Análisis de fallos de los tubos de cobre utilizados en los intercambiadores de calor de los ventiloconvectores
DOI:
https://doi.org/10.3989/revmetalm.239Palabras clave:
Análisis microestructural, Análisis de fallos, Corrosión por nido de hormigas, Intercambiador de calor, Tubo de cobreResumen
Los intercambiadores de calor (IC) están formados por tubos de cobre y acero y se utilizan para calentar y enfriar el aire del ambiente. Uno de los principales problemas que se observan en los IC son las fugas en las tuberías de cobre. En este estudio, se examinaron en detalle muestras de tuberías de cobre fallidas y en buen estado de funcionamiento utilizadas durante diferentes periodos de tiempo. Los análisis microestructurales se realizaron mediante microscopía óptica (MO) y microscopía electrónica de barrido (MEB) para detectar los casos de corrosión en las superficies de las tuberías de cobre. Además, se definieron los productos de corrosión de las muestras mediante difracción de rayos X (DRX), espectroscopia de energía dispersiva (EDS) y análisis de espectroscopia infrarroja con transformada de fourier (FTIR). Se observó la formación de túneles interconectados en la sección transversal de la muestra de tubería de cobre fallida que tenían dimensiones microscópicas y productos de corrosión. En consecuencia, todos los resultados de los análisis que se obtuvieron de las muestras apuntaban a un mecanismo de corrosión conocido como corrosión por nido de hormiga. Se concluyó que la razón principal de la corrosión estaba relacionada con los aditivos de tipo etilenglicol que se utilizaban en los IC junto con el agua de red.
Descargas
Citas
Bastidas, D.M., La Iglesia, V. M., Cano, E., Fajardo, S., Bastidas, J.M. (2008). Kinetic study of formate compounds developed on copper in the presence of formic acid vapor. J. Electrochem. Soc. 155 (12), C578. https://doi.org/10.1149/1.2988059
Bastidas, D.M., Cayuela, I., Bastidas, J.M. (2006). Ant-nest corrosion of copper tubing in air-conditioning units. Rev. Metal. 42 (5), 367-381. https://doi.org/10.3989/revmetalm.2006.v42.i5.34
Boulay, N., Edwards, M. (2001). Role of temperature, chlorine, and organic matter in copper corrosion by-product release in soft water. Water research 35 (3), 683-690. https://doi.org/10.1016/S0043-1354(00)00320-1
Cozzarini, L., Marsich, L., Schmid, C. (2020). Ant-nest corrosion failure of heat exchangers copper pipes. Eng. Fail. Anal. 109, 104387. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104387
Elliott, P., Corbett, R.A. (2001). Ant nest corrosion-Exploring the labyrinth. In Corrosion Reviews 19 (1), 1-14. https://doi.org/10.1515/CORRREV.2001.19.1.1
Fontana M.G. (1986). Corrosion engineering. McGraw Hill, New York.
Gialanella, S., Malandruccolo, A. (2020). Aerospace Alloys. Springer. https://doi.org/10.1007/978-3-030-24440-8
Hamidah, I., Solehudin, A., Hamdani, A., Hasanah, L., Khairurrijal, K., Kurniawan, T., Mamat, R., Hammouti, B. (2021). Corrosion of copper alloys in KOH, NaOH, NaCl, and HCl electrolyte solutions and its impact to the mechanical properties. Alex. Eng. J. 60 (2), 2235-2243. https://doi.org/10.1016/j.aej.2020.12.027
Jones, R.H. (2001). Environmental effects on engineered materials. 1st Edition, CRC Press. https://doi.org/10.1201/9780203908129
Khan, M.Z.H., Hossain, M.I., Halder, P.K., Hasan, M.R., Al-Mamun, M.R. (2016). Fuel properties of pyrolytic tyre oil and its blends with diesel fuel-towards waste management. IJEWM 18 (4), 335-348. https://doi.org/10.1504/IJEWM.2016.081835
Kuźnicka, B. (2009). Erosion-corrosion of heat exchanger tubes. Eng. Fail. Anal. 16 (7), 2382-2387. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2009.03.026
Lachowicz, M.M. (2020). A metallographic case study of formicary corrosion in heat exchanger copper tubes. Eng. Fail. Anal. 111, 104502. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.104502
Lee, S.K., Hsu, H.C., Tuan, W.H. (2016). Oxidation Behavior of Copper at a Temperature below 300 ºC and the Methodology for Passivation. Mater. Res. 19, 51-56. https://doi.org/10.1590/1980-5373-MR-2015-0139
Li, H. Y., Dong, C. F., Xiao, K., Li, X.G., Zhong, P. (2016). Effects of chloride ion concentration and pH values on the corrosion behavior of Cr12Ni3Co12Mo4W ultra-high-strength martensitic stainless steel. Int. J. Miner. Metall. Mater. 23 (11), 1286-1293. https://doi.org/10.1007/s12613-016-1350-9
Lytle, D.A., Nadagouda, M.N. (2010). A comprehensive investigation of copper pitting corrosion in a drinking water distribution system. Corros. Sci. 52 (6), 1927-1938. https://doi.org/10.1016/j.corsci.2010.02.013
May, P.M., Ritchie, I.M., Tan, E.T. (1991). The corrosion of copper in ethylene glycol-water mixtures containing chloride ions. J. Appl. Electrochem. 21 (4), 358-364. https://doi.org/10.1007/BF01020222
Moss, A.K. (1969). The corrosion of copper and copper alloys. Australian Corrosion Engineering 13 (5), 5-11.
Nguyen, T.K., Sheikholeslami, M., Jafaryar, M., Shafee, A., Li, Z., Chandra Mouli, K.V., Tlili, I. (2020). Design of heat exchanger with combined turbulator. J. Therm. Anal. Calorim. 139 (1), 649-659. https://doi.org/10.1007/s10973-019-08401-7
Notoya, T. (1997). Effect of different types of alkylaldehyde and crystal grain size on the morphology of a localized corrosion in copper tubes. J. Mater. Sci. Lett. 16 (16), 1406-1409. https://doi.org/10.1023/A:1018561327446
Peltola, H., Lindgren, M. (2015). Failure analysis of a copper tube in a finned heat exchanger. Eng. Fail. Anal. 51, 83-97. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2015.02.016
Rezaei, M., Mahidashti, Z., Eftekhari, S., Abdi, E. (2021). A corrosion failure analysis of heat exchanger tubes operating in petrochemical refinery. Eng. Fail. Anal. 119, 105011. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2020.105011
Situmorang, R.S., Kawai, H. (2018). Investigating the mechanism behind 'ant nest'corrosion on copper tube. Materials 11 (4), 533. https://doi.org/10.3390/ma11040533 PMid:29601522 PMCid:PMC5951379
Tait, W.S. (2018). Electrochemical corrosion basics. In Handbook of environmental degradation of materials. Chapter 5, William Andrew Publishing, pp. 97-115. https://doi.org/10.1016/B978-0-323-52472-8.00005-8
Vazdirvanidis, A., Papadopoulou, S., Papaefthymiou, S., Pantazopoulos, G., Skarmoutsos, D. (2019). Failure investigation of Cu-DHP tubes due to ant-nest corrosion. Int. J. Struct. Integr. 10 (3), 325-336. https://doi.org/10.1108/IJSI-09-2018-0056
Vazdirvanidis, A., Papadopoulou, S., Papaefthymiou, S., Pantazopoulos, G., Skarmoutsos, D. (2018). Copper tubing failure due to ant-nest corrosion. MATEC Web Conf. 188, 03005. EDP Sciences. https://doi.org/10.1051/matecconf/201818803005
Wallinder, I. O., Zhang, X., Goidanich, S., Le Bozec, N., Herting, G., Leygraf, C. (2014). Corrosion and runoff rates of Cu and three Cu-alloys in marine environments with increasing chloride deposition rate. Sci. Total Environ. 472, 681-694. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2013.11.080 PMid:24321319
Zhao, Y., Mirzaeifar, R. (2021). Investigating the flow induced corrosion of copper in chloride-containing solution at the atomistic scale. Appl. Surf. Sci. 538 (5), 147925. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2020.147925
Zhou, J., Yan, L., Tang, J., Sun, Z., Ma, L. (2018). Interactive effect of ant nest corrosion and stress corrosion on the failure of copper tubes. Eng. Fail. Anal. 83, 9-16. https://doi.org/10.1016/j.engfailanal.2017.09.013
Publicado
Cómo citar
Número
Sección
Licencia
Derechos de autor 2023 Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC)
Esta obra está bajo una licencia internacional Creative Commons Atribución 4.0.
© CSIC. Los originales publicados en las ediciones impresa y electrónica de esta Revista son propiedad del Consejo Superior de Investigaciones Científicas, siendo necesario citar la procedencia en cualquier reproducción parcial o total.Salvo indicación contraria, todos los contenidos de la edición electrónica se distribuyen bajo una licencia de uso y distribución “Creative Commons Reconocimiento 4.0 Internacional ” (CC BY 4.0). Puede consultar desde aquí la versión informativa y el texto legal de la licencia. Esta circunstancia ha de hacerse constar expresamente de esta forma cuando sea necesario.
No se autoriza el depósito en repositorios, páginas web personales o similares de cualquier otra versión distinta a la publicada por el editor.