El agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) es un tipo de agrietamiento del metal asociado con la corrosión y el estrés de tracción (residual y/o aplicado) en presencia de agua y sulfuro de hidrógeno (H₂S).
Mecanismo de agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC)
El SSC es una forma de agrietamiento por tensión de hidrógeno (HSC), relacionada con la fragilización del metal causada por el hidrógeno atómico generado en la superficie metálica debido a la corrosión ácida. En presencia de sulfuros, se promueve la absorción de hidrógeno. El hidrógeno atómico puede difundirse en el metal, reduciendo su tenacidad y aumentando la sensibilidad al agrietamiento. Los metales de alta resistencia y las zonas de soldadura más duras son más susceptibles al SSC.
Peligros del agrietamiento por tensión por sulfuro (SSC)
La SSC es un modo común de falla de materiales en la industria del petróleo y el gas, así como en ciertos entornos químicos, y puede afectar significativamente la seguridad del equipo y la estabilidad operativa.
Por ejemplo, los estudios han demostrado que después de tres años de uso en un ambiente húmedo, Entorno de H₂S, grietas originadas en la superficie interior de la válvula Se observaron en la sección transversal del cuerpo de una válvula de control de flujo de cabezal de pozo A216-WCC, con clara evidencia de daño por corrosión en el acero.
El SSC representa graves amenazas para la seguridad operativa de los equipos industriales, la eficiencia de la producción, así como la seguridad ambiental y del personal. Por lo tanto, es fundamental implementar medidas eficaces en el diseño, la selección de materiales, la operación y el mantenimiento para prevenir y mitigar sus riesgos.
Factores influyentes
La fisuración por tensión por sulfuro (SSC) es un fenómeno de corrosión bajo tensión causado por la interacción entre el sulfuro de hidrógeno (H₂S) y materiales metálicos. Su aparición depende de varios factores, como el entorno corrosivo (especialmente la presencia de H₂S), la fragilidad del metal y las tensiones. Las altas temperaturas, las altas presiones, las uniones soldadas y los materiales de alta resistencia pueden agravar el riesgo de SSC.
Ciertos materiales metálicos, como los aceros de alta resistencia, los aceros inoxidables y los aceros de baja aleación, se vuelven particularmente vulnerables en entornos de sulfuro de hidrógeno. Los límites de grano y otras características microestructurales de estos materiales los hacen más susceptibles a la infiltración de átomos de hidrógeno, lo que provoca fragilización por hidrógeno y propagación de grietas. Los materiales de alta resistencia, las uniones soldadas y los materiales con tratamiento térmico incompleto son especialmente propensos a la SSC.
| Material metálico | Sensibilidad SSC | Razón/Explicación |
| Acero al carbono y acero de baja aleación | Alto | El acero al carbono y el acero de baja aleación son muy susceptibles a la corrosión por escoria en entornos con H₂S, especialmente en condiciones de alta tensión. Presentan baja resistencia a la corrosión, lo que facilita la propagación de grietas. |
| Acero inoxidable (por ejemplo, 304, 316) | Moderado | Los aceros inoxidables austeníticos son moderadamente sensibles a la corrosión por escoria en ambientes con H₂S, especialmente en presencia de corrosión localizada. Grados como el 316L pueden mejorar la resistencia al aumentar el contenido de aleación. |
| Acero de baja aleación y alta resistencia | Alto | La alta resistencia y dureza aumentan la sensibilidad al SSC, particularmente en altas concentraciones de H₂S. |
| Aceros de alta aleación (por ejemplo, Inconel, Hastelloy) | Bajo | Los aceros de alta aleación ofrecen una excelente resistencia a la corrosión y a la fragilización por hidrógeno, lo que los hace adecuados para entornos H₂S con baja sensibilidad SSC. |
| Titanio y aleaciones de titanio | Bajo | El titanio forma una película de óxido protectora en entornos H₂S, lo que proporciona una excelente resistencia a la corrosión y una fuerte resistencia SSC. |
Medidas preventivas
Seleccione los materiales apropiados: Utilice materiales resistentes a la corrosión por sulfuro de hidrógeno (como aceros de baja aleación o aceros inoxidables) o aplique tratamientos de superficie especializados para mejorar la resistencia a la SSC.
Reducir el estrés: Minimizar las tensiones residuales y las tensiones externas durante los procesos de diseño y fabricación para evitar zonas de concentración de tensiones.
Controlar la concentración de sulfuro de hidrógeno: Reducir la concentración de sulfuro de hidrógeno en entornos operativos e implementar medidas efectivas de control de gases.
Utilice tratamiento térmico o recubrimientos protectores: Mejore la tenacidad y la resistencia del material al SSC mediante un tratamiento térmico o aplicando recubrimientos y capas protectoras para minimizar la exposición al sulfuro de hidrógeno.
Agrietamiento por tensión de sulfuro (SSC) vs. Agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC)
Si bien tanto el SSC como el SCC presentan agrietamiento por tensión de tracción y un entorno corrosivo, el SSC es un subtipo más específico del SCC que se produce principalmente en entornos con H₂S, donde la fragilización por hidrógeno desempeña un papel fundamental. El SCC, por otro lado, es un fenómeno más amplio que puede ser causado por diversos agentes corrosivos en diferentes materiales y entornos. La prevención de ambos tipos de agrietamiento requiere una cuidadosa consideración de la selección de materiales, la gestión de tensiones y los factores ambientales.
Resumen
El agrietamiento por tensión por sulfuro (SSC) es un fenómeno de fractura frágil causado por el sulfuro de hidrógeno en entornos con azufre, que afecta gravemente el rendimiento de los materiales metálicos en condiciones de alta resistencia y rigurosas. Comprender el mecanismo y los factores que influyen en el SSC, junto con la adopción de las medidas preventivas adecuadas, es esencial para garantizar la seguridad de los equipos, prolongar su vida útil y evitar paradas de producción.
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