LA CORROSIÓN Y SUS MÉTODOS DE CONTROL
Instructor: Ing. Marco Alvarado M. 1
Agenda Módulo 1 : Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica Lecturas Foros Ejercicios Módulo 2 : Control de la Corrosión por Diseño Lecturas Foros Ejercicios Módulo 3 : Control de la Corrosión usando Metales y Aleaciones Lecturas Foros Ejercicios Módulo 4 : Control de la Corrosión usando No Metales Lecturas Foros Ejercicios Módulo 5 : Control de la Corrosión usando Inhibidores & Control de la Corrosión por Alteración del Medio Lecturas Foros Ejercicios Módulo 6 : Control de la Corrosión usando Protección Catódica & Control de la Corrosión usando pinturas Lecturas Foros Ejercicios
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Objetivos Al término del curso, el participante será capaz de comprender :
Los mecanismos de la corrosión de metálica, incluyendo los requisitos para que esto ocurra. Tipos comunes de corrosión metálica que se presentan. Métodos para el control de la corrosión.
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Políticas del Curso El curso está dividido en seis módulos. Cada modulo tiene ejercicios rápidos que medirán la comprensión de cada tema presentado. Existen foros en los cuales el participante debe intervenir con el fin de poder reforzar lo aprendido. Lecturas necesarias para reforzar los módulos serán proporcionados a modo de consulta. Adicionalmente habrá un trabajo individual sobre un tema establecido por el instructor con el fin de profundizar ciertos temas. Un día a la semana (2.0 hrs.) se establecerá como tutoría, donde el participante podrá dialogar con el instructor en tiempo real. El participante debe de obtener un puntaje mayor o igual a 75 puntos para aprobar el curso, este puntaje se calcula en base a la nota del examen final (75 %) y a la nota de concepto ( 25 %). Esta ultima está referida íntegramente a la actuación del participante durante el curso (interés mostrado, participación, etc.). Se recomienda que el examen final se tome antes de la fecha de fin de curso pues no existen prorrogas. Para consultas al instructor, este puede ser contactado al siguiente email: 4
[email protected]
Resumen La corrosión de los metales es un proceso natural por el cual estos son transformados a un estado más estable. Existen muchas formas de corrosión así como métodos de control. Un programa de corrosión exitoso utiliza todos los métodos disponibles y prácticos para maximizar la vida útil de los elementos metálicos.
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MODULO 1 MECANISMOS Y TIPOS DE CORROSIÓN METÁLICA
Instructor: Ing. Marco Alvarado M. 6
Agenda Módulo 1 : Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica. Lecturas : En la herramienta documentos Foros Ejercicios : Al final de cada módulo
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.1 MECANISMOS DE LA CORROSIÓN METÁLICA 1.1. 1 EL PROCESO DE CORROSIÓN. La corrosión es la degradación de un material debido a su interacción con el medio que lo rodea. Es un proceso natural. Es la transformación hacia un estado mas estable de la materia. Este proceso incluye a los plásticos, cerámicos y metales. El curso trata específicamente sobre la Corrosión de metálica. Cuando el metal y su medio circundante entran en contacto, ellos reaccionan química o electroquímicamente dando inicio a la corrosión, resultando la perdida de material y disminución de sus propiedades.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica EL CICLO DE CORROSIÓN DEL ACERO
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica EL COSTO DE LA CORROSIÓN En los Estados Unidos ha sido reportado como $ 276 billones anuales (2001). Se estima que alrededor de un tercio de este costo podría ser evitado usando métodos de control de la corrosión.
Reemplazo de estructuras y componentes COSTOS DE LA CORROSIÓN
deteriorados Mantenimiento de las facilidades Costos de las paradas de planta Pérdidas de producto y contaminación ambiental Accidentes
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica EL COSTO DE LA CORROSIÓN Y SU DISTRIBUCIÓN EN LA INDUSTRIA EN EEUU
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica LOS CUATRO ELEMENTOS DE LA CORROSIÓN Ánodo ( Se oxida o corroe. En esta zona ocurre el desgaste.) Cátodo ( No se oxida o corroe, es el elemento protegido) Electrolito (conductor de la electricidad y en el que se encuentran inmersos el ánodo y el cátodo. Usualmente es un líquido conteniendo iones aunque también puede ser suelo húmedo) Conductor metálico o Camino metálico ( conecta el ánodo y el cátodo) Eliminando o controlando estos componentes la corrosión puede ser controlada. Cada método de control de corrosión que se describirá en los siguientes módulos interfiere con uno 12 o más de estos componentes.
Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.1.2 CELDAS DE CORROSIÓN . Durante el proceso de corrosión metálica los electrones fluyen desde el ánodo al cátodo a través de la conexión metálica y los iones van desde el cátodo al ánodo a través del electrolito, completando de esta manera el circuito eléctrico. Por convención, la corriente eléctrica fluye en sentido inverso, es decir desde el cátodo hacia el ánodo por el conductor metálico. La pila seca es un ejemplo de celda de corrosión pues tiene los cuatro elementos básicos necesarios para que la corrosión ocurra. La fuerza motriz para las reacciones de corrosión es la diferencia de electronegatividades entre el ánodo, cátodo y el medio circundante.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.1.3 LA SERIE GALVÁNICA. Está referida a agua de mar, esto indica pues que tanto el ánodo como el cátodo están inmersos en agua de mar. Si dos metales de la tabla mencionada entran en contacto uno con otro en agua de mar, el metal que esté ubicado en la parte más alta de la tabla se corroerá (actuara como ánodo, metal activo) y el metal que se encuentra más abajo en la referida tabla no se corroerá (actuara como Cátodo, metal noble). En forma similar una pieza metálica que posee ligeras diferencias en composición química o propiedades físicas en áreas distintas, producirá zonas anódicas y catódicas iniciando así la corrosión.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica SERIE GALVÁNICA
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica La pérdida de material o desgaste ocurre en la zona anódica. Las reacciones químicas que ocurren en el cátodo causan la formación de alcalinidad (radicales OH) y a veces producen hidrogeno gaseoso (H2). Frecuentemente la disponibilidad del oxigeno determina la velocidad de corrosión.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2 TIPOS DE CORROSIÓN. Se muestran los más comunes: Corrosión Uniforme Corrosión por Picadura Corrosión Galvánica Corrosión por corrientes vagabundas Corrosión en Celdas de Concentración Corrosión – Erosión Corrosión Selectiva Corrosión por Exfoliación
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.1 CORROSIÓN UNIFORME. El metal es atacado a una velocidad de corrosión uniforme en toda su superficie. Áreas catódicas y anódicas en el elemento metálico cambian con el tiempo, así que áreas que una vez fueron ánodos se convertirán en cátodos y viceversa. Si la profundidad del ataque en cualquier punto excede dos veces el promedio de la profundidad del ataque, la corrosión no será considera como uniforme.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.2 CORROSIÓN POR PICADURA. El desgaste en uno o más puntos es mucho más grande que la corrosión promedio hallada. Causas : Falta de homogeneidad en el metal Ruptura de la película de oxido protectora
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.3 CORROSIÓN GALVÁNICA. Este tipo de corrosión ocurre cuando dos metales diferentes están en contacto uno con otro en un electrolito. El metal más activo se corroerá. Más grande la diferencia de potencial entre los metales, mayor será la velocidad de corrosión. Diferencias de potenciales existen en piezas del mismo metal o en Metales similares, en ambos casos puede existir corrosión galvánica.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica Tener en cuenta lo siguiente : El acero nuevo es anódico con respecto al acero antiguo El acero es anódico con referencia a su escama de laminación ( mil scale) Superficies brillantes cortadas (como los hilos en una tubería) son anódicos con referencia a zonas no cortadas. Áreas trabajadas en frio (como los dobleces) son anódicas con referencia a áreas menos trabajadas o con menos esfuerzo.
Como se puede evitar o minimizar: Seleccionando correctamente los metales que estarán en contacto. Usar elementos aislantes no conductores (plásticos, gomas, etc.) entre ellos. 21
Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica El efecto de las diferencias de áreas entre la zona anódica y catódica es importante : Zonas anódicas con área pequeña en contacto con zonas catódicas de área grande deben ser siempre evitadas o corrosión catastrófica podría ocurrir.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.4 CORROSIÓN EN CELDAS DE CONCENTRACION. También se les llama corrosión por grieta o hendidura. La forma más común de este tipo de corrosión ocurren por diferentes concentraciones de oxigeno. Las áreas dentro una hendidura son deficientes de oxigeno. Las áreas pobres en oxigeno serán anódicas y las ricas en oxigeno serán catódicas. Corrosión acelerada ocurre aquí.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.5 CORROSIÓN POR CORRIENTES VAGABUNDAS. Este tipo de corrosión (mayormente del tipo acelerada) es originado por corriente directa DC que pasa por la superficie del metal hacia el electrolito (suelo) y ocurre generalmente en tuberías enterradas que están cerca de rieles eléctricos, sistemas de grúas, maquinas de soldadura impropiamente aterradas y sistemas de protección catódica adyacentes. Es sospechada cuando corrosión acelerada es observada en estructuras enterradas en un área cercana a sistemas de corriente directa. Mediciones de diferencias de voltaje en diferentes locaciones deben ser efectuadas para verificar este tipo de corrosión.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica Las corrientes vagabundas pueden ser reducidas mediante: Reduciendo el flujo de corriente en el suelo realizando cambios en la fuente Modificando el flujo de corriente por contacto eléctrico Realizando modificaciones en la protección catódica (contrabalance).
Corrientes vagabundas producidas rieles eléctricos
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.6 CORROSIÓN SELECTIVA. Es la corrosión de un constituyente Metálico de una aleación ( debido a diferencias de potencial entre los Diferentes constituyentes, situación parecida al de la corrosión galvánica). El metal lixiviado puede ser aluminio, níquel, molibdeno o zinc. Un ejemplo de este tipo de corrosión es el deszincado del bronce. Otro ejemplo es la grafitización del acero en el cual los constituyente metálicos son convertidos a productos de corrosión dejando al grafito intacto. Este tipo de corrosión podría ser prevenido a través de la metalurgia ( adiciones de 0.02 – 0.06 % de Arsénico eliminarían la tendencia de ciertos bronces al deszincado).
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.7 CORROSIÓN - EROSIÓN. Este tipo de corrosión ocurre cuando un material abrasivo impacta sobre una celda de corrosión ya existente manteniendo el metal brillante y la corrosión activa. El material Abrasivo ( arena por ejemplo) puede estar tanto en el aire como en el agua y remueve los productos de corrosión de la celda volviéndola activa una y otra vez. Este tipo de corrosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. Es observado en impulsores de bombas, agitadores, codos, cambios de dirección en tuberías, etc.
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.2.8 CORROSIÓN POR EXFOLIACIÓN. Es una forma avanzada de Corrosión Intergranular donde el metal se delamina a lo largo de los límites del grano. Productos metálicos rolados tales como ciertos tipos de aleaciones de aluminio son particularmente susceptibles a exfoliación. Trabajos en caliente y en frio afectan el tamaño, la forma y composición del grano y puede conducir al ataque intergranular. Este tipo de corrosión es prevenido controlando la micro estructura del metal.
Exfoliación del Aluminio
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Mecanismos y Tipos de Corrosión Metálica 1.3 METODOS DE CONTROL DE LA CORROSIÓN : Existen varios métodos para el control de la corrosión y todos tienen sus ventajas y limitaciones:
Control de la corrosión por diseño Control de la corrosión usando metales y sus aleaciones Control de la corrosión usando no metales Control de la corrosión usando inhibidores de corrosión Control de la corrosión por alteración del medio de exposición Control de la corrosión usando protección catódica Control de la corrosión usando pinturas o recubrimientos 29
EJERCICIOS MODULO 1 1. ¿Cuál de las siguientes oraciones es verdadero acerca de la corrosión? a. Es un proceso natural b. Es un proceso costoso. c. Puede ser controlado y minimizado d. Todas las anteriores 2. ¿Qué es lo que se requiere para que la corrosión ocurra? a. Dos metales diferentes en contacto uno con otro b. Un ánodo, un cátodo y una conexión metálica c. Agua de mar d. Un ánodo, un cátodo, una conexión metálica y un electrolito 3. ¿Cuál de los siguientes es un tipo de corrosión que ocurre durante el deszincado del bronce? a. Corrosión por picadura b. Corrosión Erosión c. Corrosión Selectiva d. Corrosión Galvánica
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4. Marque lo verdadero a. Los electrones fluyen del cátodo al ánodo por conductor metálico b. La corriente eléctrica fluye del ánodo al cátodo por el conductor metálico c. Los electrones fluyen del ánodo al cátodo al ánodo por conductor metálico d. Ninguna de las anteriores 5. Marque lo verdadero a. Solo los metales sufren corrosión b. Los plásticos, cerámicos y elastómeros no sufren corrosión c. La corrosión no es un proceso natural d. El electrolito es un medio conductor de la electricidad 6. Marque lo verdadero a. Es imposible que la corrosión produzca accidentes b. En la serie galvánica, el metal noble es el que se oxida o sufre corrosión. c. En la serie galvánica, el metal activo es el que se oxida o sufre corrosión. d. Una celda de corrosión está formada por el ánodo, cátodo y el electrolito únicamente
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7. Marque lo verdadero a. La perdida de material o desgaste siempre ocurre en el cátodo b. Frecuentemente la disponibilidad de oxigeno determina la velocidad de corrosión.. c. Áreas trabajadas en frio (como los dobleces) son catódicas con referencia a áreas menos trabajadas o con menos stress. d. El acero nuevo es catódico con respecto al acero antiguo 8. Marque lo Falso a. La perdida de material o desgaste siempre ocurre en el ánodo b. Si el cobre y el acero se encuentran en contacto en agua de mar, el cobre actuara como ánodo. c. Áreas trabajadas en frio (como los dobleces) son anódicas con respecto a áreas menos trabajadas o con menos stress. d. El acero nuevo es anódico con respecto al acero antiguo 9. Marque lo falso a. La serie galvánica está referida a agua de mar b. La corriente eléctrica circula desde el cátodo hacia el ánodo por el conductor metálico c. El oxido de hierro extraído de las minas, es menos estable, de menos energía, que el acero producido en los hornos. d. Corrosión uniforme es cuando la velocidad de corrosión es aproximadamente constante. 32
10. Marque según corresponda:” Zonas catódicas con área pequeña en contacto con zonas anódicas de área grande deben ser siempre evitadas debido a velocidades de corrosión altas”. a. Falso b. Verdadero c. Faltan datos de las áreas d. Ninguna anterior
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