¿Cómo seleccionar componentes adecuados para la industria del petróleo y el gas?

La esencia de la selección de componentes para la industria del petróleo y el gas reside en hacer coincidir con precisión las condiciones operativas con las propiedades del material. Al enfrentarse a entornos hostiles, como altas temperaturas y presiones, contenido de azufre y cloro y erosión por flujo multifásico, la selección ciega de piezas de uso general-puede provocar fácilmente fugas, roturas o tiempos de inactividad no planificados. La siguiente es una estrategia de selección sistemática basada en tres características principales: resistencia a la corrosión, alta resistencia y resistencia al desgaste:

Selección de materiales en función de la resistencia a la corrosión: lucha contra los "asesinos invisibles" como H₂S, CO₂ y iones de cloruro

La corrosión es la causa principal de fallas en los equipos de petróleo y gas. La selección del material debe basarse en el tipo de medio y nivel ambiental:

Ambientes que contienen H₂S-(condiciones ácidas): Deben cumplir con las normas NACE MR0175/ISO 15156, priorizando materiales resistentes al agrietamiento por tensión por sulfuro (SSC):

• Acero al carbono y acero de baja-aleación: la resistencia a la tracción debe ser menor o igual a 655 MPa, la dureza menor o igual a 22 HRC y se debe realizar un tratamiento térmico para aliviar la tensión-.
• Aleaciones resistentes a la corrosión (CRA): para campos de gas con alto contenido de azufre-, se recomiendan aleaciones a base de níquel- (como Inconel 625, Monel 400) o aceros inoxidables dúplex (como 2205), ya que funcionan de manera excelente en entornos donde coexisten H₂S y iones de cloruro.
• Corrosión por azufre a alta-temperatura (unidades de refinación): se pueden utilizar placas compuestas de acero al carbono + 0Cr13 o acero inoxidable 321 para las partes del cuerpo de la torre a alta-temperatura; Se recomienda acero al carbono aluminizado o 0Cr18Ni10Ti para haces de tubos de intercambiadores de calor.
• Ambientes con agua de mar o alto-cloro: se prefiere el bronce de aluminio (ZQAl9-4), ya que puede formar una película densa de óxido en su superficie, exhibiendo una excelente resistencia a la corrosión del agua de mar y es adecuado para componentes de bombas y válvulas en barcos y plataformas FPSO.

Selección basada en alta resistencia: soportar alta presión e impacto mecánico

En operaciones de pozos profundos y ultra-profundos, los componentes deben soportar presiones estáticas y cargas dinámicas extremadamente altas:

• Espárragos y sujetadores: Los espárragos completamente roscados son propensos a relajarse por fluencia a altas temperaturas (por encima de 450 grados). Se deben seleccionar materiales resistentes a la fluencia de alta-temperatura-, como la aleación especial desarrollada por Wuxi ASMI, que puede soportar temperaturas de hasta 500 grados y ha pasado una prueba de impacto a baja-temperatura de -101 grados.
• Tuberías de perforación y revestimiento: deben cumplir con los estándares API 5CT, con clasificaciones de resistencia del material claramente definidas (p. ej., P110, Q125). Para áreas de alto-esfuerzo, se recomiendan materiales compuestos de PEEK reforzados con fibra de carbono, ya que tienen una excelente resistencia a la fatiga y son adecuados para componentes de precisión como conectores de instrumentos de registro.
• Cojinetes de presión de válvula: los cuerpos de las válvulas de oxígeno de alta-presión deben estar hechos de aleaciones a base de níquel-Monel o Inconel. Evite el uso de válvulas de compuerta de acero al carbono, que son propensas a generar chispas.