Oxidación de alta temperatura del acero ferrítico 9Cr-1Mo modificado

Study of high-temperature oxidation of modified 9Cr-1Mo steel

Este artículo describe el comportamiento de la oxidación isotérmica del acero ferrítico 9Cr-1Mo modificado (ASTM A335-P91modificado) utilizando la técnica gravimétrica discontinua en una atmósfera oxidante multicomponente (CO₂ --CO--O₂--N₂) en fase gaseosa, a temperaturas de 550, 650 y 750 °C, y presión atmosférica. La técnica gravimétrica discontinua empleada en cada muestra se realizó mediante la ganancia de peso promedio por unidad de área vs. el tiempo de exposición de la muestra, que permitió observar que a temperaturas de 550 y 750 ºC el acero presenta un comportamiento cinético parabólico; mientras que a 650 ºC, un comportamiento cinético mixto paralineal, donde los valores experimentales de Kp [mg²/cm4h] correspondientes a 550, 650 y 750 ºC son de 0,0336, 0,04633 y 0,26335, respectivamente. Los óxidos formados a 550 y 750 ºC presentan dos tipos de capas de óxidos compuestas por una mezcla de óxidos de Cr y Fe. Se destaca que la cantidad de Cr disminuye de la capa interna a la capa externa, mientras que la concentración de Fe varía en sentido contrario. A 650 ºC también se formaron dos capas de óxidos; sin embargo, no se detectó Cr en la capa externa.

INTRODUCCIÓN

Una herramienta ampliamente utilizada por los investigadores para estudiar los fenómenos de corrosión a alta temperatura en las plantas industriales es la simulación en conjunto de atmósfera industrial-material-temperatura. El fenómeno de oxidación a alta temperatura se evidencia, por ejemplo, en los equipos industriales de empresas refinadoras de petróleo, sobre todo en sus unidades viscorreductoras, hornos de crudo, calderas, reactores de unidades de cracking catalítico y otros.

La presente investigación consistió en simular en laboratorio las condiciones de atmósfera, material y temperatura presentes en las calderas utilizadas en la industria petrolera, con el fin de analizar la velocidad de oxidación del acero ASTM A335-P91 empleado en los procesos refinación del petróleo.

​El mecanismo de formación de capas de óxidos sobre las aleaciones presenta tres estados típicos (George, 1990): el primero es la etapa inicial o etapa transitoria de la oxidación, en la cual los óxidos son formados por todos los elementos reactivos de la aleación y se establecen en la superficie; además, la cantidad de cada uno de estos óxidos es proporcional a la concentración del elemento en la aleación y la extensión de la oxidación en el estado inicial depende de la cantidad relativa y de la velocidad de crecimiento de los óxidos formados.