Los inhibidores de la corrosión son compuestos químicos que pueden disminuir la velocidad de corrosión de un material, generalmente un metal o una aleación . El estándar internacional NACE TM0208 define el inhibidor de corrosión volátil (VCI) como una sustancia química que actúa para reducir la corrosión mediante una combinación de volatilización de un material VCI, transporte de vapor en la atmósfera de un ambiente cerrado y condensación en la superficie del espacio, incluida la absorción. , disolución y efectos hidrófobos sobre superficies metálicas, donde de ese modo se inhibe la velocidad de corrosión de las superficies metálicas; también llamados inhibidores de fase de vapor, inhibidor de corrosión de fase de vapor e inhibidor de corrosión transportada por vapor.
Los VCI vienen en varias formulaciones que dependen del tipo de sistema en el que se utilizarán; por ejemplo, películas, aceites, revestimientos, limpiadores, etc. También hay una variedad de formulaciones que brindan protección en aplicaciones ferrosas, no ferrosas o de múltiples metales. Otras variables incluyen la cantidad de fase de vapor en comparación con los inhibidores de la fase de contacto (1). Debido a que son volátiles a temperatura ambiente, los compuestos VCI pueden alcanzar grietas inaccesibles en estructuras metálicas (2).
Historia
El primer uso a gran escala de VCI se remonta a la patente de Shell para el nitrito de diciclohexilamonio (DICHAN), que finalmente se comercializó como VPI 260. (3) DICHAN fue utilizado ampliamente por el ejército de EE. UU. Para proteger una amplia variedad de componentes metálicos de la corrosión. a través de varios sistemas de suministro, polvo VCI, papel VCI, solución VCI, compuesto de granizado VCI, etc.
Los problemas de seguridad y salud, así como las limitaciones inherentes, han llevado al abandono de DICHAN como VCI. (4) En la actualidad, los compuestos VCI comerciales son típicamente sales de bases moderadamente fuertes y ácidos volátiles débiles. Las bases típicas son aminas y los ácidos son carbónicos, nitrosos y carboxílicos. (5)
Mecanismo de protección contra la corrosión VCI
Para el acero, el primer paso será la volatilización del inhibidor en el espacio aéreo. Esto puede implicar una simple evolución de la molécula o la sustancia química puede disociarse primero y luego volatilizarse. (6) Las moléculas luego se difundirán a través del espacio aéreo encerrado hasta que algunas de las moléculas alcancen la superficie metálica a proteger. Hay dos caminos probables una vez que las moléculas llegan a la superficie metálica. Primero, la molécula puede adsorberse sobre la superficie del metal formando así una barrera contra los iones agresivos y desplazando el agua condensada. (6), (7).
El segundo camino involucra la capa de agua condensada que se ha demostrado que existe en la superficie metálica (8). Las moléculas de VCI se disolverán en la capa de agua condensada, elevando el pH. Se ha demostrado que un pH alcalino tiene un efecto beneficioso sobre la resistencia a la corrosión del acero. (6)
El mecanismo para el cobre comienza igual que para el acero, evolución del inhibidor. Sin embargo, una vez en la superficie de cobre, el inhibidor formará un complejo de benzotriazol de cobre que es protector. (9)
La presión de vapor es un parámetro crítico en la efectividad del VCI. El rango de presión más favorable es de 10 -3 a 10-2 Pa a temperatura ambiente. Una presión insuficiente conduce al lento establecimiento de la capa protectora; si la presión es demasiado alta, la eficacia del VCI se limita a un breve período de tiempo. (10-11)
Usos del producto
Los VCI se han aplicado en una amplia variedad de áreas de aplicación:
Embalaje : uno de los primeros usos generalizados de los VCI fue el papel VCI, que se utilizaba para envolver piezas para su transporte y / o almacenamiento. Luego, la tecnología evolucionó con el desarrollo de la película VCI, donde el inhibidor se incorporó a lapelícula de polietileno . (8). Esto ofrecía la ventaja de que las piezas se podían almacenar en la película VCI sin ningún aceite anticorrosivo (RP), que normalmente tendría que eliminarse antes de que la pieza se pusiera en servicio. En lugares donde la película de VCI está en contacto directo con el metal, las moléculas de VCI se adsorben en las superficies metálicas, creando una barrera molecular invisible contra elementos corrosivos como el oxígeno, la humedad y los cloruros. A medida que las moléculas de VCI se vaporizan fuera de la película y se difunden por todo el paquete, también forman una capa molecular protectora sobre las superficies metálicas que no están en contacto directo con la película. Cuando se quita el empaque, las moléculas de VCI simplemente se vaporizan y flotan. (12) Las películas de VCI protegen los metales tanto por contacto directo como por acción de vapor. Los equipos / activos grandes están envueltos en una película termorretráctil VCI para almacenamiento al aire libre a largo plazo. El uso de películas de polímero para una protección completa de los equipos electrónicos durante el envío o almacenamiento debe tener en cuenta la prevención de descargas electrostáticas (ESD), la corrosión y la eliminación de la película después de su uso. Una propiedad principal que hace que una película de polímero sea un material de embalaje viable para equipos electrónicos es la capacidad de la película para eliminar las descargas electrostáticas. La propiedad más reciente añadida a la película VCI es la biodegradabilidad. (12)
Recubrimientos : el uso de VCI como tecnologías alternativas de inhibidores de corrosión en recubrimientos no es un concepto nuevo. Sin embargo, en los últimos años, con la creciente presión ambiental para reducir el uso de inhibidores tradicionales que contienen metales pesados, han ganado popularidad. Dado que las partículas de VCI tienen una atracción polar hacia el sustrato metálico, esto les permite trabajar en el recubrimiento sin afectar negativamente a otros componentes del recubrimiento, como antiespumantes, agentes humectantes, agentes niveladores, etc. pequeñas cantidades en peso de la fórmula general. El tamaño de partícula de los VCI es muy pequeño en comparación con los inhibidores usados tradicionalmente. Esto permite que los VCI migren a los huecos más pequeños de manera más efectiva. Una vez que los VCI se han adsorbido en la superficie del metal, proporcionan una barrera eficaz que es hidrófoba y evita que la humedad penetre en la superficie del metal. En consecuencia, esto evita la formación de una celda de corrosión y hace que la humedad sea ineficaz (13).
Emisor - VCI en forma de cápsula, espuma, taza, etc., se coloca dentro de un gabinete eléctrico, caja de conexiones, etc., para brindar protección contra la corrosión a los diversos componentes dentro de la caja.
Carcasas de tubería : se inyecta una mezcla de VCI y un gel hinchable en el espacio anular entre la carcasa de la tubería y la tubería portadora para brindar protección contra la corrosión a la tubería portadora. Esta aplicación ha sido recientemente de mayor interés, ya que ha sido aprobada por PHMSA como un medio para abordar una carcasa en cortocircuito en una tubería protegida por CP. (Las reglas de PHMSA dictan que un revestimiento en cortocircuito en una tubería regulada por PHMSA sea reparado o tratado). Los detalles también se pueden encontrar en NACE SP-200. (14)
Preservación de tuberías (internas) : los VCI están experimentando una aplicación generalizada para la mitigación de la corrosión de las superficies internas de tuberías nuevas y / o existentes fuera de servicio. (9) La corrosión TOL de primera línea generalmente ocurre en gas húmedo Tuberías que tienen un régimen de flujo estratificado y un aislamiento térmico deficiente. La corrosión TOL es predominantemente un problema de protección en la fase gaseosa (15). Las pruebas mostraron que el mejor potencial para proporcionar protección contra la corrosión para TOL provino de los azoles, ciertos alcoholes de acetileno y un aldehído volátil "verde". (dieciséis)
En el caso de las tuberías nuevas, el período de tiempo entre las pruebas hidrológicas y las operaciones puede ser muy impredecible y puede extenderse por meses. Los datos históricos han demostrado que pueden surgir problemas importantes de corrosión como resultado del agua residual de la prueba hidráulica (14). Para una tubería apta para pigmentos, una solución acuosa de VCI se empuja por la tubería entre dos pigs después de completar la operación de prueba hidráulica. Esto proporciona mitigación de la corrosión hasta que la línea se ponga en servicio. (14) Para una tubería que no se puede raspar, se identifican las secciones bajas donde el agua residual de la prueba hidráulica puede acumularse después del drenaje y se agrega una solución acuosa de VCI en los puntos altos cercanos de manera que la solución del inhibidor fluya hacia las secciones bajas, tratando así el residuo. agua con inhibidor. (14)
Para las secciones de tubería que están inactivas, se identifican las secciones bajas y se agrega una solución inhibidora en los puntos altos cercanos para llenar la sección baja hasta una profundidad predeterminada. (14)
Tanques de almacenamiento sobre el suelo (parte inferior del suelo) : los fondos de los tanques de almacenamiento sobre el suelo suelen estar revestidos en el interior (lado del producto) para evitar la corrosión. El otro lado del fondo, (lado del suelo) no está recubierto y el acero desprotegido descansa directamente sobre una base. Hay varios estilos de cimentaciones: un ringwall de concreto con un lecho de arena y un revestimiento, una almohadilla dura, como el concreto o el asfalto, un doble fondo y finalmente un suelo simple. (14) Los VCI se aplican a través de varios métodos dependiendo de la base del tanque.
Para tanques con una pared de anillo de concreto, un lecho de arena y un revestimiento, el VCI se instala típicamente como una solución acuosa. La solución se inyecta a una presión mínima a través de los puertos de detección de fugas (la distribución de la solución a través de la arena se realiza principalmente por capilaridad) o mediante un sistema de distribución preinstalado de tuberías perforadas. (17) El tanque puede estar en servicio o fuera de servicio.
Hay varias opciones disponibles para un tanque sobre una plataforma rígida dependiendo de si el tanque está en servicio o fuera de servicio. Para un tanque que está en servicio, se instala un anillo de tuberías perforadas en el borde del timbre sellado a través de una membrana que crea un espacio cerrado entre el timbre del tanque y la base de la plataforma dura. El VCI se suministra en forma de polvo en mangas de malla que se enroscan en los tubos perforados. Al agotarse el VCI, se retiran las mangas de malla y se instalan nuevas mangas. (19) Para un tanque que está fuera de servicio sin el piso, se cortan ranuras en la almohadilla dura. También se corta un canal desde el extremo de la ranura para extenderse más allá del timbre del tanque. La tubería perforada con una cubierta de malla se coloca en la parte inferior de las ranuras cortadas. Luego, la ranura se llena con arena. Luego, el fondo del tanque se instala normalmente. El VCI se suministra en forma de polvo en mangas de malla que se instalan en la tubería perforada. Los extremos de los tubos perforados están sellados cerrados. Al agotarse el VCI, se retiran las mangas de malla y se instalan nuevas mangas. (18) Para un tanque que está fuera de servicio sin el piso removido, el enfoque típico es inyectar el VCI como una solución acuosa a través de puertos que se han instalado a través del piso, que a menudo son los puertos de helio que se usaron para verificar el tanque. integridad del piso. (19)
Hay dos geometrías típicas para tanques de doble fondo. En el primero, el espacio entre las dos plantas tiene un liner y un lecho de arena y en el segundo, un liner y una plataforma de hormigón con ranuras radiales. (Este estilo de doble fondo a menudo se llama doble fondo de El Segundo). Para un doble fondo con revestimiento y lecho de arena, el VCI se suministra como una solución acuosa que se inyecta a través de los puertos de detección de fugas. Para un fondo El Segundo que está en servicio, el VCI se suministra nuevamente como una solución acuosa que se inyecta a través de los puertos de detección de fugas. Los puertos se cierran herméticamente y la solución se deja reposar durante un corto período de tiempo. Luego se abren los puertos y se drena la solución de VCI dejando una cantidad residual de la solución de VCI dentro del espacio. Este VCI residual proporciona la protección contra la corrosión del espacio. Para un fondo de El Segundo que está fuera de servicio, se instalan tuberías perforadas en las ranuras del concreto que tienen puertos de detección de fugas. Se insertan mangas de malla que contienen polvo inhibidor en las tuberías perforadas y se cierran los puertos de detección de fugas.
Tanques de almacenamiento sobre el suelo (techos) : el entorno en el espacio superior de un tanque de almacenamiento sobre el suelo puede ser muy agresivo, especialmente para los tanques que almacenan petróleo crudo. El medio ambiente es agresivo como resultado de las especies ácidas que se encuentran típicamente en el petróleo crudo (crudo amargo). La protección contra la corrosión se suministra a través de un sistema de dispensadores que se han conectado a los puertos que se han instalado en el techo del tanque. (Los puertos y válvulas de cierre se instalan cuando el tanque está fuera de servicio). Las botellas que contienen el VCI se colocan en el dispensador y se abren las válvulas de cierre. El VCI tiene una alta presión de vapor de modo que el inhibidor saturará el espacio de aire dentro del dispensador y luego se difundirá a través del puerto abierto hacia el espacio de cabeza del tanque de almacenamiento. (20,21)
Aceites : el uso más común de los VCI en los aceites es para la protección de sistemas que contienen aceite, como un motor o un sistema hidráulico, durante el uso intermitente o durante el almacenamiento a largo plazo (naftalina). El aceite tratado con VCI generalmente se agrega al aceite existente y la unidad se pone en funcionamiento para hacer circular completamente el aceite tratado por todo el sistema. Luego, el sistema se apaga para su almacenamiento. El aceite tratado con VCI también se puede empañar en espacios vacíos dentro de un sistema o espacio cerrado. (21)
Interior de grandes espacios cerrados : los VCI se han utilizado para proteger el interior de equipos como tanques, recipientes, calderas, tuberías, intercambiadores de calor, etc., especialmente para huecos y / o áreas empotradas de cavidades interiores durante el almacenamiento y / o transporte. Los medios típicos son nebulizar / soplar el polvo de VCI en el espacio interior o aplicar el polvo de VCI en forma de paquete. Para volúmenes más pequeños, los paquetes simplemente se distribuyen dentro del espacio. Para volúmenes más grandes, los paquetes se adjuntan a cables que luego se cuelgan en el perímetro del espacio. (22)
Tratamiento de agua : las soluciones acuosas de VCI se han utilizado para enjuagar / enjuagar tuberías, bombas, colectores, pozos cerrados, intercambiadores de calor, etc. como preparación para el almacenamiento o la formación de naftalina.
Cubiertas especiales: las cubiertas de película VCI se han utilizado para proteger bridas, válvulas, etc.en entornos hostiles como plantas de procesamiento químico, plataformas marinas, etc. (25)
Ver también
Referencias
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