¿Por qué se corroen los oleoductos?
Con la mayoría de las reservas de petróleo conocidas y fácilmente accesibles del mundo ya explotadas, el siglo XXI ha presentado un cambio tecnológico en la perforación de campos petroleros.
Los productores de pozos se ven obligados a profundizar más para obtener petróleo crudo agrio altamente corrosivo (H2S).
El crudo agrio es una mezcla sulfurosa que corroe el hierro de la tubería de acero al carbono que lo extrae.
Debido a ese hecho, la industria petrolera se ha decidido a desarrollar tecnología de perforación que pueda superar estos efectos corrosivos para producir petróleo.
Imagen que muestra cómo ocurre la corrosión del oleoducto en el interior. Fuente: sciencedirect.com
Varias fuerzas contribuyen a la necesidad continua de desarrollar tecnologías avanzadas para combatir la corrosión de los oleoductos de petróleo crudo agrio, que incluyen: la demanda, las preocupaciones ambientales, la independencia energética y el envejecimiento de la infraestructura.
Por ejemplo, muchas de las reservas de crudo agrio en el Golfo de México residen en ubicaciones submarinas muy profundas que presentan condiciones volátiles, como altas presiones que aumentan la corrosividad del petróleo (lo que hace que la tecnología de corrosión sea crucial para la producción). La tecnología de corrosión también brinda seguridad y protección contra catástrofes ambientales que resultan de tuberías corroídas.
Soldadura por oscilación utilizando un proceso de soldadura GTAW de hilo caliente
En un esfuerzo por brindar protección contra fallas en los oleoductos y permitir la producción de petróleo en nuevos campos de petróleo amargo en aguas profundas, el fabricante líder de equipos automatizados y robóticos personalizados ARC Specialties Inc. ha desarrollado una nueva tecnología de revestimiento que controla esta corrosión para extraer y procesar crudo amargo de manera segura. .
El avanzado sistema TriPulse™ de soldadura por arco de tungsteno con gas y alambre caliente (GTWA) de KLADARC aprovecha la soldadura por oscilación para depositar una capa de aleación resistente a la corrosión (CRA/aleación 625) de dos capas revestida metalúrgicamente (espesor nominal de 3,5 mm y garantizando el espesor mínimo de 3,0 mm) en tubería revestida de hasta 20 pies de largo, con diámetros interiores de hasta 30 pulgadas.
Imagen del sistema de soldadura por arco de tungsteno con gas y alambre caliente (GTWA) Arc Specialties KLADARC TriPulse. Fuente: designworldonline.com
Para obtener más información sobre cómo funciona la soldadura TIG con alambre caliente, consulte nuestro artículo separado sobre el tema.
En última instancia, esta tecnología patentada reduce las inclusiones de óxido y la dilución de hierro en el proceso de revestimiento, mitigando así los efectos corrosivos del H2S.
Proceso de oscilación de soldadura y su mecánica
De suma importancia para el avance de esta máquina de revestimiento de 5 ejes es la capacidad de oscilar el arco dentro de la tubería. Este elemento crucial de oscilación en el proceso es impulsado por husillos de bolas fabricados por Nook Industries Precision Screw Group como parte de su línea Power-Trac de ensamblajes de husillos de bolas de precisión.
Este husillo de bolas laminado con precisión con un soporte de rodamiento doble proporcionó una forma duradera y eficiente de convertir el movimiento giratorio en movimiento lineal en el eje de oscilación de doble antorcha (x e y) de la máquina.
Parte de la máquina de soldadura por oscilación que contiene husillo de bolas.
En última instancia, la oscilación de doble soplete superpone simultáneamente dos capas de CRA en la superficie interna de la tubería y proporciona un «charco» fundido con un tiempo de residencia más largo para unir y eliminar los problemas comunes de la soldadura superpuesta, dejando orificios que penetran a través de la capa superpuesta y exponiendo el Tubería de acero exterior para crudo agrio corrosivo.
El proceso de oscilación de soldadura con soplete doble consiste en introducir alambre CRA en un soplete de 20 pies de largo que lo suelda circunferencialmente a lo largo de la pared interna de la tubería de acero.
La soldadura circunferencial se crea con tornillos de bola de Nook moviendo el soplete dentro de la tubería, de un lado a otro, aproximadamente 1 pulgada/seg., mientras que los rodillos de tubería motorizados giran la tubería de manera constante.
Los primeros 20 pies de tubería se recubren y luego se giran 180°. Luego, la antorcha vuelve a cubrir la otra mitad del diámetro interior de las tuberías.
Cada oscilación coloca una carga pesada en el husillo de bolas, con la antorcha de 20 pies desacelerada, detenida e invertida 120 veces por minuto, con cargas funcionando apenas por debajo de 1,000 lb durante la aceleración.
La tasa de aceleración/desaceleración es una rápida oscilación de velocidad/carga de 0,8 pulgadas a alrededor de 1 Hz por segundo. El proceso de oscilación también mueve el charco de soldadura uno al lado del otro, lo que genera aproximadamente el doble del rendimiento de la soldadura.
Además, esta soldadura circunferencial de un solo paso garantiza que la superposición de CRA no tenga costuras y permite que la tubería experimente una flexión de radio largo después del proceso de superposición.
El proceso de oscilación es una aplicación dura, ya que se ejecuta y repite sin parar durante horas seguidas. Por lo tanto, la confiabilidad y el rendimiento de los husillos de bolas de Nook son vitales y una base fundamental para su proceso de soldadura por oscilación patentado.
Conclusión
La soldadura por oscilación realmente distingue la calidad del revestimiento de la soldadura por oscilación de los métodos tradicionales de revestimiento y produce un revestimiento de larga duración que evita fallas en las tuberías.
La tecnología de revestimiento de KLADARC controla la corrosión por H2S, y la confianza en los husillos de bolas de Nook para recubrir la tubería está directamente relacionada con esta característica crucial que permite que la soldadura por oscilación cumpla con los estrictos requisitos de garantía de calidad de la industria petrolera.