Evaluación de la resistencia a la erosión de un acero AISI SAE 1020 en un sistema multifásico

Evaluation of the erosion resistance of AISI SAE 1020 steel in a multiphase system

Los daños ocasionados por erosión atribuidos al arrastre de arenas con fluidos multifásicos en la producción de hidrocarburos, representa un problema en los sistemas de operación y control utilizados en la producción y transporte de crudo. La erosión está asociada con la cantidad de sólidos presente en el fluido. A pesar de la importancia del fenómeno erosivo y su incidencia, la información brindada por la comunidad científica no es suficiente, especialmente en Colombia, aún cuando las investigaciones relacionadas arrojan detalles relevantes; es por eso que se ha estudiado el fenómeno erosivo en un acero al carbono de aplicación en la industrial del petróleo. Los ensayos se desarrollaron en una celda de erosión junto con un electrodo de cilindro rotatorio: velocidades entre 1.0 m/s - 4.0 m/s, tamaño de partícula entre 50 μm - 150 μm y su concentración en el fluido. Se calculó la velocidad de erosión del sistema, estimándose su severidad sobre el acero estudiado. 

INTRODUCCIÓN

La erosión es el proceso de desgaste mecánico ocasionado por el impacto de partículas sólidas en la superficie de un material como se puede ilustrar en la figura 1, lo que determina la capacidad del mismo para resistir los esfuerzos de corte a los que es sometido cuando entra en contacto con ellas.

El impacto constante de partículas contra la superficie crea un daño localizado permanente y conlleva a la remoción de material por distintos mecanismos, principalmente deformaciones micro mecánicas y fractura, o la combinación de ambos.

En el proceso de desgaste por erosión, existen dos mecanismos que constituyen la base del fenómeno, describiendo de esta manera el modo secuencial del daño. En materiales dúctiles, la incidencia de la partícula erosiva genera una drástica deformación plástica localizada, así como endurecimiento por deformación y formación de costras. En tales casos, la geometría de la deformación debido al impacto de las partículas, depende principalmente de la velocidad de impacto.

Por otro lado, en los materiales frágiles el deterioro es causado por agrietamiento, fractura y desprendimiento de pequeñas partes del material [2]. Existe un extenso número de factores que asumen un rol determinante en el proceso erosivo de los materiales de ingeniería, principalmente de los aceros. Datos seleccionados experimentalmente revelan resultados valiosos para las nuevas investigaciones.