[9] Corrosión y Protección

13/03/2012

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CORROSIÓN

UNIVERSIDAD DE ORIENTEPOSTGRADO DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO

CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN

MÓDULO: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN

2011

MÓDULO: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN

FACILITADORES:

PROF. YAMILE LARA

CORROSIÓN



Una definición bastante aceptable de la corrosión es el deterioro que sufre

un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno.

2011PROF. YAMILE LARA

CORROSIÓN



Siempre que la corrosión esté originada por reacción química, la velocidad a la

que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la

concentración de los reactivos y de los productos. Otros factores, como

el esfuerzo mecánico y la erosión también, pueden contribuir al deterioro.


CORROSIÓN



La mayor parte de la corrosión de los materiales concierne al

ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque

electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres que son

capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de los mismos.


CORROSIÓN



Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte

es habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le

denomine "corrosión acuosa". Muchos metales sufren corrosión en mayor

o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser

corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas.


CORROSIÓN



Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con

el medio, es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en

ocasiones una degradación importante de los metales especialmente

cuando va acompañado de altas temperaturas.


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CORROSIÓN



Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el

ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos

directos.


Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados

químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas.

CORROSIÓN



Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de

disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros

orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus


propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es

susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente.

CORROSIÓN



Un principio natural en todos los campos de las ingenierías es la degradación

de las máquinas y piezas en servicio.

Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de un ingenio,

disminuir su mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo


, p p

definido de servicio, o, cuando no, impedir accidentes que pueden provenir

de fracturas súbitas, consecuencias del proceso corrosivo.

CORROSIÓN



Las pérdidas por corrosión y bajo efectos mecánicos en cualquier país

t


representa un elevado

porcentaje de su producto Interno

Bruto.

CORROSIÓN



TIPOS DE CORROSIÓN


TIPOS DE CORROSIÓN

CORROSIÓN



C O R R O S I Ó N

S e g ú n

e l m ed i o

S e g ú n

l a f o rm a

C o r r o s i ó n q u ím i c a

C o r r o s i ó n e l e c tr o q u ím i c a

C o r r o s i ó n u n i f o rm e

C i ó

C o r ro s i ó n en p l a c a

C o r ro s i ó n p o r p i c a d o

C o r r o s i ó n G a l v á n i c aC o r r o s i ó n P i c a d u r a sC o r r o s i ó n I n t e r g r a n u l a r


C o rr o s i ó n

l o c a l i z a d a

C o r ro s i ó n p o r p i c a d

C o r ro s i ó n en r en d i j a s

C o r ro s i ó n i n te rg r a n u l a r

C o r ro s i ó n f i s u ra n te

C o r r o s i ó n I n t e r g r a n u l a rD i s o l u c i ó n S e l e c t i v aC o r r o s i ó n ‐ E r o s i ó nC o r r o s i ó n b a j o T e n s i ó nC o r r o s i ó n e n H e n d i d u r a sB i o ‐ C o r r o s i ó n

CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN

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CORROSIÓN



TIPO DE CORROSIÓN PORCENTAJE

Uniforme 31,50

Bajo tensión 21,60

Picaduras 15,70

Intergranular 10,20

Erosión 7 40


Erosión 7,40

Fatiga 1,80

Hendiduras 1,80

Cavitación 1,10

Disolución 1,10

Fretting 0,50

INCIDENCIA DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CORROSIÓN

CORROSIÓN



La cantidad de corrosión que penetra un material esta dado actualmente enunidades de mpy (mils per year) y se calcula con la siguiente ecuación:


CORROSIÓN



Corrosión Uniforme

Corrosión Galvánica

Corrosión por Picaduras

Corrosión intergranular

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Se caracteriza por la existencia de variosprocesos electroquímicos individuales queocurren de manera uniforme sobre latotalidad de la superficie considerada.


Disolución Selectiva

Corrosión‐Erosión

Corrosión bajo tensiones

Corrosión en hendiduras

Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN




CORROSIÓN UNIFORME DE UN DEFLECTOR DE ACERO EN UN INTERCAMBIADOR DE CALOR

CORROSIÓN




CORROSIÓN UNIFORME DE UNA PUERTA DE ACERO INOXIDABLE FERRITICO EN UN AMBIENTE QUE CONTIENE AZUFRE

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN UNIFORME EN ACEROS

Selección adecuada de materiales.

Uso de recubrimientos metálicos u orgánicos

2011

Uso de recubrimientos metálicos u orgánicos.

La modificación del medio (pH, temperatura, concentración de

oxígeno disuelto y las impurezas electroactivos, además de

inhibidores, etc).

Protección catódica .

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CORROSIÓN



Corrosión Uniforme




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Disolución selectiva



La corrosión galvánica puede ser definidasimplemente como el efecto resultantedel contacto entre dos metales oaleaciones diferentes en un ambientecorrosivo conductor. Otro término que seemplea es el acoplamiento galvánico.


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



Serie Electromotriz y Serie Galvánica.

Si se experimentan en un medio corrosivo dado

y con las actividades iónicas características

llegamos a la medición de unos potenciales E de

oxidación, diferentes a los E0 electroquímicos.

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Estos nuevos potenciales son lo que se

denominan series galvánicas en un medio dado.

1.Actividades normales de los iones metálicos.2.Naturaleza diferenciada del electrolito.3.Temperatura constante en el electrolito.4.Oxigenación constante en el electrolito.

CORROSIÓN



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CORROSIÓN GALVÁNICA(bomba sumergible de inoxidable acoplada con tubo de acero al carbono)

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR LA CORROSIÓN GALVÁNICA

Elegir combinaciones de metal en el que los componentes sean lo

más cerca posible en la serie galvánica correspondiente.

Evitar una relación de superficie desfavorable.

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Evitar una relación de superficie desfavorable.

Siempre que sea posible, utilice un sello, aislante, recubrimiento,

etc., para evitar el contacto directo entre los dos metales diferentes.

Evitar uniones roscadas entre materiales muy separados en la

serie galvánica

CORROSIÓN



Corrosión Uniforme




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Ataque localizado, que se concentra en zonas muy pequeñas de la superficie.

La corrosión por picaduras es más agresivo ensoluciones que contienen iones cloruro, bromuro oel hipoclorito

Los aceros inoxidables son especialmente sensiblesa la corrosión por picadura


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



CORROSIÓN POR PICADO EN PIEZA DE ACERO AL CARBONO CON VANADIO

(INDUSTRIA

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(INDUSTRIA PETROLÍFERA)

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CORROSIÓN



CORROSIÓN POR PICADO EN CaCl2 DE PIEZA DE ACERO INOXIDABLE 316

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INOXIDABLE 316

(INDUSTRIA QUÍMICA)

CORROSIÓN



CORROSIÓN POR PICADO EN

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PICADO EN REVESTIMIENTO DE ALUMINIO

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR PICADO DE METALES

Protección catódica (potencial inferior al de picado)

Uso de aleantes que eleven el potencial de picadura

M j d l i ió

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•Mejora de la pasivación

• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica

Uso de inhibidores que:

• Aumenten la alcalinidad

• Reduzcan la condición oxidante del medio

CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Ataque preferente de los límites de grano ozonas adyacentes o limites del grano metal

Este tipo de corrosión se debe tanto a lapresencia de impurezas en las fronteras, o alenriquecimiento local o el agotamiento deuno o más elementos de aleación.


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



2011

ASPECTO SUPERFICIAL DE AISI 304 QUE HA SUFRIDO CORROSIÓN INTERGRANULAR

CORROSIÓN



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ESQUEMA DEL BORDE DE GRANO DE UN ACERO INOXIDABLE SENSIBILIZADO

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CORROSIÓN



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ESTRUCTURAS RESULTANTES DEL ENSAYO DE STREICHER:A: ESCALONADA – B: DUAL – C: TRINCHERAS

CORROSIÓN



ASTM(nombre común)

Reactivos Condición Evaluación Zona atacada

A262‐86 Pract. C(Huey)

HNO3 65%Ebullición

5 períodos de 48 hs.Sol. nueva

Pérdida de peso/área Regiones sin cromo.Fase σ

A708‐86(Strauss)

H2SO4 16%CuSO4 6%Ebullición

1 período de 72 hs. Observación microscópica luego del doblado

Regiones sin cromo

A262‐86 Pract. E(Strauss acelerado)

H2SO4 16%CuSO4 6%

1 período de 24 hs. Observación Regiones sin cromo

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( ) 4Cu

Ebullición A262‐86 Pract. D

(Warren)HNO3 10%HF 3%70°C

2 períodos de 2 hs. Microscópica luego del doblado

Regiones sin cromo en aceros inoxidables

con molibdeno A262‐86 Pract. B

(Streicher)H2SO4 50%

Fe2(SO4)3 2,5% Ebullición

1 período de 120 hs Pérdida de peso/área Regiones sin cromo

A262‐86 Pract. A(Streicher)

Acido Oxálico 10%

1,5 min 1 A/cm2

Anódico T. Amb. Pérdida de peso/área Carburos

ENSAYOS ESTÁNDAR MÁS FRECUENTES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA SUSCEPTIBILIDAD AL ATAQUE INTERGRANULAR DE ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN I.G. EN ACEROS

Utilizar aceros de bajo carbono (< 0,025%): SS304‐L, SS316‐L

Utilizar aleaciones estabilizadas con Nb o Ti: SS 347 SS 321

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Utilizar aleaciones estabilizadas con Nb o Ti: SS 347, SS 321

Solubilizar los carburos de Cr (1060 – 1120 ºC) + templado

Controlando el tamaño de grano

Protección catódica

CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Corrosión en la que uno o más componentesde la aleación se ataca preferentemente

Consiste en la disolución selectiva de uno delos elementos en una aleación de una solafase o en una de las fases en una aleaciónmultifase


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



2011

CORROSIÓN POR DISOLUCIÓN SELECTIVA DE UNA ALEACIÓN Cu‐Zn (LATÓN)

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR DISOLUCIÓN SELECTIVA

Este problema puede ser superado por la elección de una

aleación que es menos propenso a este tipo de corrosión

2011

aleación que es menos propenso a este tipo de corrosión.

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CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Corrosión bajo tensionesIncremento en la velocidad de deterioro de un metal oaleación debido al movimiento relativo entre estos y unfluido corrosivo


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



2011

EROSIÓN‐CORROSIÓN EN IMPULSOR DE BOMBA DE ACERO INOXIDABLE

CORROSIÓN



2011

EROSIÓN‐CORROSIÓN EN TUBO DE LATÓN

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN EROSIÓN‐ABRASIÓN‐CAVITACIÓN

Elegir un material más resistente,

Mejorar el diseño de la planta (control del contenido de oxígeno, baja latemperatura, los inhibidores de uso, filtrar las partículas sólidas , etc.)

Un régimen regular en el fluido hidráulico es muy importante.

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Un buen estado de la superficie disminuye el número de sitios potenciales para laformación de burbujas de vapor.

Un aumento en la presión del líquido es a menudo suficiente para mantener unfluido monofásico, evitando así la formación de burbujas de vapor.

Revestimientos de plástico o de goma a menudo han demostrado ser eficaces, apesar de los problemas de adherencia entre el recubrimiento y el metal son amenudo un obstáculo.

CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Son producto de la acción de un agente corrosivo y tensiones de tracción


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Bio‐Corrosión

CONJUNCIÓN SINÉRGICA QUE DA LUGAR A CORROSIÓN BAJO TENSIÓN (CBT)

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CORROSIÓN



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CORROSIÓN BAJO TENSIONES DE ACERO MARTENSÍTICO CON CORDÓN DE SOLDADURA

CORROSIÓN



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CORROSIÓN FATIGA EN ESTABILIZADOR DE COLUMNA DE PERFORACIÓN

CORROSIÓN



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CBT POR TENSIONES EXTERNAS APLICADAS:FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA EN CALDERAS

CORROSIÓN



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SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT:A: INTERGRANULAR ‐ B: TRANSGRANULAR

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN BAJO TENSIÓN

Reducir tensiones mecánicas, residuales o de servicio

Modificar la textura del material

Modificaciones superficiales (decarburizado de aceros)

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Modificar las aleaciones a usar

Reducir aniones agresivos

Agregar inhibidores

Uso de recubrimientos

Protección catódica

Cuidar el diseño

CORROSIÓN



Corrosión uniforme


Corrosión por picaduras


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Es el ataque al metal en delgadas ranuras, resquicios o hendiduras propias del metal


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

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CORROSIÓN



CORROSIÓN POR

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HENDIDURAS EN BRIDA DE ACERO INOXIDABLE

CORROSIÓN



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CORROSIÓN POR HENDIDURAS EN SERPENTÍN CALEFACTOR DE PLATA

CORROSIÓN



CORROSIÓN EN HENDIDURA BAJO

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ARANDELAS

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN EN HENDIDURAS

Uso de aleantes que eleven el Potencial de Picado y disminuyan

el Potencial de Flade, por

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•Mejora de la pasivación

• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica

Uso de inhibidores que:

• Aumenten la alcalinidad

• Reduzcan la condición oxidante del medio

Mejoras en el Diseño.

CORROSIÓN



Corrosión uniforme



Corrosión intergranular Determinados microorganismos existentes en el agua son

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Determinados microorganismos existentes en el agua soncapaces de causar corrosión en las superficies metálicassumergidas. A este tipo de corrosión se la denominacorrosión microbiológica.

Los investigadores han identificado algunas especies debacterias “hidrógeno dependientes” que usan el hidrógenodisuelto del agua en sus procesos metabólicos, provocandouna diferencia de potencial electroquímico (DPE) en elmedio circundante. Esta DPE es la responsable de provocarel picado conocido como "pitting".


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



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BIO‐CORROSIÓN EN BRIDA DE ACERO AL CARBONO

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CORROSIÓN



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BIO‐CORROSIÓN EN TUBO DE ACERO AL CARBONO

CORROSIÓN



Corrosión uniforme




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Corrosión bajo tensiones Es un mecanismo de daño combinado implican la corrosiónen los puntos donde dos superficies metálicas enmovimiento que frotamiento.

Se produce fundamentalmente cuando la interfaz estásometido a vibraciones (movimiento repetido relativa de lasdos superficies en contacto) y de las cargas de compresión.


Bio‐Corrosión

TriboCorrosión

CORROSIÓN



FORMAS DE EVITAR LA TRIBOCORROSIÓN

Medio de prevenir la corrosión de contacto:

lubricación con aceites o grasas, para reducir la fricción y eliminar el oxígeno de la

interfaz.

Aumento en la dureza de uno o ambos materiales en contacto. Combinaciones de

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materiales que muestran un mejor comportamiento de la fricción que

otros. Tratamientos superficiales de endurecimiento puede ser beneficioso.

El uso de sellos para absorber las vibraciones y eliminar el oxígeno y / o humedad.

La reducción de las cargas de fricción en algunos casos, o por el contrario, el aumento

de las cargas de fricción para atenuar las vibraciones.

La modificación de la amplitud del movimiento relativo entre las dos superficies en

contacto.

CORROSIÓN



Control de la Corrosión


Control de la Corrosión

CORROSIÓN



GENERALIDADESDesde el punto de vista de corrosión los métodos genéricos para suprevención están en las líneas de:

1 ‐Modificación del diseño.

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2 ‐Modificación del medio.

3 ‐Selección de materiales.

4 ‐Protecciones anódicas.

5 ‐Protecciones catódicas.

6 ‐Aplicación de capas de protección: Recubrimientos.

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CORROSIÓN



ASIGNACIÓN

ELABORAR UN TRABAJO DONDE SE EXPLIQUE DE FORMA DETALLADA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS MÉTODOS DE PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN DISCUTIDOS EN CLASE:

1 ‐Modificación del diseño. (Cuales son las consideraciones generales)

2 ‐Modificación del medio. (Que controlar. Medios: gaseoso o liquido)

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( g q )

3 ‐Selección de materiales. (Reglas generales)

4‐Protecciones anódicas. (Fundamentación Teórica, ventajas, desventajas y

aplicaciones)

5‐Protecciones catódicas. (Ánodos de sacrificio y corriente impresa: Fundamentación

Teórica, ventajas, desventajas y aplicaciones)

6‐Aplicación de capas de protección: Recubrimientos: inorgánicos, orgánicas,

metálicos.

[9] Corrosión y Protección

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