Tercer Informe de Corrosion (1)

Escuela de ingeniería metalúrgica y ciencia de materiales LABORATORIO DE CORROSIÓN

FORMAS DE CORROSIÓN Andrés López, Duvan Gómez, Lina Sierra, Escuela de ingeniería metalúrgica y ciencia de materiales, Universidad industrial de Santander Bucaramanga, Colombia [email protected] [email protected] [email protected]

Resumen:

es un proceso de degradación que se presenta cuando dos metales o materiales materiales se encuentran en contacto directo o indirecto sumergidos dentro de un electrolito; durante este proceso de degradación entre los dos metales, aquel que presente un potencial más noble actúa como cátodo y tendrá un comportamiento reductor mientras quien presente el potencial potencial más activo actúa actúa como como ánodo y presentará presentará un comportamiento oxidante. El electrolito conduce la corriente del ánodo al cátodo y luego vuelve al ánodo a través del metal, completando el circuito. [2] 1) Corrosión galvánica:

PALABRAS CLAVES: I. INTRODUCCIÓN II. OBJETIVOS A.

Objetivo general

B.

Objetivos específicos

III. FUNDAMENTACIÓN TEÓRICA A. Formas de corrosión

La corrosión ocurre en muchas y muy variadas formas, pero su clasificación generalmente generalmente se basa en uno de los tres siguientes [1] factores: Naturaleza de la substancia corrosiva. La corrosión puede ser clasificada como húmeda o seca, para la Fig1. Corrosión galvánica primera se requiere un líquido o humedad mientras que para la segunda, las reacciones se desarrollan con Mientras más grande es la diferencia de potencial entre los metales, mayor es la posibilidad de que se presente la corrosión gases a alta temperatura. temperatura.  Mecanismo de corrosión. Este comprende las galvánica. Se debe tener presente que la relación de áreas entre reacciones electroquímicas o bien, las reacciones los dos metales es muy importante, ya que un área muy grande de metal noble comparada con el metal activo, acelerará la químicas.  Apariencia del metal corroído. La corrosión puede corrosión, por el contrario, una mayor área del metal activo ser uniforme y entonces el metal se corroe a la misma comparada con el metal noble disminuye el ataque del velocidad en toda su superficie, o bien, puede ser primero.[1] localizada, en cuyo caso solamente resultan afectadas 2) Corrosión en ambientes salinos tropicales : La corrosión en áreas pequeñas. ambientes salinos tropicales, se debe a la cantidad de sales A continuación se presentan algunas formas de corrosión disueltas que este medio posee tanto en el agua como en la atmósfera, convirtiéndose así en el electrolito perfecto para el relevantes 


buen funcionamiento de la celda de corrosión, ya que mantiene a los posibles ánodos y cátodos en contacto eléctrico. [3]

La corrosión por rendija es de mayor preocupación para los materiales que normalmente son pasivos, como el acero inoxidable o aluminio, también es importante tener en cuenta este fenómeno corrosivo para componentes hechos de superaleaciones con una alta resistencia a la corrosión y que deben trabajar con agua lo más pura posible, como en los generadores de vapores en las centrales nucleares, donde su principal problema corrosivo es la corrosión por rendija. [6] 4) Corrosión por picado: La corrosión por picadura o pitting se

presenta por la rotura localizada de la capa de pasivación que genera zonas activas en la superficie del metal y al estar expuesto a aniones agresivos produce la formación de una pila electroquímica; en la que se ha establecido al ánodo como la superficie de metal activa y el cátodo como la superficie de Fig 2. Corrosión en ambientes salinos tropicales pasivación, creando una diferencia de potencial amplia que Este tipo de corrosión se divide en tres: permite el flujo de corriente y la rápida disociación del ánodo, formándose agujeros o pozos denominados como procesos de Corrosión por actividad salina diferenciada: es el naturaleza autocatalítica en el cual, el proceso de corrosión en fenómeno electroquímico producido por la generación el interior de las picaduras provoca las condiciones necesarias de pares galvánicos provenientes de soluciones para estimular la continua actividad de las mismas. [7] químicas, en las sales coexisten concentraciones de sales diferenciadas, de la tal manera que la parte con menor concentración actúa como ánodo y la de mayor concentración como cátodo. [4] 



Corrosión

por

concentración

salina

neutra:

producida por el ambiente marino sin presencia de componentes ácidos (PH alrededor de 7). [3] 

Corrosión salina acida:

producida por ambientes activos en los cuales además de presencia de sales diversas, Pueden existir concentraciones de ácidos como por ejemplo el acético, úrico etc. [3]

Fig 3. Proceso auto-catalítico que sucede en la corrosión por picadura.

Es un proceso de corrosión Dentro de la picadura se produce una rápida disolución del localizada, que se presenta en zonas donde el medio reactivo se metal mientras que la reducción del oxígeno tiene lugar en la encuentra estancado, razón por la cual podemos situar esta superficie adyacente. Este proceso es auto-catalítico. La rápida corrosión en regiones como grietas, traslapes, empaques, disolución dentro de la picadura produce un exceso de carga tornillos, remaches entre otros. En este proceso se generan positiva en esta área, como resultado se da la migración de los iones cloruro con el objetivo de mantener la electro-neutralidad diferenciales de concentración, disminuyendo el oxígeno del sistema. Por lo tanto, la tendencia de un metal a sufrir encargado de formar la capa pasiva y aumentando los aniones corrosión por picaduras depende en gran medida de la agresivos que amplifican la rápida degradación del material. composición de la aleación, la preparación e historia de la Normalmente el agrietamiento depende de los siguientes superficie así como la composición del electrolito . [8] factores: [5] Es importante destacar que la corrosión por picadura produce Baja cantidad de inhibidores un daño grave, debido a la velocidad con la que puede causar la perforación de la sección del material generando fallas Baja concentración de oxigeno estructurales. La corrosión por picadura presenta la dificultad establecer su aparición por observación visual, disminuyendo Cambios de acidez la posibilidad determinar una futura falla. [9] Desarrollo de iones en la hendidura. 3) Corrosión en empaques:


IV. MATERIALES, EQUIPOS Y REACTIVOS 1) Corrosión galvánica    

Láminas de hierro y cobre Tornillos de hierro y cobre Solución de NaCl al 5% Vasos de precipitado

2) Corrosión en ambientes salinos tropicales      

Láminas de hierro, latón y acero inoxidable 3 vidrios reloj y 3 bolsas de polietileno Vasos de precipitado Agua Arena fina 50 mL de solución de NaCl al 5%

3) Corrosión en empaques     

Láminas de hierro, latón y acero inoxidable Solución de NaCl al 5% Vasos de precipitado Bandas elásticas Espaciadores metálicos

4) Corrosión por picado    

Preparar 400 mL de solución con destilada y NaCl al 5%.

Láminas de hierro, aluminio y acero inoxidable Solución de NaCl al 5% Solución de cloruro férrico al 5% Vasos de precipitado V. PROCEDIMIENTO

Se llevaron a cabo cuatro formas de corrosión: 1) Corrosión galvánica

Introducir cada arreglo en la solución de NaCl al 5%

Lavar y pulir las láminas de hierro y cobre, junto con los tornillos del mismo material.

A la lámina de hierro enroscar el tornillo de cobre y a la lámina de cobre, enroscar el tornillo de hierro.

Dejar los sistemas durante aproximadamente una semana, después desmontar y analizar los resultados. Fig 4. Procedimiento: Corrosión galvánica.

2) Corrosión en ambientes salinos tropicales


Ubicar cada conjunto (vidrio de reloj, lámina y arena húmeda) en bolsas de polietileno, añadir 5 ml de agua en el interior de cada bolsa y cerrarla herméticamente.

Colocar cada lámina de material en un vidrio de reloj.

Humedecer la arena con la solución de NaCl y colocar un poco en diferentes zonas de la superficie de las láminas.

Dejar los sistemas durante aproximadamente una semana, después desmontar y analizar los resultados.

Fig 5.Procedimiento: Corrosión en ambientes sa linos tropicales.

3) Corrosión en empaques


Colocar una banda elástica alrededor de cada lámina (hierro, latón y acero inoxidable)

Introducir cada arreglo en vasos de precipitados y agregar la solución de NaCl al 5%.

Tensionar la banda, colocando un espaciador a cada lado de la lámina.


1) Corrosión galvánica

2) Corrosión en ambientes salinos tropicales

Se desarrollaron tres montajes experiméntales con metales de latón, acero inoxidable y acero al carbono como se muestra en la figura 8, 9 y 10 respectivamente después de 8 días de simular un ambiente salino, antes de limpiar y después removiendo lo productos de corrosión.

Dejar los sistemas durante aproximadamente una semana, después desmontar y analizar los resultados. Fig 6. Procedimiento: Corrosión en empaques .

4) Corrosión por picado


Agregar 5 ml de solución de cloruro Férrico, a uno de los vasos que contienen una lámina de acero inoxidable.

Ubicar en cuatro vasos de precipitados una lámina de hierro, dos de acero inoxidable y una de aluminio respectivamente.

Agregar a cada arreglo solución de NaCl al 5%

Fig 8. Corrosión en ambientes salinos antes y después (8 días) de una lámina de latón.

Dejar los sistemas durante aproximadamente una semana, después desmontar y analizar los resultados. Fig 7. Procedimiento: Corrosión por picado

VI. RESULTADOS Y ANÁLISIS


Fig 11.Corrosion en ambientes salinos de latón, acero inoxidable y acero al carbono de izquierda a derecha respectivamente, después de 8 días.

En las figuras 8, 9 y 10 se puede observar que en los tres montajes experimentales antes de la limpieza se evidencia un deterioro considerable de los materiales en las zonas donde se depositó el ambiente salino o montículos de sal; también es evidente los cambios de coloración de los productos de corrosión como se muestra en la figura 11, en donde dependiendo del metal se tiene un color característico para el deterioro. Después de la limpieza de los residuos de sal y los productos de corrosión se evidencia el daño causado a los diferentes metales, dejando las zonas con el ataque corrosivo con unas manchas producto del daño, donde el acero inoxidable (figura 9) mostró resistencia al ambiente corrosivo salino y no presentó evidencia significativa de deterioro.

Fig 9. Corrosión en ambientes salinos antes y después (8 días) de una lámina de acero inoxidable .

En la lámina de latón (Figura 8) el efecto del ambiente salino provoca el fenómeno conocido como deszinficación, en donde el zinc se desprende del cobre para pasar a su estado iónico debido a la diferencia de potencial electroquímico que existe entre los dos y se identifica por la coloración que adquiere la aleación (verde) y sus productos de corrosión (marrón). Este proceso genera una aleación esponjosa y frágil, debido a que es afectada por los líquidos de carácter ácido o por los cloruros que contenga el medio. En la lámina de acero inoxidable (figura 9) el efecto del ambiente salino no es significativo debido a que estos aceros forman una capa de óxido de cromo en su superficie, haciendo de esta una barrera contra los ataques de la corrosión, por este motivo se puede observar que la zona afectada es pequeña en comparación con los otros dos materiales pero no se puede afirmar que el acero inoxidable es totalmente resistente a la corrosión ya que se evidencian zonas pequeñas pero presentes debido a que esta aleación es susceptible a los cloruros, los cuales se encuentran presentes en el medio utilizado.

Fig 10. Corrosión en ambientes salinos antes y después (8 días) de una lámina de acero al carbono.

En la lámina de acero al carbono (figura 10) el efecto del ambiente salino provoca un proceso corrosivo más agresivo respecto a los otros materiales, donde se genera corrosión localizada en las zonas donde se hizo el depósito de ambiente salino y a su vez generando progreso del fenómeno en toda la


lámina, lo que se se traduce como el material menos resistente a este tipo de ambiente, debido que la presencia de cloruros y humedad provoca con facilidad la oxidación del hierro y la reducción de elementos de la atmósfera como el hidrógeno y el oxígeno Para seleccionar materiales en presencia de atmosferas tropicales se debe identificar los factores que condicionan las alteraciones de los materiales a utilizar, en este caso las sales y la humedad, por tal motivo se han implementado aceros inoxidables austeníticos, bajos en carbono, como el AISI 304 y AISI 316, que han mostrado un comportamiento aceptable en estos ambientes. Existen diverso métodos para evitar la corrosión en ambientes salinos algunos de ellos son: -

Utilizar pinturas antioxidantes que protejan la superficie del metal evitando así que las sales deterioren el material.

-

Para el latón se sugiere un ambiente salino de carácter básico, contrarrestando el deszincificado y protegiendo catódicamente.

-

Para el acero inoxidable se recomienda realizar pasivación mediante la aplicación de tratamientos térmicos y una adecuada limpieza sin alterar la capa protectora del material.

-

Para el acero al carbono se sugiere el amalgamiento con materiales más activos que permitan una protección del hierro mismo, también realizar un recubrimiento de tipo electrolítico y aplicando esmaltes protectores.

También se puede proponer una escala de metales más y menos resistentes a la corrosión en ambientes salinos como se puede observar en la tabla 1.

TABLA I SERIE GALVÁNICA DE ALGUNOS METALES EN AMBIENTES SALINOS TROPICALES SERIE GALVÁNICA DE ALGUNOS METALES EN AMBIENTES SALINOS TROPICALES

Activo o anódico

Noble o catódico

Magnesio Aleaciones de magnesio Zinc Acero Plomo Estaño Bronce al manganeso Cobre Bronce al silicio Plata Oro Platino

3) Corrosión en empaques

4) Corrosión por picado

VII. CONCLUSIONES La corrosión en ambientes salinos tropicales es altamente influenciada por los cloruros que elevan los riegos de una corrosión debido a que presentan alta conductividad como electrolito generando que la reacción de corrosión se realice de manera localizada y uniforme. En la corrosión en ambientes salinos tropicales cuando se tienen una aleación con dos o más metales que presentan una gran diferencia de potenciales electroquímicos, se evidenció un gran deterioro del material como se pudo observar en la lámina de latón, en donde al haber diferencia de potencial, se originó inicialmente un ataque al Zn presente en la aleación, ocasionando que se dejara al descubierto al cobre lo que acelera el proceso de corrosión y posteriormente la falla del material.


VIII. REFERENCIAS [1] Fundamentos básicos sobre corrosión. [En línea]. Disponible:http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/ mgd/hernandez_m_js/capitulo1.pdf. [2] Fundamentos de corrosión y protección. [En línea]. Disponible:http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/corrosi on/Fundamentos%20de%20Corrosion.pdf [3] Corrosión en ambientes salinos tropicales. [En línea]. Disponible:https://www.clubensayos.com/Ciencia/Corrosi%C 3%B3n-En-Ambientes-Salinos-Tropicales/374050.html [4] Corrosión por actividad salina diferenciada. [En línea]. Disponible:https://www.clubensayos.com/Ciencia/Corrosi%C 3%B3n-Por-Actividad-Salina-Diferenciada/144771.html [5] Alvarado, J. (2010). Corrosión en metales; Universidad Veracruzana, facultad de ingeniería mecánica; [En línea]. Disponibleen:http://cdigital.uv.mx/bitstream/123456789/3290 4/1/alvaradoblanco.pdf. [6].Corrosión por rendija. 2016). [En línea]. Disponible en: https://es.wikipedia.org/wiki/Corrosi%C3%B3n_por_rendija [7] Cumare, R. (2011). Resistencia a la Corrosión Localizada de Aceros Inoxidables Austeníticos Coloreados. Universidad Simón Bolívar. [En línea]. Disponible en: http://159.90.80.55/tesis/000150773.pdf [8] Corrosión en la industria de alimentos parte II, tipos de corrosión [En línea]. Disponible en: http://www.utp.edu.co/~dhmesa/pdfs/tiposdecorrosion [9] Fernández, G. Verdeja, J. Perosanz, J. Corrosión por picaduras de una tubería de acero al carbono. Departamento de Ciencia de Materiales e Ingeniería metalúrgica. Escuela de Minas. Universidad de Oviedo. [En línea]. Disponible en:http://www.unioviedo.es/sidmetmat/MATMET/RDM0001. PDF

Tercer Informe de Corrosion (1)

Recommend Documents