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Mezcla de materiales en ambientes corrosivos

Mezclando materiales en entornos corrosivos, Parker Hannifin, Division Europea de Productos de Instrumentación, componentes de instrumentación para ambientes corrosivosLa selección de materiales para una aplicación determinada es uno de los principales pasos de diseño que hace un sistema seguro y rentable, sin embargo, es una etapa que comúnmente es pasada por alto, principalmente realizada desde un punto de vista netamente económico. Los beneficios de seleccionar las mejores aleaciones disponibles y controlar la corrosión son numerosos e incluyen la seguridad e integridad de los activos, el rendimiento óptimo con un mantenimiento y tiempos de paro mínimos o un tiempo mayor de vida útil. Todas estas ventajas finalmente conducen a ahorros de costos considerables.

Usar aleaciones de mayor grado solo para partes críticas.

Mezclar diferentes materiales es una práctica muy común, más aún cuando la selección de aleaciones se basa principalmente en el costo y los plazos de entrega. Existen numerosas aplicaciones de ingeniería donde mezclar materiales diferentes no es solo una opción sino la mejor o la única solución, pero existen muchos procesos en los que esta práctica no agrega valor y debe evitarse. En el mercado de la instrumentación, Parker frecuentemente se encuentra con muchos clientes que experimentan problemas de corrosión, la solución más común en esos casos es seleccionar un nuevo equipo hecho de un material más resistente a la corrosión para evitar un sistema con falla de corrosión. De inmediato, el costo de esta nueva aleación entra en juego y los reemplazos deben justificarse, en un esfuerzo por tratar de mantener este costo bajo, muchos clientes deciden usar esta aleación de mayor grado solo en partes críticas.

¿Cómo podemos definir qué es crítico y qué no?

Tomemos un sistema de un tubo de instrumentación y un conector / válvula, por ejemplo. La industria del petróleo y el gas ha utilizado tradicionalmente en millones de aplicaciones de instrumentación materiales de acero inoxidable de la serie 300. Sin embargo, no solo las condiciones climáticas y operativas, sino también las ubicaciones geográficas ahora son más duras de lo que solían ser, y también lo son los criterios de diseño y las normas de seguridad aunado el tiempo de vida útil esperado. Donde el acero inoxidable fue un material de elección hace veinte años en este tipo de ambientes altamente corrosivos, ya no es apto para su propósito. Las aleaciones resistentes a la corrosión ahora tienen mayor disponibilidad, pero sus excelentes propiedades son proporcionales a su precio por kilo. Parece haber una regla de pensamiento general que considera los componentes "voluminosos" como "durables" o "irrompibles". Es por esas razones que con mucha frecuencia, el tubo se considera como la parte crítica (debido a su espesor limitado) y el conector o válvula como el "menos crítico". Por lo tanto, la aleación de mayor grado se selecciona para el tubo y una menor para el accesorio o la válvula. Pero, ¿es esto una suposición razonable?

¿El tamaño realmente importa?

Si los productos de instrumentación sufrieron solo de corrosión general y no estaban sujetos a cargas de tensión, donde los rangos de corrosión constantes pueden crearse y el riesgo se controla con bastante facilidad, las suposiciones anteriores podrían haber sido aceptables. Sin embargo, la realidad es que los productos de instrumentación generalmente enfrentan problemas mecánicos y de corrosión localizados, debido a sus condiciones de operación inherentes.

Los mecanismos que típicamente fallan en la industria del petróleo y el gas se deben a la acción de la corrosión localizada, como picaduras o grietas. La acción combinada de un ambiente corrosivo y la presencia de cargas de tensión, como la vibración, pueden causar agrietamiento por corrosión y fatiga llevando a una falla fatal del equipo en cuestión de segundos. El agrietamiento por corrosión inducido por cloruro es un excelente ejemplo del tipo de falla en aplicaciones costa afuera. Simplemente toma la fuerza de tensión y un defecto en el material causado por cloruros para iniciar la propagación de grietas. Cuando hay una fisura en un material y la cantidad correcta de tensión de tracción, los espesores grandes no detendrán las grietas que se propagan a través de las capas del grano, solo demorará un poco más que con espesores más delgados. Por lo tanto, en tales casos, el tamaño no importa.

Mezclando materiales en entornos corrosivos, Parker Hannifin, Division Europea de Productos de Instrumentación, conectores para ambientes corrosivos

El ambiente corrosivo y la vibración pueden causar agrietamiento por corrosión bajo tensión y falla del equipo después de seis meses. El ejemplo que se muestra es de un conector para instrumento donde el material fue diferente al del tubo y se usó en un ambiente corrosivo costa afuera.

Material no adecuado para tubing = material no adecuado para el conector

Las operaciones seguras y rentables deben incluir la selección correcta de materiales y un buen diseño para minimizar los costos innecesarios. Si un material no se considera adecuado para tubing, no debe considerarse como adecuado para otro componente, ya que después de todo, ambas partes estarán expuestas exactamente a las mismas condiciones ambientales y de operación y, por lo tanto, estarán expuestas a los mismos mecanismos de falla.

De acuerdo con los estándares de la industria, tales como NORSOK M-001: selección estándar de materiales, “En cualquier parte que se acoplen metales disímiles en sistemas de tuberías, se debe realizar una evaluación de corrosión. Si es probable que ocurra corrosión galvánica, se deben usar métodos de mitigación ''. También establece que "en conexiones galvánicas entre materiales diferentes sin aislamiento, se puede suponer que la probabilidad de corrosión local entre los puntos de contacto es aproximadamente 3 veces mayor que la tasa promedio de corrosión". La protección catódica en los sistemas de instrumentación tiende a no ser rentable, y el aislamiento entre el tubo y la válvula o accesorio a menudo no son viables.

Conozca los productos de instrumentación de Parker para entornos corrosivos y conforme a las especificaciones del estándar NORSOK M-650.

Intercambiar materiales nunca deben tomarse a la ligera sino evaluarse cuidadosamente. La selección de materiales es primordial para desarrollar sistemas rentables, evitar riesgos innecesarios, poner en peligro los equipos, agregar complejidad o enfrentar costosos tiempos de paro en una etapa posterior. Seleccionar los materiales correctos para la aplicación y garantizar una instalación segura son soluciones comunes para sistemas sin preocupaciones y en Parker tenemos el conocimiento y la experiencia para ayudarlo a desarrollar su éxito.

Mezclando materiales en entornos corrosivos, Parker Hannifin, Division Europea de Productos de Instrumentación, Clara Moyano, Ingeniero de Innovación, Ciencia de MaterialesClara Moyano es Ingeniero de Innovación- Ciencia de materiales en Parker Hannifin, Instrumentation Products Division, Europe. 

 

 

 

 

Parker Hannifin signs EFA with Shell for Instrumentation Products

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