Protección de manómetros de Monel contra el agrietamiento por corrosión bajo tensión en aplicaciones fluorhídricas

El ácido fluorhídrico (HF) es bien conocido por sus características agresivas y peligrosas. Por eso, la selección de material para estas aplicaciones es importante para garantizar la seguridad y el rendimiento de sus instrumentos y su funcionamiento. 

Ashcroft es un líder reconocido en instrumentación de medición de presión y entiende los desafíos únicos del ácido fluorhídrico (HF). Lea este artículo para aprender sobre el agrietamiento por corrosión bajo tensión, las propiedades comparativas de Monel® 400 y Monel® K-500, su rendimiento en ambientes de HF, y las consideraciones para el uso de estos o materiales alternativos en aplicaciones donde la resistencia a la corrosión es crítica.

¿Qué es la corrosión bajo tensión?

El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) se produce cuando los materiales están sometidos a esfuerzos mecánicos, como tensión o compresión, en un entorno corrosivo. Este tipo de agrietamiento puede verse exacerbado por la tensión residual derivada del conformado, la soldadura o las cargas externas aplicadas a una aleación. Identificar la SCC en un proceso es difícil porque las grietas son microscópicas y a menudo sólo se hacen evidentes después de que se haya producido un fallo catastrófico.

Figura 1. Ejemplo de agrietamiento por corrosión bajo tensión.

¿Cómo funcionan el Monel 400® y el K-Monel® 500 en aplicaciones de alta frecuencia?

El ácido fluorhídrico plantea un desafío único porque es altamente corrosivo y propenso a provocar grietas por corrosión bajo tensión, especialmente cuando hay oxígeno presente en la fase de vapor. La investigación ha demostrado que, aunque tanto el Monel 400 como el Monel K-500 son susceptibles a la SCC en HF, las diferencias son sutiles y específicas de la aplicación: 

• El Monel 400, una aleación predominantemente de níquel y cobre, se utiliza habitualmente en entornos en los que la resistencia a la corrosión es esencial. Los estudios sugieren que el Monel 400 presenta una resistencia al SCC ligeramente superior en vapores de HF en comparación con el Monel K-500, especialmente en ácido aireado. Sin embargo, esta ventaja es mínima.
  
  
• El Monel K-500, una versión endurecida por precipitación del Monel 400, se distingue por su mayor dureza y resistencia a la tracción. Sin embargo, esta mayor resistencia también puede hacer que sea más susceptible a la SCC, especialmente en condiciones de endurecimiento por envejecimiento. Según el Instituto de Desarrollo del Níquel, el Monel K-500 puede sufrir CSC más rápidamente en vapores húmedos de HF, especialmente cuando hay depósitos de fluoruro cúprico. Sin embargo, los manómetrosde Ashcroft utilizantubos Bourdon de K-Monel que son liberados de tensión en lugar de endurecidos por envejecimiento, lo que mitiga parcialmente este riesgo.

Evitar el SCC en aplicaciones de alta frecuencia: consideraciones clave y recomendaciones

Para el servicio de HF, ambas aleaciones son muy vulnerables en la fase de vapor cuando el oxígeno está presente. Dado que las unidades de alquilación de HF están diseñadas para excluir el oxígeno, esto reduce en cierta medida el riesgo de corrosión. Sin embargo, incluso una pequeña cantidad de oxígeno atrapado puede catalizar la SCC, especialmente en zonas de alta tensión como el tubo de Bourdon de los manómetros.

Juntas de diafragma ayudan a aislar los manómetros de la exposición directa a los vapores de HF, ofreciendo una capa adicional de protección. Para aplicaciones de HF, se recomienda utilizar una combinación de una carcasa inferior de Kynar® o Monel, un diafragma de Monel recubierto de Halar® y un manómetro de Monel para la contención secundaria.

Además, nuestros productos de ensamblaje de detección de fugas de ácido (ALD ) pueden proporcionar indicaciones visuales de fugas, ofreciendo una capa adicional de seguridad en aplicaciones críticas.

Recomendaciones para aplicaciones de servicios de alta frecuencia

1. Utilice entornos libres de oxígeno

Excluya el oxígeno en los entornos de servicio de alta frecuencia en la medida de lo posible para evitar la SCC. Si no pueden garantizarse las condiciones sin oxígeno, debe instalarse una junta de diafragma.

2. Pedir calibres a la variación Ashcroft

Para servicio directo de HF, se recomienda seleccionar componentes húmedos de Monel con variaciones Ashcroft® X6A, ya que aseguran que los manómetros estén libres de agua residual. Adicionalmente, manómetros llenos de líquido o estrangulados, tales como Ashcroft® PLUS!™ Performance, son esenciales para amortiguar las vibraciones y pulsaciones que podrían acelerar la SCC. Elija manómetros con una presión nominal a escala completa de aproximadamente el doble de la presión de funcionamiento prevista. Limite la presión máxima al 75% del rango de escala para minimizar la tensión en el elemento elástico (por ejemplo, tubo de Bourdon o fuelles).

3. Evacuar y rellenar el tubo de Bourdon

Al instalar un nuevo manómetro, es fundamental evacuar y rellenar el tubo de Bourdon con un gas o líquido inerte, eliminando cualquier resto de aire. Incluso una pequeña cantidad de oxígeno en el tubo puede aumentar el riesgo de SCC, ya que queda atrapado en la zona de mayor tensión.

4. Utilice juntas de diafragma para una mayor protección

Para una mayor protección contra SCC, pueden utilizarse juntas de diafragma fabricadas con materiales resistentes a la corrosión, incluyendo opciones como Halar® (ECTFE) o incluso chapado en oro, para aislar aún más los manómetros de la exposición a HF. Una recomendación común para aplicaciones de HF incluye una combinación de una carcasa inferior de Kynar o Monel, un diafragma de Monel recubierto de Halar y un manómetro de Monel para contención secundaria.

5. Incorporar detección de fugas de ácido

Los medidores ALD como los que ofrece Ashcroft, están diseñados con un recubrimiento amarillo especial que cambia a rojo una vez que se expone a ácidos con un pH de ≤ 3.

Siguiendo estas recomendaciones y aprovechando los materiales adecuados, las industrias pueden garantizar operaciones más seguras y una mayor vida útil de los equipos en el exigente entorno de las unidades de alquilación de HF.

¿Quiere saber más?

Aunque tanto el Monel 400 como el Monel K-500 son opciones viables para el servicio de HF, el control de los factores ambientales y el cumplimiento de las mejores prácticas de instalación y mantenimiento son fundamentales para maximizar su vida útil y su rendimiento. Para quienes necesiten más seguridad, hay alternativas como las juntas de diafragma o incluso los revestimientos especiales que pueden proporcionar la capa de protección adicional necesaria para manejar con seguridad las aplicaciones de ácido fluorhídrico en entornos de refinería.

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• Los mejores manómetros para plantas de amoníaco
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Si tiene alguna pregunta, no dude en ponerse en contacto con nuestros expertos en productos, que le proporcionarán las respuestas que necesita para su aplicación. Mientras tanto, descargue nuestra guía de soluciones para la industria química y petroquímica.