Todo sobre los diferentes tipos de corrosión en tuberías

Corrosión de tuberías de acero

Este artículo explica qué es la corrosión, describe los diez tipos que afectan a las tuberías de acero y cómo reconocerlos, y resume cómo se controla y se repara la corrosión en tuberías.

La corrosión de las tuberías de acero es un proceso habitual y difícil de detener por completo. Para mantener las tuberías en buen estado, la corrosión debe detectarse y eliminarse a tiempo. Cuando la corrosión ha avanzado demasiado, puede ser necesario sustituir un tramo o incluso toda la tubería, un trabajo exigente y costoso. Considerando todos los sectores, NACE International estimó el coste mundial de la corrosión en 2,5 billones de dólares estadounidenses, alrededor del 3,4 % del PIB mundial (2013), y el mismo estudio estimó que entre el 15 y el 35 % de ese coste podría ahorrarse con las prácticas de control de la corrosión disponibles.

Existen diversos tipos de corrosión en tuberías. Cada uno tiene sus propias características y formas de combatirlo. Pero ¿qué es exactamente la corrosión? ¿Cómo se produce en las tuberías? ¿Y qué tipos podemos distinguir?

¿Qué es la corrosión?

La corrosión es el deterioro de un metal por una reacción electroquímica con su entorno. Requiere un ánodo, donde el metal se disuelve, un cátodo y un electrolito, como agua o suelo húmedo, que los conecta. La corrosión se confunde a menudo con el óxido. Sin embargo, la corrosión es un concepto más amplio que el óxido. El óxido es concretamente el óxido de hierro que se forma cuando el hierro o el acero reaccionan con el oxígeno en presencia de humedad; es la conocida capa marrón sobre la superficie del metal. La corrosión abarca cualquier forma de este deterioro, en cualquier metal y sea cual sea la causa. Para una introducción más amplia, consulte qué es la corrosión: tipos, causas y prevención y óxido frente a corrosión.

Existen diversas formas de corrosión en tuberías. ¿Cuáles son las más comunes y qué las caracteriza?

Los tipos de corrosión en tuberías

Corrosión por oxígeno

La corrosión por oxígeno es el proceso que produce el óxido. Es el tipo de corrosión más común y más visible en las tuberías de acero. Se debe a la reacción del acero con el oxígeno y el agua u otra forma de humedad. La capa de óxido de hierro resultante, el óxido marrón que conocemos, es porosa y no protege el metal: el oxígeno y el agua siguen llegando al acero subyacente, de modo que el acero se corroe lenta pero constantemente. El acero inoxidable y el aluminio se comportan de otra manera porque forman una película de óxido fina, densa y adherente (una capa pasiva) que protege el metal que hay debajo; por eso se utilizan en algunas aplicaciones en las que debe evitarse la corrosión por oxígeno.

Corrosión uniforme

La corrosión uniforme (generalizada) está estrechamente relacionada con la corrosión por oxígeno y también resulta de la reacción del acero con la humedad y el oxígeno. Como indica su nombre, se caracteriza por una distribución homogénea de la corrosión en toda la superficie del acero. La corrosión uniforme se considera en general la forma menos peligrosa. Mediante mediciones, o por experiencia previa, a menudo se puede predecir bien la velocidad y el alcance de la corrosión, de modo que la pérdida de pared puede preverse con un sobreespesor de corrosión e intervalos de inspección.

Corrosión ácida

En la corrosión ácida, un ácido reacciona con el metal y forma una sal metálica e hidrógeno gaseoso. Un ácido es una solución con un pH inferior a 7; cuanto más bajo es el pH, más agresivo es. Que un metal sea atacado depende de su potencial de electrodo: los metales cuyo potencial estándar es inferior al del hidrógeno, entre ellos el hierro y, por tanto, el acero al carbono, se disuelven en ácidos con desprendimiento de hidrógeno. En las tuberías, las condiciones ácidas se originan, por ejemplo, por el dióxido de carbono disuelto (corrosión dulce) o el sulfuro de hidrógeno (corrosión ácida por H₂S) en los fluidos producidos.

Corrosión galvánica

Los potenciales de electrodo, mencionados en la corrosión ácida, también desempeñan un papel importante en la corrosión galvánica. Este tipo de corrosión puede producirse cuando dos metales diferentes están en contacto eléctrico entre sí y conectados por agua, suelo húmedo u otro electrolito. El metal menos noble, el de potencial más negativo, se convierte en ánodo y se corroe más rápido, mientras que el metal más noble queda protegido. Un ánodo pequeño conectado a un cátodo grande se corroe especialmente rápido. El mismo principio se aprovecha deliberadamente en las imprimaciones ricas en zinc y los ánodos de sacrificio; consulte corrosión galvánica e imprimaciones ricas en zinc.

Fisuración por corrosión bajo tensión

A diferencia de la corrosión por oxígeno, la fisuración por corrosión bajo tensión (SCC) es muy difícil de predecir y a menudo solo se detecta en una fase tardía. La SCC se produce cuando concurren tres condiciones al mismo tiempo: una tensión de tracción superior a un umbral, a menudo con una componente cíclica (por la presión de operación, abolladuras o tensiones residuales en soldaduras); un material susceptible; y un entorno fisurante potente. En las tuberías de acero enterradas se conocen dos formas: la SCC de pH alto en soluciones concentradas de carbonato-bicarbonato, más frecuente a temperaturas elevadas cerca de estaciones de compresión o de bombeo, y la SCC de pH casi neutro en aguas subterráneas diluidas con dióxido de carbono disuelto. Ambas se desarrollan donde el recubrimiento se ha despegado; la SCC no se produce bajo un recubrimiento intacto. En los aceros inoxidables, la forma más conocida es la fisuración por corrosión bajo tensión por cloruros a temperaturas elevadas; por eso el acero inoxidable, aunque resiste la corrosión por oxígeno y la uniforme, puede ser más vulnerable a la SCC. Más información en fisuración por corrosión bajo tensión: prevención y recubrimientos.

Corrosión por corrientes parásitas

La corrosión por corrientes parásitas está relacionada con la corrosión galvánica. Las corrientes parásitas son corrientes eléctricas que circulan por el suelo siguiendo trayectorias no previstas, por ejemplo, desde sistemas de tracción ferroviaria de corriente continua o desde el sistema de protección catódica de una estructura vecina. Donde esa corriente entra en una tubería, el acero queda protegido; donde sale de la tubería para volver por el suelo, el acero actúa como ánodo y se corroe, a veces muy rápidamente. La diferencia con la corrosión galvánica es que la fuerza impulsora no es un segundo metal, sino una fuente de corriente externa.

Corrosión por picaduras

La corrosión por picaduras es un ataque localizado que comienza donde una película de óxido protectora o un recubrimiento se daña o se degrada localmente, a menudo favorecido por iones cloruro. La pequeña zona expuesta actúa como ánodo frente al gran cátodo que la rodea, por lo que la corrosión se concentra allí y forma picaduras pequeñas y profundas en el acero. A menudo apenas son visibles a primera vista, pero pueden atravesar la pared del tubo mucho más rápido que la corrosión uniforme. Consulte corrosión por picaduras y preparación de superficies.

Corrosión por hendiduras

La corrosión por hendiduras es similar a la corrosión por picaduras, pero se produce en rendijas estrechas y protegidas: bajo juntas, bridas y abrazaderas, bajo depósitos o bajo recubrimiento despegado. Dentro de la hendidura, el oxígeno se agota y el líquido atrapado se vuelve más ácido y más rico en cloruros que el entorno, de modo que el metal de la hendidura se convierte en ánodo. Al igual que en las picaduras, el ataque tiende a acelerarse una vez iniciado y la hendidura se hace más profunda.

Corrosión intergranular

La corrosión intergranular es una de las formas de corrosión más insidiosas. Ataca los límites entre los granos del metal y no los propios granos, por lo que apenas es visible a simple vista. La superficie puede mostrar poca o ninguna corrosión mientras el material se debilita desde dentro. El metal se vuelve cada vez más frágil, pierde su cohesión y puede acabar fallando. Un ejemplo conocido es el acero inoxidable sensibilizado, en el que se forman carburos de cromo en los límites de grano tras la soldadura o un tratamiento térmico.

Corrosión influenciada microbiológicamente (MIC)

La corrosión influenciada microbiológicamente es una de las formas de corrosión menos conocidas. Sin embargo, es muy relevante para las tuberías de acero, tanto en el interior, donde el agua se acumula en los puntos bajos, como en el exterior, bajo recubrimientos despegados. Muchas de las bacterias implicadas, como las bacterias sulfatorreductoras, prosperan en condiciones sin oxígeno. La corrosión la provocan las sustancias que producen las bacterias, como el sulfuro de hidrógeno y los ácidos orgánicos, que atacan el acero. Por tanto, la MIC es comparable a la corrosión ácida, pero el agente corrosivo lo producen las bacterias. Más información en la corrosión MIC explicada.

Cómo se controla y se repara la corrosión en tuberías

Los operadores de tuberías combinan varias capas de protección:

• Recubrimientos externos como el epoxi adherido por fusión (FBE), el polietileno o polipropileno tricapa y los recubrimientos de juntas de campo en las soldaduras circunferenciales.
• Protección catódica para los tramos enterrados y sumergidos, que convierte el tubo en cátodo para que los defectos del recubrimiento no se corroan.
• Medidas internas como inhibidores, deshidratación y pigs de limpieza contra la corrosión interna y la MIC.
• Inspección y monitorización, incluida la inspección en línea, los estudios del estado del recubrimiento y los estudios de corrientes parásitas.

Cuando se detecta corrosión y el espesor de pared restante es aceptable, la zona dañada se limpia hasta el acero desnudo y se vuelve a recubrir. El recubrimiento de reparación solo funciona si la superficie está bien preparada: productos de corrosión, recubrimiento antiguo y sales eliminados, y un perfil de anclaje creado para la adherencia. Las juntas de campo y las soldaduras corroídas son un caso típico; consulte preparación de superficies en juntas de campo de tuberías.

En obra, el Bristle Blaster® de MontiPower® elimina el óxido y el recubrimiento y crea el perfil de anclaje en una sola pasada, sin medio abrasivo. En ensayos documentados sobre acero para tuberías API 5L produce una limpieza comparable a ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 con un perfil de anclaje de 65–85 µm Rz; los resultados varían según el grado del acero, el grado de oxidación, la banda y la técnica. Más información en nuestra página de petróleo, gas y tuberías y en cómo eliminar el óxido de una tubería metálica.

Preguntas frecuentes

¿Cuál es el tipo de corrosión más común en tuberías?

La corrosión uniforme o generalizada del acero al carbono, el conocido óxido causado por el oxígeno y la humedad, es la forma más común y más visible. También es la más predecible. Las formas localizadas, como las picaduras, la corrosión por hendiduras, la MIC y la fisuración por corrosión bajo tensión, son menos comunes pero más peligrosas, porque pueden atravesar la pared con pocos indicios visibles.

¿Qué causa la fisuración por corrosión bajo tensión en tuberías?

La fisuración por corrosión bajo tensión necesita tres condiciones simultáneas: una tensión de tracción superior a un umbral, un material susceptible y un entorno fisurante potente. En las tuberías enterradas se presenta como SCC de pH alto en soluciones de carbonato-bicarbonato y SCC de pH casi neutro en aguas subterráneas diluidas, ambas normalmente donde el recubrimiento se ha despegado y la protección catódica no puede llegar al acero.

¿Cómo se previene la corrosión en tuberías de acero?

Las tuberías se protegen con un sistema de recubrimiento externo, protección catódica en los tramos enterrados o sumergidos, medidas internas como inhibidores y pigs de limpieza, e inspección periódica. Cuando se detecta corrosión, se elimina y el acero se prepara con la limpieza y el perfil de anclaje que exige el recubrimiento de reparación, y después se vuelve a recubrir; o bien se repara o sustituye el tramo si la pérdida de pared es excesiva.

¿Cómo se elimina la corrosión antes de volver a recubrir una tubería?

El chorreado abrasivo es el método tradicional. Para juntas de campo, reparaciones puntuales y líneas en servicio, una herramienta de bristle blasting puede eliminar el óxido y el recubrimiento y crear un perfil de anclaje en una sola pasada, con una limpieza comparable a Sa 2½ / SSPC-SP 10 y un perfil de 65–85 µm Rz en ensayos documentados sobre acero API 5L. Los resultados varían según el acero, el grado de oxidación y la técnica.