Curso de Fundamentos de Corrosión 2010 - Corporación Mara

CURSO DE FUNDAMENTOS BASICOS DE CORROSION

CORPORACION MARA S.A. JULIO 2010

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Fundamentos de la corrosión

INDICE 1.- ASPECTOS GENERALES DE LA CORROSIÓN 2.- FACTORES AMBIENTALES QUE ACELERAN EL PROCESO DE CORROSION 2.1.- EFECTO DE LA HUMEDAD 2.2.- EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO 2.3.- EFECTO DE LA TEMPERATURA 3.- FORMAS DE LA CORROSIÓN. 3.1.- POR SU MECANISMO DE CORROSION 3.1.1.- CORROSION QUIMICA O CORROSION POR OXIDACION SECA O DIRECTA 3.1.2.- CORROSION ELECTROQUÍMICA O POR OXIDACION HUMEDA 3.1.3.- ELEMENTOS DE UNA CELDA DE CORROSION 3.1.4.DIFERENCIAS ENTRE CORROSION QUIMICA Y ELECTROQUIMICA 3.2.- POR SU APARIENCIA 3.2.1.- CORROSION GALVANICA Y UNIFORME 3.2.2.- CORROSION POR EROSION 3.2.3.- CORROSION POR CAVITACION 3.2.4.- CORROSION POR AGRIETAMIENTO 3.2.5.- CORROSION POR PICADURA 3.2.6.- CORROSION POR EXFOLIACION Y DISOLUCION SELECTIVA 3.2.7.- CORROSION INTERGRANULAR O INTERCRISTALINA 3.2.8.- CORROSION DE FRACTURA POR TENSIÓN 3.2.9.- CORROSION POR FATIGA 4.- METODOS DE CONTROL DE LA CORROSION 4.1.- EL DISEÑO 4.2.- SELECCIÓN DEL MATERIAL 4.3.- DES-OXIGENACION DEL AGUA 4.4.- INHIBIDORES 4.5.- DES-HUMIDIFICACIÓN DEL AIRE 4.6.- METODO BASADO EN RECUBRIMIENTOS PROTECTORES 4.7.- METODO BASADO EN PROTECCION CATODICA 4.7.1.- PROTECCION CATODICA 4.7.2.- PROTECCION ANODICA

Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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Modulo III Fundamentos de Corrosión 1.- ASPECTOS GENERALES DE LA CORROSIÓN En términos técnicos simplificados, la corrosión ha sido definida como la destrucción de un metal por reacción química o electroquímica por el medio ambiente y representa la diferencia entre una operación libre de problemas con gastos de operación muy elevados. Para efectos prácticos, es casi imposible eliminar la corrosión y el secreto efectivo de la ingeniería en este campo radica más en su control, que en su eliminación siendo necesario tomar en cuenta el fenómeno corrosivo desde el diseño de las instalaciones y no después de ponerlas en operación. El ingeniero que trabaja en problemas de corrosión necesita saber donde empezar y tener un conocimiento básico para reconocer la corrosión, cómo se produce, cómo impedir su severidad, qué herramientas son necesarias, técnicas de inspección, variables de diseño que afectan a la corrosión, selección de materiales y la forma de interpretar y aplicar la información del problema corrosivo, así como saber donde obtener ayuda.

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Todos los metales y aleaciones son susceptibles de sufrir el fenómeno de corrosión, no habiendo material útil para todas las aplicaciones. Por ejemplo el oro, conocido por su excelente resistencia a la atmósfera, se corroe si se pone en contacto con mercurio a temperatura ambiente. Por otra parte el acero no se corroe en contacto con el mercurio, pero rápidamente se oxida expuesto a la atmósfera. Afortunadamente se tienen bastantes metales que pueden comportarse satisfactoriamente en medios específicos y también se tienen métodos de control de la corrosión que reducen el problema. Los paros de las plantas pueden ocurrir y ocurren como un resultado de la corrosión, provocando gastos directos e indirectos de aspecto económico y humano.

CICLO DE LA CORROSION Dentro de los aspectos económicos tenemos: • • • • •

Reposición del equipo corroído. Coeficiente de seguridad y sobre diseño para soportar la corrosión. Mantenimiento preventivo como la aplicación de recubrimientos. Paros de producción debido a fallas por corrosión. Contaminación de productos.

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• • •

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Pérdida de eficiencia ya que los coeficientes de seguridad, sobre diseño de equipo y productos de corrosión por ejemplo, decrecen la velocidad de trasmisión de calor en cambiadores de calor. Pérdida de productos valiosos. Daño de equipo adyacente a aquel en el cual se tuvo la falla de corrosión.

Dentro de los aspectos humanos y sociales tenemos: • • • •

La seguridad, ya que fallas violentas pueden producir incendios, explosiones y liberación de productos tóxicos. Condiciones insalubres por ejemplo, contaminaciones debido a productos del equipo corroído o bien un producto de la corrosión misma. Agotamiento de los recursos naturales, tanto en metales como en combustibles usados para su manufacturera. Apariencia, ya que los materiales corroídos generalmente son desagradables a la vista.

Naturalmente, estos aspectos sociales y humanos también tienen sus aspectos económicos y podemos ver claramente que hay muchas razones para controlar la corrosión. 2.- FACTORES AMBIENTALES QUE ACELERAN EL PROCESO DE CORROSION Las sales químicas pueden servir para aumentar la velocidad de corrosión incrementando la eficiencia del electrolito. Los químicos y gases como el sulfuro de hidrogeno pueden reaccionar con la humedad del aire o en una superficie para formar una solución acida o alcalina. Ambos electrolitos, ácidos y alcalinos, causaran que la velocidad de corrosión aumente. Esta plenamente demostrado que el ClNa, el SO2 y los NOx, son los principales contaminantes corrosivos de la atmosfera. El ClNa llega a la atmosfera desde el mar y algunas veces desde suelos salinos, el anhídrido sulfuroso es causado por los humos que producen las industrias, los óxidos de nitrógeno y el CO son producidos por el parque automotor. Por el grado de contaminación y la naturaleza de los contaminantes las atmósferas se dividen en: • Atmósferas Industriales • Atmósferas Marinas • Atmósferas Rurales • Combinación de las anteriores 2.1.- EFECTO DE LA HUMEDAD La alta humedad relativa, la humedad o el agua estancada permiten que la corrosión ocurra a través de la creación de un electrolito. El acero generalmente se corroe cuando se Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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sumerge en agua. Los ambientes húmedos tienen velocidades de corrosión más altos que los ambientes secos. La velocidad de corrosión puede desacelerarse por la deshumidificacion del aire, por ejemplo en un espacio confinado como el tanque de lastre de un barco o un tanque de almacenamiento. La influencia de la humedad relativa del medio ambiente, en el mecanismo de la corrosión electroquímica ha sido estudiada por Tomashov, quien afirma que la corrosión encima del 60% de HR es significativa y por debajo no hay corrosión apreciable. 2.2.- EFECTO DE LA CONCENTRACIÓN DE OXÍGENO La diferencia de oxígeno y los cambios de concentración del medio de la superficie metálica, incrementan el grado de corrosión, debido a la formación de pilas de aireación diferencial que causan la destrucción del metal. El oxigeno como el agua sirve para acelerar la velocidad de corrosión. La corrosión puede presentarse en una ambiente con deficiencia de oxigeno, pero la velocidad de reacción de la corrosión (y la destrucción del metal) generalmente será mucho mas lenta. En condiciones bajo tierra y sumergidas el área en contacto con la concentración mas alta de oxigeno será catódica en relación con la superficie restante. Se forma entonces una celda de concentración de oxigeno que resulta en una corrosión rápida. 2.3.- EFECTO DE LA TEMPERATURA La variación de la temperatura también tiene efecto en la velocidad de la corrosión de las superficies metálicas, el grado de corrosión a bajas temperaturas es lento y se acelera cuando la temperatura se incrementa. 3.- FORMAS DE LA CORROSIÓN. La corrosión ocurre en muchas y muy variadas formas, pero su clasificación generalmente se basa en uno de los tres siguientes factores: • •

Por su mecanismo de corrosión. Este comprende las reacciones electroquímicas (Oxidación húmeda) o bien, las reacciones químicas (Oxidación seca o directa). Por su apariencia del metal corroído. La corrosión puede ser uniforme y entonces el metal se corroe a la misma velocidad en toda su superficie, o bien, puede ser localizada, en cuyo caso solamente resultan afectadas áreas pequeñas.

3.1.- POR SU MECANISMO DE CORROSION 3.1.1.- CORROSION QUIMICA O CORROSION POR OXIDACION SECA O DIRECTA

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Bajo la denominación de “Corrosión Química” se estudian todos los casos en que el metal reacciona con un medio no iónico, es decir la oxidación se produce en un ambiente seco o a altas temperaturas sin la presencia de la humedad (electrolito). En el caso del hierro durante la fundición y laminado en caliente se forma una fina capa de óxido llamado mill scale o escama de laminación.

3.1.2.- CORROSION ELECTROQUÍMICA O POR OXIDACION HUMEDA Se produce cuando los metales se hallan en contacto con medios de conductividad electrolítica en particular con el agua, soluciones salinas o la simple humedad de la atmosfera y de los suelos. En la corrosión Electroquímica, los procesos son idénticos a los que ocurren en una pila electroquímica o celda galvánica, donde ocurren procesos electroquímicos espontáneos con producción de energía eléctrica.

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3.1.3.- ELEMENTOS DE UNA CELDA DE CORROSION Para que ocurra la corrosión galvánica, cuatro elementos deben de estar presentes: • Electrolito El electrolito es un medio líquido, o corrosivo, que produce electricidad. La mayoría de electrolitos se basan en agua y en la práctica el electrolito contiene iones que son partículas de materia que llevan una carga positiva o negativa. • Ánodo Es esa parte del metal que se corroe, es decir se disuelve en el electrolito. El metal que se disuelve lo hace en la forma de iones cargados positivamente. Los electrones que quedan atrás pasan al electrolito y generalmente se combinan con iones en el electrolito. Su presencia en la superficie del ánodo ocasiona que el área se cargue negativamente.

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• Ruta metálica Cuando la corrosión ocurre en una superficie metálica, hay siempre una ruta o pasaje metálico que une el ánodo (ó área anódicas) al cátodo (o áreas catódicas). Si no hubiera ninguna ruta metálica, la reacción de corrosión no ocurriría. • Cátodo El cátodo es el área menos activa en el electrodo (superficie metálica, o en este caso, la varilla de carbono) donde los electrones se consumen. La reacción eléctrica continua en el cátodo, que se dice es positivo, lo opuesto al ánodo. La reacción generalmente ioniza al electrolito para formar iones como el hidrógeno (liberado como gas) e iones hidroxilo. Estos se combinan a menudo con el metal disuelto para formar compuestos como hidróxido ferroso (en el caso del hierro o el acero) reaccionando subsecuentemente para formar el oxido férrico o herrumbre. Así el ciclo de la corrosión está completo. Si faltara cualquiera de los 4 elementos de la celda de corrosión, esta no ocurrirá.

Cuando una estructura de acero se corroe los cuatro elementos de la celda de corrosión están presentes. El acero conduce electricidad de modo que proporciona su propia ruta metálica entre las áreas anódicas y catódicas en su superficie. Dado que el acero no es un metal absolutamente uniforme u homogéneo, una sola plancha de acero puede contener diminutas áreas anódicas y catódicas en su superficie.

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Las áreas anódicas y catódicas se forman por áreas en la superficie de la plancha que difieren (quizás solo ligeramente) unas de otras de su potencial eléctrico. Por consiguiente, el acero ya tiene tres de los cuatro elementos necesarios para crear su propia celda de corrosión. Las mismas celdas de corrosión existen en la mayoría de los otros metales. Cuando una plancha desnuda de acero se moja con el rocío de la lluvia, el agua puede actuar como un electrolito. Si la plancha se ha expuesto a la atmosfera, es probable que los químicos en esta o en la superficie del metal se combinen con el agua para formar un electrolito más eficiente en la superficie de la misma. El agua pura es un electrolito muy pobre, pero si se presentan sales químicas (ejemplo cloruro de sodio en un ambiente marino) pueden disolverse en el agua y crear un electrolito que llega a ser eficaz conforme aumenta la concentración de los químicos disueltos. La reacción puede ocurrir en un área más pequeña que la punta de un alfiler. Una superficie de acero puede tener muchas celdas de corrosión y puede dar la apariencia de oxidarse uniformemente sobre toda la superficie. Si los ánodos y cátodos permanecen en el mismo lugar por un periodo de tiempo, la corrosión es localizada y tenemos corrosión por picaduras, la celda de corrosión se localiza y se fija dentro de la misma y acelera la velocidad a la que el metal es atacado por la corrosión en ese punto especifico. El resultado es a menudo la penetración del área con picaduras a través del metal. La corrosión también puede propiciarse por la presencia de incrustaciones de laminación, también conocida como “calamina”. La calamina puede observarse en la superficie del hierro y del acero nuevo como capas azul negras de oxido ferroso, algunas de las cuales son mas duras que el metal de origen. La calamina es eléctricamente positiva con relación al hierro o al acero, de modo que son catódicas con respecto al metal de origen. Esta es una razón por la que es importante remover la calamina de las superficies de acero antes de aplicar el recubrimiento.

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Calamina = Cátodo 3.1.4.- DIFERENCIAS ENTRE CORROSION QUIMICA Y ELECTROQUIMICA CORROSION QUIMICA • Los productos de corrosión introducen con frecuencia un efecto de barrera sólida entre el metal y el medio ambiente. • Los electrones se mueven dentro de la capa de oxigeno. • La capa de oxido sobre el metal actúa simultáneamente de conductor de iones y electrones • No se localiza. • La corrosión es uniforme en todas las superficies. • Se produce a altas temperaturas. CORROSION ELECTROQUIMICA • Es mucho más difícil que los productos de corrosión ejerzan una acción protectora realmente eficaz. • Los electrones viajan por el metal desde una región anódica a otra catódica. • El circuito eléctrico se completa a través del electrolito. • Se localiza en la mayoría de los casos. • Se produce a bajas temperaturas. (Temperatura ambiental) 3.2.- CORROSION POR SU APARIENCIA La clasificación por apariencia, uniforme o localizada, es muy útil para una discusión preliminar que en caso de requerirse en forma más completa, necesita del establecimiento de las diferencias entre la corrosión localizada de tipo macroscópico y el ataque microscópico local. Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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En el ataque microscópico, la cantidad de metal disuelto es mínimo y puede conducir a daños muy considerables antes de que el problema sea visible. Los diferentes tipos de corrosión según su apariencia se presentan en el siguiente esquema y se esquematizan a continuación se enuncia cada una de estas formas.

3.2.1.- CORROSION GALVANICA Y UNIFORME El ataque uniforme sobre grandes áreas de una superficie metálica es la forma más común de la corrosión y puede ser húmeda o seca, electroquímica o química, siendo necesario seleccionar los materiales de construcción y los métodos de protección como pintura, para controlarla. Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas pueden ser evitadas simplemente por inspección regular. La corrosión galvánica se presenta, cuando dos metales diferentes en contacto o conectados por medio de un conductor eléctrico, son expuestos a una solución conductora. En este caso, existe una diferencia en potencial eléctrico entre los metales diferentes y sirve como fuerza directriz para el paso de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo, de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de los metales del par formado. Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica debiéndose notar que este Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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tipo de corrosión sólo causa deterioro en uno de los metales, mientras que el otro metal del par casi no sufre daño. El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo, mientras que el que no sufre daño se le denomina metal más noble. La relación de áreas entre los dos metales es muy importante, ya que un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo, acelerará la corrosión, y por el contrario, una mayor área del metal activo comparada con el metal noble disminuye el ataque del primero. La corrosión galvánica a menudo puede ser reconocida por el incremento del ataque junto a la unión de los metales y este tipo puede ser controlado por el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy grande en el medio ambiente en el que se encuentran. La diferencia de potencial puede ser medida, utilizando como referencia la serie galvánica de los metales y aleaciones que se presentan más adelante, en la serie de los potenciales tipo (standard) de óxido de reducción. Otro método para reducir la corrosión galvánica, es evitar la presencia de grandes áreas de metal noble con respecto a las de metal activo.

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3.2.2.- CORROSION POR EROSION Cuando el movimiento del medio corrosivo sobre la superficie metálica incrementa la velocidad de ataque debido a desgaste mecánico, este recibe el nombre de corrosión por erosión. La importancia relativa del desgaste mecánico y la corrosión, es a menudo difícil de establecer y varia grandemente de una situación a otra, y el mecanismo de la erosión generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales protectoras, como por ejemplo, películas de óxido formadas por el aire, o bien, productos adherentes de la corrosión. La corrosión por erosión, generalmente tiene la apariencia de picaduras poco profundas de fondo terso y el ataque puede presentar también una distribución direccional debido al camino seguido por el agente agresivo cuando se mueve sobre la superficie del metal. La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc., y frecuentemente se observa en impulsores de bombas, agitadores y en codos y cambios de dirección de tuberías. Los líquidos con suspensión conteniendo partículas sólidas duras pueden igualmente causar este tipo de problema. La corrosión por erosión puede ser evitada por cambios de diseño o por selección de materiales más resistentes.

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3.2.3.- CORROSION POR CAVITACION La corrosión por cavitación y desgaste (fretting) son formas especiales de la corrosión por erosión. La primera es causada por la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal. Las altas presiones producidas por este colapso pueden disolver el metal, remover las partículas protectoras, etc. La corros ión por desgaste (fretting) ocurre cuando las piezas de metal se deslizan una sobre la otra, causando daño mecánico a una o ambas piezas y el deslizamiento es generalmente un resultado de la vibración. La corrosión se cree que juega uno de los siguientes papeles: el calor de la fricción oxida el metal y a continuación el óxido se desgasta, o bien, la remoción mecánica de las partículas protectoras de óxido, o los productos de la corrosión resultantes, dan como resultado la exposición de superficies limpias del metal al medio agresivo, en tal forma que el fenómeno corrosivo se acelera. La corrosión por deslizamiento se atenúa utilizando materiales de construcción más duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción hasta un punto tal en que el deslizamiento es imposible.

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3.2.4.- CORROSION POR AGRIETAMIENTO Las condiciones ambientales en una grieta, pueden con el tiempo volverse muy diferentes de las existentes en una superficie limpia y abierta, por lo que un medio ambiente muy agresivo puede desarrollar y causar corrosión en las grietas. Las grietas o hendeduras generalmente se encuentran en los empaques, traslapes, tornillos, también pueden formarse por depósitos de suciedad, productos de la corrosión y raspaduras en las películas de recubrimiento. La corrosión por agrietamiento, generalmente se atribuye a los siguientes factores: 1. Cambios de acidez en la grieta o hendidura. 2. Escasez de oxígeno en la grieta. 3. Desarrollo de iones diferentes en la hendidura. 4. Agotamiento de Inhibidor en la grieta. Al igual que todas las formas de corrosión localizada, la corrosión por agrietamiento no ocurre en todas las combinaciones metal-agente corrosivo, y algunos materiales son más susceptibles para producirla que otros, como por ejemplo aquéllos que dependen de las películas protectoras de óxido formadas por el aire para adquirir su resistencia a la corrosión, tal y como sucede con el acero inoxidable y el titanio. Estos materiales pueden ser aleados para mejorar su resistencia y el diseño deberá hacerse de tal manera, que se reduzcan las hendiduras, tratando de mantener las superficies limpias para combatir este tipo de corrosión. Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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3.2.5.- CORROSION POR PICADURA La corrosión por picadura se presenta por la formación de orificios en una superficie relativamente atacada y las picaduras pueden tener varias formas. La forma de una picadura es a menudo responsable de su propio avance, por las mismas razones mencionadas en la corrosión por agrietamiento, es decir, una picadura puede ser considerada como una grieta o hendidura formada por si misma. Para reducir la corrosión por picadura se necesita una superficie limpia y homogénea, por ejemplo, un metal homogéneo y puro con una superficie muy pulida deberá ser generalmente, mucho más resistente que una superficie que tenga incrustaciones, defectos o rugosidad. La corrosión por picadura es un proceso lento que puede llevarse meses y años antes de ser visible, pero que naturalmente, causará fallas inesperadas. El pequeño tamaño de la picadura y las minúsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, hacen que la detección de ésta sea muy difícil en las etapas iniciales. La limpieza de la superficie y la selección de materiales conocidos, resistentes a la formación de picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el camino más seguro para evitar este tipo de corrosión.

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3.2.6.- CORROSION POR EXFOLIACION Y DISOLUCION SELECTIVA La corrosión por exfoliación es una corrosión subsuperficial que comienza sobre una superficie limpia, pero se esparce debajo de ella y difiere de la corrosión por picadura en que el ataque tiene una apariencia laminar. Capas completas de material son corroídas y el ataque es generalmente reconocido por el aspecto escamoso y en ocasiones ampollado de la superficie. Al final del ataque, una muestra tiene la apariencia de un mazo de barajas en el cual algunas de las cartas han sido extraídas. Este mecanismo es bien conocido en las aleaciones de aluminio y se combate utilizando aleaciones y tratamientos térmicos. Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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La corrosión por disolución selectiva se produce al efectuarse la remoción de uno de los elementos de una aleación siendo el ejemplo más común la eliminación del zinc en aleaciones de cobre-zinc, conocido con el nombre de dezincificación. Este fenómeno corrosivo produce un metal poroso que tiene propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a este caso es el empleo de aleaciones que no sean susceptibles a este proceso.

3.2.7.- CORROSION INTERGRANULAR O INTERCRISTALINA Para entender este tipo de ataque es necesario considerar que cuando un metal fundido se cuela en un molde, su solidificación comenzó con la formación de núcleos al azar, cada uno de los cuales crece en un arreglo atómico regular para formar lo que se conoce con el nombre de granos o cristales. El arreglo atómico y los espaciamientos entre las capas de los granos, son los mismos en todos los cristales de un metal dado; sin embargo, debido a la nucleación al azar, los planos de los átomos en las cercanías de los granos no encajan perfectamente bien y el espacio entre ellos recibe el nombre de límite de grano. Si se dibuja una línea de 2.5 cm de longitud sobre la superficie de una aleación, esta deberá cruzar aproximadamente 1 000 límites de grano. Autor: Ing. Gin Salvador Nace CIP Level 1 20980

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Los límites de grano son a veces atacados preferencialmente por un agente corrosivo y el ataque se relaciona con la segregación de elementos específicos o por la formación de un compuesto en el límite. La corrosión generalmente ocurre, porque el agente corrosivo ataca preferencialmente el límite de grano o una zona adyacente a él, que ha perdido un elemento necesario para tener una resistencia a la corrosión adecuada. En un caso severo de corrosión ínter cristalina, granos enteros se desprenden debido a la deterioración completa de sus límites , en cuyo caso, la superficie aparecerá rugosa al ojo desnudo y se sentirá rasposa debido a la pérdida de los granos. El fenómeno de límite de grano que causa la corrosión Inter cristalina, es sensible al calor por lo que la corrosión de este tipo, es un subproducto de un tratamiento térmico como la soldadura o el relevado de esfuerzos y puede ser corregido por otro tipo de tratamiento térmico o por el uso de una aleación modificada.

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3.2.8.- CORROSION DE FRACTURA POR TENSIÓN La acción conjunta de un esfuerzo de tensión y un medio ambiente corrosivo, dará como resultado en algunos casos, la fractura de una aleación metálica. La mayoría de las aleaciones son susceptibles a este ataque, pero afortunadamente el número de combinaciones aleación – corrosivo que causan este problema, son relativamente pocas. Sin embargo, hasta la fecha, este es uno de los problemas metalúrgicos más serios.

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Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de trabajos en frío, soldadura, tratamiento térmicos, o bien, pueden ser aplicados en forma externa durante la operación del equipo. Las fracturas pueden seguir caminos Ínter cristalinos o transcristalinos que a menudo presentan una tendencia a la ramificación. Algunas de las características de la corrosión de fractura por tensión, son las siguientes: • • • • • • •

Para que esta corrosión exista, se requiere un esfuerzo de tensión. Las fracturas se presentan quebradizas en forma macroscópica, mientras que las fallas mecánicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo especifico, generalmente presentan ductibilidad. La corrosión por esfuerzos depende de las condiciones metalúrgicas de la aleación. Algunos medios ambientes específicos, generalmente causan fractura en una aleación dada. El mismo medio ambiente no causa fracturas en otras aleaciones. La corrosión por esfuerzo puede ocurrir en medios ambientes considerados no agresivos para una aleación dada, por ejemplo la velocidad de corrosión uniforme es baja hasta que se presenta una fractura. Largos periodos de tiempo, a menudo años, pueden pasar antes de que las fracturas sean visibles, pero entonces al presentarse, se propagan rápidamente con el resultado de una falla inesperada. La corrosión por esfuerzo, no está completamente entendida en la mayoría de los casos; sin embargo, en la actualidad se dispone de muchos datos para ayudar al ingeniero a evitar este problema.

Para combatir la corrosión de fracturas por tensión, es necesario realizar el relevado de esfuerzo o seleccionar un material más resistente. El término de fragilización por hidrógeno se confunde frecuentemente con la corrosión de fractura por tensión, debido a que el hidrógeno desempeña una función en algunos casos de ésta y para distinguir la fragilización por hidrógeno de la corrosión de fractura por tensión, es conveniente juzgar los siguientes conceptos: • La fractura debido al hidrógeno introducido en el metal sin corrosión de éste, por ejemplo, en la protección catódica, no es definitivamente corrosión de fractura por tensión. • La fractura debido al hidrógeno producida por una alta velocidad de corrosión uniforme como en el decapado, tampoco es corrosión de fractura por tensión porque no se necesita tener un esfuerzo mientras el hidrógeno se produce y la fractura se presenta posteriormente cuando la tensión es aplicada después de la reacción corrosiva con liberación de hidrógeno. • Cuando el hidrógeno se produce por corrosión local en una fractura o picadura sobre un metal sometido a esfuerzo de tensión y resulta una propagación en la fractura, entonces sí se considera que la corrosión pertenece al tipo de corrosión de fractura por tensión.

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3.2.9.- CORROSION POR FATIGA La corrosión por fatiga, es una forma especial del tipo de corrosión de fractura por tensión y se presenta en ausencia de medios corrosivos, debido a esfuerzos cíclicos repetidos. Estas fallas son muy comunes en estructuras sometidas a vibración continua. La corrosión por fatiga, se incrementa naturalmente con la presencia de un medio agresivo, de tal forma que el esfuerzo necesario para producir la corrosión por fatiga, se reduce en algunas ocasiones hasta la mitad del necesario, para producir la falla en aire seco. Los métodos para evitar la corrosión por fatiga, necesitan prevenir la fractura producida por ésta desde el principio, ya que es muy difícil detener la propagación de las fracturas, una vez que se inician. De lo indicado anteriormente, se ve la necesidad de reconocer en primer lugar, las diferentes formas en las que se presenta la corrosión para así tomar medidas pertinentes que permitan establecer los métodos correctivos para atenuarla, los cuales son mejor comprendidos si se conoce la teoría de la corrosión.

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4.- METODOS DE CONTROL DE LA CORROSION Las posibilidades para el control y la prevención de la corrosión son múltiples, por lo que el técnico y/o ingeniero deberá solucionar la más adecuada de acuerdo al caso. De un modo general las técnicas de control anticorrosivo hacen uso de uno o varios de los siguientes métodos basados en: 4.1.- EL DISEÑO La prevención de la corrosión se debería de empezar ya en el estado de diseño, sin exagerar, se puede afirmar que el diseño de la estructura metálica en forma adecuada puede bajar los costos de la prevención de la corrosión. Es muy importante que los ingenieros de diseño y los fabricantes de las estructuras metálicas, tengan el conocimiento de los problemas de corrosión que ocasiona un diseño adecuado.

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4.2.- SELECCIÓN DEL MATERIAL Método basado en la protección contra la corrosión de los metales mediante una apropiada selección de materiales en las que se evaluarán: • • • •

Propiedades mecánicas. (Resistencia mecánica en función de la temperatura, tenacidad a baja temperatura, resistencia al choque térmico etc.) Efectos del medio (Resistencia a la corrosión, contaminación de los productos etc.) Fabricabilidad (facilidad en su fabricación y montaje) Mantenibilidad ( facilidad del mantenimiento)

El comportamiento de un material metálico en un medio dado, depende de gran medida de su composición química y de su estructura interna. La incorporación de elementos aleantes en un metal base, puede variar completamente las posibilidades de su uso frente a determinados medios y circunstancias. Por ejemplo cuando se pasa de la composición del acero corriente a la del acero inoxidable con la adición de Cr y Ni, cuando la adición del Mo se minimiza de la corrosión por picaduras del acero inoxidable en agua de mar, o cuando se agregan pequeñas cantidades de As, Sb o P al latón alfa para que no se produzca al ataque por deszincificación.

ACERO INOXIDABLE Página 27 de 31

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4.3.- DES-OXIGENACION DEL AGUA Es un recurso que se utiliza para eliminar químicamente el oxígeno del agua que se utiliza en las calderas generadoras de vapor, mediante la adición de sustancias reductoras como sulfito ó hidracina. Otras veces se obtiene un efecto similar por medios físicos, regulando la temperatura y la presión para que el oxigeno se haga insoluble.

4.4.- INHIBIDORES Mediante la adición en pequeñas cantidades, de sustancia inhibidoras de la corrosión a los medios agresivos para evitar la corrosión de los metales. 4.5.- DES-HUMIDIFICACIÓN DEL AIRE Método de prevención utilizado para la protección de piezas y equipos de pequeñas dimensiones mediante la utilización de agentes desecantes o deshumidificadores como gel de sílice. Ejemplos: De artículos empaquetados, de esta, manera son ciertos equipos e instrumentos electrónicos, eléctricos, ópticos, armas, así como gran variedad de piezas de repuesto. La impermeabilidad de las paredes del paquete y el perfecto cierre aseguraran una larga duración.

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4.6.- METODO BASADO EN RECUBRIMIENTOS PROTECTORES Su fundamento consiste en aislar el metal del medio agresivo, interponiendo algún tipo de barrera entre ambos. Las posibilidades son numerosas y por lo pronto indicaremos que la protección del metal se puede basar en la utilización de los siguientes métodos de protección: • • •

Recubrimientos por conversión (fosfatado, cromado, pavonado, anodizado). Recubrimientos metálicos (recubrimientos electrónicos, por inmersión en Baño de metal fundido y por metalización). Recubrimientos Orgánicos (Pinturas y/o Recubrimientos, resinas, lacas, revestimientos plásticos cauchos.)

4.7.- METODO BASADO EN PROTECCION CATODICA El método de protección contra la corrosión basado en la protección catódica consiste en retardar o limitar la velocidad de corrosión, variando el potencial de los electrodos. Este método de protección es ampliamente utilizado para proteger estructuras y tuberías (tanques, oleoductos, pilotes, etc.) enterrados y/o sumergidos de agua. Seguidamente describimos los métodos de protección basados en la polarización electroquímica. 4.7.1.- PROTECCION CATODICA Método de protección, de naturaleza puramente electroquímica; que consiste en suministrar electrones a la estructura que se va a proteger, para transformar toda la superficie del metal

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en un cátodo; donde se llevaran a cabo las reacciones de reducción manteniendo el metal sin deterioro. Existen dos procedimientos de aplicación de protección catódica cada uno con sus ventajas y limitaciones; de cualquiera de los procedimientos se efectuaran tomando en consideración la evaluación de los siguientes factores: costos de instalación y mantenimiento, vida útil del sistema, dimensiones de la estructura, estado de la superficie (nueva, en servicio, revestidas etc.), características del medio y otras facilidades. •

PROTECCION CATODICA CON ANODO DE SACRIFICIO

La estructura a proteger se pone en contacto con un metal menos noble de potencial mas bajo llamado ánodo, el cual se sacrificara (desgastara) para proteger a un metal más noble llamado cátodo. Los ánodos de sacrificio, son metales que descargan la corriente que fluye por el medio conductor (electrolito), sacrificándose para proteger a la estructura. Los materiales más comunes usados como ánodos en los sistemas de protección catódica son: aluminio, magnesio y zinc. Ejemplo: Casco de una embarcación de cerco de pesca industrial y soldadura de un anillo de zinc en tubería

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PROTECCION CATODICA POR CORRIENTE IMPRESA

Por intermedio de una fuente de energía se suministra electrones a un ánodo o difusor de corriente; y este a su vez los cede al metal que se va a proteger. Este sistema al igual que el descrito anteriormente, utiliza la energía eléctrica para invertir el proceso de corrosión, pero ya no a través de un ánodo que se sacrificara para proteger a la estructura, en este sistema la energía necesaria para invertir el proceso de corrosión lo proveerá una fuente de corriente rectificada. La corriente se distribuirá en el medio (electrolito) a través de dos ánodos conectados al rectificador. En este caso la estructura se pone en contacto con el borne negativo de una fuente externa de corriente continua, normalmente de un rectificador que toma corriente alterna. Los ánodos auxiliares son utilizados básicamente como dispersores de corriente y son: chatarra de hierro, ferro silicio, grafito, etc.

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4.7.2.- PROTECCION ANODICA La protección anódica se basa en la pasivacion de la superficie metálica mediante la aplicación externa de una corriente anódica, a potencial controlado, con la finalidad de formar sobre la superficie metálica una película protectora de oxido. Este sistema de protección es ampliamente utilizado en depósitos de almacenamiento que contienen acido sulfúrico concentrado.

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