Control de la corrosión interna de tuberías de acero en un almacén subterráneo de hidrocarburos en México

Noviembre de 2017

Las instalaciones subterráneas de almacenamiento en domos salinos constituyen un medio seguro y eficaz de almacenar hidrocarburos. Sin embargo, los problemas de corrosión y abrasión relacionados con la manipulación de la salmuera crean problemas de integridad que repercuten en la fiabilidad operativa y el coste. Un proyecto reciente de sustitución de un sistema de manipulación de salmuera permitió a Pemex resolver permanentemente los problemas de corrosión y abrasión.

El Centro Estratégico de Almacenamiento de Hidrocarburos de Tuzandeptl (CAE-Tuzandeptl) es una instalación subterránea de almacenamiento en cavernas de sal que utiliza salmuera para recibir, almacenar y entregar el exceso de producción de crudo. La instalación desempeña un papel vital al proporcionar a Pemex flexibilidad operativa. Consta de 12 cavernas subterráneas con una capacidad de almacenamiento de 7,1 millones de barriles y 2 presas de salmuera con una capacidad de retención de 12 millones de barriles. Cuando el crudo se deposita en las cavernas, la salmuera fluye de éstas a los diques de salmuera. Lo contrario ocurre cuando se extrae petróleo crudo de las cavernas. Una estación de bombeo de salmuera dirige el flujo de salmuera hacia y desde cada caverna de sal, y un sistema de descarga de salmuera dirige el flujo hacia y desde las presas de retención de salmuera. Este sistema está diseñado para desplazar grandes cantidades de crudo y salmuera en poco tiempo, con tuberías de 16 pulgadas que van a cada caverna y tuberías de descarga de 36 pulgadas que salen.

Con una concentración media de cloruro sódico en la salmuera del 26%, la velocidad de corrosión del acero al carbono puede superar los 200 mils por año (mpy), dependiendo del caudal y la temperatura.La instalación de Tuzandeptl se construyó originalmente con acero al carbono desnudo, con un margen de corrosión sustancial para tener en cuenta la pérdida de pared prevista debido a la naturaleza corrosiva y abrasiva de la salmuera utilizada. La velocidad de corrosión se agrava aún más por las turbulencias en las corrientes de flujo, lo que explica por qué una instalación como Tuzandeptl sería propensa a altas velocidades de corrosión. Tras años de funcionamiento, la pérdida real de corrosión superaba con creces el diseño inicial del sistema. Esto creó problemas de integridad que empezaron a comprometer la fiabilidad operativa de la instalación, exigiendo la sustitución periódica de tramos de tubería e interrupciones del servicio por fugas.

Al buscar una solución, los problemas de fiabilidad e integridad derivados de la corrosión interna y la abrasión se abordaron primero con pinturas epoxídicas, revestimientos epoxídicos de alto contenido en sólidos, acero de pared gruesa y programas activos de sustitución de tuberías de acero. Sin embargo, en 2012, la pérdida de paredes por corrosión había alcanzado un nivel crítico y era necesario tomar medidas más enérgicas para resolver los problemas de corrosión interna de la instalación.

Tras analizar varias alternativas, se seleccionó un sistema de revestimiento termoplástico total como solución integral a largo plazo. En 2013 se puso en marcha un proyecto de reconfiguración completa, y la nueva instalación se puso en servicio en 2016 para obtener una solución que proporcionará a Pemex años de funcionamiento sin problemas.

INSTALACIÓN DEL SISTEMA TITE LINER

Una de las principales ventajas y atractivos del sistema termoplástico Tite Liner® es su facilidad de instalación en tuberías nuevas y existentes. En primer lugar, se personalizan camisas termoplásticas interactivas y estancas, de modo que el diámetro exterior de la camisa sea mayor que el diámetro interior de la tubería receptora. A continuación, la tubería de revestimiento se entrega en la obra en secciones de 45 pies que se funden térmicamente en largas secciones monolíticas equivalentes a la sección de tubería que se va a revestir, de hasta 6.500 pies de longitud.

La instalación in situ del sistema Tite Liner® se consigue seccionando la tubería e insertando secciones de revestimiento fusionadas. En cada sección de la tubería anfitriona se sopla un cerdo de soplado y una placa de dimensionamiento sujetos a un cable de acero. La caja reductora de rodillos se utiliza para comprimir la camisa con el fin de proporcionar suficiente holgura para tirar de ella a través de la tubería receptora. Una vez introducido el revestimiento, el material se expande y se bloquea dentro de la tubería, proporcionando un ajuste de compresión hermético. Aunque el diámetro interior resultante se reduce algo, las características de flujo y la capacidad de transporte de la tubería no se ven afectadas debido a la superficie más lisa del termoplástico en comparación con el acero desnudo.

Para volver a conectar las secciones de tuberías revestidas, existen varios métodos de conexión, que incluyen conexiones con bridas y sin bridas. Una vez reconectado el sistema, se prueba la tubería y se vuelve a poner en servicio.

PROCESO DE ROTOLINING

El revestimiento rotacional, o rotolining, es un proceso en el que se aplica una fina capa de material termoplástico sobre la superficie interior del accesorio para proporcionar una superficie lisa resistente a la corrosión y la abrasión. Para tuberías en planta, bocas de pozo, cabezales y otros sistemas de tuberías en los que no se puede instalar una tubería de revestimiento recta, también se puede aplicar un revestimiento termoplástico mediante el proceso de rotolining. Esto crea un revestimiento termoplástico de una sola pieza sin juntas que puede aplicarse a geometrías complejas, grandes conjuntos de tuberías, depósitos y equipos de proceso.

Durante el proceso de aplicación, la resina polimérica de grado rotacional en forma granular se coloca dentro del accesorio metálico y se calienta mientras se gira simultáneamente alrededor de dos ejes perpendiculares. Durante el ciclo de calentamiento, las partículas de polímero se funden y se adhieren al accesorio metálico, formando una capa fina y uniforme de revestimiento termoplástico sin costuras de menos de 1/3 de pulgada de grosor. Este grosor de revestimiento hace que los revestimientos moldeados por rotación sean extremadamente duraderos y resistentes al desgaste abrasivo. A continuación, el accesorio metálico se enfría mediante una combinación de aire forzado y agua nebulizada, y la pieza se retira de la máquina. Por último, las conexiones finales revestidas se mecanizan con tolerancias estrictas y se acaban para encajarlas y ensamblarlas con otros accesorios revestidos, formando un sistema completo de tuberías resistente a la corrosión. Rotolining forma parte de las soluciones de protección contra la corrosión de Aegion a través de su asociación estratégica con RMB Products, Inc. de Fountain, Colorado.

EJECUCIÓN DEL PROYECTO

El sistema Tite Liner® se diseñó en 150 secciones de entre 10 y 3.200 pies de longitud, y con un tamaño de entre 4 y 36 pulgadas de diámetro. Los ingenieros emplearon un diseño generado por ordenador para dirigir la fabricación, el ajuste y la instalación de una compleja serie de carretes y accesorios de tuberías de varios tamaños, en los que la más mínima variación dimensional podía afectar al ajuste correcto de todo el sistema. A continuación, el contratista general fabricó los accesorios de acero, y United coordinó el montaje de las bobinas y tuberías del sistema.

Debido a los problemas de integridad y a las continuas fugas, la primera fase del proyecto abordó la sustitución de los salmueroductos que conectan las presas con la estación de bombeo. Para la segunda fase, se rotolinearon 450 piezas de carrete y luego se instalaron in situ. Una vez terminada la instalación rediseñada, se ejecutó una conmutación del sistema durante una semana y el nuevo sistema se puso en marcha con éxito en mayo de 2016.

CONCLUSIÓN

Dada su complejidad, la ejecución del proyecto implicó una planificación cuidadosa y detallada y la coordinación por parte de United entre los ingenieros de diseño de Pemex, RMB Products, Inc., las cuadrillas de fabricación y el equipo de instalación sobre el terreno. Con la finalización con éxito de este proyecto, Pemex garantizó la integridad del sistema de manipulación de salmuera de Tuzandeptl, eliminando los problemas recurrentes de corrosión y las posibles fugas durante décadas.