corrosión fenómeno.ppt

Fenómeno de la corrosión

Teorías


Introducción:Corrosión es el deterioro de un

material, o de sus propiedades físicas y químicas como consecuencia de su reacción con el medio.

La localización de averías y el análisis de falla de los problemas de corrosión debieran ser secundarios a la selección del material apropiado y a las medidas de control de la corrosión en la etapa de diseño.

Capitulo 1

El costo de la corrosión:Diversos estudios del costo de la corrosión desarrollados

por diferentes países; lo han puesto en un rango del 3 al 4% del Producto Nacional Bruto (GNP). En USA un estimado reciente del costo total de la corrosión es de 80 Billones por año.

De esta cantidad, 55 Billones son irreducibles. La perdida de materiales a causa de la corrosión no siempre es posible evitarla, ni es económica o deseable hacerlo.

El costo de la corrosión, continúa…….Por ejemplo, la corrosión de un equipo construido en

material UNS S31603 Tipo 316L, durante el tiempo de vida para una Planta de ácido acético; simplemente representa el costo de hacer negocio. No será el más económico de los materiales de construcción, ni el más resistente (velocidad de corrosión conocida), ya que el equipo será finalmente destruido por la corrosión. Pero al conocer el tiempo de vida y con un control adecuado del proceso de fabricación del producto; permitirá un control en la velocidad de corrosión del material.


Capitulo 1

MetodologíaEl método básico del control de la corrosión es la selección

de los materiales de construcción y de los medios apropiados de protección contra el ataque de corrosión.

Cuando una falla ocurre se deberá hacer un análisis, para determinar la razón de la falla y el mecanismo exacto por la cuál se presentó; esto nos servirá para seleccionar el material alternativo o la medida a tomar para evitar la recurrencia

Capitulo 1

Recursos:Se cuenta con recursos disponibles para soportar los

procesos de selección de los materiales y el control de la corrosión:

• Contactos profesionales• Consultores• Departamentos de servicio técnico• Sociedades técnicas• Fabricantes• Licenciadores• Literatura de los fabricantes• Etc.

Consideraciones básicas:Las cinco consideraciones básicas en el control de la

corrosión en la Industria de procesos química; son los costos, seguridad y confiabilidad, consideraciones de energía, conservación de los materiales y factores ambientales. Entre ellos, existe interdependencia.

Todos estos aspectos deben ser considerados a identificar, analizar, para corregir una potencial situación de corrosión.

Capitulo 2

Capitulo 2

Costo:Al buscar los materiales óptimos de construcción, en

cualquier combinación de costo inicial, de resistencia a la corrosión y del control de la corrosión y vida; es inevitable ceder en la selección hasta cierto punto. Económicamente no es viable diseñar para una vida ilimitada.

Los fracasos imprevistos o incontrolables deben ser impedidos. Esto trae consigo la selección no sólo apropiada de materiales y diseño, sino también el mantenimiento predictivo, basado sobre un adecuado procedimiento de inspección y monitoreo.

Seguridad y confiabilidad:En adición a la economía en la selección de los materiales;

el control de la corrosión relaciona la Seguridad y Confiabilidad. Se debe considerar no sólo la seguridad inmediata del equipo; sino también a los efectos a la comunidad, al personal y al resto de toda la planta.

Se deberá considerar en relación a:• riesgos al fuego• riesgos de explosión• fallas por fragilización• la liberación de tóxicos nocivos u otros materiales peligrosos,

excepto aquellos que cuentan con protección adecuada.

Capitulo 2

Consideraciones de energía:

Las industrias siempre han considerado la disponibilidad de combustible y agua de enfriamiento, en la selección y localización de su Planta; en adición a las materias primas y a la transportación.

Los costos de energía para una Planta o proceso; deben ser evaluados convenientemente, incluyendo las perdidas de vapor por problemas de aislamiento, fugas, etc.,

Capitulo 2

Conservación de materiales:En la economía actual, ciertos elementos como el Cromo,

Nickel y Manganeso; están en una situación critica para suministrase, porque son esenciales en la fabricación de aleaciones resistentes a la corrosión a alta temperatura. Esta consideración debe darse para su posible recuperación y re-uso. Aunque esto no siempre es posible, porque estas aleaciones usualmente son utilizadas donde se requiere este tipo de resistencia alta a la corrosión.

Capitulo 2

Factores ambientales:Dentro de las consideraciones básicas en la selección de

los materiales; el impacto ambiental tiene una gran influencia en la economía. La calidad del aire y los efluentes de aguas industriales van más allá de la seguridad y toxicidad. Muchos vapores orgánicos contribuyen a la contaminación, incrementando los daños a la salud en términos de irritación a los ojos o problemas pulmonares. Estos factor serán de vital importancia a considerar en el diseño de la Planta.

Capitulo 2: Consideraciones básicas

Los principales factores a considerar en la selección de materiales: Costo; el costo real de os equipo deberá considerar: fabricación

e instalación, el costo del mantenimiento anual, el valor de re-emplazo y el costo del control de corrosión.

Propiedades físicas y mecánicas; desde el punto de vista de ingeniería, es necesario considerar las propiedades físicas y mecánicas por la influencia que tienen a la corrosión.

Propiedades físicas: Gravedad específica Conductividad térmica Punto de fusión Módulo de elasticidad Propiedades magnéticas

Capitulo 3: Factores en la selección de materiales

Propiedades físicas y mecánicas, conti….. Propiedades mecánicas:

Esfuerzos de tensión (tensile strength) Esfuerzos de cedencía (yield strength) Elongación y reducción de área Impacto Dureza Esfuerzo de fatiga


Disponibilidad:Los antecedentes históricos de fallas de recipientes a

presión y calderas de vapor; los condujeron a desarrollar Códigos de regulación que gobernaran el diseño e inspección. El código ASME intenta asegurar que las propiedades de los materiales, diseño, fabricación e inspección; sean utilizados en recipientes a presión ignífugos y resistentes al fuego. ANSI es el Código para diseño de tuberías


Características de fabricación:Los diferentes tipos de productos en aleaciones específicas

y su respuesta al trabajo; son consideraciones para la selección de los materiales de fabricación.

• Fundición.- metal fundido, vaciado a moldes. Ejemplo, bombas, válvulas, tubos para hornos.

• Forja.- es un lingote, el cuál se le ha dado forma bajo intenso calor y por medio de martilleo. Otro ejemplo; las bridas para recipientes sujetos a presión.

• Productos forjados.- producto final derivado del trabajar un lingote a un producto final relativamente macizo (wrought es una forma del Inglés antiguo del pasado participio del verbo “trabajar”)


Características de corrosión:Un índice relativamente uniforme del ataque corrosivo que

permite el uso inteligente en el diseño mecánico de los equipos de proceso (corrosión permisible).

Valores proporcionados por el Código ASME:• Para aceros al carbón, la corrosión permisible es de 1/8”• Para los aceros inoxidables y aleaciones; la corrosión permisible es

de 1/16”


A pesar de toda la información disponible; aún en la industria muchos problemas de corrosión son percibidos únicamente después de ocurrir, generando altos costos por mantenimiento ó por reforzar o re-emplazar los equipos, sin que con esto se resuelva el problema de raíz.

Los materiales óptimos son los que incorporan ciertos aspectos de seguridad, salud y consideraciones ambientales y de confiabilidad.

Capitulo 4; Procedimientos en la selección de materiales

Procedimientos y comunicaciones:A pesar de la complejidad de estos factores, los cuales

pueden requerir de expertos; el problema mayor sería mentir en la documentación y comunicación de los requerimientos finales. Para el diseño de nuevos proyectos, particularmente, los procedimientos específicos y toda su documentación asociada; debiera ser convenientemente dividida en 3 fases:

• Definición de la tecnología.• Definición de las instalaciones• Y la fecha de construcción y arranque

Capitulo 4; Procedimientos en la selección de materiales

Que es la corrosión?Es un proceso gradual de destrucción y desintegración de

los materiales de construcción o de sus propiedades (por un proceso químico o electroquímico), como resultado de su exposición a un medio ambiente.

El término pérdida de sus propiedades se refiere a la pérdida de ductilidad sin pérdida de material o cambios en su dimensión física o mecánica.

Capitulo 5; Mecanismos de reacción (corrosión)

Ataque directo:La reacción de la mayor parte de los metales con oxígeno

y/o agua, pueden tener como resultado una disminución de la energía libre. Aunque algunos metales no desaparecen tan rápidamente; esto es por la formación de un película sólida producto de la corrosión, que aísla el metal del agente corrosivo. Una destrucción rápida de esta película (solubilidad a un líquido presente), puede generar un proceso de corrosión inmediato (ejemplo: aceros inoxidables, cobre, galvanizado, etc.,).


Ataque en dos etapas:En general, el ataque por agua pura y oxigeno es

verdaderamente lento (un ejemplo que muestra esto es el ataque sobre el zinc por agua y oxigeno, que se cae con el paso del tiempo). Pero en algunos casos los metales pueden entrar en el líquido como un óxido o hidróxido, empezando a precipitarse como un óxido o hidróxido menos soluble a una distancia del metal, de tal manera que la capa protectora del primer óxido (más soluble) no logre mantenerse.



Ataque en dos etapas, continúa….

En tuberías en calderas, se ha encontrado que a bajas concentraciones de oxigeno, la magnetita producto de la corrosión, es lenta, proporcional a la concentración de oxigeno. En las altas concentraciones, donde el producto de la corrosión es óxido férrico hidratado precipitado en forma gelatinosa, en contacto cercano con el metal, proporciona una película protectora férrea, el rango de corrosión será más bajo que lo que esta regla pudiera predecir.

Aire

Agua

XXXXX ÓXIDO FÉRRICO HIDRATADO XXXXX

XXX PRECIPITACIÓN DE OXIDACIÓN AQUÍ XX

HIDRÓXIDO FERROSO EN SOLUCIÓN AQUÍ

HIERRO

Aire

Agua

XXXXX ÓXIDO FÉRRICO HIDRATADO XXXXX

XXX PRECIPITACIÓN DE OXIDACIÓN AQUÍ XX

HIDRÓXIDO FERROSO EN SOLUCIÓN AQUÍ

HIERRO


Ataque electroquímico:Se define como reacción química, acompañado por

transferencia o desplazamiento de electrones. En este tipo de reacción, se presentan los fenómenos de oxidación y reducción.

Al ser la corrosión metálica un proceso electroquímico, es importante comprender la naturaleza de las reacciones electroquímicas.

• La reacción del zinc con el ácido clorhídrico, en soluciones acuosas.

(1)2222 HClZnClHZn


Ataque electroquímico, continúa…..:En la ecuación (1) se observa que el ión cloruro no participa en forma

directa en la reacción, puesto que aparece en ambos miembros de la ecuación sin alterarse por la reacción de corrosión; por la tanto la ecuación se puede escribir de la siguiente forma:

(2)

Por lo que la corrosión del zinc en ácido clorhídrico consiste en la reacción del zinc y los iones hidrógeno. El zinc es oxidado en iones zinc (incremento en la valencia) y los iones hidrógeno son reducidos a gas disminuyendo su valencia.

22 HZnhZn


Ataque electroquímico, continúa…..:De aquí que la reacción de oxidación (reacción anódica), significa un

incremento en el estado de oxidación o valencia con producción de electrones:

(3)Y la reacción de reducción (reacción catódica), representa una

disminución en el estado de oxidación o valencia y el consumo de electrones, ver ecuación:

(4)Todo proceso de corrosión necesita por lo menos una reacción de

oxidación (anódica) y una reacción de reducción (catódica); por lo que se puede decir que las reacciones de la corrosión son electroquímica en naturaleza, esto no ayuda a simplificar el análisis de los procesos corrosivos.

eZnZn 2

222 HeH


Una pieza de hiero y cobre, inmersos en una solución de cloruro de sodio en presencia de aire; generarán dos productos de reacción, cloruro ferroso al ánodo y el hidróxido de sodio al cátodo, se unirán en la parte media del líquido, produciendo hidróxido ferroso, el cuál tomará otra vez oxigeno para producir óxido férrico hidratado (herrumbre amarilla). El resultado final es, por lo tanto, una combinación de hierro, oxigeno y agua; para dar el óxido de hierro hidratado.

X

XXX

XXXXX

XXXXX

XXXXXXX

XXXXXXX

FORMACIÓN DE OXIDACIÓN AQUI

O2 ES TOMADO, FORMANDO AQUI NaOHFeCl2 ES FORMANDO AQUI

SOLUCION DE CLORURO DE SODIO

AIRE

HIERRO COBREELECTRONES

X

XXX

XXXXX

XXXXX

XXXXXXX

XXXXXXX

FORMACIÓN DE OXIDACIÓN AQUI

O2 ES TOMADO, FORMANDO AQUI NaOHFeCl2 ES FORMANDO AQUI

SOLUCION DE CLORURO DE SODIO

AIRE

HIERRO COBREELECTRONESHIERRO COBREELECTRONES


Para el caso del hierro y del acero, que son los materiales de construcción más comunes; el proceso de corrosión considera la formación de pequeñas pilas galvánicas en toda la superficie expuesta, presentándose un flujo de electrones de las zonas anódicas donde se disuelve el hierro hacia la zonas catódicas donde se desprende hidrógeno ó se forman iones hidróxilo (álcali); para cerrar el circuito eléctrico se requiere la presencia de un electrolito proporcionado por el medio. En el siguiente diagrama se muestra esta situación.


Diagrama:

CATODO

ANODO

CATODO

2e-

2e-

Fe++

Fe++

FeOHOOHOHOFe 24/12/1.2/1 22232

FeOHOOHOHOFe 24/12/1.2/1 22232

OHOOHe 22/12 22

OHOOHe 22/12 22 O2

O2

MEDIO CORROSIVO

SUPERFICIE

ACERO

HERRUMBRE

HERRUMBRE


La reacción anódica:No inicia, sin una correspondiente reacción catódica;

formando así el proceso de reducción. Los electrones liberados por el ánodo viajan a través del circuito externo y reaccionan con algunas especies de la superficie del cátodo. En soluciones acuosas, esta reacción es la reducción de iones de hidrógeno a hidrógeno atómico. Este desprendimiento ocurre con una gran variedad de metales y de ácidos, tales como el clorhídrico, sulfúrico, fluorhídrico, acético, fórmico y otros ácidos solubles en agua.

• Ejemplo de reacciones anódicas donde los iones hidrógeno se reducen a gas hidrógeno:

222 HZnClHClZn


La reacción anódica, continúa……:De acuerdo con lo anterior, una reacción anódica se puede

representar en forma general como sigue:

La corrosión del metal da por resultado su oxidación para formar iones con valencia +n y la liberación de n electrones.

El valor de n depende de la naturaleza del metal, así por ejemplo la plata es monovalente mientras que otros metales como el fierro, titanio y uranio son polivalentes y algunos pueden tener cargas positivas, tan elevadas como 8.

neMM n


Reacciones catódicas:No nada más se encuentran las reacciones con

desprendimiento de hidrógeno, la reducción del oxigeno también corresponde a una reacción catódica muy común, ya que el oxigeno esta presente en la atmósfera y las soluciones están expuestas a la misma.

La reducción de iones metálicos y el depósito de metales aunque es menos frecuente, causa problemas de corrosión muy severos. Todas estas reacciones tienen en común que consumen electrones y todas las reacciones de corrosión son simplemente combinaciones de una o más de las reacciones catódicas, unidas con una reacción anódica.


Ejemplo de reacciones catódicas:

Los productos de estas reacciones son iones Zn+2 y iones OH-, que inmediatamente reaccionan para formar el hidróxido de Zinc Zn(OH)2 insoluble

22

22

22

2

)(24222

442

422

OHZnOHZnoOHZn

OHeOHO

eZnZn


Reacciones catódicas, continúa…….:Durante la corrosión pueden ocurrir una reacción de

oxidación y de reducción, los átomos de los componentes metálicos pasan a la solución en forma de iones, como sucede con la aleación de cromo fierro; en donde tanto el cromo como el fierro son oxidados a iones.

En el proceso de corrosión del zinc en una solución de ácido clorhídrico conteniendo oxigeno disuelto (ver figura 3), existe la posibilidad de que se formen dos reacciones catódicas: el desprendimiento de hidrógeno y la reducción del oxigeno,


Reacciones catódicas, continúa…….: por lo que la velocidad de corrosión del zinc se incrementa; las

soluciones ácidas conteniendo oxigeno disuelto o expuestas al aire, son generalmente más corrosivas que los ácidos exentos de aire. De aquí que si queremos disminuir la corrosión en los metales en medios ácidos, tendremos que remover el oxigeno (por medios químicos o mecánicos).

Fig: 3

AIRE

SOLUCION DE NaCl

PICADURA FORMANDO UN PEQUEÑO ANODO

ESCORIA AMPULA

ACERO

LAMINACIÓN


Polarización:La polarización es un cambio en el

potencial como resultado de la corriente de flujo (ver figura 4). Entre una reacción catódica y una anódica (o ambas), que pueden llegar a polarizarse.

Hay dos tipos de polarización que son:

• La polarización de activación.• polarización por concentración.

I corr

E corr

Potencial catódico

Anodo

Log I

Diagrama de polarización

Vol

taje

E

I corr

E corr

Potencial catódico

Anodo

Log I

Diagrama de polarización

Vol

taje

E


Polarización, continúa…..:La polarización por activación es generalmente el factor que controla la

corrosión en ácidos fuertes, mientras que la polarización por concentración predomina cuando la concentración de las especies activas es baja, por ejemplo en ácidos diluidos o en soluciones salinas y agua con oxigeno, ya que la solubilidad del oxígeno es muy baja en soluciones acuosas.

Conocer el tipo de polarización, permite predecir las características del sistema corrosivo. Ejem., si la corrosión es controlada por la polarización por concentración, entonces cualquier incremento en la velocidad de difusión de las especies activas deberá incrementar la velocidad de corrosión y en un sistema de esta naturaleza, la agitación del líquido tiende a incrementar la velocidad de corrosión del metal. Caso contrario, si la reacción catódica se controla por la polarización por activación, entonces la agitación no tendrá ningún efecto en la velocidad de corrosión.


Corrosión de un metal:Cuando un metal o aleación es corroído en un ambiente

homogéneo, los ánodos y cátodos son microscópicamente pequeñas manchas en la superficie del metal. También la diferencial de potencial en un metal entre dos sitios; se puede dar por las diferencias en: la estructura molecular, por diferentes grados del trabajo en frío o por diferencias en los niveles de esfuerzo residual. En todos estos casos, parte de la superficie del metal tiene o adquiere una película superficial con un potencial de solución diferente que el metal mismo. Estas condiciones nos lleva a la corrosión conocida como una corrosión galvánica.


Potencial de oxido reducción:El potencial de óxido reducción; es el potencial relativo de una

reacción electroquímica en condiciones de equilibrio por lo que las reacciones deben proceder a la misma velocidad en ambas direcciones. A estos potenciales también se les conoce como Potenciales Redox y serie de fuerzas electromotrices.

Criterios para corrosión:Este potencial de óxido reducción sirve para predecir la corrosión de

un metal en un medio ambiente dado. En una reacción electroquímica la media celda más negativa tiende a oxidarse, mientras que la media celda más positiva tiende a reducirse. Aplicando esta regla al caso del zinc que se corroe en soluciones ácidas, podemos ver que la media celda zinc metálico iones zinc es más negativo que la media celda iones-hidrógeno hidrógeno gaseoso


Tabla 1.- Potenciales Estándar de oxido – reducción (Redox) 25ºC eAuAu 33

1.42 NOBLE

ePtPt 22 1.2

OHeHO 22 244 1.23

ePdPd 2 0.83

eAgAg 0.799

eHgHg 22 2 0.798

23 FeeFe 0.771

OHeOHO 442 22 0.401

eCuCu 22 0.34

24 2 SneSn 0.154

222 HeH 0.0 REFERENCIA

ePbPb 22 -0.126

eSnSn 22 -0.140

eNiNi 22 -0.23

eCoCo 22 -0.27

eCdCd 22 -0.402

eFeFe 22 -0.44

eCrCr 33 -0.71

eZnZn 22 -0.763

eAlAl 33 -1.66

eMgMg 22 -2.38

eNaNa -2.71

eKK -2.92 ACTIVO

Capitulo 6; Corrosión y fenómenos metalúrgicos

Fenómenos de corrosión:La habilidad para reconocer y distinguir diversos tipos de

corrosión, metalúrgica y fenómenos mecánicos, resulta una parte importante en el análisis de falla y por ende una extensión para el control de la corrosión. Aunque muchos expertos no están de acuerdo; existen básicamente 8 formas de corrosión:

• Corrosión general uniforme• Corrosión localizada• Corrosión galvánica• Fenómeno de agrietamiento• Efectos por la velocidad (erosión, cavitación, rozamiento)• Corrosión general interna• Exfoliación y/o disolución selectiva• Corrosión por alta temperatura


Otra clasificación de la corrosión (clasificación generalizada):

Naturaleza de la substancia corrosiva; la corrosión puede ser clasificada como húmeda o seca. Para el primer caso se requiere un líquido o humedad, y para la segunda, la reacción se desarrolla con gases a alta temperatura.

Mecanismos de corrosión; este comprende las reacciones electroquímicas ó químicas.

Apariencia del metal; la corrosión puede ser uniforme y entonces el metal se corroe a la misma velocidad en toda la superficie, o bien puede ser localizada, en cuyo caso sólo resultan afectadas pequeñas áreas.


Corrosión generalizada:Se caracterizada por una regular

perdida de metal. Todos los metales están sujetos a este tipo de corrosión bajo ciertas condiciones; tales como, la formación de herrumbre del acero o disolución del zinc por ácido diluido. Es la forma más deseable de ataque corrosivo; porque se presta para predecir la vida del equipo.


Corrosión localizada:Este tipo de corrosión ocurre normalmente en

áreas discretas; en equipos para manejo de aceite y gas. Sin embargo, en caso de picaduras localizadas el ataque puede ser de grandes consecuencias. Las picaduras en la superficie expuesta, se pueden originar por fallas en la película superficial o por la acción de una celda local, bajos depósito de sólidos. La corrosión por crevice es una particular forma de picaduras que pueden ocurrir entre las caras de dos superficies o de bridas, generalmente debido a los efectos de las celdas de concentración de oxigeno


Corrosión galvánica:también conocida como corrosión bimetálica o

corrosión de 2 metales. El ataque de la corrosión galvánica es un ataque acelerado ocasionado por un contacto eléctrico entre conductores disímiles en un electrolito. La corrosión acelerada es sufrida hacia el miembro anódico del par (por ejemplo, el acero en una celda de hierro y cobre en agua de mar), y depende de su relativa posición en la serie galvánica (mientras más grande es la diferencial de potencial; mayor será la probabilidad de que se presente la corrosión galvánica) y relativa área y geometría de los dos electrodos.


Efectos por la velocidad; este tipo de corrosión abarca, corrosión por erosión, cavitación y rozamiento. Corrosión por erosión; es un ataque acelerado por las altas velocidades de flujo o choque. Hay actualmente una familia de fenómenos de alcance puramente mecánicos como la abrasión y desgaste relacionado al tipo de corrosión en la que la película protectora es barrida por las condiciones de flujo. En todos los casos, hay un patrón distintivo del flujo (cobre en agua y acero en vapor).


Cavitación:Es una forma distintiva de ataque de velocidad, causada

por la implosión de burbujas formadas donde la presión local en el líquido, cae debajo de la presión de vapor. Uno puede observar poros o salidas como efecto de escopleado con gurbia, desigual a la línea de corrosión por erosión del flujo. La cavitación es observada en los impulsores y en carcazas.

Rozamiento; es otra forma de corrosión asociada con movimiento, en este caso entre superficie


Rozamiento:es otra forma de corrosión asociada con

movimiento, en este caso entre superficies de acoplamiento bajo cargas y sujetas a vibración. Esto induce al rasgado lejos de las partículas pequeñas que serán oxidadas posteriormente, o de otra manera se corroen entre las superficies de contacto. Un ejemplo típico es el rozamiento de los cojinetes de las ruedas de un automotor, sí el auto es soportado inadecuadamente durante el envío o embarque.


Fenómenos de corrosión:


Corrosión general interna:Se origina generalmente desde el vaciado al molde, su solidificación

forme núcleos al azar, los cuales crecen en un arreglo atómico regular para formando granos o cristales de la estructura metálica. Debido a la nucleación al azar, los planos de los átomos en las cercanías de los granos no encajan perfectamente bien, quedando espacios entre ellos (límite de grano). Estos límites, son atacados de manera preferencial por el agente corrosivo; por la poca resistencia. El ataque puede ser generalizado, si el material es tratado térmicamente de manera inadecuada ó el ataque se localiza en las zonas afectadas por el calor de las soldaduras (principalmente en los aceros inoxidables austeníticos).


Corrosión por exfoliación y disolución selectiva:Es la remoción selectiva de un constituyente metálico de

una aleación, que comienza sobre una superficie limpia, pero que se esparce debajo de ella y difiere de la corrosión por picadura. El ataque tiene una apariencia laminar y escamoso; capas completas son removidas (selectiva de un constituyente metálico) y en ocasiones ampollado de la superficie. La disolución selectiva de cualquier constituyente de una aleación debilita la estructura del metal sin necesariamente cambiar la apariencia o dimensión física.


Fenómeno catalítico:incluye ambos, las grietas relacionada con la corrosión por medio

ambiente y la fatiga mecánica-electroquímica. El agrietamiento por medio ambiente comprende tres formas de ataque, la cuál involucra el agrietamiento por fragilización de un metal o aleación, bajo efectos combinados de esfuerzo de tensión y un agente corrosivo específico, las tres formas son:– Corrosión por esfuerzo (SCC): un proceso anódico ejemplificado por los

cloruros en el acero inoxidable.– Agrietamiento asistido por Hidrógeno; proceso catódico ejemplificado

por el agrietamiento por el esfuerzo del sulfuro en los aceros, endurecidos por sulfuro de hidrógeno.

– Agrietamiento del metal líquido; proceso de agrietamiento ejemplificado por la acción del Mercurio sobre el trabajo en frío del bronce.


Corrosión por alta temperatura:Este tipo de corrosión incluye una variedad de

fenómenos en los que se involucra la conversión del metal, a componentes metálicos. El producto más común es el óxido de metal, otras conversiones (haluros, sulfuros, carburos, nitruros, etc.,) posibles. La reacción puede ocurrir sobre la superficie del metal o dentro de la estructura del metal mismo.


Fenómenos metalúrgicos:Hay dos fenómenos metalúrgicos que aunque la corrosión no lo

relaciona, son si embargo importantes en la selección de materiales.

Ductilidad nula, es el fenómeno en el cuál un metal dúctil o aleación llega a fragilizarse con el decrecimiento en la temperatura. Los aceros son particularmente susceptibles a estos fenómenos, pero las aleaciones son tan resistentes a la corrosión como los aceros inoxidables ferríticos.

Agrietamiento en caliente; micro-fisura que pueden ocurrir bajo esfuerzos de tensión a elevadas temperaturas (durante la soldadura) debido a los componentes que se separan del grano durante la fusión. Cuando un material es trabajado en caliente o soldado, los constituyentes de baja fusión se separan (aunque el metal mismo este bien debajo de su rango de fusión) y salen a una red de microfisuras.

Capitulo 8; Agrietamiento por el medio ambiente

Teoría:La presencia de grietas por el medio ambiente es una forma de

corrosión localizada en la cuál los esfuerzos de tensión y la corrosión tienen un efecto de aceleración mutua, causando grietas de un material en un ambiente específico. La falla trae consigo el rompimiento del material.

Materiales metálicosA menudo todos los metales y aleaciones están sujetos a grietas por el

medio ambiente en ciertos ambientes. Esta especificidad entre el material y el medio ambiente es una característica clave para diferenciar la fatiga de la corrosión. También a diferencia de la fatiga, los esfuerzos son a menudo una interferencia estática como la naturaleza dinámica.


Corrosión por esfuerzo (SCC):

Este es un proceso anódico, el cuál puede ser aliviado por una protección catódica. Un ejemplo típico, que se presenta; en los aceros inoxidables en medios ambientes con presencia de cloruros.


Corrosión por esfuerzo (SCC), continúa….:Los principales factores involucrados en un problema de

corrosión por esfuerzo (SCC), son la magnitud de los esfuerzos de tensión, la naturaleza del ambiente, y las características del material y el tiempo de exposición.

Estos factores interactúan y su relativa importancia varía con las condiciones de exposición. La rapidez de la falla puede variar desde escasas horas (incluso minutos, en casos extremos) hasta períodos de algunos años.

Capitulo 9; Pruebas de corrosión

Objetivo de las pruebas de laboratorio:Hay muchas razones para correr pruebas en laboratorio y

campo, y muchas consideraciones en su diseño y utilización. El propósito de estas pruebas deben ser claramente definidas y entendidas. En algunos casos, las pruebas de laboratorio serán suficientes; mientras que en otras, las pruebas estarán bajo las condiciones de servicio.

Hay básicamente tres tipos de pruebas de laboratorio, relacionada al fenómeno de corrosión específica, al aseguramiento de calidad y al comportamiento, específicamente.


Pruebas de laboratorio:– Fenómeno de corrosión; estas pruebas intentan evaluar la

resistencia relativa del metal y aleaciones a específico tipo de ataque, por ejemplo; SCC, Pitting, corrosión intergranular.

– Aseguramiento de calidad; las pruebas de aseguramiento de calidad, son pruebas estandarizadas; las cuales intentar dar una evaluación cuantitativa de la resistencia del metal y aleaciones al fenómeno para le cuál son conocidos.

– Servicio de pruebas; las pruebas de laboratorio relacionadas al servicio; pueden ser divididas dentro de tres categorías: pruebas con soluciones estándares para categorizar nuevos materiales; las pruebas de laboratorio de materiales estudiados con respecto a las condiciones de problemas específicos de velocidad, temperatura, calor, etc., y las pruebas predictivas que intentan establecer un comportamiento probable del material.


Pruebas de campo:Hay numerosas razones para correr pruebas de campo, en

adición a las de laboratorio. En las pruebas de laboratorio no es posible duplicar las condiciones de planta por las dificultades de simular las condiciones de temperatura, presión, flujos, contaminantes, etc., una prueba de campo es más confiable para comparar los materiales alternativos. Es a menudo la única forma para monitorear el efecto de las variables y los cambios en las condiciones de proceso.


Rack de testigos:son accesorios que intentan sostener cupones dentro de

los tanques o tuberías, estos testigos deberán estar aislados para evitar la corrosión por par galvánico. En el renglón inferior se incluye el Código que describe el procedimiento de evaluación para determinar el rango de corrosión mediante los cupones de corrosión.


El tiempo de exposición es importante para obtener buenos datos:

Para metales en los que la experiencia nos indican severas velocidades de corrosión; no son necesarios los tiempos largos.

Para metales pasivos, los tiempos de exposición grandes son necesarios para romper la película del pasivado. un período de prueba largo siempre es más confiable: El parrafo 11 del Código ASTM G 4 cubre las pruebas con cupones de corrosión en equipos.

The rule of thumb given in this paragraph is: 2000El tiempo de exposición en horas = ------------------------------------------- mpy


Test rack:If we are expected corrosion rate for type 316 stainless steel to be 5

mpy, the test rack should be exposed for at least 400 hours. (I think this is too short a time for corrosion test rack; it is probably minimum time needed for good results)

NACE recommended practice RP0775-91 states that short term exposure (15-45 days) will provide quick answers but may give higher corrosion rates than those obtained after long term exposures (60-90 days).

My preference with corrosion test racks is 3 months minimum exposure.

Capitulo 10; Control de la corrosión

Hay cinco enfoques básicos para el control de la corrosión:– Cambios en el material de construcción.– Cambios en la naturaleza del medio ambiente.– Barrera protectora o protección anticorrosiva entre el

material y el medio ambiente.– Aplicación de un potencial electroquímico al material.– Cambios en el diseño de los equipos


Como controlar la Corrosión:A la fecha se cuentan con varios métodos que han

resultado ser los más prácticos para controlar la corrosión del acero, cuya selección para cada caso dependerá de las condiciones del medio y de factores técnico-económicos. Estos métodos pueden justificarse a través de un análisis del mecanismo de corrosión:


Protección catódica:La protección catódica ó prevención de la corrosión por

métodos electroquímicos; se utiliza cuando un metal se hace más catódico o negativo, imprimiéndole corriente eléctrica mediante un circuito eléctrico externo, invirtiendo el sentido del flujo de electrones y evitando así la disolución del hierro ó conectándolo con otro metal más activo (podría ser un sistema de ánodos de sacrificio) que el metal que se desea proteger. Por ejemplo, el acero se conecta a una pieza de zinc, el zinc se corroe dando protección al acero. El sistema de ánodos de sacrificio es utilizando preferentemente en estructuras y tuberías enterradas ó sumergidas.


Inhibidores de corrosión: Considera el uso de pequeñas cantidades de compuestos

orgánicos ó inorgánicos capaces de formar una película o barrera adherente en la superficie del acero por atracción eléctrica ó por una reacción, evitando el acceso de los agentes corrosivos. Estos compuestos se caracterizan por las altas cargas eléctricas en los extremos de sus moléculas, capaces de ser atraídas por la superficie a proteger. Desafortunadamente esta atracción no es permanente, siendo necesario una dosificación constante en el medio ( ejemplos en medios fluidos o de recirculación).


Inhibidores de corrosión, continúa….: Características principales que debe cumplir un Inhibidor

de corrosión:– debe proteger el sistema.– debe utilizarse en pequeñas cantidades.– ser económico.– no debe alterar el proceso del sistema a proteger.– debe ser de fácil manejo y almacenamiento.– no ser tóxico ni contaminante


Inhibidores de corrosión, continúa….:Clasificación de los Inhibidores de Corrosión; por su forma

de actuar, es la clasificación más común, clasificándolos como:

• tipo A, por formar una capa protectora en la superficie metálica, aislándolos del medio corrosivo.

• Tipo B, a inhibidores que reducen la agresividad del medio corrosivo.


Uso de recubrimientos anticorrosivos; Igual al método anterior, sólo que la barrera es formada a

partir de la aplicación de una dispersión líquida de una resina y un pigmento, con eliminación posterior del solvente, obteniéndose una película sólida adherida a la superficie metálica. La calidad de la película dependerá de la resistencia de esta, al medio ambiente, de la calidad de la mano de obra y de la preparación de superficie; así como del control de calidad durante l apalicación.


Selección de los materiales de construcción: Cuando las condiciones del medio son excesivamente

agresivas; se puede recurrir a una selección adecuada de materiales. La alta resistencia a la corrosión, se basa en la formación inicial de una capa delgada de óxido del metal, muy adherente e impermeable (pasivación). Este método es de poco uso.


Temperatura: La corrosión como cualquier reacción química o

electroquímica, aumenta su velocidad al incrementar la temperatura. De igual modo la eficiencia de los inhibidores de corrosión decrece al incrementarse la temperatura.


pH:Para materiales ferrosos a menor pH mayor velocidad de corrosión.

COMPORTAMIENTO DE LA VELOCIDAD DE CORROSION DEL FIERRO AL VARIRA EL pH

02468

10

0 5 10 15

pH

VELO

CID

AD

DE

CO

RR

OSI

ON

Serie1


velocidad de flujo del medio corrosivo:Esta variable causa una velocidad de corrosión en la mayoría de

los casos, tal y como se muestra en la siguiente figura.

RELACION ENTRE VELOCIDAD DE CORROSION Y VELOCIDAD DE AGITACIÓN

0

5

10

15

1 2 3 4 5 6 7

r. p. m.

Velo

cida

d de

co

rros

ión,

mpy

Serie1

Clasificación de los diferentes tipos de Corrosión

corrosión fenómeno.ppt

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