La corrosión se define como el deterioro d eterioro de un material. La velocidad a la que tiene lugar la oxidación dependerá en alguna medida de la temperatura, de la salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión. cu estión. Otros materiales no metálicos también sufren corrosión mediante otros mecanismos. La corrosión es un fenómeno que afecta a todos los materiales materiales como metales, cerámicas, polímeros, etc. Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante. El proceso de corrosión es natural y espontáneo. La mayoría de los metales se encuentran en estado natural formando parte de minerales, ya sea como oxido o metales. El mineral común de hierro se asemeja al herrumbre, este es convertido a fierro metálico mediante el empleo de energía y esta misma energía es la que se libera cuando el hierro se convierte en herrumbre debido a la corrosión en efecto, es la energía que guarda el metal durante el proceso de refinación lo que hace posible el proceso de corrosión. El fenómeno corrosión puede ser definido también como el deterioro de los materiales, a causa de alguna reacción con el medio ambiente en que son usados. Este fenómeno no siempre involucra un cambio de peso o un deterioro visible, ya que muchas formas de corrosión se manifiestan por un cambio de las propiedades de los materiales, disminuyendo su resistencia. La Herrumbre es la oxidación de cualquier metal, llamamos oxidación cuando un átomo pierde electrones, las herrumbres generalmente son producidas por una especie de bacterias llamadas Quimio sintéticas (bacterias del Fe) porque ellas oxidan sustancias inorgánicas para obtener energía, las herrumbres de un metal se deben a la oxidación del m ismo por contacto directo con el O2 atmosférico, o bien, por el accionar de estas cepas bacterianas. TIPOS DE CORROSION
Existen 2 tipos de corrosión: 1.- General o Uniforme: Es aquella corrosión que se produce con el adelgazamiento uniforme producto de la pérdida regular del d el metal superficial. A su vez, esta clase de de corrosión se subdivide en otras: - Atmosférica La que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Para hablar de esta clase de d e corrosión es mejor dividirla según ambientes: Industriales Son los que contienen compuestos co mpuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes ácidos que pueden promover la corrosión de los metales.
Marinos Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de cloridro, un ión particularmente perjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos. Rurales En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y otras especies agresivas. Existen factores que influencian la corrosión atmosférica. Ellos son la Temperatura, la Presencia de Contaminantes en el Ambiente y la Humedad. - Galvánica La corrosión Galvánica es una de las más comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión acelerada que puede ocurrir cuando metales distintos (con distinto par redox) se unen eléctricamente en presencia de un electrolito (por ejemplo, una solución conductiva). Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo, se van desprendiendo electrones de la superficie del metal que actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo) y así se va produciendo el desprendimiento paulatino de material desde la superficie del metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples. Quizá la problemática mayor sobre corrosión esté en que al ser este caso bastante común se presente en variadas formas y muy seguido. Por ejemplo, la corrosión de tuberías subterráneas se puede producir por la formación de una pila galvánica en la cual una torre de alta tensión interactúa con grafito solidificado y soterrado, con un terreno que actúe de alguna forma como solución conductiva. - Metales Líquidos La corrosión con metales líquidos corresponde a u na degradación de los metales en presencia de ciertos metales líquidos como el Zinc, Mercurio, Cadmio, etc. Ejemplos del ataque por metal líquido incluyen a las Disoluciones Químicas, Aleaciones Metal-a-Metal (por ej., el amalgamamiento) y otras formas. - Altas Temperaturas Algunos metales expuestos a gases oxidantes en condiciones de muy altas temperaturas, pueden reaccionar directamente con ellos sin la necesaria presencia de un electrolito. Este tipo de corrosión es conocida como Empañamiento, Escamamiento o Corrosión por Altas Temperaturas. Generalmente esta clase de corrosión depende directamente d e la temperatura. Actúa de la siguiente manera: al estar expuesto el metal al gas oxidante, se forma una pequeña capa
sobre el metal, producto de la combinación entre el metal y el gas en esas condiciones de temperatura. Esta capa o “empañamiento” actúa como un electrolito “sólido”, el que permite que se produzca la corrosión de la pieza metálica mediante el movimiento iónico en la superficie. La corrosión por Altas Temperaturas puede incluir otros tipos de corrosión, como la Oxidación, la Sulfatación, la Carburización, los Efectos del Hidrógeno, etc. 2.- Localizada: La segunda forma de corrosión, en donde la pérdida de metal ocurre en áreas discretas o localizadas. Al igual que la General/Uniforme, la corrosión Localizada se subdivide en otros tipos de corrosión. A continuación, veremos los más destacados. - Corrosión por Fisuras o “Crevice” Esta se produce en pequeñas cavidades o huecos formados por el contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o más comúnmente con un elemento no- metálico. En las fisuras de ambos metales, que también pue den ser espacios en la forma del objeto, se deposita la solución que facilita la corrosión de la pieza. Se dice, en estos casos, que es una corrosión con ánodo estancado, ya que esa solución, a menos que sea removida, nunca podrá salir de la fisura. Además, esta cavidad se puede generar de forma natural producto de la interacción iónica entre las partes que constituyen la pieza. Algunas formas de prevenir esta clase de corrosión son las siguientes: • Rediseño del equipo o pieza afectada para eliminar fisuras. • cerrar las fisuras con materiales no-absorbentes o incorporar una barrera para prevenir la humedad. • prevenir o remover la formación de sólidos en la superficie del metal. - Corrosión por Picadura o “Pitting” Es altamente localizada, se produce en zonas de baja corrosión generalizada y el proceso (reacción) anódico produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal es acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo much o mayor. Esta clase de corrosión posee algunas otras formas derivadas: • Corrosión por Fricción o Fretting: es la que se produce por el movimiento relativamente pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o ambas son
metales. Este movimiento genera una serie de pic aduras en la superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y sólo son visibles cuando ésta es removida. • Corrosión por Cavitación: es la producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido). Es un fenómeno semejante al que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera una serie de picaduras en forma de panal. • Corrosión Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas de cinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En este caso, es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o Cobre-Oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre las picaduras y hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera, por lo que es muy fácil que se produzcan daños en el metal al someterlo a una fuerza mecánica. - Corrosión Microbiológica (MIC) Es aquella corrosión en la cual organismos biológicos son la causa única de la falla o actúan como aceleradores del proceso corrosivo localizado. La MIC se produce generalmente en medios acuosos los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie del metal, acelerando el transporte del oxígeno a la superficie del metal, acelerando o produciendo, en su defecto, el proceso de la corrosión. - Corrosión Bajo Tensión. (Stress Corrosion Craking, SCC) La corrosión por estrés mecánico es otro tipo de corrosión localizada, se reconoce por la presencia de fracturas de la estructura metálica. La morfología de este tipo de corrosión es muy característica; en la superficie del metal se producen fisuras muy pequeñas de forma ramificada. La cantidad de ramificaciones tiene directa relación con la concentración del medio corrosivo y el nivel de tensiones del metal. Cuando en los aceros quedan tensiones residuales o se crean estas por efecto de esfuerzos exteriores, tales como esfuerzos de tracción, deformaciones en frio, soldaduras, y estos se someten a un ambiente corrosivo, especialmente clorados, pueden producirse pequeñas fisuras, dando origen a la corrosión por tensiones. Las grietas producidas son generalmente transgranulares o intergranulares. - Corrosión Intergranular Aceros inoxidables contienen un porcentaje importante de carbono, el cual está en estado sólido a temperatura ambiente, por lo tanto desde el punto de vista termodinámico, el acero inoxidable es estable ya que puede coexistir la solución sólida en fase austenitica del carbono, son el carburo de cromo. Cuando el acero es sometido a tratamientos térmicos mal realizados, calentamientos y enfriamientos defectuosos, o calentamientos excesivos sufridos por soldadura, los átomos de carbono tienden a precipitar en la frontera reticular como carburos de cromo; esto da la disminución a la resistencia a la corrosión, este fenómeno se llama sensibilización. La sensibilización hace que el acero inoxidable quede expuesto a la corrosión intergranular cuando está en ambientes corrosivos. En algunos
casos también reduce la resistencia a los fenómenos de corrosión por picaduras o grietas y en otros la corrosión bajo tensión. FACTORES QUE PROVOCAN Y ACELERAN LA CORROSION * La corrosión puede ser rápida o lenta. Un acero inoxidable es atacado en horas por algunos ácidos (corrosión rápida). Los rieles del ferrocarril tienen corrosión muy lenta (años). * Muchos ambientes son corrosivos, y por causas diferentes (a) aire y humedad, (b) agua salada, (c) atmósfera urbana, industrial y aún rural, (d) vapor de agua y otros gases, como amoníaco, dióxido de sulfuro, vapores de combustibles, (e) suelos, (f) solventes, (g) petróleo y sus derivados, (h) productos alimenticios, etc. Importa la concentración. En general, los materiales inorgánicos son más corrosivos que los orgánicos. * Las temperaturas elevadas y la presión son factores que producen mayor corrosión. Estas condiciones se encuentran en la industria química, producción de energía, centrales nucleares. La corrosión puede clasificarse según ocurra con altas o bajas temperaturas. * La corrosión puede ser húmeda o seca. La corrosión húmeda ocurre cuando hay un líquido, por ejemplo, acero en agua. En corrosión seca ocurre con vapores o gases, a temperaturas altas. Pequeñas cantidades de humedad pueden cambiar el escenario de corrosión mucho. * Otra clasificación es si ocurre por combinación directa (oxidación) o si es electroquímica. Más factores que intervienen son: Potencial eléctrico de los metales: Cuando dos metales están en contacto a través de un líquido se produce una corrosión galvánica o electrolítica. El grado de corrosión depende fundamentalmente de la diferencia de potencial eléctrico existente entre los dos metales en contacto. Cuanto más bajo (negativo) sea el potencial de un metal, más fácilmente resultara corroído; del mismo modo cuando mayor sea la diferencia de potencial entre los dos metales en contacto, tanto mayor será la corrosión galvánica producida entre ambos, siempre en perjuicio del de menor potencial. Formación de películas: Los productos insolubles de la corrosión pueden ser completamente impermeables al líquido corrosivo, por eso son totalmente protectores, o impermeables y permitir la corrosión local y general sin obstáculos. Las películas pueden tener tendencia a absorber la humedad o retenerla, incrementando la corrosión resultante de la exposición a la atmosférica o los vapores co rrosivos.
Temperatura: La corrosión tiende a aumentar al elev ar la temperatura ya que esta posee efectos secundarios mediante su influencia en la solubilidad del aire, que es la sustancia más común que influye en la corrosión. Velocidad: Un aumento en la velocidad del movimiento relativo entre una solución corrosiva y una superficie metálica tiende a acelerar la corrosión, influyendo las sustancias oxidantes (oxigeno), lleguen a la superficie que se corroe y a la mayor rapidez con que los productos de la corrosión misma, se retiran. Agentes oxidantes: Los agentes oxidantes que acel eran la corrosión de algunos materiales pueden retrasar la corrosión de otras, mediante la formación en sus superficies de óxidos o capas de oxigeno absorbidos que los hacen más resistentes a los ataques químicos. Acidez de la solución: La velocidad de corrosión de la gran parte de los metales es afectada por el pH. Los metales solubles en acido, como el hierro, el nivel de pH medio (aprox. 4 a10) la velocidad de corrosión está controlada por la velocidad de transporte del oxidante (generalmente oxígeno disuelto) a la superficie metálica temperaturas muy altas la velocidad de corrosión aumenta con el incremento de la basicidad. Los metales anfotèricos como el aluminio y el cinc se disuelven rápidamente en soluciones acidas o básicas. La tendencia que tienen los metales a corroerse mediante el desplazamiento de iones de hidrogeno de solución de indica de modo general por su posición en la serie electromotriz. Los metales por encima del hidrogeno, desplazan al hidrogeno con mayor facilidad que los que se encuentran debajo del hidrogeno; una disminución en la concentración del ion hidrogeno tiende a hacer ascender el hidrogeno en reacciones con los metales, mientras que si se aumenta el ion metálico tiende a desplazar a los metales hacia abajo en relación al hidrogeno. Corrosión por presión
Definimos como corrosión por presiones parciales de oxígeno al fenóm eno por el cual una misma superficie metálica está expuesta a atmósferas con diferentes grados de oxigenación. La causa puede ser debida a la presencia de zonas superficiales, unas más aireadas que otras, entre las cuales la presión parcial del oxígeno es variable. Ello da lugar a la generación de una diferencia de potencial entre dichas áreas las cuales actúan como cátodo y ánodo. El flujo de electrones generado entre dichas zonas es el responsable de la pérdida de metal por corrosión. Corrosión temperatura La corrosión a altas temperaturas es una forma de corrosión que no requiere la presencia de un electrolito líquido. En la mayor parte de los ambientes industriales, la oxidación a menudo participa en las reacciones de corrosión a alta temperatura, independientemente del modo predominante de corrosión. Las aleaciones a menudo dependen de la reacción de oxidación para desarrollar una capa protectora que resista los ataques de corrosión
tales como sulfatación, carburación y otras formas de ataque a altas temperaturas. En general, los nombres del mecanismo de corrosión vienen determinados por los productos de corrosión dominantes más abundantes. Por ejemplo, la oxidación implica óxido, la sulfatación implica sulfuros, etc. Las tasas de oxidación que describen las leyes de la corrosión son modelos simples derivados del comportamiento de los metales puros. En contraste, los problemas prácticos de corrosión a alta temperatura son mucho más complejos e implican el uso de aleaciones. Por problemas prácticos, deben comprenderse los mecanismos de corrosión y de alta temperatura. Cuando consideremos aleaciones específicas para servicios de alta temperatura, es imperativo considerar otras propiedades además de la resistencia a la corrosión. Sería fútil, por ejemplo, seleccionar acero inoxidable con alta resistencia a la corrosión para una aplicación en la que los requerimientos de resistencia pueden no cumplirse. En general, el acero inoxidable es sustancialmente más fuerte que los aceros inoxidables ferríticos a altas temperaturas.
Corrosión por esfuerzo
Se produce cuando se combina un ambiente corrosivo con tensiones intensas que actúan sobre el metal. El ataque no parece muy intenso pero su gravedad radica en que se producen fisuras que se propagan a lo largo de la sección del metal. Los esfuerzos pueden estar originados por la presencia de metales con diferentes coeficientes de dilatación térmica, por diseños defectuosos, por transformaciones de una fase d urante una soldadura, etc. La fisura comienza en general en una discontinuidad superficial y su frente avanza en forma perpendicular a las tensiones. Si se frena el esfuerzo o se inhibe la corrosión el avance de la grieta se frena. Se puede impedir eliminando o reduciendo la fuente de tensión, el ambiente corrosivo, cambiando el metal, por protección catódica o uso de inhibidores
