CORROSION Docente: Ing. Iván Campos Fernández Correo:
[email protected]
www.inegas.edu.bo 1
4. FORMAS DE CORROSION Los procesos de corrosión son considerados reacciones químicas heterogéneas o reacciones electroquímicas que ocurren generalmente en la superficie de separación entre el metal y el medio corrosivo. Considerándose como Oxidación-Reducción todas las reacciones químicas que consisten en ceder o recibir electrones, se puede considerar los procesos de corrosión como reacciones de oxidación de los metales.
Esto significa, el metal reacciona como reductor, cediendo electrones que son recibidos por una sustancia, el oxidante, existente en el medio corrosivo. Luego, la corrosión es un modo de destrucción del metal, progresando a traves de la superficie. La corrosio´n puede ocurrir de diferentes formas, y el conocimiento de las mismas es muy importante en el estudio de los procesos corrosivos.
Las formas o tipos de corrosión pueden ser representadas considerando la apariencia o forma de ataque y las diferentes causas de la corrosión y sus mecanismos. Así se puede tener corrosión según:
La morfología – Uniforme, por placas, alveolar, puntiforme o por pite, intergranular (o intercristalina) 4
Según morfología – filiforme, por esfoliación, grafitica, dezincificación, en torno de cordon de soldadura y ampollamiento por hidrogeno. Según causas o mecanismos – por aereación diferencial, electrolitica o por corrientes de fuga, galvanica, asociada a solicitaciones mecnicas, (corrosión bajo tensión fracturante), en torno de cordon de soldadura… 5
Según causas o mecanismos – selectiva (grafitica y dezincificación) ampollamiento o fragilización por hidrogeno; Según factores mecanicos – bajo tensión, bajo fatiga, por atrito, asociada a erosion;
6
Según medio corrosivo – atmosferica, por el suelo, inducida por microorganismos, por al agua del mar, por sales fundidas, etc Según localización del ataque – por pite, uniforme, intergranular, transgranular, etc.
7
La caracterización de la forma de corrosión ayuda bastante en el esclarecimiento del mecanismo en la aplicación e medidas adecuadas de protección. Se presentarán las características fundamentales de las diferentes formas de corrosión:
8
Uniforme; Por placas; Alveolar; Puntiforme o por pite; Intergranular (o intercristalina); Intragranular (transgranular o transcristalina); Filiforme; Por esfoliación; 9
Grafitica; Deszincificación; Ampollamiento por hidrogeno; En torno a cordones de soldadura.
10
11
Uniforme: La corrosión se procesa en toda la extensión de la superficie, ocurriendo perdida uniforme de espesor. Es llamada, por algunos de corrosión generalizada, sin embargo esa terminología no debe ser usada solo para corrosión uniforme pues se puede tener también, corrosión por pite o alveolar generalizadas, esto es, en toda la extensión de la superficie corroída. 12
Corrosión Uniforme
13
Corrosión por Placas: La corrosión se localiza en regiones de la superficie metálica y no en toda la extensión, formando placas con excavaciones.
14
15
Corrosión alveolar: La corrosión se procesa en la superficie metálica, produciendo surcos o escavaciones semejantes a alveolos, presentando un fondo arredondado y profundidad generalmente menor que su diametro
16
Puntiforme o Picadura: La corrosión se procesa en puntos o en pequeñas áreas localizadas en la superficie metálica produciendo pits que son cavidades que presentan el fondo en forma angulosa y profundidad generalmente mayor que su diametro
17
Corrosión alveolar: La corrosión se procesa en la superficie metálica, produciendo surcos o escavaciones semejantes a alveolos, presentando un fondo arredondado y profundidad generalmente menor que su diametro
18
Pitting y alveolos Picaduras por oxígeno
19
20
21
Distintos tipos de Pitting
22
Las publicaciones técnicas usan solamente las afirmaciones Corrosión por Picadura, en ingles Pitting corrosión. La norma ASTM G-46 presenta diferentes formas de picaduras
23
Algunos autores utilizan terminos como Pitting arrendondado y pitting puntiforme o angular, sin citar en esta clasificación la Corrosion Alveolar ni la corrosión de placas. En algunos procesos corrosivos puede ocurrir dificultad de caracterizar si las cavidades formadas están bajo la forma de placas, alveolos o pits, creando divergencias de opiniones entre los tecnicos e ingenieros. 24
Sin embargo lo mas importante es la determinación de las dimensiones de esas cavidades a fin de verificar la extensión del proceso corrosivo. Tomándose como ejemplo el caso de los pits se aconseja considerar: El numero de Pits por unidad de área El diámetro La Profundidad
25
Los dos primeros valores son fácilmente determinados y la profundidad puede ser medida de las siguientes formas: Usando un micrómetro; Cortando la sección transversal del pit y midiéndose directamente; Con auxilio de un microscopio se debe focalizar, inicialmente, el fondo del pit y enseguida la superficie no corroida del metal, la distancia entre los dos niveles de foco representa la profundidad del pit. 26
Usualmente se busca medir el pit de mayor profundidad o encontrar el valor medio, por ejemplo, cinco pits con mayores profundidades. La relación entre el valor del pit de mayor profundidad (Pmp) y el valor medio (Pm) de los cinco pits mas profundos se da el nombre de factor de pit (Fpit):
𝐅𝐩𝐢𝐭
𝐏𝐦𝐩 = 𝐏𝐦 27
Se puede verificar que cuanto mas ese factor se aproxime a 1 (uno) habrá mayor incidencia de pits con profundidades próximas.
28
Corrosión Intergranular: La corrosión se procesa entre los granos de la red cristalina del material metálico, el cual pierde sus propiedades mecánicas se puede fracturar cuando fuera solicitado por esfuerzos mecánicos, teniendo se entonces un tipo de corrosión llamada Corrosión bajo tensión Fracturante (Stress Corrosion Cracking – SCC) 29
30
31
Corrosión Intragranular: La corrosión se procesa en los granos de la red cristalina del material metálico, el cual perdiendo sus propiedades mecánicas podrá fracturarse a la menor solicitación mecánica, en este caso también se tiene una corrosión bajo tensión fracturante.
32
33
Diferencia fracturas SCC
34
Corrosión Filiforme: La corrosión se procesa bajo la forma de finos filamentos, mas no profundos, que se propagan en diferentes direcciones y que no se superan, pues se admite que el producto de corrosión, en estado coloidal, presenta carga positiva, de ahí la repulsa.
35
Ocurre generalmente en superficies metálicas revestidas con pintura o con otros metales, ocasionando el dislocamiento del revestimiento. Ha sido observado este fenómeno con mas frecuencia cuando la humedad relativa del aire es mayor que 85% y en revestimientos mas permeables a la penetración del oxigeno y agua o presentando fallas, como muescas, fisuras. 36
37
38
Corrosión por exfoliación: Se procesa de forma paralela a la superficie metálica. Ocurre en chapas o componentes extruidos cuyos granos son alongados y achatados, creando condiciones para que inclusiones o segregaciones, presentes en el material, sean transformadas, debido al trabajo mecanico, en plaquetas alongadas.
39
Cuando se inicia un proceso corrosivo en la superficie de aleaciones de aluminio, con esas características, el ataque puede alcanzar las inclusiones o segregaciones alongadas y la corrosión se producirá en planos paralelos a la superficie metálicas y mas frecuentemente en áreas donde existan resquicios.
40
El producto de corrosión voluminoso ocasiona las separación de las capas contenidas entre las regiones que sufren la acción corrosiva y, como consecuencia, ocurre la desintegración del material en forma de placas paralelas a la superficie, este tipo de corrosión se observa mas comúnmente en aleaciones de aluminio serie 2K, 5K y 7K.. 41
42
43
Corrosión Grafítica: Se produce en el hierro fundido gris a temperatura ambiente, el hierro metálico es convertido en producto de corrosión quedando el grafito intacto. Se observa que el área corroída queda con aspecto oscuro característico del grafito que puede ser retirada con espátula.
44
45
46
Dezincificación: Es la corrosión que ocurre en aleaciones de cobre-zinc (latones) , se observa el aparecimiento de regiones con coloración rojiza contrastando con la característica coloración amarillenta de los latones. Se admite que ocurre una corrosión preferencial de zinc, quedando el cobre con su característico color rojo. 47
48
49
Ampollado por Hidrogeno: El hidrogeno atómico penetra en el material metálico, y como tiene un pequeño volumen atómico se difunde rápidamente en regiones con discontinuidad, como inclusiones, poros, luego se transforma en hidrogeno molecular H2 ejerciendo presión y originando la formación de bolas o ampollas por eso el nombre. 50
52
53
Corrosión en torno al cordón de soldadura: Es la forma de corrosión que se observa cerca a los cordones de soldadura. Ocurre en aceros inoxidables no estabilizados o con porcentajes de carbono mayores que 0,03%, esta corrosión se produce intergranularmente.
54
55
En los subsiguientes capítulos la información sobre los tipos de corrosión será ampliada, sin embargo haciendo una comparación entre las formas presentadas, podemos concluir que las formas localizadas – por ejemplo alveolar, puntiforme, intergranular e intragranular – son mas perjudiciales a los equipos, pues aunque la perdida de masa sea pequeña, las perforaciones o fracturas pueden ocurrir en un pequeño periodo de utilización del equipo.
Entre los factores que mas frecuentemente están envueltos los casos de ataque localizado deben ser citados: relación entre áreas anódicas y catódicas, aireación diferencial, variaciones del pH y productos de corrosión (óxidos por ejemplo) presentes en la superficie metálica o formados durante el proceso corrosivo. 59
Entre las hetereogeneidades que pueden originar ataque localizado pueden ser citadas aquellas relacionadas a: Material Metálico – composición, presencia de impurezas, tratamientos térmicos o mecánicos, condiciones de la superficie (presencia de películas protectoras y discontinuidades) depósitos, resquicios y diferentes metales en contacto. 60
Medio corrosivo – composición química, diferencias en concentración, aireación, temperatura, velocidad y pH, porcentaje de oxigeno, solidos en suspensión, condiciones de inmersión (total y parcial) y movimiento relativo entre el material metálico y el medio.
61
Como muestra de la importancia de las heterogeneidades, se puede ejemplificar con una picadura , que es una de las formas de corrosión mas perjudiciales, pues, aunque afecte solamente pequeñas partes de las superficie metálica, puede causar rápida perdida de espesor del material metálico originando perforaciones y puntos de concentración de tensiones, ocasionando la disminución de resistencia mecánica del material y la consecuente posibilidad de fractura. 62
Áreas de estancación del medio corrosivo posibilitan el ataque por pit, pues favorecen la presencia de depósitos y permanencia de solución en resquicios. Muchas veces el aumento de la velocidad del fluido hace decrecer el ataque por piting, pues disminuye la posibilidad de existencia de areas de fluido estancado o deposición. 63
La composición química del medio corrosivo o del material metálico puede influenciar bastante en el ataque por pitting. Así la presencia de cloruros en el medio corrosivo acelera la formación de pittings en el acero inoxidable, y las inclusiones del sulfuros son responsables por el inicio del ataque por pitting en el acero al carbono y en el acero inoxidable. 64
