Velocidad de Corrosión

 

DETERMINACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORRO CORROSIÓN SIÓN 1. OB OBJE JETI TIVO VO DEL DEL T TRA RABA BAJO JO::  

Entrar la velocidad de corrosión de los aceros

2. FU FUND NDAM AMEN ENTO TO TE TEOR ORIC ICO O VELOCIDAD DE CORROSIÓN EN METALES La corrosión es el fenómeno mediante el cual el material se va desgastando y con el tiempo llega a ser inservible, debido al medio en que se encuentra, fenómeno natural que ocurre, debido a la inestabilidad termodinámica de la mayoría de los metales. En efecto, salvo raras excepciones, (el oro, el hierro de origen meteorítico), los metales están presentes en la Tierra en forma de óxido, en los minerales (como la bauxita si es aluminio, la hematita si es hierro...) Se puede decir que la corrosión depende del entorno, y este entorno posee un medio lleno de condiciones que limitan la vida del material. Entre las condiciones más influyentes se encuentran la temperatura, la salinidad del flflui uido do en co cont ntac acto to co con n el me meta tall y la lass pro propi pied edad ades es de lo loss me meta tale less en cuestión. La corrosión es un efecto desgastante y por ende, para sus estudiadores es importante saber en qué tiempo podría llegar a apoderarse de la pieza, es decir, a deteriorarle completamente o que ésta llegue a su estado inicial.

La velocidad de corrosión Es un as aspe pect cto o o fen enóm ómen eno o co com mple plejo, jo, ya que de depe pend nde e de dell med edio io;; actualmente es muy difícil predecir la velocidad de corrosión a través de una fórmula para cualquier ambiente, ya que este es muy cambiante, por  eso hoy en día solo existen formulas que relacionan la tasa de velocidad de corrosión con algunas variables para un material especifico en un medio dado.

 

La velocidad de corrosión en metales por lo general aumenta a medida que disminuye el pH, el cual al ser muy altos suele ser muy corrosivo. La velocidad de corrosión con el pH está influenciada por la composición del electrolit elect rolito. o. Al aument aumentar ar la concen concentración tración del ión hidróg hidrógeno eno es más ácida la solución y es menor el valor de pH. La magnitud de pH nos indica la intensidad de acidez o alcalinidad del medio. Para darles una idea les daré como valor cualitativo de velocidades de corrosión en metales.

Dependiendo del material y ambiente específicos, la velocidad de corrosión puede ser:   

Lineal Decrece con el tiempo Se incrementa con el tiempo

Cuando la velocidad de corrosión es lineal o decrece con el tiempo, es posible hacer proyecciones del daño por corrosión. Cuando la velocidad de corrosión se incrementa con el tiempo (ej. de manera exponencial) exponenc ial) su predicción a largo tiempo es mucho más difícil La corrosión es usualmente medida en términos de velocidades de penetración por unidad de tiempo, en milímetros por año o milésimas de pulg pulgad ada a por por año. año. La medi medici ción ón expe experi rime ment ntal al de la co corr rros osió ión n unififor un orme me es usua usualm lmen ente te hech hecha a midi midien endo do la pé pérd rdid ida a de pe peso so y calculando la pérdida equivalente de espesor metálico. Tanto en mediciones experimentales de laboratorio como en campo, la pérdida de espesor puede ser medida directamente usando un micrómetro (o vernier) o un instrumento de medición ultrasónico.

3. MA MATE TERI RIAL ALES ES Y EQ EQUI UIPO POS S 

Vaso de precipitados de 250mL



Pipeta probeta

 

 Agitador de vidrio Probeta de acero

 



 Agua destilada



H2SO4



Papel pH

4. PR PROC OCED EDIM IMIE IENT NTO O 

Preparar la probeta eliminando totalmente de la superficie óxidos y grasas mediante decapado y desengrasado.

 

Una vez limpia pulir 

 

Una vez pulida la pieza no contaminar la superficie de la probeta

 

La probeta debe estar limpia para ser introducida a la solución de acido Pesar las probetas

 

Preparar las soluciones de H2SO4 al 5%, 10%, 15%, y 20% en peso y luego introducir simultáneamente tomar el tiempo

 

Luego de 14 dias de corrosión limpiar la probeta y volver a separ y llenar el siguiente cuadro.

Probet a 1

Dimensiones (mm) e L A eo ef  47.7

29.6

1.88

1.85

Wo (g)

Wf  (g)

19.5

18.8

[C] W Tiempo Acido (g) (horas) %

Velocidad

 

0.7

336

5

2

47.36

30.20

1.88

1.80

20.2

18.8

1.4

336

10

3

47.74

28.54

1.86

1.75

19.1

17.1

2.0

336

15

4

47.52

29.88

1.88

1.65

20.1

16.1

4.0

336

20

IPY

gCm-2/dia

0.031

0.0016

0.083

0.0032

0.114

0.0047

0.238

0.0091

mdd 160.54 0 317.24 2 474.80 4 912.58 6

Calculo de velocidad de corrosión Probet a 1 2 3

Dimensiones (mm)

L

A

e

2(LxA)

Área 2(exL)

 Área total 2(exA)

mm2

 

dm2

Cm2

e (pulg)

47.7

29.6

1.88

2823.84

179.352

111.296

3114.488

0.3114488

31.1449

0.00118

47.36 47.74

30.20 28.54

1.88 1.86

2860.544 2724.9992

178.0736 177.5928

113.552 106.1688

3152.1696 3008.7608

0.31521 0.30087

31.5216 30.0876

0.00314 0.00433

 

4

47.52

29.88

Probet a

Wo (g)

Wf  (g)

1 2 3 4 Probet a

1.88

W (g)

 

19.5 18.8 0.7 20.2 18.8 1.4 19.1 17.1 2.0 20.1 16.1 4.0 Tiempo Tiempo (días) (años)

2839.7952

Tiempo (horas)

178.6752

Tiemp o (días) 14 14 14 14

336 336 336 336  W  W (g) (mg)

112.3488

Tiempo (años)

0.038 0.038 0.038 0.038  Área e (pulg) dm2

3130.8192

0.31308

31.3081

0.00906

 W (mg)

700 1400 2000 4000 total Cm2

1

14

0.038

0.7

700

0.00118

0.3114

31.1449

2

14

0.038

1.4

1400

0.00315

0.3152

31.5216

3

14

0.038

2.0

2000

0.00433

0.30087

30.0876

4

14

0.038

4.0

4000

0.00906

0.3130

31.3081

mdd 160.54 0 317.24 2 474.80 4 912.58 6

Velocidad IPY gCm2/dia 0.031

0.0016

0.083

0.0032

0.114

0.0047

0.238

0.0091

 

5. CU CUES ESTI TION ONAR ARIO IO ¿Por qué una pieza de acero galvanizado no muestra signos de oxidación en varios años? Porque Por que est están án con consti stitui tuidos dos por varias varias cap capas as de ale aleaci aciones ones zin zinc-hi c-hierr erro, o, fundamentalmente tres, que se denominan "gamma", "delta" y "zeta" y una capa externa de zinc prácticamente puro (fase "eta"), que se forma al solidificar el zinc arrastrado del baño y que confiere al recubrimiento su aspecto característico gris metálico brillante.  

 Al ser recubrimientos obtenidos por inmersión en zinc fundido, cubren la totalidad de la superficie de las piezas, tanto las exteriores como las interiores de las partes huecas así como otras muchas áreas superficiales de las piezas que no son accesibles para otros métodos de protección. Por  lo que estas piezas piezas son:

Resistentes a la corrosión Los rec recubri ubrimi mient entos os galvani galvanizado zadoss pro proporc porcion ionan an al ace acero ro una pro protec tecció ción n triple. 

Prot Protec ecci ción ón por por ef efect ecto o barre barrera ra. Ai Aisl slán ándo dole le del del me medi dio o am ambi bien ente te

agresivo. 

Protecc Prot ección ión catódi catódica ca o de sacrif sacrifici icio o. El zinc zinc cons constititu tuir irá á la part parte e

anódica de las pilas de corrosión que puedan formarse y se irá consum con sumien iendo do lentam lentament ente e par para a prop proporci orciona onarr protecc protección ión al ace acero. ro. Mientras existaataque recubrimiento zinc sobre la superficie del acero, éste no sufrirá corrosivode alguno.

 



Restauración de zonas desnudas . Los productos de corrosión del

zi zinc, nc, qu que e so son n in inso solu lubl bles, es, co comp mpac acto toss y ad adhe here rent ntes es,, tapo taponan nan la lass pequeñas discontinuidades que pue ueda dan n pro rodu duccirse en el recubrimiento por causa de la corrosión o por daños mecánicos (golpes, arañazos, etc.). La du dura raci ción ón de la pr prot otec ecci ción ón qu que e pr prop opor orci cion onan an los los re recu cubr brim imie ient ntos os galvanizados frente a la corrosión atmosférica es extremadamente alta y depende de las condiciones climatológicas del lugar y de la presencia en la atmósfera de contaminantes agresivos, como son los óxidos de azufre (ori (o rigi gina nado doss po porr acti activi vida dade dess ur urba bana nass o indu indust stri rial ales es)) y los los clor clorur uros os (normalmente presentes en las zonas costeras). Velocidad de corrosión del zinc en diferentes atmósferas (según ISO 9223) Categoría Pérdida media de  Ambiente anual de espesor  Corrosividad de zinc (µm) C1 Muy baja IIn nterior: Seco 0,1 C2 Ba Baja ja Inte Interi rior or:: Cond Conden ensa saci ción ón oc ocas asio iona nall 0,1 0,1 a 0,7 0,7 Interior: Humedad elevada y C3 Media

Duración de la protección proporcionada por los recubrimientos galvanizados en diferentes atmósferas.

alguna del airey 0,7 a 2,1 Exterior:contaminación Urbano no marítimo marítimo de baja salinidad Interior: Piscinas, plantas químicas, etc. C4 Alta Exterior: Industrial no marítimo, y 2,1 a 4,2 urbano marítimo Exterior: Industrial muy húmedo o 4,2 a 8,4 C5 Muy alta con elevado grado de salinidad

El acero galvanizado resiste generalmente bien la acción corrosiva de las aguas naturales, ya que el anhídrido carbónico y las sales cálcicas y magnésicas que normalmente llevan en disolución estas aguas ayudan a la formación de las capas de pasivación del zinc, que son inertes e insolubles y aíslan al recubrimiento de zinc del subsiguiente contacto con el agua. Los recubrimientos galvanizados resisten bastante bien el ataque corrosivo del agua de mar. Ello se debe a que los iones Mg y Ca presentes en este agua inhiben la acción corrosiva de los iones cloruro y favorecen la formación de capas protectoras  

En qué caso podemos esperar que la baja velocidad de ataque es debido a la formación de una capa producto de corrosión insoluble entre el metal y el acido

Cuando se utiliza un acido diluido la velocidad y reacción de corrosión es vigorosa aument aum entand ando o esta al aume aumenta ntarr la con concent centraci ración ón del acido pero cuan cuando do se va

 

aumentado la concentración del acido hasta llegar a un 100% puede ocurrir que da la formación de un capa debido a que el metal se pasiva inmediatamente despu de spués és de un unos os se segu gund ndos os lo cu cual al lo po podem demos os com compr proba obarr cu cuand ando o ces cesa a el desprendimiento de gas

La velocidad es alterada con la adición de iones de Cu, Pb y Pt ¿Cuál es la causa de esta alteración? Esto dependerá de cantidad de iones disueltos es decir de la concentración de estos de tal manera que que es pequeñ pequeña a la conent conentracion racion de estos iones el efect efecto o se imperceptible en cambio y la concentración es media la velocidad puede aumentar si la concentración del acido al inicio era muy alta ya que un acido diluido es más perjudicial de cierta manera porque un acido de gran concentración corre el riesgo de pasivar la superficie del metal y si la concentración de estos iones alta afectara directamente por que estos consumirán el acido y el acido bajara tanto su concentración que no será perjudicial para el metal.  

Graficar velocidad de corrosión versus concentración de acido

1000 900

    )     d     d    m     (    n    o    i    s    o    r    r    o    c    e     d     d    a     d    i    c    o     l    e    V

800 700 600 500 400 300 200 100

0

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

21

% de H2SO4 en solucion

 

¿Qué metales se disuelven en acido sulfúrico y si disuelven por  qué ocurre así?

El ácido sulfúrico es un ácido fuerte, es decir, en disolución acuosa se disocia fácilmente en iones hidrógeno (H +) e iones sulfato (SO 42-). Cada molécula produce dos iones H+, o sea que el ácido sulfúrico es dibásico. Sus disoluciones diluidas

 

muestran todas las caracte muestran característi rísticas cas de los ácidos: tienen sabor amargo, conducen la elec electtrici ricida dad, d, ne neut utra raliliza zan n los álcal lcalis is y cor orro roen en los meta etales les ac acttivos ivos desprendiéndose gas hidrógeno. El ácido sulfúrico diluido se utiliza habitualmente como un ácido diprótico fuerte: H2SO4 (ac) + H2O(l) → H3O+ (ac) + HSO4-(ac) K1=103 equilibrio predominante HSO4-(ac) + H2O(l) → H3O+ (ac) + SO42- (ac) K2=1.2 10-2 Reacciona con la mayor parte de los metales con ecepcion de los metale nobles como son el Au, Ag, etc. Con los demás metales forman sulfatos sulfatos liberando H 2(g). Reacciona con las bases para formar sulfatos y agua. H2SO4 (ac) + Zn (s) → ZnSO 4 (ac) + H2 (g)  Ácido sulfúrico puede disolver los metales como el Cu, Pb, Hg, Zn, Fe, etc por que se comporta como un agente oxidante muy fuerte que termina por disolver estos metales y aumenta este poder disolvente si se calienta el acido y se aumenta relativamente la concentración

6. CO CONC NCLU LUSI SION ONES ES:: la velocidad  de corrosión es un tema muy complejo que aun no se encuentra estudiado estudi ado para  todos los materiales y que depende de muchas condiciones prese pr esent ntes es en lo loss dist distin inta tass so solu luci cion ones es,, po podem demos os ve verr qu que e la te temp mper erat atur ura, a, la concentración de acido, la presencia de sustancias disueltas   y el área de la probeta probet a son las condicion condiciones es que más influye influyen n en la velocidad de corrosión y para cada uno de los materiales es distinto a pesar de estar en el mismas condiciones, pero la velocidad de corrosión es algo tan complejo que no   se puede formular a través de una fórmula matemática sencilla y si así lo fuera solo   existiría para un material.

 

7. ANEXOS