Unidad 6. Corrosión y deterioro de materiales
6.1 Tipos Tipos de corrosión corrosión Definición de la corrosión
La corrosión de los metales puede ser considerada como metalurgia extractiva en reversa.
La metalurgia extractiva se encarga primordialmente de la recuperación de un metal de su mineral y su refinación o aleación del metal para su uso. La mayoría de los minerales de hierro contienen óxidos de hierro, y la oxidación del acero por el agua y oxígeno resultan un óxido de hierro hidratado de composición aproximada Fe2O3•2O.
Clasificación de la corrosión
La corrosión ha sido clasificada de muchas maneras. o o
!orrosión en "a#a temperatura y corrosión en alta temperatura. !orrosión directa $u oxidación% y corrosión electro&uímica.
Otra clasificación es' o
!orrosión h(meda y !orrosión seca.
La corrosión húmeda ocurre cuando un lí&uido est) presente. *sta generalmente comprende soluciones acuosas o electrólitos. +n e#emplo com(n es la corrosión del acero por agua. La corrosión seca ocurre en la ausencia de una fase lí&uida o por encima del punto de rocío del am"iente. apores y gases son generalmente los corroyentes. La corrosión seca est) muy a menudo asociada con altas temperaturas. +n e#emplo es el ata&ue de los aceros en calderas. Formas de la corrosión
La corrosión se clasifica de acuerdo a la forma en la cual esta se manifiesta, esta clasificación se "asa en la apariencia del metal corroído. -e han determinado ocho formas de corrosión $aun&ue todas ellas est)n m)s o menos interrelacionadas%. o o o o o o o o
•
!orrosión uniforme, o ata&ue general. !orrosión galv)nica, o corrosión de dos metales. !orrosión en grieta $crevice%. !orrosión por picaduras. !orrosión intergranular. isolución selectiva, o parcial. !orrosión/erosión. !orrosión por esfuer0os.
Corrosión uniforme
*l ata&ue uniforme es la forma m)s com(n de corrosión. *sta se caracteri0a normalmente por una reacción &uímica o electro&uímica &ue procede uniformemente so"re toda la superficie expuesta o so"re un )rea muy grande. *l metal se adelga0a y eventualmente falla. 1or e#emplo un peda0o de acero o 0inc inmerso en )cido sulf(rico diluido se disolver) normalmente a una velocidad uniforme so"re toda la superficie. +na l)mina de hierro mostrar) el mismo grado de oxidación so"re la superficie exterior de un techo.
*sta forma de corrosión sin em"argo, no es de gran preocupación, ya &ue la vida (til del e&uipo puede ser estimada con gran seguridad de manera comparativa con una prue"a simple. *l ata&ue uniforme puede ser previsto o reducido mediante'
o
ateriales apropiados, incluyendo recu"rimientos. nhi"idores, o 1rotección catódica.
•
Corrosión galvnica
o o
4eneralmente existe una diferencia de potencial entre dos metales disímiles, cuando estos se encuentran inmersos en una solución corrosiva o conductiva. -i estos metales se ponen en contacto 5sta diferencia de potencial produce un flu#o de electrones entre ellos. 6 causa de de las corrientes corrientes el5ctricas el5ctricas y metales metales disímiles en cuestión, cuestión, esta forma de corrosión es conocida como galv)nica, o de dos metales. *s corrosión electro&uímica, pero se restringir) el t5rmino galv)nico o efectos de metales disímiles para propósitos de claridad. *l metal menos resistente se vuelve anódico y el m)s resistente se vuelve catódico. *l c)todo o metal catódico se corroe muy poco o nada en este tipo de acoplamientos. La fuer0a motri0 para la corriente y la corrosión es el potencial desarrollado entre los dos metales. La "atería de celda seca es un "uen e#emplo al respecto. *l electrodo de car"ón act(a como metal no"le o resistente a la corrosión $el c)todo% y el cinc como el )nodo $el cual se corroe%. La pasta h(meda entre los electrodos es el am"iente conductor $y corrosivo% &ue conduce la corriente.
!omportamiento típico de acero y cinc en am"ientes acuosos.
4eneralmente am"os acero y cinc se corroen por sí solos, pero cuando se unen, el cinc se corroe y el acero se protege. *n casos excepcionales, tales como algunas aguas domesticas a temperaturas por encima de 72 8!, el efecto es reversi"le y el acero se vuelve anódico. 6parentemente 6parentemente los productos productos de corrosión corrosión so"re so"re el cinc, cinc, en este este caso, caso, lo hacen hacen actuar como una superficie no"le hacia el acero. *fecto de distancia. Los efectos galv)nicos son mayores cerca de las uniones, con ata&ue decreciente con el incremento de la distancia de ese punto. *fecto de )rea.
+na relación desfavora"le de )reas consiste en un c)todo enorme y un )nodo pe&ue9o. 6 mayor densidad de corriente en un )rea anódica, mayor la velocidad de corrosión. La figura muestra dos e#emplos del efecto de )reas. Las muestras son placas de co"re y acero remachadas con remaches de co"re, am"as expuestas en el oc5ano durante :; meses. 6 la i0&uierda son placas de acero con remaches de co"re< a la derecha, placas de co"re con remaches de acero. *l co"re es el material m)s no"le, o m)s resistente al agua de mar. Las placas de acero a la i0&uierda son m)s corroídas, pero todavía prevalece una fuerte unión. La muestra de la derecha tiene una relación desfavora"le de )rea, y los remaches de acero est)n completamente corroídos.
•
Corrosión en grietas !cravice"
*ste tipo de corrosión locali0ada ocurre frecuentemente dentro de grietas o huecos y otras )reas de metal cu"iertas expuestas a corrosivos. *ste tipo de ata&ue est) asociado con pe&ue9os vol(menes de solución estancada causada por hoyos, superficies con sellos, uniones traslapadas, depósitos en superficies, y grietas de"a#o de ca"e0as de tornillos y remaches. Factores am"ientales
6lgunos e#emplos de depósitos depósitos &ue pueden producir este tipo de corrosión corrosión son arena, ensuciamiento, productos de corrosión, y otros sólidos. *l depósito act(a como un escudo y crea una condición de estancamiento "a#o este. *l depósito puede adem)s ser un producto de corrosión permea"le.
*l contacto entre un metal y una superficie no met)lica pueden causar este tipo de corrosión, como en el caso de un sello. La figura muestra un e#emplo de corrosión por grietas en la interface sello/acero inoxida"le. *l interior del tu"o est) desprecia"lemente corroído. 1articularmente los aceros inoxida"les son suscepti"les de ata&ue por grietas. 1ara favorecer un sitio de corrosión, el hueco ó grieta de"e ser lo suficientemente ancho para permitir la entrada de lí&uido pero lo suficientemente estrecho para mantener una 0ona de estancamiento. ecanismo.
*l t5rmino celda de concentración de corrosión ha sido usado para determinar este tipo de ata&ue. *studios m)s recientes han mostrado &ue aun&ue existan diferencias de iones met)licos y concentración de oxígeno durante la corrosión en hueco, estas no son las causas ")sicas. 1ara ilustrar el mecanismo ")sico de corrosión por gritas, consideramos una sección de placa remachada de un metal $hierro o acero% sumergida en agua de mar aereada $p =% como se muestra en la figura. La reacción total comprende la disolución del metal y la reducción de oxígeno a iones hidroxilo. 1or lo tanto'
nicialmente, estas reacciones ocurren uniformemente so"re toda la superficie, incluyendo el interior del hueco. La conservación de carga se mantiene en am"os $metal y solución%. !ada electrón producido durante la formación de un ion met)lico es consumido inmediatamente por la reacción de reducción de oxígeno. 6dem)s, un un ion hidroxilo hidroxilo es es producido producido por cada ion met)lico en en la solución. solución. espu5s de un intervalo corto, el oxígeno dentro del hueco es disminuido por la convección restringida, de tal manera &ue la reducción de oxígeno cesa en esta )rea. *sto, no causa ning(n cam"io en el comportamiento de corrosión. >a &ue el )rea dentro de un hueco es muy pe&ue9a comparada con el )rea externa, la velocidad total de reducción de oxígeno se mantiene casi sin cam"io. 1or lo tanto, la velocidad de corrosión dentro y sin el hueco permanece igual.
espu5s de &ue el oxígeno se agota, no ocurre mayor reducción de oxígeno, sin em"argo la disolución de metal contin(a como se muestra en la figura. *sto tiende a producir un exceso de carga positiva en la solución $?%, el cual es necesariamente "alanceado por la migración de iones cloruro dentro del hueco'
La ecuación muestra &ue una solución acuosa de un cloruro met)lico se disocia en un hidróxido insolu"le y un )cido li"re. *stos iones de cloruro e hidrógeno est)n presentes en el hueco como resultado de la migración e hidrólisis y consecuentemente la velocidad de disolución de se incrementa como se indica en la figura. *ste incremento en la disolución incrementa la migración, y el resultado es un proceso r)pidamente acelerado, o auto catalítico.
!omo la corrosión se incrementa dentro del hueco, la velocidad de reducción de oxígeno en las superficies adyacentes tam"i5n se incrementa, como se muestra en la figura. *sto protege catódicamente las superficies externas. 1or lo tanto durante el proceso de corrosión el ata&ue es locali0ado dentro de las )reas protegidas, mientras &ue el resto de la superficie sufre poco o ning(n da9o. *ste ata&ue ocurre en muchos medios, generalmente es m)s intenso en a&uellos conteniendo cloruros. *xiste un tiempo de incu"ación asociado con el ata&ue en hueco. -in em"argo, una ve0 comen0ado, este contin(a a una velocidad creciente. Los metales o aleaciones &ue su resistencia a la corrosión depende de películas de óxidos o capas pasivas son suscepti"les a corrosión en huecos. *stas películas son destruidas por las altas concentraciones de cloruros e hidrógeno.
•
Corrosión intergranular
Los metales y aleaciones son sólidos cristalinos. *sto significa &ue los )tomos de un metal est)n ordenados en un arreglo regular y repeti"le. Los tres arreglos cristalinos m)s comunes de los metales son' *l hierro y el acero tienen una estructura c("ica centrada en el cuerpo, los aceros austeníticos inoxida"les son c("ico centrado en las caras, y el magnesio posee una estructura de retícula hexagonal compacta. Las propiedades met)licas difieren de a&uellos otros sólidos cristalinos tales como cer)micos y sales &uímicas. Los metales son d(ctiles $pueden ser deformados pl)sticamente sin fracturarse% y son "uenos conductores del calor y la electricidad. *stas propiedades resultan de la unión no direccional de los metales< esto significa &ue, cada )tomo est) unido a muchos de sus vecinos. e a&uí, &ue las estructuras del cristal son simples y compactas.
!uando un metal solidifica, los )tomos, &ue est)n aleatoriamente distri"uidos en el estado lí&uido, se ordenan por sí solos en un arreglo cristalino. *ste *ste arreg arreglo lo comie comien0 n0a a genera generalme lment nte e en mucho muchos s punt puntos os en el lí&ui lí&uido, do, y cuan cuando do esto estos s "lo "lo&ues &ues de cris crista tale les s o grano ranos s se toca tocan, n, exis existe te un mal mal empare#amiento en sus límites. !uando el metal ha solidificado y enfriado, ha"r) numerosas regiones de mal empare#amiento entre cada grano. *stas regiones son llamadas límites de grano. La figura muestra esto utili0ando una representación "idimensional del límite de grano.
icrostructure of 1ure ron $:@@A%. *ach darB line is "oundary "etCeen grains. *ach grain is a single crystal of differing orientation.
La configuración m)s esta"le del metal es su red cristalina particular, los límites de grano son )reas de alta energía y son m)s activas &uímicamente. 1or lo tanto, los límites de grano generalmente son atacados ligeramente m)s r)pido &ue las caras de los granos cuando son expuestas a un am"iente corrosivo. *l ata&ue metalogr)fico, en muchos caso, depende de la diferencia de su reactividad &uímica para desarrollar contraste entre los granos.
Los efectos del límite de grano son pe&ue9os o sin consecuencia en la mayoría de las aplicaciones o usos de los metales. -i un metal se corroe, resulta en ata&ue uniforme ya &ue generalmente los límites de grano son solo ligeramente m)s reactivos &ue la matri0. -in em"argo, "a#o ciertas condiciones, las interfaces de los granos son m)s reactivas dando como resultado corrosión intergranular. La corrosión intergranular es el ata&ue locali0ado en y los límites de grano adyacentes, con relativamente pe&ue9a corrosión de los granos. La corrosión intergranular puede ser causada por impure0as en el límite de grano, enri&uecimiento de uno de los elementos aleantes, o agotamiento de alguno de esos elementos en las )reas del límite de grano. 6ceros inoxida"les inoxida"les austeníticos. austeníticos. Dumerosas fallas de aceros inoxida"les :7/7 han ocurrido por causa de corrosión intergranular. *stas suceden en am"ientes en donde la aleación de"e exhi"ir excelente resistencia a la corrosión. !uando estos aceros son calentados aproximadamente dentro del rango de temperatura de ;:@ a =E@ 8!, estos se sensi"ili0an o se vuelven suscepti"les a corrosión intergranular.
La teoría casi universalmente aceptada para corrosión intergranular est) "asada en el empo"recimiento o agotamiento de cromo en las )reas del límite de grano.
La adición de cromo en acero ordinario imparte resistencia a la corrosión del acero en muchos am"ientes.
*n el rango de temperatura indicado, !r 23! $y car"ón% es virtualmente insolu"le y precipita fuera de la solución sólida si el contenido de car"ón es alrededor de @.@2G o mayor. *l cromo por lo tanto es removido de la solución sólida, y el resultado es un metal con "a#o contenido de cromo en el )rea adyacente a los límites de grano. *l car"uro de cromo en el límite de grano no es atacado. La 0ona disminuida en cromo cercana al límite de grano es corroída por&ue no es el suficientemente resistente a la corrosión para resistir el ata&ue en muchos am"ientes corrosivos.
*l acero inoxida"le com(n :7/7, tipo 3@H, generalmente contiene de @.@ a @.@7G de car"ón, así &ue el exceso de car"ón est) disponi"le para com"inarse con el cromo para precipitar el car"uro. *l car"ón se difunde hacia el límite de grano muy f)cilmente a las temperaturas de sensi"ili0ación, pero el cromo es mucho menos móvil. La superficie ya disponi"le en el límite de grano facilita la formación de una nueva superficie, es decir a&uella de car"uro de cromo.
•
Corrosión#erosión
La corrosión/erosión es la aceleración o incremento en la velocidad de deterioro ó ata&ue de un metal a causa del movimiento relativo entre un fluido corrosivo y la superficie del metal. 4eneralmente el movimiento es "astante r)pido, y efectos de desgaste mec)nico o a"rasión est)n involucrados. *l metal es removido de la superficie como iones disueltos, o forma productos de corrosión sólidos &ue son despla0ados mec)nicamente de la superficie del metal. La corrosión/erosión se caracteri0a en apariencia por canales, hondonadas, ondas, hoyos redondeados, y valles &ue generalmente exhi"en un patrón direccional. La figura superior muestra una apariencia ondeada típica de una falla por corrosión/erosión. La figura muestra una e#emplificación de corrosión/erosión de un tu"o de intercam"iador de calor &ue mane#a agua.
•
Corrosión $a%o esfuer&os
La corrosión influenciada por esfuer0os mec)nicos ó m)s com(nmente conocida como -tress/!orrosión !racBing $-!!% se refiere al agrietamiento de los materiales causado por la presencia simult)nea de esfuer0os de tensión y un medio corrosivo específico. urante la corrosión "a#o esfuer0os, el metal o aleación pr)cticamente no es atacado so"re la mayoría de la superficie, mientras &ue grietas finas progresan a trav5s de este. *l fenómeno de agrietamiento tiene consecuencia seria ya &ue este ocurre dentro del rango de esfuer0os típicos de dise9o. Las varia"les importantes &ue afectan la corrosión "a#o esfuer0os son' o o o o o
Iemperatura. !omposición de la solución. !omposición del metal. *sfuer0o, y *structura del metal.
'orfolog(a.
Las grietas dan la apariencia de una fractura mec)nica fr)gil, cuando son el resultado de procesos de corrosión locales. 6un&ue la corrosión "a#o esfuer0os no es estrictamente un proceso mec)nico, es conveniente eti&uetar el proceso y las características generales como una grieta.
-e o"serva corrosión "a#o esfuer0os intergranular y trans/granular. *l agrietamiento intergranular avan0a a lo largo de los límites de grano, mientras &ue el agrietamiento trans/granular avan0a sin preferencia aparente por los límites.
)fecto del esfuer&o.
ncrementando el esfuer0o, disminuye el tiempo re&uerido para &ue ocurra el agrietamiento. *xiste alguna con#etura acerca del esfuer0o mínimo re&uerido para prevenir agrietamiento. *l esfuer0o mínimo depende de la temperatura, composición de la aleación y la composición del am"iente. La Figura ilustra la resistencia relativa a la corrosión "a#o esfuer0os para aceros inoxida"les comerciales en cloruro de magnesio al H2G hirviendo.
•
a9o por hidrogeno
*l da9o por hidrógeno se refiere al da9o mec)nico de un metal causado por la presencia de, o interacción con, hidrógeno. *l da9o por hidrógeno puede ser clasificado en cuatro tipos distintos' o o o o
6mpollamiento 6mpollamiento por hidrógeno hidrógeno.. Fragili0ación por hidrógeno. escar"uri0ación. 6ta&ue por hidrógeno. hidrógeno.
*l ampollamiento por hidrógeno resulta de la penetración de hidrógeno dentro de un metal. *l resultado es deformación local y, en casos extremos, la destrucción completa de la pared del recipiente.
La fragili0ación por hidrógeno tam"i5n es causada por penetración de hidrógeno dentro de un metal, el cual da como resultado la p5rdida de ductilidad y resistencia a la tensión. *l ampollamiento por hidrógeno y la fragili0ación por hidrógeno pueden ocurrir durante exposición a petróleo, en flu#os de procesos &uímicos, durante las operaciones de limpie0a &uímica y soldadura, o como resultado de la corrosión. >a &ue am"os efectos producen da9o mec)nico, fallas catastróficas pueden resultar si estas no son previstas. La descar"uri0ación, o remoción de car"ón del acero, es a menudo producida por hidrógeno h(medo a altas temperaturas. La descar"uri0ación disminuye la resistencia a la tensión del acero.
*l ata&ue por hidrógeno se refiere a la interacción entre el hidrógeno y un componente de una aleación a altas temperaturas. +n e#emplo típico es la desintegración de co"re conteniendo oxígeno en la presencia de hidrógeno. *l hidrógeno atómico $% es la (nica especie capa0 de difundir a trav5s del acero y otros metales. La forma molecular del hidrógeno $2% no difunde a trav5s de los metales. 1or lo tanto, el da9o por hidrógeno es producido solamente por la forma atómica del hidrógeno. *xisten varias fuentes de hidrógeno atómico $atmósferas h(medas a alta temperatura, procesos de corrosión, y electrólisis%. La reducción de iones hidrógeno involucra la producción de )tomos de hidrógeno y la su"siguiente formación de mol5culas de hidrógeno.
6.*+rotección contra la corrosión TECNOLOGÍAS DE PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN ,elección de materiales 'etales y aleaciones *n la selección de aleaciones, existen varias com"inaciones naturales metal/corrosivo. *stas com"inaciones de metal y corrosivo representan generalmente la cantidad m)xima de resistencia a la corrosión por la menor cantidad de dinero. 6lgunas de estas com"inaciones naturales se listan a continuación'
6ceros inoxida"les inoxida"les J )cido nítrico. nítrico. Dí&uel y aleaciones e ní&uel J sosa c)ustica. onel J )cido fluorhídrico. astelloys $!lorimets% J )cido clorhídrico caliente. 1lomo J )cido sulf(rico diluido. 6luminio J exposición exposición atmosf5rica atmosf5rica no mancha"le. mancha"le. *sta9o J agua destilada. Iitanio J soluciones oxidantes fuertes calientes. Iantalio J resistencia (ltima. 6cero J )cido )cido sulf(rico sulf(rico concentrado. concentrado.
•
•
•
1ara servicio en )cido nítrico, los aceros inoxida"les son considerados primero, ya &ue estos tienen una excelente resistencia a este medio "a#o un amplio rango de condiciones de exposición. *l esta9o ó recu"rimientos de esta9o son casi siempre elegidos como contenedores ó material de tu"ería para agua destilada muy pura. *l tantalio es resistente a la mayoría de los )cidos en todas las concentraciones y temperaturas y es usado generalmente donde se re&uiere corrosión mínima, tales como implantes en el cuerpo humano. +na característica importante acerca del tantalio es &ue posee casi exactamente la misma resistencia a la corrosión del vidrio. 6m"os vidrio y tantalio son resistentes a pr)cticamente todos los medios excepto )cido fluorhídrico y soluciones c)usticas. 1or esta ra0ón, los fa"ricantes de e&uipo revestido con vidrio usa tapones de tantalio para sellar los defectos ya &ue este material aseme#a la resistencia del vidrio.
*xisten algunas reglas generales, &ue pueden ser aplicadas para la resistencia de metales y aleaciones. •
•
•
1ara un am"iente reductor o no oxidante tal como )cido li"res de aire y soluciones acuosas, ní&uel, co"re y sus aleaciones son empleadas frecuentemente. 1ara condiciones oxidantes, aleaciones conteniendo cromo son usuales. 1ara condiciones extremadamente muy oxidantes, el titanio y sus aleaciones han mostrado tener una resistencia superior.
-o#metlicos. *sta categoría involucra construcción integral ó sólidos noJmet)licos $principalmente auto soporta"le% y adem)s placas de revestimientos ó cu"iertas de espesor sustancial. Las cinco clases generales de noJmet)licos son'
•
ules, naturales y sint5ticos.
•
1l)sticos.
•
!er)micos.
•
!ar"ón y grafito.
•
adera.
Los hules y pl)sticos $comparados con los metales y aleaciones%, son m)s d5"iles, m)s suaves, m)s resistentes a los iones cloruro y )cido clorhídrico, menos resistentes a )cido sulf(rico concentrado y )cidos oxidantes tales como nítrico, menos resistentes a solventes, y tienen relativamente "a#as limitaciones de temperatura $de = a E3 °! a lo mucho%. Los cer)micos poseen excelente resistencia a la corrosión y a altas temperaturas, con la principales desventa#as de ser fr)giles $m)s "a#a resistencia a la tensión%. Los car"ones muestran "uena resistencia a la corrosión, conductividad el5ctrica y t5rmica, pero son fr)giles. La madera es atacada por am"ientes agresivos.
Recubrimientos anticorrosivos ecu$rimientos metlicos y otros inorgnicos. Kecu"rimientos relativamente delgados de materiales met)licos e inorg)nicos pueden proveer una "arrera satisfactoria entre el metal y su am"iente. La función principal de tales recu$rimientos es proveer una $arrera efectiva. Los recu"rimientos met)licos son aplicados por' • • • • •
*lectrodepositación Iermorrociado Kevestido a9os calientes eposición en fase vapor.
Los inorg)nicos son aplicados ó formados por' • • •
Kocío. ifusión. !onversión &uímica.
*l rociado generalmente va seguido por horneado ó flameado a temperaturas elevadas. Los recu"rimientos met)licos generalmente exhi"en algo de forma"ilidad, mientras &ue los inorg)nicos son fr)giles. *n am"os casos de"e ser provista una "arrera completa. La porosidad y otros defectos pueden originar ata&ue locali0ado acelerado en el metal "ase por efectos de los dos metales.
CORROSION GALVANICA +revención. *xiste un gran n(mero de pr)cticas y procedimientos &ue pueden ser usados para com"atir o minimi0ar la corrosión galv)nica. *stas pr)cticas son las siguientes'
:. -elección -elección de de com"inaci com"inacione ones s de metales metales tan cercan cercanos os como sea sea posi"le en la serie galv)nica. 2. *vitar *vitar el efecto efecto de )rea )rea desfav desfavora" ora"le le de un )nodo )nodo pe&ue pe&ue9o 9o y c)todo grande. 3. 6islamie 6islamiento nto de metale metales s disímiles disímiles siempre siempre &ue &ue sea pr)cti pr)ctico. co. H. 6plicar 6plicar recu"rimi recu"rimiento entos s con precaució precaución. n. antener antener una "uena "uena reparación de los recu"rimientos, particularmente a&uel so"re el sitio anódico. ;. 6gregar 6gregar inhi"id inhi"idores ores,, si es posi"le, posi"le, para dismin disminuir uir la agresivid agresividad ad del am"iente. . *vitar uniones uniones roscadas para materiales &ue se se encuentran encuentran le#os en en la serie electromotri0. electromotri0. =. ise9ar ise9ar para para uso y reempla reempla0o 0o sencillo sencillo de parte partes s anódicas anódicas ó hacerlas m)s gruesas para una vida m)s larga. 7. nstalar nstalar un terce tercerr metal &ue &ue sea anódic anódico o a los otros otros dos en el contacto galv)nico.
Recubrimientos anticorrosivos *l espesor del recu"rimiento de"e ser tal &ue no &uede expuesto metal desnudo. *s casi imposi"le aplicar una capa de pintura y tenerla completamente li"re de porosidades y otros defectos. -e necesitan varias capas para &ue una porosidad en una capa sea cu"ierta por una película completa de otra. 1ara resumir, un "uen tra"a#o de pintura consiste en una preparación de superficie adecuada, selección de un recu"rimiento adecuado, y una aplicación adecuada. *xisten una gran variedad de pinturas. 1inturas de asfaltos y "ituminosos son con frecuencia usadas para tu"ería. 6lgunas veces una envoltura con tela se usa con el recu"rimiento para refuer0o. 1inturas al&uid)licas, gliptoles, concreto, plomo ro#o, óxido de hierro, fenólicas, litofones, dióxido de titanio y hules clorados son unos cuantos e#emplos. Las pinturas vinílicas y epóxicas han sido adoptadas ampliamente para aplicaciones de corrosión.
Inhibiores +n inhi"idor es una sustancia &ue, cuando se agrega en pe&ue9as concentraciones a un am"iente, disminuye la velocidad de corrosión. *n un sentido un inhi"idor puede ser
considerado como un catali0ador retardante. *s posi"le clasificar a los inhi"idores por su mecanismo y composición. nhi"idores tipo adsorción. -on compuestos org)nicos los cuales se adsor"en so"re la superficie del metal y suprimen la disolución del metal y las reacciones de reducción. Los inhi"idores de adsorción afectan am"os procesos anódicos y catódicos, aun&ue en muchos casos el efecto es desigual. Iípicos de esta clase de inhi"idores son las aminas org)nicas. enenos de la evolución de hidrógeno. *stas sustancias tales como iones de ars5nico y antimonio, retardan la reacción de evolución de hidrógeno. !omo consecuencia, estas sustancias son muy efectivas en soluciones )cidas pero son inefectivas donde otros procesos de reducción $como la reducción de oxígeno% son las reacciones catódicas controladoras. 1epenadores. *stas sustancias act(an mediante la remoción de agentes corrosivos de la solución. *#emplo de este tipo de inhi"idores son el sulfito de sodio y la hidracina, las cuales remueven oxígeno disuelto de las soluciones acuosas como se indica' 2Da2-O3 ? O2 → 2Da2-OH D2H ? O2 → D2 ? 22O *stos inhi"idores tra"a#aran efectivamente en soluciones donde la reacción catódica controladora es la reducción de oxígeno pero no ser)n efectivos en soluciones )cidas fuertes. Oxidantes. ichas sustancias como sales de cromato, nitrato y f5rricas tam"i5n act(an como inhi"idores en muchos sistemas. *n general estos son principalmente usados para inhi"ir la corrosión de metales y aleaciones &ue demuestren transiciones activo/pasivas, tales como hierro y sus aleaciones y aceros inoxida"les. nhi"idores fase vapor. *stos son muy similares a los inhi"idores org)nicos del tipo adsorción y poseen una presión de vapor muy alta. !omo consecuencia, estos materiales pueden ser utili0ados para inhi"ir corrosión atmosf5rica de metales sin ser puestos en contacto directo con la superficie met)lica. urante su uso, tales inhi"idores son colocados en la vecindad del metal a ser protegido, y estos son transferidos por su"limación y condensación a la superficie del metal. Los inhibidores fase vapor son generalmente únicamente efectivos si se utilizan en espacios cerrados tales como el interior de paquetes ó sobre el interior de maquinaria durante su embarque. *s importante mencionar &ue los inhi"idores son específicos en t5rminos del metal, am"iente, temperatura, y rango de concentración. *s importante usar suficiente inhi"idor, ya &ue muchos agentes inhi"idores aceleran la corrosión, particularmente ata&ue locali0ado tal como picaduras, cuando est)n presentes en pe&ue9as concentraciones.
Protecci!n cat!ica Los principios de la protección catódica puede ser explicada considerando la corrosión de un metal típico en un am"iente )cido. Las reacciones electro&uímicas electro&uímicas &ue ocurren son la disolución del metal y la evolución de hidrógeno gas< por e#emplo,
→ n? ? ne 2? ? 2e
→
2
La protección catódica es alcan0ada mediante el suministro de electrones a la estructura met)lica a ser protegida. )l anlisis de las ecuaciones anteriores indican /ue la adición de electrones a la estructura tendern a suprimir la disolución del metal e incrementar la velocidad de evolución de hidrógeno. -i se considera &ue la corriente fluye de $?% a $/%, como en la teoría el5ctrica convencional, entonces la estructura es protegida si la corriente entra del electrólito. nversamente, la corrosión es acelerada si la corriente pasa del metal al electrólito. *sta convención de corriente ha sido adoptada en la tecnología de protección catódica y es usada a&uí por consistencia. ay dos formas de proteger catódicamente una estructura' ediante una fuente de energía externa, ó, ediante un acoplamiento galv)nico adecuado.
Protecci!n an!ica *sta t5cnica fue desarrollada utili0ando los principios de cin5tica de los electrodos y es un tanto difícil descri"irla sin introducir conceptos avan0ados de teoría de electro&uímica. ,implemente0 la protección anódica est $asada en la formación de una pel(cula protectora so$re metales mediante corrientes anódicas aplicadas eternamente. !onsiderando las ecuaciones → n? ? ne 2? ? 2e
→
2
+arece /ue la aplicación de una corriente anódica a una estructura de$e tender a incrementar la velocidad de disolución de un metal y disminuir la velocidad de evolución de hidrógeno. hidrógen o. *sto generalmente ocurre para metales con transiciones activo/ pasivas tales como ní&uel, hierro, cromo, titanio, y sus aleaciones. ,i se aplican corrientes anódicas cuidadosamente controladas a estos materiales0 estos se pasivan y la velocidad de disolución del metal es disminuida. 1ara proteger anódicamente una estructura, se re&uiere de un dispositivo llamado potenciostato. +n potenciostato es un dispositivo electrónico &ue mantiene el potencial de un metal constante con respecto a un electrodo de referencia. La protección anódica puede disminuir la velocidad de corrosión sustancialmente. La ta"la lista las velocidades de corrosión de aceros inoxida"les austeníticos en soluciones de )cido sulf(rico conteniendo iones cloruro con y sin protección anódica. 6n)lisis de la ta"la muestra &ue la protección catódica causa una disminución de :@@,@@@ veces el ata&ue corrosivo en algunos sistemas. 6un&ue la protección anódica est) limitada para metales pasivos y aleaciones, la mayoría de los materiales estructurales de tecnología moderna contienen estos elementos. 1or lo tanto, esta restricción no es tan importante como pareciera.
La ta"la lista varios sistemas donde la protección anódica ha sido aplicada exitosamente. Las principales venta#as de la protección anódica son su aplica"ilidad en am"ientes extremadamente corrosivos y sus "a#os re&uerimientos de corriente.
Comparación entre protección anódica y catódica. !ada m5todo tiene venta#as y desventa#as, y las protecciones anódica y catódica tienden a complementarse una con otra. La protección anódica puede utili0arse en corrosivos &ue pueden ser desde d5"iles a muy agresivos, mientras &ue la protección catódica se restringe a condiciones corrosivas moderadas de"ido a sus re&uerimientos grandes de corriente, el cual se incrementa cuando la corrosividad del medio se incrementa. e a&uí &ue no es pr)ctico proteger catódicamente los metales en medios muy agresivos. 1or otro lado, la protección
catódica, utili0a corrientes aplicadas muy pe&ue9as, y puede ser utili0ada en medios corrosivos fuertes.
La protección anódica posee dos venta#as (nicas. La corriente aplicada es generalmente igual a la velocidad de corrosión del sistema protegido. 1or lo tanto, la protección anódica no solamente protege sino &ue ofrece medios para monitorear la velocidad de corrosión instant)nea. Las condiciones de operación para la protección anódica pueden ser esta"lecidas precisamente mediante mediciones de polari0ación en la"oratorio. *l concepto de protección anódica est) "asado en principios científicos, y ha sido aplicada exitosamente a pro"lemas de corrosión industriales. -in em"argo, la incorporación de la protección anódica en la pr)ctica de ingeniería de corrosión ha ocurrido muy lentamente desde su introducción. *n esencia, la protección anódica representa una excepción a la regla general de &ue corrientes anódicas impresas o la remoción de electrones de un metal aceleran la corrosión.
CORROSION EN GRIETAS "CRAVICE# +revención de corrosión en huecos o grietas.
*xisten m5todos y procedimientos para com"atir o minimi0ar la corrosión en huecos o grietas como sigue' :. +sar #unta #untas s soldadas soldadas a tope tope en lugar lugar de #untas #untas atorni atornillad lladas as o remachadas en e&uipo nuevo. 2. !errar los los huecos huecos en #untas de traslape traslape con con soldadura soldadura continua. 3. ise9ar ise9ar recipient recipientes es para drena#e drena#e comple completo< to< evitar evitar las es&uinas es&uinas filosas y )reas de estancamiento. *l drenado completo facilita el lavado y limpie0a y tiende a prevenir el asentamiento de sólidos en el fondo del recipiente. H. nspecci nspeccionar onar el e&uipo e&uipo y remover remover los depósitos depósitos frecuent frecuentemen emente. te. ;. Kemover Kemover los sólido sólidos s en suspensi suspensión ón en el proces proceso o ó esta"lece esta"lecerr un flu#o laminar, si es posi"le. . Kemover Kemover materiale materiales s de empa&ue empa&ue h(medo h(medo durant durante e paros largos largos.. =. 1rovee 1roveerr medio medios s unifo uniforme rmes. s. 7. +sar sellos sellos Msóli Msólidos dosN, N, no no a"sor a"sor"en "entes. tes. E. -oldar -oldar en ve0 ve0 de laminad laminado o de tu"os tu"os en placas placas de de tu"o. tu"o.
6.23tros tipos de deterioro de los materiales Degradación 'icro$iológica y +ol(meros 4iodegrada$les *l ata&ue por una gran variedad de insectos y micro"ios es una de las formas de corrosión de los polímeros de "a#o peso molecular $tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno%, mientras &ue, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofi#as son relativamente inmunes al ata&ue $ver Figura .3.:.%. 1or e#emplo los poli5steres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el 1! plastificado, son particularmente vulnera"les al ata&ue micro"iano. *stos polímeros pueden sufrir, "a#o ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando mol5culas de "a#o peso molecular por radiación, ata&ue &uímico o "io&uímico, hasta &ue est5n lo suficientemente pe&ue9os para ser comido por los micro"ios.
+ol(meros poco 4iodegrada$les
Figura 6.2.1. 1or otro lado, el ser humano ha tomado venta#a del ata&ue micro"iano produciendo polímeros "iodegrada"les &ue ayudan a evitar la contaminación am"iental. 1ara esto es necesario &ue haya una conversión completa del "iopolímero a dióxido de car"ono, agua, sales inorg)nicas y otros su"productos $mol5culas pe&ue9as% producida por las "acterias al digerir los materiales polim5ricos. 1or e#emplo, los polímeros celulósicos son f)cilmente cisionados produciendo mol5culas de "a#o peso molecular y son por consiguiente "iodegrada"les. Otro e#emplo son los copolímeros de polietileno y almidón, en donde la porción del copolímero &ue se "iodegrada es el almidón. *l ata&ue por una gran variedad de animales y micro"ios es una de las formas de corrosión de los polímeros de "a#o peso molecular $tal como, polietileno, polipropileno y poliestireno%, mientras &ue, los de alto peso molecular, los polímeros cristalinos y las resinas termofi#as son relativamente inmunes al ata&ue. 1or otro lado, el ser humano ha tomado venta#a del ata&ue micro"ial produciendo polímeros "iodegrada"les 1or e#emplo los poli5steres, poliuretanos, los polímeros celulósicos y el 1! plastificado, son particularmente vulnera"les al ata&ue micro"iano. *stos polímeros pueden sufrir, "a#o ciertas condiciones, cisión de cadenas, generando mol5culas de "a#o peso molecular por radiación, ata&ue &uímico o "io&uímico, hasta &ue est5n lo suficientemente pe&ue9os para ser comido por los micro"ios.