Optimizar la Selección de Materiales para Sistemas de Fluidos Marinos: Aumentar la Seguridad y Reducir Costos

Por Qué la Selección Optimizada de Materiales para Sistemas de Fluidos Puede Ayudar a Mejorar la Seguridad Marina y Reducir Costos

Natalie Hagan, Gerente de Producto, Swagelok

La optimización de costos es uno de los objetivos más importantes para los propietarios de plataformas de petróleo y gas en alta mar y buques flotantes, solo superado por garantizar una operación segura y conforme durante la vida útil de la plataforma.

Priorizar ambos objetivos puede lograrse especificando materiales apropiados que puedan usarse en una amplia gama de sistemas de fluidos y componentes en toda la plataforma. Por ejemplo, la tubería y los racores para tubos de acero inoxidable 316 ofrecen buena resistencia a la corrosión y son una opción económica en muchas aplicaciones de plataforma. Algunas aplicaciones más desafiantes, sin embargo, requerirán una resistencia a la corrosión mejorada ofrecida por aleaciones más robustas como superaustenítico 6-moly o superdúplex 2507, que vienen con un costo inicial más alto.

Los entornos marinos presentan condiciones operativas desafiantes, y puede ser tentador especificar estas aleaciones más robustas para toda la tubería y racores en toda la plataforma. Pero dadas las millas de tubería y miles de racores requeridos, esta elección puede aumentar sustancialmente los costos mientras proporciona poco o ningún beneficio en aplicaciones que operan bajo condiciones más suaves. También es una suposición común que los materiales usados para tubería y racores deben coincidir, pero eso no siempre es cierto cuando se usan dos materiales diferentes, compatibles, que pueden resistir la corrosión galvánica.

En su lugar, especificar combinaciones diseñadas de acero inoxidable 316 y aleaciones más robustas en toda la plataforma puede resultar en altos niveles de seguridad mientras ayuda a mantener los costos manejables. Aquí está lo que los propietarios deben saber sobre los tipos de corrosión que pueden ocurrir en una variedad de entornos marinos, y cómo aplicar un poco de conocimiento de ciencia de materiales para hacer la selección correcta para su plataforma específica:

Comprendiendo la Amenaza de Corrosión

La tubería y los racores para tubos que componen varias aplicaciones de plataforma —patines de inyección química, unidades de potencia hidráulica, terminaciones umbilicales de superficie, paneles de control de cabezal de pozo y más— son respectivamente susceptibles a diferentes formas de corrosión. La tubería puede sucumbir a picaduras y corrosión por grietas, y los racores pueden verse amenazados por agrietamiento por corrosión bajo tensión. Cada uno de estos tipos puede resultar en fallo de tubo o racor, y en última instancia, una fuga que puede ser una amenaza significativa de seguridad para su personal.

Picaduras y Corrosión por Grietas en Tubería

La corrosión por picaduras y grietas ocurre en la superficie de la tubería en áreas concentradas donde la capa protectora de óxido rica en cromo del metal se descompone debido a la exposición a cloruros comúnmente encontrados en agua salada.

La corrosión por picaduras aparece como pequeñas cavidades, o picaduras, en la superficie del metal. La corrosión por grietas es esencialmente el mismo fenómeno pero concentrado en grietas estrechas, más comúnmente entre la tubería y las abrazaderas de tubos, debajo de la suciedad y depósitos en superficies de tubos, o entre tramos de tubería adyacentes.

Materiales robustos con Temperaturas Críticas de Picaduras (CPT) y Temperaturas Críticas de Corrosión por Grietas (CCCT) más altas, como aleaciones 6-moly 254 o 6HN (UNS N08367), superdúplex aleación 2507, o aleaciones de níquel 825, 625, C-276 o 400, son una buena defensa contra estas amenazas de corrosión. Las abrazaderas de plástico también pueden usarse para ayudar a mitigar la corrosión por grietas. Algunos nuevos abrazaderas de plástico que permiten el drenaje de líquidos también pueden usarse.

Agrietamiento por Corrosión Bajo Tensión por Cloruros (SCC)

El SCC puede convertirse en un problema prevalente en entornos de alto cloruro cuando los racores para tubos están bajo tensión de tracción, especialmente cuando se usan racores de menor grado. El ensamblaje del racor y la presurización del sistema pueden causar que se forme una grieta de tensión en la tuerca del racor. Los cloruros pueden entonces causar que estas grietas se ramifiquen y proliferen. Eventualmente, la tuerca puede fallar agrietándose, a veces repentinamente.

Las mismas aleaciones más robustas que pueden reducir la probabilidad de picaduras y corrosión por grietas también pueden ayudar a reducir el riesgo de SCC por cloruros. Sin embargo, el acero inoxidable 316 de alta calidad formulado con níquel elevado (mínimo 12%) y cromo (mínimo 17%), que excede los requisitos mínimos de los estándares ASTM aplicables, puede ser igual de efectivo en entornos ligeramente y moderadamente corrosivos, proporcionando una forma para que los propietarios optimicen costos mientras mantienen sistemas seguros.

Optimizando su Especificación

Sabiendo cómo diferentes tipos de corrosión impactan tubos y racores respectivamente, y los tipos de materiales que pueden resistir confiablemente cada tipo de corrosión, una solución se vuelve clara: Tubería de aleación robusta emparejada con racores de acero inoxidable 316 de alta calidad puede ofrecer control de corrosión confiable, optimizado en costos y seguridad del sistema mejorada.

Hay algunas otras cualidades a considerar al seleccionar racores para tubos. Además de contenidos elevados de níquel y cromo en acero inoxidable 316, los propietarios deben buscar racores con ferrulas endurecidas que creen un agarre de tubo robusto y fiable. Esto ayuda a crear un sello estanco y ofrecer excelente resistencia a la vibración. Para ayudar a verificar el rendimiento, pida a su proveedor que proporcione informes de prueba de esa combinación de racor y tubería. También puede ser prudente consultar sobre los controles de calidad que están en vigor durante la fabricación para asegurar calidad y rendimiento.

Finalmente, tenga en cuenta la importancia de los métodos de instalación adecuados. Incluso si sus materiales han sido optimizados, una mala instalación puede afectar negativamente el rendimiento. Asegúrese de que los técnicos de la plataforma sepan cómo manejar adecuadamente la tubería y ensamblar racores para tubos para garantizar una operación fiable y estanca. Su proveedor puede ofrecer oportunidades de capacitación para mejorar el conocimiento de su personal.

En última instancia, seleccionar una combinación diseñada de materiales para sistemas de fluidos de plataforma dependerá de sus condiciones operativas y ambientales, sus preferencias, tolerancia al riesgo y su presupuesto. Pero hay una variedad de entornos operativos donde la oportunidad de ahorrar costos en sus conexiones puede hacerse de forma segura con el proveedor adecuado.

¿Interesado en saber más sobre la selección y combinaciones de materiales adecuados para sus sistemas de fluidos marinos? Póngase en contacto para descubrir cómo Swagelok puede ayudarle a optimizar materiales hoy.