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4 Respuestas Sobre la Selección de Material para los Yacimientos de Petróleo y Gases Sulfurosos

Selección de materiales para petróleo y gas Swagelok

Cuatro Respuestas Sobre la Selección de Material para Yacimientos de Petróleo y Gases Sulfurosos

7 de abril de 2020 | Natalie Hagan, Directora de Productos de Racores

A medida que los productores de petróleo y gas tratan de satisfacer las necesidades energéticas del mundo y ampliar sus fuentes de ingresos, se ha producido un movimiento colectivo hacia el aprovechamiento de las reservas de recursos no convencionales a mayores profundidades y a mayores distancias en alta mar. Aquí, las fugas debidas a gases sulfurosos u otros fallos graves del sistema pueden tener consecuencias muy caras. Los fluidos de proceso en servicio de gases sulfuroso contienen sulfuro de hidrógeno (H2S) que es conocido por ser corrosivo, inflamable y tóxico. Esta capacidad de corrosión puede llevar a las aleaciones a sus límites y contribuir al agrietamiento por tensión de sulfuros, (SSC por sus siglas en inglés, de Sulfide Stress Cracking) en el acero al carbono de mayor resistencia y en el acero de baja aleación. La SSC puede provocar la fragilidad del material y el fallo repentino de las aleaciones metálicas normalmente dúctiles.

Identifique el agrietamiento por tensión de sulfuros con nuestra guía de selección de materiales

A medida que la industria del petróleo y el gas explota más yacimientos que contienen H2S, es fundamental comprender las normas de NACE para garantizar que los materiales puedan soportar condiciones tan extremas. Una norma que guía la selección de aleaciones en aplicaciones de gases sulfurosos es la MR0175/ISO 15156. Esta norma contiene tablas que describen los requisitos de los materiales, y los límites ambientales de los materiales utilizados en las aplicaciones de gases sulfurosos aguas arriba.

Comprender estos requisitos y conocer las opciones de materiales puede ayudar a controlar muchos tipos de corrosión, incluidos los más frecuentes en los yacimientos petrolíferos sulfurosos. Respondemos a cuatro preguntas comunes en torno a la selección de materiales para aplicaciones de gases sulfurosos, para que pueda elegir los componentes del sistema de fluidos con mayor probabilidad de funcionar de forma segura y eficaz.

Pregunta #1: ¿Qué materiales cumplen los requisitos para uso en aplicaciones de gases sulfurosos?

La norma NACE MR0175/ISO 15156 describe los materiales adecuados para entornos sulfurosos en la producción de petróleo y gas, incluyendo el acero inoxidable 316, las aleaciones 6 Moly, 2507, 825, 625, C-276 y la aleación 400. Estos materiales tienen una aplicación específica y limitaciones ambientales que se enumeran en esta norma.

Ningún acero inoxidable es completamente inmune al agrietamiento por corrosión bajo tensión inducida por iones de cloruro (SCC de sus siglas en inglés, de Stress Corrosion Cracking). Al seleccionar los racores para tubo de acero inoxidable 316, es importante especificar un mayor contenido de níquel y cromo que el requisito mínimo de la ASTM de 10% de níquel y 16% de cromo. Se ha descubierto que los racores para tubo de acero inoxidable 316/316L con contenidos mínimos de níquel y cromo, son más susceptibles al agrietamiento por tensión inducida por el cloruro. Un mayor contenido de níquel proporciona una mayor resistencia a la corrosión en general, una mejor estabilidad de la austenita a la formación de martensita y una mayor resistencia a la fragilidad por hidrógeno. Cuando el material contiene grandes cantidades de martensita, el debilitamiento por hidrógeno hace que se vuelva quebradizo y susceptible de agrietarse. Un mayor contenido de cromo proporciona una mayor resistencia a la corrosión por picaduras.

Conozca los Materiales Disponibles para Controlar la Corrosión

Pregunta #2: ¿Qué riesgos o daños potenciales puede reducir la selección adecuada de materiales?

El uso del material correcto en una aplicación de gases sulfurosos puede reducir el riesgo de SSC y SCC. Una vez que un material se corroe, la degradación del material puede dar lugar a fallos potencialmente catastróficos que repercuten en el medio ambiente, el personal y la seguridad, y puede provocar costes de producción imprevistos. Este riesgo obliga a comprender los requisitos de las normas y especificaciones de cumplimiento de NACE que se basan en las condiciones ambientales en las que se utilizará el producto.

Pregunta #3: ¿Qué factores clave hay que tener en cuenta a la hora de elegir el material óptimo para la resistencia a la corrosión?

Es importante tener en cuenta las amenazas corrosivas que plantean las condiciones de funcionamiento (incluidos la puesta en marcha y el paro), la resistencia de los materiales susceptibles a estas amenazas y el acceso para el mantenimiento y la reparación. Además, conocer la presión de servicio, la temperatura, la concentración de cloruro, el pH y la presión parcial de H2S puede ayudar en la selección de materiales. Con la adecuada formación en ciencias de los materiales, puede aprender a seleccionar los materiales óptimos basándose en los índices de presión y temperatura, las amenazas de corrosión y la conformidad.

Pregunta #4: ¿Cómo pueden los materiales de conformidad con NACE mejorar la seguridad operativa y el rendimiento?

La degradación de los materiales puede conducir a un fallo prematuro de los componentes, lo que crea un riesgo para el personal y la propiedad y puede causar la contaminación de los productos, con la consiguiente pérdida de producción y altos costes de mantenimiento. La selección del material adecuado en función de las condiciones ambientales y de proceso de la aplicación puede ayudar a mejorar la longevidad de los bienes, aumentar la seguridad del rendimiento y alargar la integridad del sistema. Además, los materiales que cumplen con las normas también reducen la necesidad futura de reinstalar bienes que pueden haber sido construidos con materiales no conformes.

Lea un resumen de los requisitos de NACE

La fiabilidad de los materiales es clave para que la industria del petróleo y el gas siga aprovechando los depósitos de gas sulfuroso. Se requiere una atención especial para los equipos sensibles a la corrosión como válvulas, racores e instrumentación. Seguir las recomendaciones de NACE MR0175/ISO 15156 y tener una clara comprensión de las limitaciones de la aleación, es crucial para un equipo seguro y duradero en los exigentes entornos de gases sulfurosos.

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