Efecto del flujo de fluido de una salmuera adicionada con H2S sobre la corrosión de un acero API 5L X56

Abstract

RESUMEN: Los factores que afectan la corrosión en ductos son entre otros, condiciones de operación las cuales implican un manejo de temperaturas elevadas, presión, concentración del fluido transportado y la velocidad del flujo. En una tubería en la cual se transportan hidrocarburos, la corrosión ocasionada se debe principalmente a la presencia de H2S, a la temperatura y velocidad a la cual se transporta el fluido. Con respecto a la velocidad del fluido y debido a los regímenes presentes en el transporte de los hidrocarburos, se pueden presentar dos tipos de corrosión; corrosión acelerada por el flujo y corrosión-erosión. La mayoría de los estudios realizados no toma en cuenta el efecto que tiene el movimiento del medio en conjunto con la temperatura y concentración de compuestos agresivos como lo es el H2S. Por lo anterior esta investigación se basa en la evaluación de la velocidad de corrosión provocada por el flujo de fluidos así como el contenido de agentes agresivos como H2S en medios simulados con una salmuera preparada bajo la norma NACE 1D196. El equipo experimental consta de una celda electrolítica con capacidad de un litro y de un electrodo de cilindro rotatorio para hacer que el fluido se mueva. Sobre el electrodo se coloca la muestra a analizar, cuya geometría es un cilindro de acero grado tubería API 5L X56 de 1 cm de altura x 1.1 cm de diámetro. La velocidad de corrosión se determina mediante la técnica electroquímica de Resistencia a la Polarización en ambientes libres de oxígeno utilizando nitrógeno como gas inerte. Se analiza también la velocidad de corrosión asistida por flujo, realizando una simulación en ANSYS Fluent para observar el comportamiento del fluido sobre la muestra de acero colocada en el electrodo de cilindro rotatorio. En general, la velocidad de corrosión es directamente proporcional a la temperatura de la solución. Al inicio se tiene un incremento gradual de la velocidad de corrosión conforme se incrementa la velocidad de agitación del medio llegando a un punto en el que la velocidad ya no es dependiente de la velocidad de agitación. La velocidad de corrosión máxima se alcanza a una velocidad de agitación entre 2500 y 3000 rpm y después comienza un descenso de la misma. La caracterización de los productos de corrosión mediante MEB y DRX reportan la formación de óxido de hierro en sus fases hematita y magnetita (Fe2O3 y Fe3O4 respectivamente) así como sulfuros correspondientes a la pirita (FeS2) y mackinawita (FeS). ABSTRACT: Factors that affect the corrosion products are, among others, operating conditions which involve handling of high temperature, pressure, concentration of the transported fluid and the flow velocity. In a pipe in which hydrocarbons are transported the corrosion is mainly caused by the presence of H2S, temperature and rate at which fluid being transported. With respect to fluid velocity and due the transport systems present in the hydrocarbon, there may be two types of corrosion, accelerated corrosion and corrosion-flow erosion. Most studies do not take into account the effect of the motion of the medium in conjunction with temperature and concentration of aggressive compounds such as the H2S. Therefore this research is based on the evaluation of the corrosion rate caused by fluid flow and the content of aggressive agents such as H2S in simulated media in brine prepared under the standard NACE 1D196. The experimental equipment consists of an electrolytic cell with a capacity of one liter and a rotating cylinder electrode to cause the fluid to move. Electrode on the sample to be analyzed is placed, the geometry is a steel cylinder API 5L grade X56 pipe of 1 cm in height x 1.1 cm diameter. The corrosion rate is determined by the electrochemical technique of polarization resistance in environments free of oxygen using nitrogen as inert gas. Assisted corrosion rate is also analyzed by flow, performing a simulation in ANSYS Fluent to observe the behavior of the fluid on the steel sample placed in the rotating cylinder electrode. In general, the corrosion rate is directly proportional to the temperature of the solution. Initially there is a gradual increase in the corrosion rate under the medium agitation speed increasing up to a point at which the rate is no longer dependent on the agitation speed. The maximum corrosion rate is achieved at a stirrer speed between 2500 and 3000 rpm, and then begins a decrease of it. The characterization of corrosion products by SEM and XRD reported the formation of iron oxide phases hematite and magnetite (Fe2O3 and Fe3O4, respectively) and sulfides corresponding to pyrite (FeS2) and mackinawite (FeS).