Informe Corrosión
TIPOS DE CORROSIÓN B.M Yuli Stefanny 1, M.R Erika Daniela 2 1
COD.2093299
2
COD.2093281
5 de Febrero de 2015
Resumen
Las formas en que la corrosión puede presentarse en los metales son muy variadas y dependen de factores como el ambiente, el electrolito, los elementos aleantes, la geometría, entre otros. En este informe se muestran los resultados obtenidos al someter ciertos metales a diferentes sistemas y la forma como estos reaccionan durante un periodo de tiempo. Palabras clave: corrosión, picado, galvánica, g alvánica, salina, empaques.
1. Introducción La corrosión es un proceso espontáneo de destrucción que experimentan los metales en contacto con algún medio, convirtiéndose en óxidos y produciendo un gradual deterioro de ellos. Por esto es de vital importancia entender los diferentes comportamientos que puede presentar y la forma como se pueden ver afectados los materiales. El picado, las rendijas, la corrosión galvánica y el ataque en ambientes salinos son algunos de los tipos más comunes de corrosión. A continuación se presenta algunos resultados obtenidos al analizarlos.
2. Objetivos 2.1. Objetivo General
Identificar algunas de las formas de corrosión que pueden presentarse en los metales.
2.2. Objetivos Específicos
Registrar cada tipo de corrosión estudiada: galvánica, picado, empaques, ambientes salinos. Detallar el fenómeno por el cual ocurre cada uno de estos tipos de corrosión. Explicar el cambio en los sistemas con el paso del tiempo.
Informe Corrosión 3. Metodología
CORROSIÓN
Galvánica
Empaques
Picado
Ambientes salinos
Preparar 400ml de NaCl al 10%
Preparar 600ml de NaCl al 10%
Preparar 800ml de NaCl al 10%
Preparar 50ml de NaCl al 10%
Lavar, Pulir, láminas y tornillos de cobre y acero.
Colocar una banda elástica alrededor de cada lámina
Colocar en 4 vasos de precipitados: 1 Lámina de Fe, 2 de Ac. Inox y 1 de Al.
Humedecer la arena con la solución de NaCl en diferentes zonas del material
Introducir cada arreglo en un vaso de precipitado con la solución inicialmente preparada.
Ubicar cada arreglo en un vaso de precipitado y agregar la solución de NaCl.
Añadir solución de NaCl al 5% y agregar 5 ml de solución de Cloruro Ferrico a una de los vasos con Ac. Inox.
Ubicar cada lámina en un vidrio reloj y Sellar con bolsas de polietileno
Dejar los sistemas durante 30 días.
Figura 1. Mapa Conceptual con la Metodología.
Informe Corrosión 4. ANÁLISIS DE RESULTADOS: 4.1 AMBIENTES SALINOS:
Imagen 1. Disposición de los tres sistemas en ambiente salino.
Imagen 2. Disposición de los tres sistemas en ambiente salino luego de los 30 días.
Al pasar el tiempo se observa como la agresión hacia el metal se torna más fuerte. Al observar el estado de las láminas se aprecia mayor ataque corrosivo sobre el latón, una capa de óxido abundante rodea el grumo de arena añadido; esta capa presenta diferentes tonalidades de marrón y una capa verdosa representando el estado inicial y final de los óxidos de cobre. En la lámina de acero al carbono se observó también cierto ataque pero no tan agresivo como en el latón, aquí solo se atacó la pequeña zona que rodea los grumos de arena.
En cuanto a la lámina de acero inoxidable, como era de esperarse no se observó ningún cambio, por lo menos aparentemente. Para la lámina de acero al carbono se está aumentando su número de oxidación e interactuando con los iones Cl- provenientes de la humedad en la arena. Las reacciones químicas observadas en este sistema son:
Informe Corrosión DISOCIACIÓN: NaCl = Na+ + ClANÓDICA: Feº = Fe2+ + 2eFe2+ + 2Cl= FeCl2 CATÓDICA: O + H2O +2e- = 2OHNa+ + OH- = Na(OH) SUPERFICIE DE LA LÁMINA: FeCl 2 +H2O = Fe(OH)2 + HCl.
En cuanto a la lámina de de latón se observa en ella el mayor ataque, el latón se comporta como ánodo y por lo tanto, el zinc y el cobre pasan a la solución sobre la superficie: Cu = Cu++ + 2eZn = Zn++ + 2ePor otro lado en la zona catódica se deposita cobre en una cantidad equivalente al cobre que pasa a la solución en el ánodo, y el paso del zinc en el ánodo está equilibrado por la reducción de oxígeno en el cátodo:
Cu++ + 2e- = Cu O + H2O + 2e- = 2(OH)En consecuencia de lo anterior las reacciones que finalmente tienen lugar son: DISOCIACIÓN NaCl = Na+ + ClÁNODO Znº = Zn2+ + 2eZn2+ + 2Cl= ZnCl2
Finalmente, al observar la lámina de acero inoxidable se no se presentó ningún tipo de ataque corrosivo sobre esta, al cabo del tiempo no hubo ningún cambio en la apariencia superficial; Los aceros inoxidables si se oxidan, pero en vez de óxido común, lo que se forma en la superficie es una tenue película de óxido de cromo muy densa que constituye una coraza contra los ataques de la corrosión. Sin embargo, bajo condiciones de un medio altamente corrosivo como lo son las atmosferas salinas (presencia de iones Cl-), estos aceros inoxidables tienden a corroerse en áreas determinadas formando picaduras profundas (pitting), esto como consecuencia de que el ion cloruro ataca la capa protectora de cromo hasta abrirse paso al acero. en este tipo de materiales, generalmente el daño se presenta cuando ya es irremediable. Teniendo en cuenta los elementos componentes de un acero inoxidable (Fe, Cr, Ni), las reacciones durante este proceso de corrosión son: Cu Cu
= Cu2+ + 2e= Cu+ + e-
CÁTODO O + H2O +2e- = 2OHNa+ + OH- = Na(OH) SUPERFICIE DE LA LÁMINA ZnCl2 +H2O = Zn(OH)2 + HCl DISOCIACIÓN NaCl =
Na+ + Cl-
ÁNODO Feº = Fe2+ + 2eFe2+ + 2Cl-
= FeCl2
Niº = Ni2+ + 2e-
Informe Corrosión Ni2+ + 2ClCrº
=
= NiCl2
Cr3+ + 3e-
Cr3+ + 3Cl-
= CrCl3
CÁTODO O + H2O +2e- = 2OHNa+ + OH- = Na(OH) A). Este tipo de corrosión se puede prevenir haciendo uso de inhibidores como hidróxidos, cromatos o silicatos que reducen las picaduras. De igual forma un movimiento de la solución sobre la superficie metálica reduce y previene el picado, que de otra manera ocurriría si el líquido estuviera estancado. Modificar el ambiente por remoción de los iones agresivos y eliminación de agentes oxidantes, y un recubrimiento catódico u anódico, son otras formas de protección para este tipo de corrosión. B). Escala de metales más y menos resistentes en ambientes salinos. Serie galvánica de algunos metales en ambientes salinos tropicales Activo o anódico Magnesio Aleaciones de magnesio Zinc Acero Plomo Estaño Bronce al manganeso Níquel(activo) Cobre Bronce al silicio Níquel(pasivo) Plata Grafito Oro Nobel o catódico Platino
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4.2 CORROSIÓN GALVÁNICA:
Imagen 3. Disposición de las láminas de hierro y cobre con tornillos de los mismos materiales ubicados en la lámina contraria.
Imagen 4. Láminas de hierro y cobre con tornillos de los mismos materiales ubicados en la lámina contraria después de 30 días.
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Al cabo de los 30 días al estar en contacto los diferentes metales (que además tienen diferencia de área grande) con el electrolito conductor se crea una capa oxidada. En la primera probeta compuesta por la lámina de hierro y el tornillo de cobre, este último actúa como cátodo y la lámina de hierro actúa como ánodo, llevándose a cabo el proceso de corrosión en esta última. El deterioro de la lámina de hierro se hace evidente debido al tamaño del ánodo, ya que este no proporciona la suficiente protección a la lámina de hierro.
forma más precisa de igualar los potenciales y prevenir la corrosión. La protección catódica mediante ánodos de sacrificio.
CASO COTIDIANO: En la vida cotidiana este tipo de corrosión se da asociada a pequeños volúmenes de solución estancados en poros, superficies vedadas, juntas superpuestas, depósitos superficiales y en rendijas asociadas a tornillos y cabezas de remaches. A continuación se muestran imágenes en las que se puede ver los mecanismos de reacción que se presentan en este tipo de corrosión.
Es por esta razón que debe tenerse cuidado al unir metales distintos porque la diferencia en sus potenciales electroquímicos puede conducir a su corrosión. En el caso del cobre se creó una capa oxidada mucho mayor a comparación de la zona oxidada en el acero. Hay varias maneras de reducir y prevenir este tipo de corrosión.
Una manera es aislar eléctricamente los dos metales entre sí. A menos que estén en contacto eléctrico, no puede haber una celda galvánica establecida Otra forma es mantener a los metales secos y / o protegidos de los compuestos iónicos (sales, ácidos, bases), por ejemplo, pintando o recubriendo al metal protegido bajo plástico o resinas epoxi, y permitiendo que se sequen. Revestir los dos materiales y, si no es posible cubrir ambos, el revestimiento se aplicará al más noble. Elegir dos metales que tengan potenciales similares. Cuanto más próximos entre sí estén los potenciales de los dos metales, menor será la diferencia de potencial y por lo tanto menor será la corriente galvánica. Utilizar el mismo metal para toda la construcción es la
Imagen 5. Caso cotidiano.
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4.3 CORROSIÓN POR PICADO
Imagen 6. Disposición de diferentes metales y electrolitos.
Imagen 7. Corrosión de los metales sumergidos en los electrolitos después de 30 días.
Gran cantidad de estudios realizados sobre el comportamiento del aluminio y sus aleaciones han demostrado su excelente resistencia a diversos medios corrosivos, pero este tiende a atacarse localmente en medios que contienen cloruros como lo muestra la figura, esto debido a que la capa pasiva no es completamente protectora.
En la lámina de hierro completamente sumergida se dio la formación de un producto de corrosión que no se disuelven en la solución y que contribuye a la formación de una capa sobre la lámina y otra parte que se precipita. En esta situación el picado puede ser más peligroso debido a que esta capa puede ocultar el punto de picado, que solo será visible hasta que el material falle. A
Informe Corrosión diferencia de este caso, en la lámina de hierro pero sumergida solo 2/3 se observa como los cloruros afectan de manera significativa la resistencia de los materiales pues como se observa, la región de la placa que no estuvo en contacto con el electrolito quedó mucho menos atacada que la región que si hizo contacto. La lámina de Acero Inoxidable inicialmente contaba con ciertas discontinuidades las cuales sirvieron como puente para acelerar el proceso de picado que se presentó al paso del tiempo pues además de que una superficie poco homogénea contribuye a esto, el simple hecho de estar en presencia de cloruros es un factor grave para los aceros inoxidables.
Este problema puede controlarse Mediante el uso de inhibidores o recubrimientos, Por protección catódica, Disminución de concentración de iones agresivo como el Cl en el ambiente de trabajo, Eliminando grietas, hendiduras y bolsas estancadas en los diseños, Airear o circular la solución, utilizar un material que sea resistente al medio corrosivo, Proporcionar un ambiente homogéneo. Un ejemplo clásico es EL AUTOMÓVIL: Empiezan apareciendo manchitas y picaduras minúsculas en los parachoques, que si bien no afectan su resistencia mecánica, sí deslucen su presentación. Posteriormente, se pueden localizar puntos aislados de ataque en las partes cubiertas por molduras que iban fijadas en agujeros de la carrocería; cada vez que lavamos el coche observamos la afluencia de herrumbre que sale de debajo de tales molduras.
Informe Corrosión 4.4 CORROSIÓN POR EMPAQUES:
Imagen 8. Disposición de las láminas con empaques.
Imagen 9. Corrosión en láminas con empaques después de 30 días.
Informe Corrosión La lámina de latón presentó un cambio de coloración y de brillo gracias a la formación de una capa de óxido lo cual se evidencia que el material si experimentó corrosión al inicio del proceso; también se evidencia en la coloración de la solución que pasó de transparente a un ligero color celeste debido a la presencia de iones Cu 2+.
que si hubo intercambio iónico entre el material y el electrolito. Métodos para controlar este tipo de corrosión:
De manera general este tipo de material es resistente a los ambientes salinos pues no mostró mayor deterioro. Se observa lo ocurrido con el acero de bajo carbono, obviamente se evidencia el proceso de disolución activa en el que se encuentra. Primeramente se produce la oxidación del hierro: 0
Fe
Fe
2+
-
+ 2e
Oxidación del hierro (II) a hierro (III) y formación de óxido de hierro (III), Fe2O3 (en realidad se forma el compuesto n-hidratado, es decir, precipita con cierta cantidad no homogénea de moléculas de agua y su fórmula se representa como Fe2O3·nH2O). El óxido de hierro (III) es un compuesto insoluble y precipita en forma de herrumbre sobre la superficie del metal. Es este óxido de hierro (III) el que conocemos habitualmente como óxido (decimos que el hierro está oxidado) y tiene color rojizo o anaranjado. En el acero inoxidable se observa un daño en la parte donde se encuentra la liga, se observan productos de corrosión en la solución pasando de coloración transparente a una coloración levemente marrón indicando
Usar juntas soldadas a tope, perfectas y continuas. Evitar ángulos vivos y zonas pasivas. Inspeccionar los equipos y remover depósitos frecuentemente.
Diferencia de este tipo de corrosión de las demás: Las regiones con diferentes concentraciones de oxígeno se comportan como una cúpula de corrosión. Las zonas de baja concentración se dan dentro de la rendija y actúan como ánodos donde el metal se oxida. Dentro de la rendija aumenta la concentración de iones positivos y si hay presencia de halogenuros en el medio (Cl, por ejemplo) estos migran hacia la rendija formándose FeCl dentro de la misma. Luego por hidrólisis se genera un exceso de iones hidrógeno acelerándose notablemente la velocidad de corrosión Caso cotidiano de corrosión por rendijas: La corrosión se aprecia en a veces en plantas químicas mal proyectadas, sobre todo en que serpentines de calefacción o similares están demasiado próximos unos a otros. El acero inoxidable austenítico, substancia maravillosamente resistente cuando están presentes trazas de oxígeno es susceptible a la rotura en condiciones anaeróbicas como
Informe Corrosión loas que pueden haber en rincones inaccesibles, como es el caso de esta experiencia donde aquellos lugares donde estaba el metal en contacto con el material polimérico se presentaba mayor deterioro.
6. REFERENCIAS
5. CONCLUSIONES
Los tipos de corrosión tienen una característica definida de daño que las hace diferente de las demás tomando como la más grave el tipo de corrosión de tipo localizado como es el caso de la corrosión por picaduras o la corrosión por rendijas. La selección de materiales es una buena herramienta contra el control de la corrosión pues se observó que el latón y el acero inoxidable pueden llegar a tolerar ciertas formas de corrosión o por lo menos no degradarse de manera prematura.
El latón fue el material más resistente a la corrosión en empaques. El acero inoxidable fue el material más resistente a la corrosión en medio salino.
http://www.tdx.cat/bitstream/handle/1 0803/6045/25Mtbp25de29.pdf;jsessioni d=F48B2ECFFF66F420113822C667C1702 F.tdx2?sequence=25 estudio del comportamiento frente a la corrosión http://revistademetalurgia.revistas.csic.e s/index.php/revistademetalurgia/article/ viewFile/793/804 COMUNICACIÓN Corrosión por picaduras del aluminio y de la aleación Al-6201 en soluciones de NaCK*) R. Vera(*), R. Schrebler(*>, G. Layana^ \ F. Orellana' ) y A. Olguín^ ' LA CORROSION EN LA VIDA DIARIA http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/ ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_ 6.html BOTIA, INSE. Ingeniería de Corrosión. Instituto Nacional del Acero. Bogotá 1985. JONES. DENNY A. Principles and Prevention of Corrosion, Second Edition, Prentice Hall, 1996.
