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Corrosión en metales parte 2 2012

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Corrosión en metales parte 2 2012

  1. 1. FFOORRMMAASS DDEE CCOORRRROOSSIIÓÓNN Biológica Según la Naturaleza Húmeda Seca Según el Mecanismo Química Electroquímica Uniforme Según su Morfología Microscópica localizada Macroscópica localizada Galvánica Intergranular Picadura Rendija Disolución selectiva Erosión - Corrosión Cavitación Exfoliación SCC
  2. 2. CCOORRRROOSSIIÓÓNN UUNNIIFFOORRMMEE • El ataque o degradación de la superficie se extiende a toda la pieza o gran parte de ella. • Una gradual pérdida de espesor tiene lugar hasta que la falla ocurre. • Desde el punto de vista de pérdida de material es la forma de corrosión más importante. • Fácil de medir y predecir y por lo tanto las fallas son esporádicas. • Desde el punto de vista de la apariencia puede causar problemas. • Se controla mediante protección catódica, uso de pinturas o recubrimientos metálicos o simplemente con una adecuada metalurgia. • La velocidad o tasa de corrosión es fácil de estimar y la vida remanente se puede pronosticar con aceptable exactitud.
  3. 3. CCOORRRROOSSIIÓÓNN UUNNIIFFOORRMMEE Estimación de vida remanente: [mm/año] = × r 87,6 W A t R × × mgr Valores de R < 0,5 mm/año son medianamente aceptables gr/cm3 hr cm2 Como en la mayoría de los tipos de corrosión en metales este es un fenómeno electroquímico. A escala microscópica podemos decir que las reacciones de Ox – Red ocurren en toda la superficie expuesta existiendo infinitos microcatodos y microanodos repartidos uniformemente y “móviles”
  4. 4. CCOORRRROOSSIIÓÓNN GGAALLVVÁÁNNIICCAA - Este tipo de ataque localizado surge cuando se acoplan eléctricamente materiales conductores disímiles y se encuentran inmersos en un mismo electrolito. Por lo tanto deben existir tres condiciones esenciales: - La fuerza impulsora que da lugar al proceso galvánico o flujo de corriente galvánica es la diferencia de potencial entre los metales acoplados. La dirección de la corriente y por lo tanto el comportamiento galvánico dependerá de cual de los dos materiales es más o menos reactivo respecto al electrolito. Un electrolito Un vínculo - De los dos metales el de menor en común Los metales poseer diferentes potenciales en la superficie eléctrico resistencia a la corrosión resultara atacado y su superficie se volverá ánodo mientras que el de mayor resistencia a la corrosión no sufrirá ataque y su superficie se convierte en cátodo. Los factores que afectan la tasa de corrosión de una cupla galvánica formada son: • La magnitud de la diferencia de potencial entre los metales o aleaciones (serie galvánica) • La naturaleza del medio •La relación de áreas de los dos componentes
  5. 5. CCOORRRROOSSIIÓÓNN GGAALLVVÁÁNNIICCAA EFECTO DE LA DISTANCIA, RELACIÓN AREA Y GEOMETRÍA Relación de área: es el cociente entre el área de superficie ocupada por el cátodo (metal más noble) y el área del más activo. Una relación elevada resulta desfavorable por cuanto en estas condiciones la densidad de corriente en el ánodo se ve incrementada conduciendo a un aumento de la corrosión en el ánodo. Esto es más crítico si la cupla galvánica esta bajo control catódico. El caso opuesto, cuando el área anódica es comparativamente mayor a la catódica, y la cupla esta bajo control catódico, produce un efecto acelerador galvánico muy débil como consecuencia de que la densidad de corriente catódica es la que se incrementa y que predomina la polarización del metal más noble. DDDDiiiissssttttaaaannnncccciiiiaaaa: Metales disímiles ubicados muy próximos entre si sufren un ataque galvánico más severo que aquellos que están más apartados. Este efecto distancia” dependerá de la conductibilidad del electrolito. GGGGeeeeoooommmmeeeettttrrrrííííaaaa:::: La geometría del circuito eléctrico establecido juega también un rol importante puesto que el flujo de corriente de corrosión siempre toma lugar por el camino de menor resistencia eléctrica.
  6. 6. CORROSIÓN PPOORR RREENNDDIIJJAA • Es una forma de corrosión localizada asociada a zonas donde el medio reactivo permanece estancado. Allí el medio experimenta cambios en las concentraciones de los diferentes elementos que dan inicio al ataque: – Baja la concentración de Inhibidores – Baja la concentración de oxígeno – Aumenta la acidez – Genera iones peligrosos como por ej. cloruros. CRONOLOGÍA Etapa I Etapa II Etapa III
  7. 7. CORROSIÓN PPOORR PPIICCAADDUURRAA • Forma de corrosión localizada por la cual se forman en la superficie pequeñas cavidades de diversas formas: • Este tipo de corrosión resulta peligrosa pues es de difícil detección y escasa pérdida de material antes de la falla. • Una picadura puede iniciarse en una heterogeneidad en la superficie, ya sea química o física. Por ejemplo defectos superficiales, inclusiones, partículas de segunda fase, segregación en borde de grano, rayas, golpes, presencia de residuos o depósitos (corrosión bajo depósito) •• El mecanismo es exactamente el mismo que el explicado en corrosión por rendija aunque a diferencia de este no requiere la existencia de una ranura o rendija para iniciarse. Es probable que la picadura se inicie en puntos tales como los citados mas arriba, pero una vez iniciada la disolución localizada se produce un consumo del reactivo en la picadura y un aumento de la acidez y las especies aniónicas (cloruros) tal cual ocurre en una rendija.
  8. 8. CORROSIÓN PPOORR PPIICCAADDUURRAA Muchas aleaciones que se pasivan en un determinado medio, son poco resistentes a la corrosión por picaduras debido a que las especies como H+ o Cl-destruyen la capa pasivadora dentro de la picadura o intersticios.
  9. 9. CORROSIÓN BBAAJJOO TTEENNSSIIÓÓNN ((SSCCCC)) • Fisuras inducidas por la acción combinada de un estado de tensiones suficientemente elevado y la presencia de un medio reactivo. • El estado de tensiones puede ser debido a esfuerzos de servicio o bien introducido por operaciones previas como conformado, soldadura, tratamiento térmico, mecanizado, rectificado, etc. Inconel • Esta forma de corrosión ocurre para determinada combinación de metal – medio – estado de tensión. • Morfológicamente es del tipo localizada con finas grietas que penetran el material. • Para combatirla se debe usar una metalurgia adecuada, disminuir las tensiones, eliminar las especies reactivas del medio (O – Cl – OH) y evitar diseños que generen sitios estancos. Efectuar recocidos quita tensiones luego de los procesos de fabricación mencionados. 316
  10. 10. CORROSIÓN BBAAJJOO TTEENNSSIIÓÓNN ((SSCCCC))
  11. 11. CCAAVVIITTAACCIIÓÓNN • Tiene lugar cuando la presión de un fluido líquido disminuye por debajo de su presión de vapor. Esto genera burbujas que cuando alcanzan zonas de alta presión colapsan de manera implosiva Cavitación en un desaireador • La cavitación puede ser evitada o atenuada disminuyendo los gradiente bruscos de presión y no cayendo por debajo de la presión de vapor del fluido. Complementariamente se pueden utilizar recubrimientos elásticos. •Existen sitios preferenciales donde este fenómeno ocurre. –Lado succión de una bomba –Descarga de una válvula o regulador –Cualquier geometría que altere el flujo como ser codos, reducciones y tee –Condiciones de proceso que den lugar a expansiones súbitas.
  12. 12. CORROSIÓN IINNTTEERRGGRRAANNUULLAARR • Este tipo de ataque se localiza en los bordes de grano o en las áreas adyacentes a ellos, mientras que el resto del grano permanece inalterado. • Este tipo de corrosión esta asociado a fenómenos de segregación química de solutos o fases que precipitan en los bordes de grano. Como consecuencia del desorden atómico presente en los bordes de grano de un metal policristalino, la energía de deformación almacenada es mayor en la región de los bordes que en el resto del grano.
  13. 13. CORROSIÓN IINNTTEERRGGRRAANNUULLAARR Esto hace al borde de grano más reactivo que el resto del grano. Teniendo esto en mente y bajo determinadas condiciones se produce, ya sea por falta o bien enriquecimiento de un elemento de aleación, un cambio en la composición química del borde y/o cercano al él, disminuyendo su resistencia a la corrosión respecto al grano. Un típico ejemplo de este tipo de corrosión son los aceros iinnooxxiiddaabblleess aauusstteennííttiiccooss..
  14. 14. CORROSIÓN IINNTTEERRGGRRAANNUULLAARR Los inox. basan su resistencia a la corrosión en ambientes oxidantes a la presencia de cromo en solución (disuelto) en la fase hierro gamma (austenita). SENSIBILIZACIÓN Ahora bien bajo determinadas circunstancias estas aleaciones de Fe pueden sufrir lo que se llama “sensibilización”. Esto es la precipitación de carburos de cromo en los bordes grano lo que significa un decaimiento del contenido de cromo en solución en las zonas adyacentes al limite de grano. Factores y circunstancias que promueven la SENSIBILIZACIÓN de los inoxidables austeníticos: Serie 300 con %C 0,03 y sin elementos estabilizantes (Ti, Nb) Prolongadas exposiciones a temperaturas entre 450°C y los 870°C (soldadura)
  15. 15. CORROSIÓN IINNTTEERRGGRRAANNUULLAARR Son 4 placas soldadas de diferentes inoxidables y sometidas a un ataque de una solución caliente de HNO3 + HF.
  16. 16. CORROSIÓN IINNTTEERRGGRRAANNUULLAARR SOLUCIONES • Recocido post-soldadura entre 1000°C y 1150°C + enfriamiento rápido • Usando un acero con %C EFECTO DE LA METALURGIA 0,03% • Utilizando un acero estabilizado con Ti o Nb
  17. 17. EERROOSSIIÓÓNN CCOORRRROOSSIIÓÓNN • Es un ataque acelerado resultante de la combinación de ataque químico más la acción mecánica del fluido. • Muchas veces la velocidad del flujo no permite que se establezca la capa pasivadora y por lo tanto incrementa la acción química. Este fenómeno se agrava ante la presencia de partículas sólidas suspendidas. • Un flujo turbulento agrava el problema. • Esta forma de corrosión se combate con una buena selección del material, reducir la velocidad del fluido y promover el flujo laminar. • Evitar cambios abruptos de dirección, superficies rugosas, obstrucciones innecesarias, soldaduras a tope desalineadas, aumentar el espesor en aquellas áreas más vulnerables, incrementar los diámetros de las cañerías, utilizar postizos de fácil reposición (ferrules), filtrar partículas sólidas. Utilizar recubrimientos adecuados puede ayudar al problema
  18. 18. CORROSIÓN BAJO AAIISSLLAACCIIÓÓNN ((CCUUII)) • Es el resultado de la acumulación de agua o vapor entre la superficie del metal y la aislación térmica. • Sobre aceros al carbono la CUI se manifiesta como corrosión uniforme o localizada (pitting). En los aceros inoxidables de la serie 300 como SCC y pitting. • Los lugares donde frecuentemente ocurre el daño son donde el agua se acumula o penetra la aislación por gravedad. Conexiones, soportes, en cañerías horizontales en la parte inferior, en las verticales en el fondo. ••Rango de temperaturas crítico 50°C a 100°C, aunque puede ocurrir desde –25°C a los 150°C. •Los sistemas que presentan variaciones de temperatura periódicas son más factibles de presentar CUI.
  19. 19. CORROSIÓN SSEECCAA OO GGAASSEEOOSSAA Cuando un metal esta expuesto a un gas oxidante a elevada temperatura, el proceso corrosivo puede darse por medio de una reacción directa con el gas, sin necesidad de la presencia de un electrolito. Este tipo de corrosión se conoce como corrosión seca, gaseosa u oxidación a alta temperatura. El espesor de la capa de óxido crece como resultado de la reacciones que tienen lugar en las interfases óxido/gas y metal/óxido debido al movimiento de iones a través de la capa de óxido comportándose como un electrolito sólido.
  20. 20. CORROSIÓN SSEECCAA OO GGAASSEEOOSSAA
  21. 21. CCOORRRROOSSIIÓÓNN SSEECCAA OO GGAASSEEOOSSAA • InicialmenteelIIInnniiiccciiiaaalllmmmeeennnttteee eeelll ffffiiiillllmmmm ddddeeee óóóóxxxxiiiiddddoooo ccccrrrreeeecccceeee rrrrááááppppiiiiddddaaaammmmeeeennnntttteeee.... SSSSiiii eeeessss uuuunnnn ssssóóóólllliiiiddddoooo ppppoooorrrroooossssoooo qqqquuuueeee ccccuuuubbbbrrrreeee ttttooooddddaaaa llllaaaa ssssuuuuppppeeeerrrrffffiiiicccciiiieeee llllaaaa vvvveeeelllloooocccciiiiddddaaaadddd iiiinnnniiiicccciiiiaaaallll ddddeeee llllaaaa rrrreeeeaaaacccccccciiiióóóónnnn ddddiiiissssmmmmiiiinnnnuuuuyyyyeeee aaaa mmmmeeeeddddiiiiddddaaaa qqqquuuueeee eeeellll eeeessssppppeeeessssoooorrrr ccccrrrreeeecccceeee yyyy llllaaaa cccciiiinnnnééééttttiiiiccccaaaa ddddeeee llllaaaa rrrreeeeaaaacccccccciiiióóóónnnn ccccoooommmmiiiieeeennnnzzzzaaaa aaaa sssseeeerrrr ccccoooonnnnttttrrrroooollllaaaaddddaaaa ppppoooorrrr eeeellll mmmmoooovvvviiiimmmmiiiieeeennnnttttoooo ddddeeee llllaaaassss eeeessssppppeeeecccciiiieeeessss rrrreeeeaaaaccccttttiiiivvvvaaaassss aaaa ttttrrrraaaavvvvééééssss ddddeeeellll ffffiiiillllmmmm.... AAAA ppppaaaarrrrttttiiiirrrr ddddeeee eeeesssseeee mmmmoooommmmeeeennnnttttoooo eeeellll ttttrrrraaaannnnssssppppoooorrrrtttteeee ddddeeee iiiioooonnnneeeessss eeeessss ffffuuuunnnncccciiiióóóónnnn ddddeeee vvvvaaaarrrriiiioooossss ffffaaaaccccttttoooorrrreeeessss ccccoooommmmoooo sssseeeerrrr ddddiiiiffffeeeerrrreeeennnncccciiiiaaaassss ddddeeee ppppooootttteeeennnncccciiiiaaaallll,,,, ggggrrrraaaaddddiiiieeeennnntttteeeessss ddddeeee ccccoooonnnncccceeeennnnttttrrrraaaacccciiiióóóónnnn,,,, mmmmiiiiggggrrrraaaacccciiiióóóónnnn aaaa ttttrrrraaaavvvvééééssss ddddeeee ccccaaaammmmiiiinnnnoooossss pppprrrreeeeffffeeeerrrreeeennnncccciiiiaaaalllleeeessss yyyy ppppoooorrrr lllloooo ttttaaaannnnttttoooo llllaaaa vvvveeeelllloooocccciiiiddddaaaadddd ddddeeee ccccoooorrrrrrrroooossssiiiióóóónnnn vvvvaaaarrrriiiiaaaa....
  22. 22. CORROSIÓN SSEECCAA OO GGAASSEEOOSSAA Estas son las características deseadas en la capa de óxido para que actúe como capa protectora: • Estabilidad termodinámica alta. Su formación debe prevalecer frente a otros productos de corrosión. • Baja presión de vapor de forma que el film sea sólido y no se evapore a la atmósfera. •• La relación Pilling-Bedworth debe ser mayor a 1 pero menor a 2 para que el óxido cubra completamente la superficie y a su vez no de lugar a altas tensiones de compresión que lo quiebren y desprendan. • Un bajo coeficiente de difusión de las especies reactivas (cationes de metal o aniones corrosivos O-), de esta forma la tasa de crecimiento de la capa es baja. • Alta punto de fusión. • Buena adherencia con el metal, esto generalmente se logra con un coeficiente de expansión térmica semejante al del metal y cierta plasticidad a alta temperatura con lo que se evita la fractura debido a las tensiones originadas por los ciclos térmicos.
  23. 23. Film no protector: poroso W = A * t Film protector: compacto W2 = B * t
  24. 24. CORROSIÓN SSEECCAA OO GGAASSEEOOSSAA La velocidad de ataque aumenta sustancialmente con la temperatura en la mayoría de los aceros e inoxidables.

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