Corrosión bajo tensión (SCC) es la falta repentina e inesperada de metales normalmente dúctil sometido a una tensión de tracción en un ambiente corrosivo, especialmente a temperaturas elevadas en el caso de los metales. SCC es muy químicamente específicos en ciertas aleaciones que probablemente vayan a experimentar SCC sólo cuando se expone a un pequeño número de los ambientes químicos. El ambiente químico que causa la SCC para una aleación dada es a menudo uno que es sólo ligeramente corrosivo para los metales de otra manera. Por lo tanto, las piezas de metal con graves SCC pueden aparecer vivos y brillantes, mientras que se llena de grietas microscópicas. Este factor hace que sea común para la SCC para pasar desapercibidos antes del fallo. SCC a menudo progresa rápidamente y es más común entre las aleaciones de metales puros. El entorno específico es de vital importancia, y sólo muy pequeñas concentraciones de ciertas sustancias químicas muy activas son necesarias para producir grietas catastróficas, a menudo conduce al fracaso devastador e inesperado. [1]El estrés puede ser el resultado de la grieta cargas debidas a la concentración de esfuerzos, o puede ser causada por el tipo de reunión o de las tensiones residuales de la fabricación (por ejemplo, trabajo en frío), las tensiones residuales pueden ser aliviados por el recocido.

Corrosión bajo tensión (SCC) es el agrietamiento inducido por la influencia combinada de la resistencia a la tracción y un ambiente corrosivo. El impacto de la SCC en un material por lo general cae entre el tronido seco y el umbral de la fatiga de ese material. La resistencia a la tracción requerida puede ser en forma de tensiones de aplicación directa o en forma de tensiones residuales, ver un ejemplo de SCC de un elemento de aeronave . El problema en sí puede ser bastante complejo. La situación de las tuberías enterradas es un buen ejemplo de tal complejidad. El impacto es más catastrófico, pero rara vez como lo fue para el fracaso histórico del Reino Unido Flixborough reactor químico en 1974 .

Deformación en frío y conformado, soldadura, tratamiento térmico de mecanizado y rectificado puede introducir tensiones residuales. La magnitud y la importancia de tales tensiones es a menudo subestimado. Las tensiones residuales creado como resultado de las operaciones de soldadura tienden a acercarse a la resistencia a la fluencia. La acumulación de productos de corrosión en espacios cerrados también puede generar tensiones considerables y no deben pasarse por alto. SCC suele ocurrir en ciertas aleaciones específicas de estrés con el medio ambiente combinaciones.

Por lo general, la mayor parte de la superficie sigue siendo atacadas, pero con grietas finas que penetran en el material. En la microestructura, estas grietas pueden tener una intergranular o una morfología transgranular. Macroscópicamente, las fracturas de SCC tienen un aspecto frágil. SCC está clasificado como una forma catastrófica de la corrosión, como la detección de tales grietas finas pueden ser muy difíciles y el daño no fácilmente predecible. Experimental SCC de datos es conocido por una amplia gama de dispersión. Un desastroso fracaso puede ocurrir de forma inesperada, con una mínima pérdida de material en general.

La micrografía de la derecha (X500) ilustra intergranular SCC de un tubo de intercambiador de calor con Inconel la grieta después de los límites de grano. ( foto cortesía de tecnologías metalúrgicas )

La micrografía de la izquierda (X300) ilustra SCC en un 316 el estrés de acero inoxidable procesos químicos system.Chloride tuberías agrietamiento por corrosión en el acero inoxidable austenítico se caracteriza por la multi-ramificada "rayo" patrón de grietas transgranular. ( foto cortesía de tecnologías metalúrgicas )

La mayoría de los medios eficaces para la prevención de SCC son: 1) correctamente con los materiales adecuados, 2) reducir las tensiones , 3) eliminar las especies críticos ambientales, tales como los hidróxidos, cloruros y oxígeno, y 4) y evitar las zonas estancadas y las grietas en los intercambiadores de calor donde el cloruro y el hidróxido podría llegar a ser concentrada. Aceros de baja aleación son menos susceptibles que los aceros de alta gama, pero están sujetos a SCC en agua que contiene iones de cloruro.

Cloruro de SCC

Una de las formas más importantes de corrosión bajo tensión que se refiere a la industria nuclear es la corrosión de cloruro de estrés. Cloruro de corrosión bajo tensión es un tipo de corrosión intergranular y se presenta en acero inoxidable austenítico bajo tensión de tracción en la presencia de oxígeno, los iones de cloruro, y las altas temperaturas. Se cree que comienzan con depósitos de cromo metal duro a lo largo de los límites de grano que dejan abierto el metal a la corrosión. Esta forma de corrosión es controlada por el mantenimiento de iones de cloruro y de bajo contenido de oxígeno en el medio ambiente y el uso de aceros de bajo carbono.

Cáustica SCC

A pesar de la calificación amplia de Inconel para aplicaciones específicas, una serie de problemas de corrosión se han presentado con un tubo de Inconel. Mayor resistencia a la corrosión bajo tensión cáustica se puede dar a Inconel por el calor que el tratamiento a 620 o C a 705 o C, dependiendo de la solución antes de tratar de temperatura. Otros problemas que se han observado con Inconel incluyen el desperdicio, abolladuras tubo, picaduras y ataque intergranular.

2.3 ALQUILACION

La alquilación es un proceso catalítico que requiere un catalizador de naturaleza ácida fuerte, como el fluoruro de hidrógeno (HF) o el ácido sulfúrico (H2SO4).

La alquilación es usualmente usada para aumentar la performance de un producto e implica la conversión de, por ejemplo, una amina a su homólogos alquilados como en la reacción de anilina con alcohol metílico en presencia de catalizador de ácido sulfúrico:

C6H5NH2 + 2CH3OH → C6H5N(CH3)2 + 2H2O

Así, la anilina, con un exceso considerable de alcohol metílico y una cantidad catalítica de ácido sulfúrico, es calentada en un autoclave a eso de 200oC por 5 o 6 horas a presión alta de reacción de 540 psi (3.7 MPa). La destilación al vacío es usada para purificación.

En la alquilación de la anilina a dietilanilina calentando la anilina y el alcohol etílico, el ácido sulfúrico no puede ser utilizado porque formará el éter; por lo tanto, se emplea el ácido hidroclórico, pero estas condiciones son tan corrosivas que el acero usado para resistir la presión se debe caber revestido con con forros esmaltados reemplazables.

Las reacciones de alquilación empleando haluros alquílicos son efectuadas en un medio acídico. Por ejemplo, el ácido hidrobrómico se forma cuando el bromuro de metilo es usado en la alquilación llevada a cabo, y para tales reacciones un autoclave con un forro esmaltado reemplazable y una cubierta de plomo es apropiado.

En la industria del petróleo, la alquilación es un proceso de síntesis química que consiste en la reacción de olefinas ligeras (tales como etileno, propileno, y semejantes) con hidrocarburos saturados (usualmente 3-metilpropano) dando lugar a hidrocarburos saturados de cadena ramificada para obtener un producto de alto peso molecular y un número grande de carbonos. El producto tiene un alto índice de octano y es usado para mejorar la calidad de combustibles de rango gasolinas.

El proceso fue originalmente desarrollado durante la Segunda Guerra Mundial para producir gasolina de aviación de alto octanaje. Su aplicación principal actual está en la producción de gasolina automotora sin plomo.

En la práctica real de refinería, la materia prima para el proceso de alquilación es el isobutano (o una corriente rica en isobutano) recuperado de los gases de refinería o producido por isomerización del isobutano. La olefina para las materias primas es derivada partir de la producción de gas de un craqueador catalítico. Ver también: Craqueo; Isomerización

Así, por ejemplo, se forma 2,2,4 - trimetilpentano ("isooctano") a partir de isobuteno e isobutano.

2.3.1 Reacciones

Tomando como ejemplo la reacción de eteno (olefina) con el isobutano:

CH2 = CH2 + (CH3)3CH → (CH3)3CCH2CH3

La reacción de alquilación es iniciada por la adición de un protón (H+) a la olefina [reacción (1) ].

(1)

La olefina protonada (ion carbonio) luego reacciona con el isobutano por abstracción de un protón desde el isobutano para producir el ión t-butil carbonio [reacción (2) ].

(2)

La reacción de este ión carbonio terciario con la olefina procede por combinación de las dos especies [reacción (3) ]

(3)

para producir un ión carbonio más complejo de seis carbonos el cual rinde un producto estabilizado por abstracción de un protón desde otra molécula de isobutano [reacción (4) ].

(4)

La reacción progresa a más producto por reacción de t-butil y el ión carbonio, como se muestra en la reacción (3) .

2.3.2 Procesos

Los procesos de alquilación son exotérmicos y son fundamentalmente similares a los procesos de polimerización de la industria de refinación pero ellos difieren en que sólo parte del stock cargado necesita a ser insaturada. Como consecuencia, el producto alquilado no contiene olefinas y tiene un número de octano superior. Estos métodos se basan en la reactividad del carbón terciario del iso-butano con olefinas, algo semejante como propileno, butilenos, y amilenos. El producto alquilado es una mezcla de iso-parafinas saturadas destilando en el rango de gasolina, lo cual se convierte en un componente más deseable de muchas gasolinas de alto octanaje.

El catalizador ácido es ya sea ácido sulfúrico (H2SO4), fluoruro de hidrógeno (HF), o cloruro de aluminio (AlCl3). Cuando se usa ácido sulfúrico, la reacción debe ser mantenida a 2-8 °C (35-45°F) para reducir la reacciones laterales innecesarias; con ácido fluorhídrico y cloruro de aluminio, no es necesaria refrigeración, y pueden emplearse temperaturas sobre 45 °C (115 °F).

Fig. 1 Alquilación usando fluoruro de hidrógeno

En el proceso de alquilación usando fluoruro de hidrógeno líquido (Fig. 1), el ácido puede ser usado repetidamente, y virtualmente no hay ningún problema de eliminación de ácido. La proporción de ácido /hidrocarburo en el contactor es 2:1 y los rangos de temperatura de 15 a 35oC pueden ser mantenidos desde que ninguna refrigeración es necesaria. El ácido fluorhídrico anhidro es regenerado por destilación con suficiente presión para mantener los reactantes en la fase líquida.

En muchos casos, el acero sirve para la construcción de equipo de alquilación, aun en presencia de los catalizadores fuertemente ácidos, ya que su efecto corrosivo es grandemente reducido por la formación de ésteres como productos catalíticos intermedios

Fig. 2 Válvulas para alquilación HF

En la industria petrolera, el ácido sulfúrico y el fluoruro de hidrógeno utilizado como catalizadores de alquilación deben ser sustancialmente anhidros para ser efectivos, y equipo de acero es satisfactorio. Cuando las condiciones no son anhidras, el equipo forrado con, plomo, monel, o con aplicación de esmalte es satisfactorio. En algunos casos, todavía se usa cubiertas de cobre o cobre estañado, por ejemplo, en la manufactura de productos farmacéuticos y fotográficos para reducir contaminación con metales.

Fig. 3 Unidades de alquilación

La destilación es usualmente el procedimiento más conveniente para la recuperación del producto, aun en tales casos en la cual los puntos de ebullición están bastante muy juntos. Frecuentemente tal destilación proveerá un material acabado de calidad lo suficiente como para responsabilizarse por las demandas del mercado. En caso de que no, otra manera de purificación puede ser menester, como la cristalización o la separación por medio de solventes. La elección correcta de un solvente, en muchos casos, orientará a la cristalización del producto alquilado y para su recuperación conveniente.

El ácido sulfúrico es usado con propileno y las olefinas de más alto número de carbón pero no con etileno por la tendencia a producir el etil sulfato de hidrógeno (C2H5HSO4) que consume ácido. El fluoruro de hidrógeno es más generalmente usado, y tiene la ventaja de ser más fácilmente separado de los productos debido a su punto de ebullición menor del ácido sulfúrico. El cloruro de aluminio es usado en una menor extensión que ambos ácidos y requiere inyección de agua para producir el promotor de cloruro de hidrógeno. Ver también: Catalisis

La alquilación térmica es un proceso no catalizado que requiere temperaturas en el orden de 510 ° C (acerca de 950 ° F ) y presiones en el rango de 18-55 MPa (3000-8000 lb / in.2). Se cree que la reacción procede por medio de un intermedio radical libre (neutral) y es mucho menos específico que el proceso catalizado por ácido. El hidrocarburo de iniciación es usualmente isobutano, y la olefina es etileno, propileno, u olefinas más altas como butenos. La naturaleza de los reactantes influencia la calidad del alquilado. Por ejemplo, la alquilación de 1-buteno con isobutano da un alquilado con un número de octano de investigación de aproximadamente 93, mientras que

usando 2-buteno como el olefina rinde un alquilado teniendo un número de octano de investigación de aproximadamente 98.

Las reacciones opuestas desalquilación y hidrodesalquilación son practicadas extensamente para convertir materias primas disponibles en otros productos más deseables (comercialmente). Dos de tales procesos son: (1) la conversión de tolueno o xileno, a compuestos alquil aromáticos de alto peso molecular, para benceno en presencia de hidrógeno y una presencia adecuada de un catalizador de desalquilación y (2) la conversión de tolueno en presencia de hidrógeno y un catalizador de lecho fijo para benceno además de mezcla de xilenos.