Un inhibidor de corrosión volátil (VCI) es un material que protege los metales de la corrosión . Los inhibidores de corrosión son compuestos químicos que pueden disminuir la velocidad de corrosión de un material, generalmente un metal o una aleación . La norma 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 hidrofóbicos sobre superficies metálicas, donde de este modo se inhibe la velocidad de corrosión de las superficies metálicas. También los llamaron inhibidores de corrosión en fase de vapor, inhibidores de corrosión en fase de vapor e inhibidores de corrosión transportados por vapor.
Los VCI vienen en varias formulaciones que dependen del tipo de sistema en el que se utilizarán; por ejemplo, películas, aceites , recubrimientos , limpiadores , etc. También existe una variedad de formulaciones que brindan protección en aplicaciones ferrosas , no ferrosas o multimetálicas. Otras variables incluyen la cantidad de fase de vapor en comparación con los inhibidores de fase de contacto. [1] Debido a que son volátiles a temperatura ambiente , los compuestos VCI pueden alcanzar grietas inaccesibles en estructuras metálicas. [2]
V.VCI también se denomina VCI de vacío, lo que significa que tiene propiedades especiales de rendimiento en vacío, así como propiedades de protección contra la corrosión. [ cita necesaria ]
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] El ejército estadounidense utilizó ampliamente el DICHAN para proteger una amplia variedad de componentes metálicos de la corrosión. a través de varios sistemas de entrega, polvo VCI, papel VCI, solución VCI, compuesto para 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 las aminas y los ácidos son carbónicos, nitrosos y carboxílicos. [5]
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 cerrado hasta que algunas de las moléculas alcancen la superficie metálica a proteger. Hay dos caminos probables una vez que las moléculas alcanzan 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 del cobre, el inhibidor formará un complejo de benzotriazol de cobre que tiene un efecto 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 provoca un lento establecimiento de la capa protectora; si la presión es demasiado alta, la eficacia del VCI se limita a un breve periodo de tiempo. [10] [11]
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 una película de polietileno . [8] Esto ofrecía la ventaja de que las piezas podían almacenarse en la película VCI sin ningún aceite preventivo de oxidación (RP), que normalmente tendría que retirarse antes de poner la pieza en servicio. En los 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 retira el embalaje, las moléculas de VCI simplemente se vaporizan y se alejan flotando. [12] Las películas VCI protegen los metales tanto por contacto directo como por acción del vapor. Los equipos/activos grandes están envueltos en una película termorretráctil VCI para almacenamiento al aire libre a largo plazo. El uso de películas poliméricas para la protección completa de 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 descargas electrostáticas. La propiedad más reciente agregada a la película VCI es la biodegradabilidad . [12]
Recubrimientos : el uso de VCI como tecnologías inhibidoras de la corrosión alternativas en recubrimientos no es un concepto nuevo. Sin embargo, en los últimos años, debido a 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 impactar negativamente a otros componentes del recubrimiento, como antiespumantes, agentes humectantes, agentes niveladores, etc. Los VCI generalmente se agregan a la formulación en muy pequeñas cantidades en peso de la fórmula general. El tamaño de partícula de los VCI es muy pequeño en comparación con los inhibidores utilizados 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 llegue a la superficie del metal. En consecuencia, esto evita la formación de una célula de corrosión y hace que la humedad sea ineficaz. [13]
Emisor : VCI en forma de cápsula, espuma, copa, etc., se coloca dentro de un gabinete eléctrico , caja de conexiones , etc., para brindar protección contra la corrosión a los distintos componentes dentro de la caja. Los emisores VCI también brindan la mejor protección contra H2S, SO2 , amoníaco y humedad. Se utilizan principalmente en componentes eléctricos porque no afectan las propiedades eléctricas, superficiales u ópticas.
Carcasas de tuberías : se inyecta una mezcla de VCI y un gel hinchable en el espacio anular entre la carcasa de la tubería (la tubería exterior) y la tubería portadora (la tubería interior) para brindar protección contra la corrosión a la tubería portadora. Esta aplicación ha despertado recientemente un interés más amplio 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 la PHMSA dictan que se repare o trate una carcasa en cortocircuito en una tubería regulada por la PHMSA). Los detalles también se pueden encontrar en NACE SP-200. [14]
Preservación de tuberías (internas) : los VCI están teniendo una aplicación generalizada para mitigar 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 gasoductos húmedos 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 demostraron que el mejor potencial para proporcionar protección contra la corrosión al TOL procedía de los azoles , ciertos alcoholes de acetileno y un aldehído volátil "verde" . [dieciséis]
Para tuberías nuevas, el período de tiempo entre las pruebas hidráulicas y las operaciones puede ser muy impredecible y puede extenderse por meses. Los datos históricos han demostrado que pueden surgir importantes problemas de corrosión como resultado del agua residual del hidrotest. [14] Para una tubería piggable , una solución acuosa de VCI se empuja hacia abajo en la tubería entre dos raspadores después de completar la operación de hidroprueba. Esto proporciona mitigación de la corrosión hasta que la línea se ponga en servicio. [14] Para una tubería no limpiable, se identifican las secciones bajas donde se puede acumular agua residual de hidroprueba después del drenaje y se agrega una solución acuosa de VCI en los puntos altos cercanos de manera que la solución inhibidora 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 (fondo del lado del suelo) : los fondos de los tanques de almacenamiento sobre el suelo generalmente están recubiertos en el interior (lado del producto) para evitar la corrosión. El otro lado del fondo (el lado del suelo) no está recubierto y el acero desprotegido descansa directamente sobre una base. Hay varios estilos de cimientos: un muro circular de concreto con un lecho de arena y un revestimiento, una plataforma dura, como concreto o asfalto, un doble fondo y, finalmente, suelo simple. [14] Los VCI se aplican mediante varios métodos dependiendo de la base del tanque.
Para tanques con una pared anular de concreto, un lecho de arena y un revestimiento, el VCI generalmente se instala 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 mediante acción capilar) o a través de un sistema de distribución preinstalado de tuberías perforadas . [17] El tanque puede estar dentro o fuera de servicio.
Hay varias opciones disponibles para un tanque sobre una plataforma dura dependiendo de si el tanque está dentro o fuera de servicio. Para un tanque que está en servicio, se instala un anillo de tubos perforados en el borde del timbre sellado mediante una membrana que crea un espacio cerrado entre el timbre del tanque y la base dura de la plataforma. El VCI se suministra en forma de polvo en manguitos de malla que se roscan en los tubos perforados. Una vez agotado el VCI, se retiran las mangas de malla y se instalan mangas nuevas. [18] 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. En el fondo de las ranuras cortadas se coloca un tubo perforado con una cubierta de malla. Luego se rellena la ranura con arena. Luego se instala el fondo del tanque como de costumbre. 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. Una vez agotado el VCI, se retiran las mangas de malla y se instalan mangas nuevas. [19] Para un tanque que está fuera de servicio sin quitar el piso, 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. [18]
Hay dos geometrías típicas para tanques de doble fondo. En el primero, el espacio entre ambos pisos cuenta con un liner y un lecho de arena y para el segundo, un liner y una losa de hormigón con ranuras radiales. (Este estilo de doble fondo a menudo se denomina 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 de 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 sellan 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 protección contra la corrosión para el 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 ambiente 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 normalmente se encuentran en el petróleo crudo ( crudo ácido ). La protección contra la corrosión se suministra a través de un sistema de dispensadores que se han conectado a puertos instalados en el techo del tanque. (Los puertos y válvulas de cierre se instalan cuando el tanque está fuera de servicio). Las botellas que contienen VCI se colocan en el dispensador y se abren las válvulas de cierre. El VCI tiene una presión de vapor alta, 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 superior del tanque de almacenamiento. [20] [21]
Aceites : el uso más común de los VCI en 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 (apagado). El aceite tratado con VCI generalmente se agrega al aceite existente y la unidad se hace funcionar 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 nebulizar 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 mayores, los paquetes se unen a cables que luego se cuelgan en el perímetro del espacio. [22]
Tratamiento de agua : las soluciones acuosas de VCI se han utilizado para lavar/enjuagar tuberías, bombas, colectores, fosas cerradas, intercambiadores de calor, etc. como preparación para el almacenamiento/inactividad.
Cubiertas especiales : las cubiertas de película VCI se han utilizado para proteger bridas , válvulas , etc. en entornos hostiles, como plantas de procesamiento de productos químicos, plataformas marinas, etc. [23]