II.- CORROSION EN HORMIGON (PIEDRA DE CEMENTO) La corrosión se forma por la acción de gases y líquidos agresivos sobre el cemento pulido, Endurecido (hormigón) principalmente en el Ca (OH)2 y 3CaO, Al2O36H2O. Sus causas principales: a) Descomposic Descomposición ión de los los integrante integrantess del hormigón hormigón;; disolución disolución y arrast arrastre re del Ca(OH2) b) Formac Formación ión de de sales sales solub solubles les (Rea (Reacció cción n de Ca(OH Ca(OH))2 y otros del cemento con sustancias corrosivas y arrastre en los poros, del hormigón, que ocupan un volumen mayor y provoca tensiones internas y agrietamiento en el hormigón (corrosión debido a los sulfatos y aluminatos ). 1) CORROSI CORROSION ON POR LIXIVI LIXIVIACIO ACION N DEL DEL Ca(OH) Ca(OH)2 Transcurre con intensidad por acción de aguas dulces contiene pocas sustancias disueltas, agua de recirculación, las condesada, pluviales, de ríos montañosos, aguas de pantanos. El hormigón a los 3 meses de endurecimiento tiene 10 – 15 % de Ca(OH) 2, después de su arrastre, su concentración disminuye (11 g/lt), provoca la descomposición de los hidrosilicatos, hidroaluminatos, calcios la lixiviación del Ca(OH)2 entre 15- 30% de su contenido en la piedra del cemento provoca disminución de su resistencia mecánica en un 40-50 % la lixiviación se detecta cuando aparecen en la superficie del hormigón chorros blancos. Para disminuir disminuir la corrosión de arrastre arrastre se limita al 50% del contenido de silicato tricálcico tricálcico en el clinker. El proceso de arrastre de Ca(OH)2 se disminuye cuando en la capa superficial superficial del hormigón se forma forma CaCO3 poco soluble debido a la carbonatacion del Ca(OH)2, durante su recreación con el CO2 del aire (exponiendo al aire). 2) CORROSION DEBIDO AL ACIDO CARBONICO: CARBONICO: Se forma corrosión sobre la piedra de cemento (hormigón), cuando el H 2O contiene CO2 libre en exceso en (forma de ácido carbónico libre). CaCO 3 + CO2 + H2O
Ca (HCO3 )2
3) CORROSIÒN DEBIDO A LOS ACIDOS (Excepción ácido polisílicos, fluosílico) Los ácidos libres se encuentran en aguas cloacales de industrias, penetran al suelo y destruyan destruyan los cimientos de hormigón hormigón y colectores colectores los ácidos se forman forman a partir de los gases: SO2, Cl2 y HCl, que se encuentra en la atmósfera de empresas industriales que son solubles en el H 2O absorbida en las estructuras del hormigón. Ej. HCl + Ca (OH) 2 <=> 2H2O + CaCl2 (sales solubles) H2SO4 + Ca (OH)2 <=> CaSO4.2H2O (sales que aumentan su volumen). Los ácidos destruyen los silicatos cálcicos. Se protege al hormigón con capas protectoras antiácidas. 4) CORROSION MAGNESIANA Cuando el Ca (OH) 2 reaccionan con aguas freáticas que contienen sales magnesianas y en mayor cantidad en H 2O de mar. La destrucción del hormigón ocurre según las siguientes reacciones: Ca (OH)2 + MgCl2 <=> CaCl2 + Mg (OH)2 Ca (OH)2 + Mg SO4 + H2O < = >CaSO4.2H2O + Mg(OH)2 Como se sabe forman sales solubles: CaCl2 y CaSO4.2H2O que se arrastre del hormigón el Mg (OH) 2 es soluble en H2O. Por eso la reacción ocurre hasta consumirse totalmente al Ca (OH) 2. 1) CORROSI CORROSION ON POR POR ACCIO ACCION N DE ABONOS ABONOS MINER MINERALES ALES Son dañinos dañinos para para el hormig hormigón ón los abonos amoniacal amoniacales es el salitr salitre e amonia amoniacal cal y el sulfat sulfato o de amonio amonio:: Ca(OH) Ca(OH)2 + 2NH4NO3+2H2O <=> Ca(NO 3)24H2O+2NH3. El Ca(NO3)2 se disuelve bien en H2O y es arrastre del hormigón. hormigón. El abono Cl Cl eleva la solubilidad de Ca(OH)2 y acelera la corrosión. También los abonos de los fosfatos como el fosfato monocálcico Ca(H2PO4)2 que son corrosivos.
2) CORROSION SULFO ALUMINATICA Se produce cuando el hidroaluminato de la piedra del cemento reacciona con el H 2O que contiene iones SO=4 mas de 250 mg/lt. 3CaC.Al2O3.6H2O+3CaSO4+25H2O
<= >
3CaO. Al2O3.3CaSO4.3lH2O.
En los poros del hormigón se forma el trisulfato de hidrosulfo aluminato cálcico, de baja solubilidad el volumen aumenta casi 2 veces. La presión de cristalización que se forma en los poros produce el agrietamiento del hormigón, enseguida comienza la corrosión de la armadura de acero, aumenta el agrietamiento y destruye la estructura del hormigón. En construcciones de obras marítimas también producen corrosión por el sulfa aluminato del agua de igual forma las aguas cloacales de las industrias.
7) CORROSIÓN DEBIDA A SUSTANCIAS ORGÁNICAS: Los ácidos orgánicos, lo mismo que los inorgánicos producen corrosión al hormigón: los ácidos, acéticos, lácticos y tartárico. Los ácidos grasos saturados y no saturados oléico, esteárico, palmíticos estos se saponifican al actuar el Ca (OH)2. 8) CORROSION POR ALCALIS. Se producen de 2 formas, bajo la acción de soluciones concentradas de álcalis que se encuentra en el mismo hormigón. Si el hormigón está saturado de álcalis (NaOH o KOH) y luego se seca, en los poros del hormigón bajo la acción del CO 2 se forma la sosa y la potasa, cuando se cristalizan se ensanchan y destruye la piedra de cemento. III.- TIPOS DE CORROSIÓN En la práctica es común clasificar los números incidentes debidos a la corrosión en función del daño observado, visualmente o mediante un examen micrográfico. Estas diferentes formas no son siempre independientes las unas de las otras, pueden desarrollarse de manera simultánea sobre la misma pieza. A) Corrosión Uniforme: Es la forma más benigna de corrosión y normalmente produce un deterioro aceptable. El ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica y su penetración media en todos los puntos. Un ataque de este tipo permite calcular fácilmente la vida útil de los metales expuestos a el, generalmente ensayos de inmersión del metal en el medio corrosivo. Ej. : Corrosión homogénea de cascos y estructuras navales, corrosión atmosférica, etc. Puede prevenirse y reducirse mediante: a) Elección de materiales apropiados incluyendo revestimientos b) Inhibidores c) Protección Catódica. B) Corrosión Localizada: Se conoce con este nombre al fenómeno de corrosión en la cual pequeñas zonas o áreas son afectadas, constituyendo con ello, la forma más peligrosa de corrosión. Este deterioro queda clasificado dentro de la corrosión. Este deterioro queda clasificado dentro de la corrosión inaceptable donde el aspecto económico se vuelve secundario y el factor decisivo es el grado de confianza que se puede depositar en los materiales resistentes. Ej. : Pérdida de hélices en barcos, rupturas de trenes de aterrizaje de aviones, fisuración de componentes estructurales en submarinos, etc. C) Corrosión Galvánica o Bimetálica: Se produce cuando dos metales distintos se encuentran en contacto y se exponen a una solución conductora. Se originan una diferencia de potencial (Según la serie electroquímica de los elementos) y corriente eléctrica, el metal menos noble se vuelve anódico y el mas residente catódico. En medios de baja conductibilidad eléctrica se produce un ataque más profundo, cerca de la unión de los dos metales en conjunto. A medida que aumenta la conductibilidad del medio, la corrosión se extiende hacia zonas más alejadas de la unión. Las características de polarización a nivel de cada una de las superficies del par metálico también tienen un rol importante. Prevención:
1) 2) 3) 4) 5) 6)
Seleccionar metales próximos en la serie galvánica Evitar que el área del metal menos noble sea pequeño Aislar en lo posible los metales distintos Usar inhibidores si es posible, para disminuir la agresividad del medio corrosivo. Aplicar cuidadosamente los revestimientos y mantenerlos en buen estado. Protección Catódica.
D) Corrosión – Erosión La corrosión por erosión se produce cuando la velocidad de ataque normal del material en el medio corrosivo es incrementado por el uso, ya sea por un roce mecánico del fluido al metal (erosión); por formación de burbujas de vapor en la superficie de metal (cavitación) o por deslizamientos de metales entere si (corrosión bajo fricción); procesos todos que remueven de la superficie metálica los films de óxidos protectores constantemente; dejando la superficie del metal expuesto a un mayor ataque corrosivo. Este tipo de corrosión se caracteriza por la presencia de surcos, cavidades superficiales ondulantes, cráteres o valles que generalmente exhiben un patrón direccional. Ej. Cañerías, válvulas, bombas, etc. 1) Uso de materiales con mejor resistencia a la corrosión – erosión 2) Realizando un adecuado diseño de los equipos: aumentando el diámetro de las tuberías, los codos, aumentando el espesor del material, eliminando obstrucciones en el ingreso y egreso del fluido, etc. 3) Modificando el medio corrosivo: desaireación y uso de inhibidores; sedimentación y filtración; si es posible reducir la temperatura ya que está es el peor enemigo en todo proceso corrosivo. 4) Revestimiento y protección catódica. E) Corrosión en Grietas (Crevice Corrosión). Este tipo de corrosión localizada es intensa y se presenta generalmente donde hay pequeños volúmenes estancados de soluciones corrosivas; por Ejm.: juntas remachadas, agujeros, grietas debajo de las cabezas de pernos o remaches o debajo de depósitos en la superficie metálica. La presencia de arena, oxido, suciedad estancamiento de la solución.
y otros sólidos también producen las condiciones apropiadas para el
Prevención: 1) 2) 3) 4)
Utilizar conjuntos soldados en lugar de remachadas o empernadas. Diseñar recipientes para drenaje completo evitando zonas posibles de estancamiento y esquinas agudas. Controlar las instalaciones, limpiar frecuentemente los depósitos, eliminar los sólidos en suspensión. Quitar los materiales húmedos aislantes luego de parada prolongadas y utilizar juntas sólidas y no porosas.
F) Corrosión por Picadura: Es un ataque corrosivo extremadamente localizado que produce agujeros en el metal. Es muy difícil de detectar por lo pequeño de sus dimensiones y por estar recubierto con productos de corrosión. Las picaduras causan rupturas y fallas repentinas del material; resultan de la formación de zonas anódicas muy pequeñas comparadas con las catódicas, asociadas con las condiciones de estancamiento de soluciones como las encontradas en el fondo de tanques o en la parte inferior de sistemas de tuberías con muy poco servicio. De manera general, todos los metales y aleaciones susceptibles de pasivarse son sensibles a la picadura. Los orificios de la picadura pueden ser aislados o muy juntos que aparentan una superficie rugosa. La mayoría de las fallas por picaduras son ocasionadas por medios agresivos que contienen iones como cloruros, bromuros, yoduros, percloratos, etc. Prevención 1) Generalmente se aplican los mismos métodos para prevenir la corrosión por grietas. 2) El mejor procedimiento es no usar metales susceptibles a la corrosión por picaduras. G) Corrosión Intergranular El ataque intergranular es una forma de corrosión localizada que ocurre por disolución preferencial de las zonas de los límites de granos. Los bordes de los granos son generalmente anódicos con respecto al material del grano mismo, situación que conducía a una desintegración del metal (por desprendimiento de los granos) por corrosión intergranular. Este tipo de corrosión puede ser causada por impurezas en los espacios intergranulares, enriquecimiento de uno de los elementos de la aleación por falta de uno de los elementos en las áreas de los espacios intergranulares. Se presenta mucho en los aceros inoxidables auténticos debido al carbono del acero, se forman carburos de cromo, que precipitan en los bordes de grano, produciéndose la corrosión intergranular por empobrecimiento del cromo de la aleación. Prevención: Hay varias maneras de inhibir la corrosión intergranular, la elección depende de las condiciones de servicio.
1) Temple de solubilización: se calienta la aleación hasta 1050 ó1100 ºC. y luego se enfría bruscamente en agua (si el enfriamiento fuese, lento, precipitarían los carburos del cromo y se produciría la corrosión intergranular) 2) Usar aceros inoxidables estabilizados que contienen elementos que tienen gran afinidad por el carbono, como el titanio, columbio, etc. (estabilizadores); dando lugar a la formación de carburo de columbio, etc. (estabilizadores); dando lugar a la formación de carburo de columbio, carburo de titanio, y no de carburo de cromo, lo que hacen que no existan zonas empobrecidas en cromo. 3) Usar aceros de bajo contenido de carbono, menor de 0.03%, de este modo, no hay la cantidad de carbono necesaria para formar los carburos de cromo. 4) Selección de un acero con algo contenido de cromo. H) Corrosión Selectiva: La corrosión selectiva es un tipo de ataque que ocurre en una aleación sólida, en que uno de los elementos de ella se disuelve por corrosión. Por ejm.: en los latones (aleación Cu- Zn se produce la eliminación de Zinc) se llama “deszincificación”, en bronce de aluminio (Cu – Al) se produce la eliminación del aluminio; “desaluminación”, etc. Prevención: 1) Reducción de la corrosividad del medio 2) Protección catódica 3) Agregado de inhibidores al medio 4) Uso de aleaciones menos susceptibles a este tipo de corrosión I) Corrosión por Esfuerzo o Bajo Tensión: Puede presentarse cuando un metal es sometido simultáneamente, a la acción de un medio corrosivo ya tensiones mecánicas de tracción que pueden ser aplicadas o residuales, factores que provocan fisuras transgranulares o intergranulares que se propagan hacia el interior del metal, provocando la fractura del metal. Esta forma de corrosión es de gran importancia desde el punto de vista práctico, constituye un riesgo permanente en numerosas instalaciones industriales. Prevención: 1) 2) 3) 4)
Efectuando un tratamiento térmico de alivio de tensiones Reducir la agresividad del medio (por ejem., bajando la temperatura, agregar inhibidores, etc.) Seleccionar materiales resistentes al medio. Recubrir el metal para aislarlo del medio.
J) Corrosión Bajo Fatiga: Es el deterioro de un material, que se presenta normalmente a escala microscópica, bajo la forma de grietas predominante transcristalinas provocadas por la acción simultánea de un medio corrosivo y la acción de un esfuerzo mecánico alternado o cíclico. El contenido en oxígeno del medio, su temperatura, su acidez y su composición tienen una gran influencia sobre la sensibilidad de un material a la corrosión – fatiga. Ejes.: Tubos de intercambiadores de calor (bronce en presencia de compuestos amoniacales), alabes de turbinas (aceros de aleación en presencia de vapor que contienen cloruros), etc.
CORROSIÓN DEL HIERRO Fe+2 + 2e-
Fe (s) O2(g) + 4H+ ac + 4e-
E0 = 0,44 V 2H2O(l)
Global 2F (s) + O2(g) + 4H+ac + 4eF. E. M. para este proceso: AEº = Eº oxid + Eº red. = 0,44 V + 1,23 V
E0 = 1,23 V
Reducción del oxigeno atmosférico
2Fe+2 ac + 2H2O (l)
= 1,67 V
Reacción en medio ácido H+ son aportados en parte por CO2 atmosférico con H2O para formar H2 CO3 Los iónes Fe+ 2 formados en el Ánodo son después oxidados por el oxígeno. 4Fe+2 ac + O2(g) + (4+2x H2O) (l)
2Fe2O3 . XH2O(s) + 8H+ac
Herradumbre oxido de hierro hidratado PROTECCIÓN •
Cubrir con pintura.
•
• •
Pasivación.- Formación de una capa delgada de oxido HNO3 y disolución de cromato de sodio (Sistemas refrigerantes y radiadores para prevenir la formación de oxidos. Aleaciones.- Fe con cromo, Níquel con Acero Inoxidable, Oxido de cromo protege al Fe de corrosión. Recubrimiento con capa de otro metal como estaña o el zinc (Fe como cátodo, Estaño como ánodo) Fe(s) Sn+2 ac + 2e-
Fe+2 + 2eSn (s)Eo = - 0, 14 V
Eo = 0, 44 V
Con Zn es diferente (galvanización del hierro Zn se oxida más fácil que el hierro) Zn (s) Zn Anodo Fe Cátodo
Zn +2 + 2e- Eo = + 0,76 V. Protección Catódica
