El recubrimiento de epoxi fusionado protege las tuberías de agua de la corrosión.

Aunque la combinación de revestimiento anticorrosión de epoxi adherido por fusión (FBE) con revestimiento resistente a la abrasión (ARO) es bien conocida en la industria del petróleo y el gas, los especificadores de la industria del agua municipal no suelen elegir los sistemas de revestimiento ARO.1 Sin embargo, un proyecto reciente de tubería de agua se recubrió con éxito internamente con mortero de cemento después de aplicar tanto FBE como ARO, y mostró las ventajas de utilizar la combinación FBE y ARO. para proteger las tuberías de agua municipales de la corrosión.

FBE es un recubrimiento en polvo termoendurecible a base de epoxi2 que se aplica ampliamente a tuberías de acero, barras de refuerzo de acero para concreto, tanques y una amplia variedad de conexiones de tuberías (válvulas y accesorios). La designación "unido por fusión" proviene de la reticulación química que se produce durante el proceso de aplicación, que difiere de la aplicación de pinturas y revestimientos estándar. El FBE se aplica precalentando el sustrato, generalmente a más de 205 °C (401 °F), y rociando el recubrimiento en polvo sobre la superficie. Las piezas y accesorios pequeños se pueden sumergir en polvo de FBE fluidizado con aire. Cuando se aplica como capa base en un sistema de revestimiento múltiple, el FBE generalmente se denomina capa primaria de protección contra la corrosión.

ARO es un recubrimiento en polvo termoendurecible que se aplica sobre un FBE compatible durante el proceso de aplicación del recubrimiento inicial para proteger el recubrimiento del FBE durante el almacenamiento, manipulación e instalación. La capa de FBE se aplica primero electrostáticamente a la superficie de la tubería y luego se aplica ARO de la misma manera en una segunda cabina de pintura inmediatamente después. A continuación, el revestimiento dual se enfría con agua para enfriarlo y endurecerlo. Cuando se aplica, el ARO se une integralmente a la capa base de FBE resistente a la corrosión y forma una capa exterior resistente a las ranuras, los impactos, la abrasión y la penetración. ARO mejora el rendimiento general de adhesión del sistema de recubrimiento y es útil en situaciones donde se debe pasar la tubería a través de un pozo y donde la manipulación, la instalación y los suelos rocosos durante el relleno pueden dañar el recubrimiento primario.

Los especificadores que eligen un sistema de recubrimiento para proteger las tuberías de agua, válvulas y tanques de la corrosión deben considerar muchas cuestiones, comenzando con la aplicabilidad de los recubrimientos para su uso con agua potable. Los recubrimientos FBE y ARO no contienen disolventes y se basan en tecnología 100% sólida. Cuando están diseñados para entrar en contacto con agua potable, los recubrimientos FBE y ARO cumplen o superan muchos estándares aplicables para agua potable de la Asociación Estadounidense de Obras Hidráulicas (AWWA), la Organización Internacional de Normalización (ISO), el Instituto Nacional Estadounidense de Estándares (ANSI) y NSF, incluido NSF/ANSI 61.3.

Durante los últimos 50 años, los aplicadores de FBE han desarrollado métodos eficientes que hacen que FBE y ARO sean muy competitivos en términos de costos con respecto a otras opciones de recubrimiento populares. Desde que estuvieron disponibles comercialmente como recubrimientos de tuberías en la década de 1960, los sistemas de recubrimiento FBE/ARO se han utilizado en muchos grandes proyectos de transmisión y distribución de petróleo y gas en todo el mundo.4 Sin embargo, un proyecto de agua reciente demuestra que un sistema FBE/ARO puede tener más aplicaciones que solo petróleo y gas, como tuberías de transmisión de agua, dice Dustin Traylor, miembro de NACE International, gerente de productos funcionales globales/gerente de servicios técnicos de Axalta Coating Systems (Filadelfia, Pensilvania, Estados Unidos).

Por lo general, las tuberías de transmisión de agua se recubren primero internamente y luego externamente para minimizar el daño por manipulación del recubrimiento externo. El revestimiento más común utilizado para las tuberías de transmisión de agua es el mortero de cemento. El proceso de revestimiento de cemento centrífugo distribuye el mortero a lo largo de la tubería a través de una lanza retráctil mientras la tubería gira a una velocidad relativamente baja. Después de aplicar el mortero, el revestimiento de cemento se alisa y compacta haciendo girar la tubería a una velocidad más alta (generalmente de 550 a 650 rpm) y haciendo vibrar la tubería para expulsar el agua y producir un revestimiento de mortero de cemento denso que está en íntimo contacto con la superficie de la tubería. Históricamente, el principal obstáculo para recubrir externamente las tuberías de agua revestidas de mortero de cemento con FBE era que primero había que revestir la tubería. La preocupación era que la manipulación y el calentamiento de la tubería durante la aplicación del FBE pudieran dañar el revestimiento de mortero de cemento.

Para este proyecto, el personal técnico de Axalta y el fabricante de tuberías Jindal Tubular USA (Bay St. Louis, Mississippi, EE. UU.) revisaron cuidadosamente el proceso de recubrimiento y propusieron recubrir la superficie externa de la tubería con una doble capa de FBE/ARO primero y luego revestir la tubería con mortero de cemento. Sin embargo, este plan sólo funcionaría si el ARO protegiera el FBE durante el proceso de revestimiento de cemento. El proceso de revestimiento más el equipo de manipulación de tuberías, afirma Traylor, podrían dañar el FBE y dar lugar a reparaciones excesivas.

Traylor señala que el equipo de recubrimientos funcionales de su empresa no pudo encontrar un estudio de caso del uso de ARO en una aplicación de agua potable. Luego, los fabricantes de tuberías y revestimientos propusieron una demostración de la planta al propietario de la tubería y al equipo de ingeniería de diseño para demostrar que el revestimiento ARO podría resistir los efectos del proceso de revestimiento de cemento centrífugo y proteger la capa de FBE debajo. NSF otorgó la certificación de los recubrimientos Nap-Gard† 7-2610 y Nap-Rock† Gray ARO del fabricante de recubrimientos, que se utilizaron en este proyecto.

El propietario de la tubería de agua, Mni Waste’ Water Co. (Eagle Butte, Dakota del Sur, EE. UU.), y el equipo de ingeniería del proyecto: Banner Associates (Sioux Falls, Dakota del Sur, EE. UU.); RUSTNOT Corrosion Control Services, Inc. (Boise, Idaho, EE.UU.); y Accurate Inspections (Thornton, Colorado, EE. UU.) estaban interesados en este enfoque innovador para su proyecto del segmento 1 de tuberías de agua tratada debido al éxito comprobado de los recubrimientos FBE en el mercado de petróleo y gas, además de sus requisitos actuales de baja protección catódica, alta adhesión, resistencia a la abrasión, resistencia física y características de no blindaje. Un revestimiento intacto y bien adherido con buenas propiedades de protección contra la corrosión era fundamental ya que la ruta de la tubería estaba ubicada en condiciones de suelo extremadamente corrosivas, con una resistividad del suelo muy baja (<500 Ω-cm) and high chloride content (>4.500 ppm). Las tuberías de agua normalmente están enterradas a mayor profundidad que las de petróleo y gas (una profundidad mínima de 1,8 m [6 pies]) y colocadas en un relleno seleccionado (que puede ser angular y tener una densidad compactada de hasta el 95%). El revestimiento externo debía ser robusto para afrontar estos desafíos de instalación.

Si bien varias normas cubren los recubrimientos de tuberías FBE,5-7 ninguna de ellas era directamente aplicable al recubrimiento de doble capa FBE/ARO propuesto. El departamento de control de calidad de la planta de tuberías propuso, y el equipo de ingeniería utilizó, una evaluación del recubrimiento FBE/ARO según los criterios de la Asociación Canadiense de Estándares (CSA) para FBE,7 que fue mucho más rigurosa que las evaluaciones normalmente utilizadas en la industria del agua para otros tipos de recubrimientos en términos de la cantidad y los tipos de control de calidad y pruebas de rendimiento requeridas y los criterios de aceptación de las pruebas.

Las pruebas de control de calidad de la planta de tuberías incluyeron pruebas de contaminación por sal y perfil de superficie, inspección visual y una prueba de cinta transparente para determinar la limpieza de la superficie de la tubería. La inspección visual y física del recubrimiento aplicado incluyó una prueba de vacaciones de alto voltaje, una prueba de espesor de película seca, una prueba de durómetro (dureza), una prueba de caída de peso, una prueba de flexión, una prueba de remojo en agua de 24 h, una prueba de desunión catódica de 24 h, una prueba de contaminación de la parte posterior y una prueba de porosidad de la parte posterior y lateral. Los resultados mostraron que el revestimiento FBE/ARO cumplió con los criterios mínimos de prueba CSA y permaneció en excelentes condiciones sin daños durante los procesos de revestimiento y manipulación del mortero de cemento. Cuando se probó la adhesión por extracción según ASTM 4541,8 no se observaron fallas del tipo de sustrato, delaminación entre capas o separación del FBE de la capa ARO. Algunas de las pruebas de adhesión alcanzaron casi 6000 psi (41 MPa) antes de que fallara el pegamento, lo que confirmó que el sistema de recubrimiento FBE/ARO estaba firmemente adherido a la superficie de la tubería y a sí mismo.

Una vez que la prueba de aplicación resultó exitosa, el fabricante de tuberías recubrió en su planta los 19 km (12 millas) restantes de tubería de acero de 610 mm (24 pulgadas) de diámetro. El espesor nominal aplicado del FBE fue de 16 a 20 mils (405 a 510 μm), mientras que el espesor nominal del ARO fue de 20 a 25 mils (510 a 635 μm). William S. Spikelmire, miembro de NACE, de RUSTNOT, informó daños mínimos o nulos en la tubería recubierta durante el transporte y la instalación, excepto las pocas veces que la tubería fue mal manipulada. 

†Nombre comercial.

Referencias

1 DL Traylor, “Protección contra la corrosión de tuberías de agua potable NSF mediante un sistema FBE de doble capa”, Conferencia sobre revestimiento de tuberías de 2017 (Houston, TX: AMI, 2017).

2 “Fusion Bonded Epoxy Coating”, Wikipedia, la enciclopedia libre, https://en.wikipedia.org/wiki/Fusion_bonded_epoxy_coating (22 de marzo de 2018).

3 NSF/ANSI 61, “Componentes del sistema de agua potable: efectos en la salud” (Ann Arbor, MI: NSF International, 2016).

4 J.G. Dickerson, "FBE evoluciona para satisfacer la necesidad de la industria de protección de tuberías", Industria de tuberías y gas. 3, 67 (2001): pág. 6.

5 Norma NACE SPO394-2013, “Aplicación, rendimiento y control de calidad del revestimiento externo de tuberías epóxico de una sola capa adherido por fusión, aplicado en planta” (Houston, Texas: NACE International, 2013).

6 AWWA C213-15, “Recubrimientos y revestimientos epoxi adheridos por fusión para tuberías y accesorios de acero para agua” (Denver, Colorado: AWWA, 2015).

7 Norma CSA Z245.20 “Recubrimientos externos aplicados en planta para tuberías de acero” (Mississauga, Canadá: CSA, 2012).

8 ASTM 4541-09, “Método de prueba estándar para la resistencia al desprendimiento de recubrimientos utilizando probadores de adherencia portátiles” (West Conshohocken, PA: ASTM International).

Fuente: Dustin Traylor, Axalta Coating Systems, correo electrónico: Dustin.traylor@axaltacs.com, sitio web: www.axaltacs.com; y William S. Spickelmire, Servicios de control de corrosión de RUSTNOT, correo electrónico: bspickelmire@rustnotconsulting.com. Un agradecimiento especial a Mni Waste’ Water Co. y Banner Associates por su permiso para resumir este proyecto de tubería de agua recubierta con FBE/ARO.

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