DSpace Repository

Efecto de las propiedades fisicoquímicas de los suelos en la velocidad de corrosión localizada en aceros de ductos

Show simple item record

dc.contributor.author Trejo Beltrán, Christian Fernando
dc.contributor.author Vega Jiménez, Karime Aidee
dc.date.accessioned 2022-01-18T19:47:46Z
dc.date.available 2022-01-18T19:47:46Z
dc.date.created 2020-03-17
dc.date.issued 2022-01-18
dc.identifier.citation Trejo Beltrán, C. F. y Vega Jiménez, K. A. (2020). Efecto de las propiedades fisicoquímicas de los suelos en la velocidad de corrosión localizada en aceros de ductos. (Ingeniería Petrolera). Instituto Politécnico Nacional. Escuela Superior de Ingeniería y Arquitectura, Unidad Ticomán. México. es
dc.identifier.uri http://tesis.ipn.mx/handle/123456789/30001
dc.description Tesis (Ingeniería Petrolera), Instituto Politécnico Nacional, ESIA, Unidad Ticomán, 2020, 1 archivo PDF, (156 páginas). tesis.ipn.mx es
dc.description.abstract RESUMEN: La industria petrolera en México cuenta con una extensa red de ductos que asciende a más de 70,000 km distribuidos a lo largo y ancho de la República Mexicana por donde se distribuyen y transportan hidrocarburos. El principal problema que afecta la integridad de las tuberías de transporte de hidrocarburos es la pérdida de espesor del tubo por corrosión, este efecto trae consigo dicha degradación del material metálico abarcando aspectos de seguridad, ambientales y económicos. La mayoría de los incidentes en tuberías enterradas corresponden a pérdida de hermeticidad por fugas, derivadas de la pérdida de metal, localizada en forma de corrosión por picaduras. La corrosión por picaduras en suelos es un fenómeno complejo, que involucra numerosas variables fisicoquímicas cuya sinergia dificulta su comprensión y análisis. Considerando que la corrosión externa en un ducto enterrado se presenta debido a la interacción de esté con el electrólito que lo rodea, siendo el suelo el principal electrólito existente en este proceso; sus propiedades fisicoquímicas como el pH, resistividad, potencial Redox y humedad al verse incrementadas o disminuidas afectan directamente al efecto corrosivo en la tubería enterrada, acelerando el proceso o haciéndolo más agresivo, por lo tanto es necesario conocer el grado de acero que presente mejor comportamiento ante dichas propiedades y en general a la corrosión. En el Instituto Mexicano del Petróleo (IMP) se construyó un sistema experimental con tres tipos diferentes de suelos y tres aceros (X52, X60 y X70). Las propiedades fisicoquímicas de los suelos que se analizaron fueron: la humedad, el pH, la resistividad y el potencial Redox, las cuales influyen en la velocidad de corrosión de los ductos. Los suelos que se estudiaron en el sistema experimental fueron obtenidos en campo donde pasan los ductos de transporte de hidrocarburos. Se obtuvieron suelos de tres sitios: 1) Texistepec, Veracruz, 2) Las Matas, Veracruz y 3) Chamizal, Oaxaca. Los suelos fueron muestreados aproximadamente a 1.5 m de profundidad, que es la profundidad a la que están enterrados los ductos. Estos sitios se eligieron con base a que en estos lugares los ductos de Pemex han presentado frecuentemente fugas por corrosión externa. Los aceros de ductos usados en este estudio fueron API X52, X60 y X70. De estos aceros fueron maquinados cupones de 5x5 cm. Los espesores de estos cupones fueron de acuerdo al espesor del ducto, siendo 0.8, 1.0 y 2.0 cm para los aceros X52, X60 y X70 respectivamente. Cupones de los tres grados de aceros fueron enterrados en cada uno de los tres suelos por un periodo de 1, 2, 4, 8, 24, 52, 78 y 104 semanas (1S, 2S, 1M, 2M, 6M, 8M, 12M, 18M y 24M), lo cual se llevó a cabo en un sistema experimental piloto en los laboratorios del Instituto Mexicano del Petróleo (IMP). Una vez enterrados los cupones en los suelos, se les agrego agua día a día, siendo esta cantidad de agua calculada por metro cuadrado con base a los sistemas meteorológicos que registran la lluvia todos los días en los sitios donde se muestreo el suelo. Durante el periodo en que estuvieron enterrados los cupones de acero, a los suelos se les realizaron mediciones de pH, potencial Redox, resistividad y humedad una vez por semana. Se observó que el pH no depende directamente de la humedad, sino que se atribuye a los iones contenidos en el suelo. Mientras que la resistividad y el potencial Redox si dependen fuertemente de la humedad. Las propiedades fisicoquímicas del suelo (pH, resistividad, humedad y potencial Redox) fueron correlacionadas con las velocidades de corrosión obtenidas. Los cupones fueron extraídos después del correspondiente tiempo de exposición para su evaluación. Una vez limpios los cupones se evaluó la velocidad de corrosión localizada considerando la profundidad de las picaduras. Para tal efecto, se hizo uso de un micrómetro digital. Se analizaron las caras superior e inferior de los cupones realizando 5 mediciones por cara. Para la evaluación de la velocidad de corrosión se tomó en cuenta la máxima profundidad de picadura. Con base en los datos de tiempo y profundidad de picadura se determinó la velocidad de corrosión en cada periodo de tiempo, se obtuvo su comportamiento gráfico de la misma para cada tipo de acero en cada tipo de suelo. Para el acero X52 el suelo del Texistepec generó las picaduras más profundas, alcanzando profundidades máximas de picadura de 1.386, 1.222 y 0.52 mm en los suelos de Texistepec, Chamizal y las Matas respectivamente, después de 12 meses de exposición. Para el acero X60 el suelo del Chamizal generó las picaduras más profundas. Y para el acero X70 el suelo del Chamizal generó las picaduras más profundas. Del análisis de resultados de corrosión localizada se observó que la velocidad de corrosión decrece a medida que el tiempo de exposición se incrementa, lo cual puede ser atribuido a la pasivación del acero por los productos de corrosión que se adhieren a la superficie del cupón. Las velocidades de corrosión localizada para el acero X52 fue en el suelo de las Matas, mientras que para el acero X60 fue en Texistepec y en el X70 en Chamizal, generando velocidades de corrosión de 16.12, 36.192 y 32.396 mm/año respectivamente, después de un periodo de una semana. En general se observó que el acero X52 presenta mayor resistencia a la velocidad de corrosión por picaduras, lo cual se puede atribuir a su microestructura más homogénea, tamaño de grano y composición química. Los datos de velocidad de corrosión se ajustaron a una ecuación de tipo exponencial. Con dicha ecuación podemos predecir las velocidades de corrosión en el tiempo y estimar la vida útil de un ducto. Así mismo se desarrolló un índice teórico de corrosividad de suelos en función de sus propiedades fisicoquímicas, el cual permite determinar de forma cualitativa y cuantitativa la corrosividad de un suelo. Esto con la finalidad de ser acoplado en el diseño de los sistemas de protección catódica. Se observó que dependiendo del tipo de suelo el comportamiento de resistencia a la corrosión de cada acero es diferente. ABSTRACT: The oil industry in Mexico has an extensive network of pipelines that totals more than 70,000 km distributed throughout the length and breadth of the Mexican Republic through which hydrocarbons are distributed and transported. The main problem that affects the integrity of the hydrocarbon transport pipes is the loss of pipe thickness due to corrosion, this effect brings with it said degradation of the metallic material, covering safety, environmental and economic aspects. Most incidents in buried pipes correspond to loss of leak tightness, derived from the loss of metal, located in the form of pitting corrosion. Pitting corrosion in soils is a complex phenomenon, involving numerous physicochemical variables whose synergy makes it difficult to understand and analyze them. Considering that external corrosion in a buried pipeline occurs due to the interaction of it with the surrounding electrolyte, the soil being the main electrolyte in this process; Its physicochemical properties such as pH, resistivity, Redox potential and humidity when increased or decreased directly affect the corrosive effect on the buried pipeline, speeding up the process or making it more aggressive, therefore it is necessary to know the grade of steel that has the best behavior before said properties and in general to the corrosion. At the Mexican Petroleum Institute (IMP) an experimental system was built with three different types of soils and three steels (X52, X60 and X70). The physicochemical properties of the soils that were analyzed were: humidity, pH, resistivity and Redox potential, which influence the corrosion rate of the pipelines. The soils that were studied in the experimental system were obtained in the field where the hydrocarbon transport pipelines pass. Soils were obtained from three sites: 1) Texistepec, Veracruz, 2) Las Matas, Veracruz and 3) Chamizal, Oaxaca. The soils were sampled at approximately 1.5 m depth, which is the depth at which the pipelines are buried. These sites were chosen based on the fact that the Pemex pipelines have frequently leaked due to external corrosion. The duct steels used in this study were API X52, X60, and X70. Coupons of 5x5 cm were machined from these steels. The thickness of these coupons were according to the thickness of the pipeline, being 0.8, 1.0 and 2.0 cm for X52, X60 and X70 steels respectively. Coupons of the three grades of steels were buried in each of the three soils for a period of 1, 2, 4, 8, 24, 52, 78 and 104 weeks (1S, 2S, 1M, 2M, 6M, 8M, 12M , 18M and 24M), which was carried out in a pilot experimental system in the laboratories of the Mexican Petroleum Institute (IMP). Once the coupons were buried in the soils, water was added day by day, this amount of water being calculated per square meter based on the meteorological systems that record rain every day in the places where the soil was sampled. During the period in which the steel coupons were buried, the soil was measured for pH, Redox potential, resistivity and humidity once a week. It was observed that the pH does not depend directly on the humidity, but is attributed to the ions contained in the soil. While resistivity and Redox potential do depend heavily on humidity. The physicochemical properties of the soil (pH, resistivity, humidity and Redox potential) were correlated with the corrosion rates obtained. The coupons were extracted after the corresponding exposure time for evaluation. Once the coupons were cleaned, the localized corrosion rate was evaluated considering the depth of the pitting. For this purpose, a digital micrometer was used. The top and bottom faces of the coupons were analyzed by making 5 measurements per face. The maximum pitting depth was taken into account for the evaluation of the corrosion rate. Based on the data of time and depth of pitting, the corrosion rate was determined in each time period, its graphic behavior was obtained for each type of steel in each type of soil. For X52 steel, the Texistepec soil generated the deepest pitting, reaching maximum pitting depths of 1,386, 1,222 and 0.52 mm in the Texistepec, Chamizal and Las Matas soils, respectively, after 12 months of exposure. For X60 steel the Chamizal soil generated the deepest pitting. And for X70 steel the Chamizal soil generated the deepest pitting. From the analysis of localized corrosion results, it was observed that the corrosion rate decreases as the exposure time increases, which can be attributed to the passivation of the steel by the corrosion products that adhere to the surface of the cup. es
dc.language.iso es es
dc.subject Propiedades fisicoquímicas de suelo es
dc.subject Velocidad de corrosión es
dc.subject Corrosión en ductos de acero es
dc.title Efecto de las propiedades fisicoquímicas de los suelos en la velocidad de corrosión localizada en aceros de ductos es
dc.type TESIS es
dc.contributor.advisor Chavira González, Azucena
dc.contributor.advisor Contreras Cuevas, Antonio
dc.programa.academico Ingeniería Petrolera


Files in this item

This item appears in the following Collection(s)

Show simple item record

Search DSpace


Browse

My Account