¿Por qué son importantes los manómetros conformes con la norma NACE para aplicaciones con gas ácido y petróleo crudo?

Los manómetros que cumplen con la norma NACE utilizan materiales adecuados para entornos que contienen sulfuro de hidrógeno (H₂S), lo que contribuye a reducir el riesgo de fisuración por tensión por sulfuro y de fallo de los instrumentos en aplicaciones con gas ácido y petróleo crudo.

Las operaciones con gas ácido y petróleo crudo pueden exponer a los instrumentos de presión a condiciones adversas y corrosivas. Los metales y aleaciones utilizados en entornos que contienen H₂S pueden ser susceptibles a mecanismos de agrietamiento que pueden comprometer la contención de la presión y provocar, potencialmente, fugas en el proceso.

Las normas elaboradas originalmente por la Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE), que actualmente forma parte de la Asociación para la Protección y el Rendimiento de los Materiales (AMPP), establecen los requisitos para la selección de los materiales metálicos utilizados en estos entornos.

Como responsable de marketing de producto para medidores de proceso en Ashcroft, he dedicado los últimos 15 años a responder preguntas y asesorar a los clientes sobre la importancia de garantizar la compatibilidad entre los instrumentos de presión y los medios de proceso.

En este artículo descubrirás qué normas NACE se aplican a los entornos con gas ácido y petróleo crudo, por qué es importante la compatibilidad de los materiales y qué hay que tener en cuenta a la hora de seleccionar instrumentos de presión para estas aplicaciones.

¿En qué consisten las normas NACE para aplicaciones relacionadas con el gas ácido y el petróleo crudo?

Las normas NACE establecen los requisitos para los materiales metálicos utilizados en entornos en los que el sulfuro de hidrógeno puede provocar grietas por tensión por sulfuro y otras formas de grietas ambientales.

La NACE fue fundada en 1943 por ingenieros del sector de los oleoductos con el objetivo de abordar el problema de la corrosión y desarrollar normas para la selección de materiales adecuados para entornos operativos adversos. En 2021, la NACE y la SSPC se fusionaron para formar la AMPP, pero muchas de las normas ya establecidas siguen utilizando la denominación NACE.

Hay dos normas que revisten especial importancia para las aplicaciones relacionadas con el gas ácido y el petróleo crudo:

• ANSI/NACE MR0103/ISO 17945: Se refiere a los materiales metálicos resistentes a la fisuración por tensión bajo influencia de sulfuros en entornos corrosivos de refinería de petróleo.
• ANSI/NACE MR0175/ISO 15156: Se refiere a los materiales utilizados en entornos que contienen H₂S en la producción de petróleo y gas.

Estas normas se centran en mecanismos específicos de agrietamiento relacionados con el H₂S y en los requisitos de los materiales. No abordan todas las formas de corrosión general o localizada que puedan producirse en un proceso.

También se aplican a los materiales metálicos, no a los plásticos ni a los elastómeros. Las condiciones de funcionamiento, como la temperatura, la presión parcial de H₂S, el pH y el estado del material, pueden influir en que un material concreto sea adecuado para una aplicación.

¿Por qué los instrumentos de presión deben cumplir los requisitos de la NACE?

Los instrumentos de presión utilizados en aplicaciones con fluidos ácidos deben estar fabricados con materiales en contacto con el fluido que sean compatibles, ya que la exposición al H₂S puede provocar grietas y fallos en los metales susceptibles.

Una medición precisa y fiable de la presión es importante para supervisar el rendimiento del proceso y mantener la contención de la presión. La elección de los materiales cobra especial importancia cuando el proceso incluye compuestos corrosivos.

El gas ácido es gas natural que contiene sulfuro de hidrógeno (H₂S). El H₂S es un gas altamente tóxico e inflamable que puede provocar diversos tipos de fisuración ambiental en materiales metálicos susceptibles.

Si los componentes en contacto con el fluido de un instrumento de presión no son adecuados para las condiciones del proceso, podrían producirse grietas u otras formas de degradación del material que, con el tiempo, afectaran a la integridad del instrumento. Por este motivo, se deben evaluar la composición química y las condiciones de funcionamiento del proceso en relación con los materiales en contacto con el fluido del instrumento de presión.

Por ejemplo, los manómetros Ashcroft® 1209 y 1279 están disponibles con materiales en contacto con el fluido de acero inoxidable y Monel®, para garantizar su compatibilidad con diferentes condiciones de proceso.

Otra opción consiste en aislar el instrumento de presión del medio de proceso mediante un sello de diafragma. Los sellos de diafragma de las series Ashcroft 100 (con bridas ) y 200 (roscadas ) ofrecen opciones adicionales de materiales que pueden ayudar a proteger el instrumento de presión de la exposición directa a medios de proceso agresivos.

¿Qué factores influyen en la compatibilidad de los materiales en condiciones de servicio ácidas?

La temperatura, la química del proceso, el pH y las condiciones metalúrgicas influyen en el comportamiento de un material metálico en un entorno con gas ácido o petróleo crudo.

Es importante comprender estas condiciones, ya que un material que ofrece un buen rendimiento en una aplicación de servicio ácido puede no ser adecuado para otra.

1. Temperatura

La temperatura del proceso puede influir significativamente en la resistencia de un material a la corrosión y al agrietamiento por factores ambientales.

Los aceros inoxidables pueden ser especialmente sensibles a los cambios de temperatura, sobre todo cuando también hay cloruros presentes. Por lo tanto, a la hora de seleccionarlos, deben tenerse en cuenta los límites de temperatura especificados en la norma aplicable al material.

2. Química de procesos

El tipo y la concentración de los compuestos corrosivos presentes en el proceso influyen en la compatibilidad de los materiales.

Entre los compuestos importantes se pueden incluir:

• Sulfuro de hidrógeno
• Cloruros procedentes de sales u otras fuentes
• Dióxido de carbono

La concentración y la interacción de estos compuestos ayudan a determinar qué materiales metálicos son adecuados para la aplicación.

3. pH

El pH del proceso puede influir tanto en el comportamiento frente a la corrosión como en la susceptibilidad al agrietamiento relacionado con el H₂S.

Las condiciones más ácidas pueden aumentar las velocidades de corrosión y afectar a la absorción de hidrógeno en los metales susceptibles. Se debe consultar la norma NACE correspondiente para determinar las limitaciones de los materiales en ese entorno concreto.

4. Estado metalúrgico

La dureza de un material, su tratamiento térmico y su estado metalúrgico pueden influir en su propensión a agrietarse.

Los materiales de mayor resistencia o templados pueden ser más susceptibles a determinados mecanismos de agrietamiento relacionados con el H₂S. Por lo tanto, la dureza del material y los requisitos de tratamiento térmico son aspectos importantes que hay que tener en cuenta a la hora de evaluar el cumplimiento de la norma aplicable.

¿Cómo se puede determinar si un manómetro cumple con la normativa NACE?

La documentación del producto del fabricante debe indicar si los materiales y la construcción del manómetro cumplen los requisitos de la NACE aplicables para las condiciones de servicio previstas.

El cumplimiento de la norma NACE no se determina simplemente seleccionando una aleación concreta. El material debe cumplir los requisitos de la norma aplicable en las condiciones de proceso previstas.

A la hora de evaluar un instrumento:

• Consulte la documentación del fabricante. Compruebe las fichas técnicas del producto, las especificaciones y las certificaciones de materiales disponibles para verificar el cumplimiento de la norma NACE.
• Comprueba las condiciones de funcionamiento. Compruebe que la temperatura, la presión, las condiciones químicas del proceso, la exposición al H₂S y otras condiciones relevantes se encuentren dentro de los límites permitidos para el material.
• Se recomienda realizar ensayos de laboratorio cuando sea necesario. Los laboratorios cualificados pueden realizar ensayos que reproduzcan las condiciones normalizadas aplicables para evaluar la idoneidad del material.
• Revisar la experiencia práctica documentada. Un historial de servicio contrastado en condiciones de funcionamiento similares puede aportar información adicional sobre el rendimiento del material.

Cuando las condiciones de aplicación sean inciertas, consulte la norma correspondiente y colabore con el fabricante del instrumento o con un especialista cualificado en materiales para determinar cuáles son los materiales adecuados.

¿Qué materiales se utilizan en aplicaciones relacionadas con el gas ácido y el petróleo crudo?

Los materiales utilizados en aplicaciones con medios ácidos pueden ir desde los aceros inoxidables hasta las aleaciones a base de níquel y el titanio, dependiendo de la severidad y de las características químicas específicas del entorno del proceso.

Entre las opciones de materiales más habituales se incluyen:

La selección del material no debe basarse únicamente en la resistencia a la corrosión. La aleación específica, el estado del material y el entorno de proceso deben cumplir los requisitos y límites establecidos por la norma NACE aplicable.

¿Quiere saber más?

La selección de instrumentos de medición de presión para aplicaciones con gas ácido y petróleo crudo requiere un análisis minucioso del entorno del proceso y de los materiales expuestos al mismo.

Conocer la temperatura del proceso, la composición química, el pH y los requisitos metalúrgicos puede ayudarle a identificar los materiales en contacto con el fluido más adecuados y a determinar si puede ser necesario un aislamiento adicional, como un sello de diafragma.

Para obtener más información sobre la selección de instrumentos de presión para aplicaciones corrosivas, consulta los recursos relacionados que figuran a continuación oponte en contacto con un especialista en aplicaciones de Ashcroft. Mientras tanto, descarga nuestra guía para aprender a detectar los primeros indicios de fallo en los instrumentos de presión.