Inhibidor de corrosión volátil

Un inhibidor de corrosión volátil ( ICV ) es un material que protege los metales de la corrosión . Los inhibidores de corrosión son compuestos químicos que pueden disminuir la velocidad de corrosión de un material, generalmente un metal o una aleación . Un inhibidor de corrosión volátil (ICV) es un compuesto químico que protege las superficies metálicas de la corrosión mediante la liberación de vapores protectores. Según la norma internacional NACE TM0208, estas sustancias actúan a través de un proceso de volatilización, transporte de vapor dentro de una atmósfera cerrada y posterior condensación sobre las superficies metálicas para formar una capa molecular protectora, que incluye efectos de absorción , disolución e hidrófobos sobre las superficies metálicas, inhibiendo así la velocidad de corrosión de dichas superficies. También se les denomina inhibidores de fase gaseosa, inhibidores de corrosión de fase gaseosa e inhibidores de corrosión transportados por vapor.

Los VCI vienen en diversas formulaciones que dependen del tipo de sistema en el que se usarán; por ejemplo, películas, aceites , recubrimientos , limpiadores , etc. También hay una variedad de formulaciones que brindan protección en aplicaciones ferrosas , no ferrosas o multimetálicas. Otras variables incluyen la cantidad de inhibidores en fase de vapor en comparación con la fase de contacto. ^{[ 1 ]} Debido a que son volátiles a temperatura ambiente , los compuestos VCI pueden alcanzar grietas inaccesibles en estructuras metálicas. ^{[ 2 ]}

El V.VCI también se denomina VCI de vacío, lo que significa que posee propiedades especiales de rendimiento en vacío, así como propiedades de protección contra la corrosión.

El primer uso a gran escala de VCI se remonta a la patente de Shell para el nitrito de diciclohexilamonio (DICHAN), que finalmente se comercializó como VPI 260. ^{[ 3 ]} El ejército estadounidense  utilizó ampliamente el DICHAN para proteger una amplia variedad de componentes metálicos de la corrosión mediante diversos sistemas de suministro, polvo VCI, papel VCI, solución VCI, compuesto de suspensión VCI, etc.

Las preocupaciones relacionadas con la salud, la seguridad y las limitaciones de rendimiento han llevado al declive del DICHAN en favor de los compuestos VCI modernos, que suelen ser sales de bases moderadamente fuertes y ácidos volátiles débiles. ^{[ 4 ]} Actualmente, los compuestos VCI comerciales suelen ser sales de bases moderadamente fuertes y ácidos volátiles débiles. Las bases típicas son aminas, y los ácidos son carbónico, nitroso y carboxílico. ^{[ 5 ]}

Para el acero , el primer paso será la volatilización del inhibidor en el espacio de aire. Esto puede implicar una simple evolución de la molécula o bien la disociación química puede producirse primero y luego volatilizarse. ^{[ 6 ]}  Las moléculas se difundirán a través del espacio de aire confinado hasta que algunas alcancen la superficie metálica que se va a proteger. Hay dos posibles vías una vez que las moléculas llegan a la superficie metálica. En primer lugar, la molécula puede adsorberse sobre la superficie del metal, formando así una barrera contra los iones corrosivos y desplazando cualquier agua condensada. ^{[ 6 ] [ 7 ]}

La segunda vía implica la capa de agua condensada que se ha demostrado que existe en la superficie metálica. ^{[ 8 ]}  Las moléculas de VCI se disolverán en la capa de agua condensada, elevando el pH . Se ha demostrado que un pH alcalino tiene un efecto beneficioso sobre la resistencia a la corrosión del acero. ^{[ 6 ]}

El mecanismo para el cobre comienza igual que para el acero, con la evolución del inhibidor. Sin embargo, una vez en la superficie del cobre, el inhibidor formará un complejo de benzotriazol de cobre que es protector. ^{[ 9 ]}

La presión de vapor es un parámetro crítico en la efectividad de VCI. El rango de presión más favorable es de 10⁻³ ^a 10⁻² ^Pa a temperatura ambiente. Una presión insuficiente conduce a un establecimiento lento de la capa protectora; si la presión es demasiado alta, la efectividad de VCI se limita a un corto período de tiempo. ^{[ 10 ] [ 11 ]}

Los VCI se han aplicado en una amplia variedad de áreas de aplicación:

Embalaje : Uno de los primeros usos generalizados de los VCI fue el papel VCI, que se utilizaba para envolver piezas para su transporte y/o almacenamiento. La tecnología evolucionó con el desarrollo de la película VCI, donde el inhibidor se incorporó a la película de polietileno . ^{[ 8 ]} Posteriormente, la tecnología VCI evolucionó para incluir la impregnación de inhibidores, como el nitrito de sodio , directamente en la película de polietileno. Esto permite almacenar componentes metálicos sin necesidad de aceites anticorrosivos (RP), que normalmente deben eliminarse antes de que las piezas se pongan en servicio. En los lugares donde la película VCI está en contacto directo con el metal, las moléculas de VCI se adsorben en las superficies metálicas, creando una barrera molecular invisible contra elementos corrosivos como el oxígeno, la humedad y los cloruros. A medida que las moléculas de VCI se vaporizan de la película y se difunden por todo el embalaje, también forman una capa molecular protectora en las superficies metálicas que no están en contacto directo con la película. Cuando se retira el embalaje, las moléculas de VCI simplemente se vaporizan y se dispersan. ^{[ 12 ]} Las películas VCI protegen los metales tanto por contacto directo como por acción de vapor. Los equipos/activos de gran tamaño se envuelven en film termorretráctil VCI para su almacenamiento a largo plazo en exteriores. El uso de films de polímero para la protección integral de equipos electrónicos durante el envío o el almacenamiento debe tener en cuenta la prevención de descargas electrostáticas (ESD), la corrosión y la eliminación del film después de su uso. Una propiedad principal que convierte al film de polímero en un material de embalaje viable para equipos electrónicos es su capacidad para eliminar las descargas electrostáticas. La propiedad más reciente añadida al film VCI es la biodegradabilidad . ^{[ 12 ]}

Recubrimientos - El uso de VCI como tecnologías alternativas de inhibición de la corrosión en recubrimientos no es un concepto nuevo. Sin embargo, en los últimos años, debido a la creciente presión ambiental para reducir el uso de inhibidores tradicionales que contienen metales pesados , han ganado popularidad. Dado que las partículas de VCI poseen una atracción polar hacia los sustratos metálicos, pueden integrarse en los recubrimientos sin alterar el rendimiento de otros aditivos, como antiespumantes o agentes humectantes y niveladores. Los VCI se agregan típicamente a la formulación en cantidades muy pequeñas en peso de la fórmula total. El tamaño de partícula de los VCI es muy pequeño en comparación con los inhibidores utilizados tradicionalmente. Esto permite que los VCI migren a los huecos más pequeños de manera más efectiva. Una vez que los VCI se han adsorbido en la superficie del metal, proporcionan una barrera eficaz que es hidrofóbica y evita que la humedad penetre en la superficie del metal. En consecuencia, esto evita la formación de celdas de corrosión y hace que la humedad sea ineficaz. ^{[ 13 ]}

El emisor VCI, en forma de cápsula, espuma, copa, etc., se coloca dentro de un armario eléctrico , caja de conexiones , etc., para proteger contra la corrosión los diversos componentes en su interior. Los emisores VCI también ofrecen la mejor protección contra el sulfuro de hidrógeno (H₂S ₎ , el dióxido de azufre (SO₂ ₎ , el amoníaco y la humedad. Se utilizan principalmente para componentes eléctricos, ya que no alteran sus propiedades eléctricas, superficiales ni ópticas.

Revestimientos de tuberías : Se inyecta una mezcla de VCI y un hidrogel en el espacio anular entre el revestimiento (la tubería exterior) y la tubería portadora (la tubería interior) para proporcionar protección contra la corrosión a esta última. Esta aplicación ha despertado recientemente un mayor interés, ya que ha sido aprobada por PHMSA como solución para un revestimiento cortocircuitado en una tubería con protección CP. (Las normas de PHMSA exigen que un revestimiento cortocircuitado en una tubería regulada por PHMSA sea reparado o tratado). También se pueden encontrar detalles en NACE SP-200. ^{[ 14 ]}

Preservación de tuberías (interna) : los VCI se están aplicando ampliamente para mitigar la corrosión de las superficies internas de tuberías nuevas y/o existentes fuera de servicio. ^{[ 9 ]} La corrosión en la parte superior de la tubería (TOL) suele ocurrir en tuberías de gas húmedo que tienen un régimen de flujo estratificado y un aislamiento térmico deficiente . La corrosión TOL es predominantemente un problema de protección en la fase gaseosa. ^{[ 15 ]} Las pruebas demostraron que el mejor potencial para proporcionar protección contra la corrosión en la TOL provenía de azoles , ciertos alcoholes acetileno y un aldehído volátil "verde" . ^{[ 16 ]}

Para tuberías nuevas, el período entre la prueba hidrostática y la puesta en marcha puede ser muy impredecible y extenderse durante meses. Los datos históricos han demostrado que pueden surgir problemas de corrosión importantes como resultado del agua residual de la prueba hidrostática. ^{[ 14 ]}  Para una tubería apta para inspección con raspadores , se inyecta una solución acuosa de VCI en la tubería entre dos raspadores después de completar la prueba hidrostática. Esto proporciona mitigación de la corrosión hasta que la línea se pone en servicio. ^{[ 14 ]} Para una tubería no apta para inspección con raspadores, se identifican las secciones bajas donde puede acumularse el agua residual de la prueba hidrostática después del drenaje y se agrega una solución acuosa de VCI en puntos altos cercanos de manera que la solución inhibidora fluya hacia las secciones bajas, tratando así el agua residual con inhibidor. ^{[ 14 ]}

Para las secciones de tuberías que están fuera de servicio, se identifican las secciones bajas y se agrega una solución inhibidora en los puntos altos cercanos para llenar la sección baja hasta una profundidad predeterminada. ^{[ 14 ]}

Tanques de almacenamiento en superficie (fondo con revestimiento de tierra) : Los fondos de los tanques de almacenamiento en superficie suelen estar recubiertos en el interior (lado del producto) para prevenir la corrosión. El otro lado del fondo (lado de la tierra) no está recubierto y el acero desprotegido descansa directamente sobre una cimentación. Existen varios tipos de cimentaciones: un muro anular de hormigón con lecho de arena y revestimiento, una losa dura, como hormigón o asfalto, un doble fondo y, finalmente, tierra simple. ^{[ 14 ]} Los VCI se aplican mediante diversos métodos según la cimentación del tanque.

Para tanques con pared anular de hormigón, lecho de arena y revestimiento, el VCI se instala típicamente como una solución acuosa. La solución se inyecta a presión mínima a través de los puertos de detección de fugas (la distribución de la solución a través de la arena se produce principalmente por capilaridad ) o a través de un sistema de distribución preinstalado de tuberías perforadas . ^{[ 17 ]} El tanque puede estar en servicio o fuera de servicio.

Existen diversas opciones para un tanque sobre una base dura, dependiendo de si el tanque está en servicio o fuera de servicio. Para tanques en servicio, se instala un anillo de tuberías perforadas a lo largo del borde del borde y se sella con una membrana; esto crea un espacio cerrado entre la base del tanque y la base de cimentación para la distribución del VCI. El VCI se suministra en polvo en manguitos de malla enroscados en las tuberías perforadas. Una vez agotado el VCI, estos manguitos se reemplazan por otros nuevos. ^{[ 18 ]} Para un tanque fuera de servicio con el piso retirado, se cortan ranuras en la base dura. También se corta un canal desde el extremo de la ranura que se extiende más allá del borde del tanque. Se coloca una tubería perforada con una cubierta de malla en el fondo de las ranuras cortadas. Luego, la ranura se llena con arena. A continuación, se instala el fondo del tanque de forma habitual. El VCI se suministra en polvo en manguitos de malla que se instalan en la tubería perforada. Los extremos de las tuberías perforadas se sellan. Cuando se agota el VCI, se retiran las mangas de malla y se instalan mangas nuevas. ^{[ 19 ]}  Para un tanque que está fuera de servicio sin que se haya retirado el piso, el enfoque típico es inyectar el VCI como una solución acuosa a través de los puertos que se han instalado en el piso, que a menudo son los puertos de helio que se utilizaron para verificar la integridad del piso del tanque. ^{[ 18 ]}

Existen dos geometrías típicas para tanques de doble fondo. En la primera, el espacio entre los dos pisos tiene un revestimiento y un lecho de arena; en la segunda, un revestimiento y una losa de concreto con ranuras radiales. (Este estilo de doble fondo se conoce comúnmente como doble fondo El Segundo). Para un doble fondo con revestimiento y lecho de arena, el inhibidor de corrosión volátil (VCI) se suministra como una solución acuosa, que se inyecta a través de los orificios de detección de fugas. Para un fondo El Segundo en servicio, el VCI también se suministra como una solución acuosa que se inyecta a través de los orificios de detección de fugas. Los orificios se sellan y se deja reposar la solución durante un breve período. Luego, se abren los orificios y se drena la solución de VCI, dejando una cantidad residual dentro del espacio. Este VCI residual proporciona la protección contra la corrosión. Para un fondo El Segundo fuera de servicio, se instalan tuberías perforadas en las ranuras del concreto que tienen orificios de detección de fugas. Se insertan manguitos de malla que contienen polvo inhibidor en las tuberías perforadas y se cierran los orificios de detección de fugas.

Tanques de almacenamiento en superficie (techos) : El ambiente en el espacio superior de un tanque de almacenamiento en superficie puede ser muy agresivo, especialmente para los tanques que almacenan petróleo crudo . Este ambiente es agresivo debido a las especies ácidas que se encuentran típicamente en el petróleo crudo ( crudo agrio ). La protección contra la corrosión se proporciona mediante un sistema de dispensadores conectados a puertos instalados en el techo del tanque. (Los puertos y las válvulas de cierre se instalan cuando el tanque está fuera de servicio). Se colocan botellas que contienen el inhibidor de corrosión volátil (VCI) en el dispensador y se abren las válvulas de cierre. El VCI tiene una alta presión de vapor, de modo que el inhibidor satura el espacio de aire dentro del dispensador y luego se difunde a través del puerto abierto hacia el espacio superior del tanque de almacenamiento. ^{[ 20 ] [ 21 ]}

Aceites - El uso más común de VCI en aceites es para la protección de sistemas que contienen aceite, como motores o sistemas hidráulicos, durante el uso intermitente o durante el almacenamiento prolongado (parada). El aceite tratado con VCI se suele añadir al aceite existente y se pone en marcha la unidad para que el aceite tratado circule completamente por todo el sistema. A continuación, se apaga el sistema para su almacenamiento. El aceite tratado con VCI también se puede nebulizar en espacios vacíos dentro de un sistema o en un espacio cerrado. ^{[ 21 ]}

Interior de grandes espacios cerrados : los VCI se han utilizado para proteger el interior de equipos como tanques, recipientes, calderas , tuberías, intercambiadores de calor , etc., especialmente en huecos y/o áreas empotradas de cavidades internas durante el almacenamiento y/o el transporte. Los métodos de aplicación comunes incluyen la nebulización o el soplado de polvo VCI en la cavidad interior, o la colocación del polvo en forma de paquetes dentro del espacio. Para volúmenes pequeños, los paquetes simplemente se distribuyen dentro del espacio. Para volúmenes mayores, los paquetes se fijan a cables que luego se cuelgan en el perímetro del espacio. ^{[ 22 ]}

Tratamiento de agua : Las soluciones acuosas de VCI se han utilizado para enjuagar tuberías, bombas, colectores, fosas cerradas, intercambiadores de calor, etc., como preparación para su almacenamiento o puesta en reserva.

Cubiertas especiales : las cubiertas de película VCI se han utilizado para proteger bridas , válvulas , etc. en entornos hostiles como plantas de procesamiento químico, plataformas marinas, etc. ^{[ 23 ]}

• Ingeniería de la corrosión
• Cosmoline
• Desecante

1. Vendramini, J, Natale, T; (11-15 de septiembre de 2016), Protección contra la corrosión de fondos de tanques de almacenamiento: Nueva experiencia de aplicación,  EuroCorr, Montpellier, Francia
2. Kaman A, Labine, P, Miksic BA, Revisiones sobre ciencia y tecnología de los inhibidores de corrosión, NACE, págs.  11-16, Houston, Texas
3. Sistema inhibidor Zerust ReCast-R, Premio a la Innovación del Año 2012 según la elección de los lectores de Materials Performance.
4. Presentación sobre el desarrollo de productos innovadores: aplicaciones de la tecnología VCI, 21 de septiembre de 2012, Foro de Corrosión NCERCAMP de la Universidad de Akron.
5. Twigg, RJ; (1989) Directrices para la paralización de plantas de proceso, Instituto de Tecnología de Materiales de las Industrias de Procesos Químicos Inc., Publicación MTI n.º 34
6. Lyublisnki, E, Natale, T; (9 al 13 de marzo de 2014), Protección contra la corrosión de equipos suspendidos  NACE, San Antonio, Texas
7. Protectores de bridas Zerust, Premios a la Innovación del Año 2012 según la elección de los lectores de Materials Performance
8. Producto de papel VCI en Turquía. vci kağıt