Corrosión localizada de aceros inoxidables martensíticos y super-duplex utilizados en la industria del gas y del petróleo [Topside Applications]
2008
Título | Corrosión localizada de aceros inoxidables martensíticos y super-duplex utilizados en la industria del gas y del petróleo [Topside Applications] |
Nombre | Maio, Gustavo Javier |
Directores | Iannuzzi Mariano . . Argentina Dr. Carranza Ricardo Mario . CNEA. . . |
Tutor | . |
Jurado | . |
Lugar de realización | Det Norske Verits Corrosion and Materials Technology Laboratory EEUU |
Código | IT/IM-TS--79/08 |
Resumen
El presente trabajo consistió en la realización de diversas tareas. En primer lugar, se estudió la aplicabilidad de dos aceros inoxidables super duplex [UNS S32750 y S32860] para condiciones específicas de operación. Dichas condiciones consistieron en soluciones de diferente salinidad y diferente cantidad de oxígeno disuelto. Para lograr el objetivo mencionado, las temperaturas críticas de picado y de corrosión por rendijas [CPT y CCT, respectivamente, por sus siglas en inglés] fueron determinadas usando amperometría de resistencia cero. El criterio utilizado para establecer la ocurrencia de corrosión localizada fue un incremento continuo de la corriente por encima de los 5 mu A [criterio de Salinas-Braco]. Dado que en muchos casos el criterio seleccionado no predijo ataque localizado pero la existencia de éste fue corroborada a través de inspección óptica, se propuso un criterio alternativo [criterio del ruido de corriente]. En segundo lugar, fue estudiada la aptitud de una nueva técnica basada en el análisis de ruido electroquímico. Con este fin, se investigó la susceptibilidad a la corrosión localizada de un acero inoxidable martensítico [UNS S41000] y de los aceros super duplex anteriormente mencionados. Esta técnica mostró muchas ventajas, de entre las cuales puede mencionarse: las mediciones son realizadas en condiciones muy cercanas a las condiciones reales de circuito abierto; la determinación del tipo de ataque que está ocurriendo es directa; puede observarse picado meta estable y la transición entre el estado meta estable y el crecimiento estable,; la iniciación y la propagación de fisuras es fácilmente observable. Para realizar el estudio previamente mencionado, se midieron las temperaturas CPT, CCT y la nucleación de fisuras producidas por corrosión bajo tensión [CBT]. Dado que en la actualidad no hay consenso en la comunidad científica respecto del criterio que debe utilizarse tanto para definir la CCT [o CPT] así como para establecer la nucleación de fisuras, se estudiaron diversos criterios. Los resultados sugirieron que el mejor de ellos fue el basado en el análisis de la morfología de la se¤al de corriente. Por £ltimo, se desarrolló un protocolo de laboratorio para determinar el residual de inhibidores de corrosión. Dicho protocolo se basó en la combinación de dos técnicas: Voltometría Cíclica [VC] y Análisis Mott-Schottky [MS]. Si bien el protocolo mencionado probó ser aplicable en campo, ser rápido y económico, sólo demostró ser confiable la hora de caracterizar inhibidores solubles en agua.
Complete Title
Localized corrosion of martensitic and super-duplex stainless steels for topside applications and residual inhibitor monitoring
Abstract
Several tasks have been performed in this work. Firstly, the suitability of two super duplex stainless steels [UNS S32750 and S32760] for specific service conditions was studied. Such conditions consisted in brines of different salinity and dissolved oxygen concentrations. To achieve this goal, the critical pitting and crevice temperatures [CPT and CCT, respectively] of the different materials were determined using Zero Resistance Amperometry [ZRA]. A steady current increase exceeding 5mu A was used as criterion to determine the occurrence of localized corrosion [Salinas-Bravo Criterion]. In several cases, results showed that even though no susceptibility was observed regarding the used criterion, optical inspection revealed the existence of localized attack. For the latter reason, a new criterion [current noise criterion] was proposed. Secondly, the reliability of a novel technique based on Electrochemical Noise analysis was studied. To achieve this goal, the localized corrosion susceptibility of the previous stainless steels and one martensitic stainless steel [UNS S41000] was investigated. This technique has several advantages, such as: the measurements are performed in conditions closer to the real open circuit exposure; the determination of the kind of corrosion occurring is straightforward, meta-stable pitting, the transition from meta-stable to stable growth, and the initiation and propagation of cracks can be observed. To perform this study, CPT, CCT as well as the initiation of SCC needed to be determined. As there was no definitive agreement in the scientific community regarding which criterion must be used to define the CPT [or CCT] and the cracks initiation threshold, several criteria were evaluated. Results suggested that the criterion based on the analysis of the morphology of the current signal was the best choice to establish the initiation as well as the transition between general and localized corrosion. Finally, a laboratory protocol to determine residual corrosion inhibitor concentrations was developed. Such protocol used the combination of two techniques: Cyclic Voltammetry [CV] and Mott-Schottky [MS] analysis. Although the mentioned protocol was shown to be rapid, inexpensive, and field friendly, it was only suitable for characterizing water soluble inhibitors.
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