2

ACIDO SULFURICO DILUIDO

Aceros inoxidables austeníticos

A medida que se diluye el ácido, su por-centaje de disociación aumenta pero al mismotiempo su concentración disminuye. En el ex-tremo de muy baja concentración su carácterreductor y agresividad se encuentra disminui-da.

El acero al carbono no es apto para estascondiciones pero los aceros austeníticos de laserie 300 podrían ser utilizados, a veces, en suvariedad L de bajo carbono.

El acero 304L sólo resiste concentracio-nes menores de 1%(de ácido puro) y a tempe-ratura ambiente, por no contener molibdeno.

El acero 316L (con molibdeno) en cam-bio, resiste hasta 10% (de ácido puro) a tempe-ratura ambiente, siempre y cuando se manten-

ga una buena aireación (oxigenación), para

Acero al carbono

Cuando la concentración de ácido supera70-80%, el ácido está poco disociado y tiende areaccionar muy lentamente con el hierro. A tem-peratura ambiente, el producto formado, sulfatoferroso, tiene una escasa solubilidad en estemedio, por lo que forma una capa protectora so-bre la superficie del acero, que evita la corrosiónulterior del material(se dice que el acero se pasi-va). Es posible utilizar líneas de cañería y estan-ques para manejar ácido sulfúrico(puro) ‘’concen-trado’’. Si se trata de un flujo, la capa pasivantede sulfato ferroso puede ser destruida por la ero-sión del fluido por lo que se recomienda no ex-ceder una velocidad lineal de 0.6 m/S.

ACIDO SULFURICO CONCENTRADO

mantener la capa pasiva de óxido de cro-mo (hay reportes de haber usado el 316L hasta50ºC en esta concentración, con buena airea-ción).

El acero 317 (con molibdeno), puede serusado hasta 5% (de ácido puro) a 65ºC.

A temperatura de ebullición, ninguno delos aceros mencionados es adecuado. Para unaconcentración 10% (de ácido puro) las velocida-des de corrosión uniforme son: 16.8 mm/año(304L), 16.1 mm/año(316L) y 7.5 mm/año(317L), todas muy sobre el límite de 0.1 mm/año normalmente aceptado como adecuado parauna instalación.

La presencia de cloruros en el ácido, va aproducir un aumento en la velocidad de corro-sión uniforme y picaduras.

Aceros inoxidables austeníticos

Tanto el acero inoxidable 304, 304L y316L pueden ser utilizados a temperatura am-biente en el rango de concentración 80-100%(ácido puro). A concentraciones menoresde 80%, la pasividad de la capa de óxido puedeperderse y el comportamiento es errático. Losaceros mencionados no son aconsejables paratemperaturas mayores. Hay reportes que esta-blecen para un ácido 93% un límite de 40ºC ypara un ácido 98.5% un límite de 70ºC, para elacero 304L.

3

ACIDO SULFURICO DECONCENTRACIÓN MEDIA

Aceros inoxidables austeníticos

El rango de concentración intermedio, 10-80%, es el más difícil de manejar y ninguno de los acerosausteníticos mencionados se presta para este nivel de concentración aún a bajas temperaturas.Todossufren corrosión a velocidades inaceptables.

Acero al carbono

El sulfato ferroso formado, al reaccionar el hierro con el ácido sulfúrico, es bastante soluble en elácido, a estos niveles de concentración, por lo que no forma una capa protectora sobre el acero, el quesin pasivarse en contacto con el ácido, se corroe rápidamente.

CURVAS DE ISOCORROSION

Un buen punto de partida para la elec-ción de un acero apto para ácido sulfúrico, lo cons-tituyen las curvas de isocorrosión de los distintosmateriales en el ácido.

Estas curvas cubren en forma gráfica, todoel rango de concentraciones de ácido en el eje X,e indican la temperatura del ácido en el eje Y, a lacual se produce una velocidad de corrosión uni-forme a razón de 0.1 mm/año. Este es el límitenormalmente aceptado para una instalación. Mien-tras más alta la curva mayor es la resistencia a lacorrosión.

Estas curvas normalmente son para ácidopuro o para ácido con algún contaminante particu-lar, a una concentración particular.

Se suele incluir en una sola gráfica variascurvas de isocorrosión de materiales distintos, parafines de comparación.

La presencia de otros iones en el ácido, pue-de modificar la curva de isocorrosión, de modo quepara cada caso particular(su sistema) existe unacurva particular.

Hay especies como cloruro, que no sólomodifican la velocidad de corrosión uniforme sinoque además, producen otro tipo de corrosión co-nocida como picadura o ‘’pitting’’, cuya velocidad

es impredecible.

Comparación entre:

Acero carbonoSAF2304SAF2507Duplex 2205904LTitanio

en ácido sulfúrico puro

4

904L 904L 904L 904L 904L

Propiedades

A veces considerado un acero austenítico de alta aleación, es en realidad una Alloy de níquelcomo lo indica su número UNS (N08904).

Fue diseñado para resistir condiciones de alta corrosividad. Con 20% de cromo, 25% de níquel,4.5% de molibdeno más 1.5% de cobre, resiste la agresividad del cloruro como también la de ambientesreductores, dentro de los cuales está el ácido sulfúrico de concentración baja a media.

Los niveles de níquel y molibdeno le confieren gran resistencia a la corrosión bajo tensión (SCC ocracking) en medios con cloruros. El cromo y molibdeno lo hacen resistente a la corrosión por picadura opitting en presencia de cloruros, por sobre el 316 y 317. La presencia de cobre en la aleación contribuyea aumentar su resistencia a la corrosión en medios reductores. Esta aleación fue diseñada para manejarácido sulfúrico diluido.

En ácido sulfúrico puro, puede ser usado en todo el rango de concentración( 0- 98%) hasta 40ºC.

Corrosión por picaduras

Tanto la resistencia a la corrosión porpicaduras(pitting) y en grietas(crevice) se puedeprobar en forma comparativa, sometiendo los ma-teriales a la acción de una solución deprueba(cloruro férrico 10%) durante un períodofijo de tiempo, a una temperatura dada. Esta tem-peratura se varía para cada ensayo. Después decada ensayo se observa la aparición de picadu-ras o ataque. La temperatura más baja a la cualcomienza a observarse el ataque se registra. Estaes la CPT(temperatura crítica de picaduras) oCCT(temperatura crítica en grietas).

Corrosión uniforme

Otra forma de comparar la resistencia a lacorrosión uniforme, distinta de las curvas deisocorrosión, es medir la velocidad de corrosión(mm/año) de los materiales, al ser sometidos a laacción de distintos medios a la temperatura deebullición. Esta condición está por encima de lamayoría de las condiciones de operación reales,pero es una manera acelerada de probar mate-riales y comparar.

oña/mmnóisorroceddadicoleV

)nóicillube(nóiculoS 613 L409

%02ocitécA.c 1A 0.0 2< 0.0

%54ocimróF.c 8A 2. 00 2.0

%1ocirdíhrolC.c 5A > 55.0

%01ociláxO.c 2A 0. 91 6.0

%02ocirófsoF.c 8A 1. 10 0.0

%01ocidósotaflusi 6B 0. 31 2.0

%05ocidósodixórdi 5H .2 4> 2.0

%01ocimáfluS.c 2A 6. 31 2.0

%01ocirúfluS.c 5A > 75.2

Alloy20 Alloy20 Alloy20

5

Propiedades

Es un Alloy de níquel, UNS ( N08020 ),diseñado especialmente para manejar ácido sul-fúrico de concentración baja a intermedia. Un19.5% de cromo, 33% de níquel, 2.5% demolibdeno más 3.2% de cobre, le confieren unagran resistencia a la corrosión por agentes agre-sivos como cloruros y agentes reductores comoácido sulfúrico.

Tiene gran resistencia a la corrosión porpicaduras y a la corrosión bajo tensión produci-das por cloruro. El contenido de cobre y níqueles responsable de la mayor resistencia al ácidosulfúrico reductor.

Una pequeña cantidad de columbio+tantalio (máx 1%), evitan la precipitación decarburos en la zona afectada por el calor en unasoldadura. Esto permite su uso, después de sol-dada, sin tratamiento térmico y sin perder su re-sistencia a la corrosión, en esa zona.

Puede ser usado en todo el rango de con-centraciones ( 0-100%) de ácido sulfúrico (puro),hasta 60ºC, sin superar una velocidad de corro-sión uniforme de 0.12 mm/año. La máxima velo-cidad de corrosión está en el rango 60-75% deácido.

La presencia de ión Fe3+ y Cu2+ en el ácidotiene un efecto inhibidor, disminuyendo la veloci-dad de corrosión. El cloruro, sobre cierto nivel,en cambio, aumenta la corrosión, produciendopicaduras.

Corrosión uniforme

Con fines comparativos se incluye una ta-bla con las velocidades de corrosión (mm/año)del Alloy20 en diversas disoluciones a ebullición.

oña/mmnóisorroceddadicoleV

)nóicillube(nóiculoS 613 02yollA

%02ocitécA.c 0A .0 0.0

%54ocimróF.c 3A .0 2.0

%1ocirdíhrolC.c 3A .5 0.1

%01ociláxO.c 1A .1 8.0

%02ocirófsoF.c 2A .0 1.0

%01ocidósotaflusi 1B .1 2.0

%05ocidósodixórdi 1H .3 2.0

%01ocimáfluS.c 6A .1 2.0

%01ocirúfluS.c 4A .9 3.0

%02ocirúfluS.c -A -- 2.0

%04ocirúfluS.c -A -- 2.0

Corrosión por picaduras

El Alloy20 tiene una resistencia a picadu-ras y corrosión en grietas, comparable a la delacero 316, por sus similares niveles de Cr y Mo.La resistencia a corrosión bajo tensión o crackinges superior.

aireñaCcc

aíreñaCcs

ccobuT csobuT ysodajroFsgnittif

sahcnalP sarraB

L409 ,213A,376B

577B

,213A,776B

928B

,942A,962A,476B

157B

,962A,776B

928B

663B ,042A526B

946B

02yollA ,464B,474B

577B

,927B928B

864B ,927B928B

,264B663B

,042A364B

374B

Normas ASTM

Hastelloy - Ti - Ta - Zr

6

Hastelloy B2

Posee buena resistencia a la corrosión en elrango de concentración medio y alto. Más apropia-do para condiciones reductoras, es susceptible a con-taminantes oxidantes como ácido nítrico, cloro, clo-ruro cúprico, cloruro férrico, sulfato férrico y airea-ción constante. En ácido sulfúrico puro al 10% sepuede llegar hasta 54ºC sin superar el límite de 0.12mm/año como velocidad de corrosión. Para un áci-do al 68% el límite es 160ºC y para uno al 98 % ellímite es 110ºC.

Hastelloy C-276

Bajo condiciones oxidantes puede usarse entodo el rango de concentraciones. Puede soportarla presencia de cloruros hasta 200 ppm en todo elrango de concentración y hasta 70ºC.

Para un ácido 10% 70ºC es el límite para nosuperar una velocidad de corrosión de 0.12 mm/año. Para un ácido al 68% el límite es 54ºC y parauno al 98% el límite es 77ºC.

Hastelloy 2000

Un alto contenido de cromo asegura una granresistencia a la corrosión en ambiente oxidante,mientras que un alto contenido de molibdeno y tungs-teno aseguran una gran resistencia a la corrosiónen ambientes reductores.

El Hastelloy 2000 ha logrado combinar am-bos aspectos. En ácido sulfúrico puro de caracterís-ticas reductoras, entre 0-60% y en caliente, elHastelloy 2000 supera al más conocido HastelloyC-276 por un orden de magnitud.

En efecto con una solución de prueba (ASTMG-28A) a ebullición, las velocidades de corrosiónuniforme son 6.25 mm/año para el Hastelloy C-276y sólo 0.65 mm/año para el Hastelloy 2000.

Titanio

El titanio puro(CP) tiene excelente re-sistencia a la corrosión, en ambientesoxidantes, que preservan la capa pasiva deóxido de titanio, pero no es adecuado paraambientes reductores. En efecto, la curva deisocorrosión en la página 3 muestra su defi-ciencia, en ácido sulfúrico puro, en relación aotros aceros y alloys.

El titanio aleado Gr12 (0.3%Mo, 0.8%Ni)y Gr16 (0.005%Pd), son muy superiores. Enefecto, a 50ºC el titanio CP resiste hasta 2%de ácido sin superar el límite de 0.12 mm/añocomo velocidad de corrosión, el titanio Gr12resiste hasta 5% de ácido y el titanio Gr16 re-siste hasta 24% de ácido.

Una gran ventaja es su baja densidad(4.51 g/cm3).

Tantalio

Es un metal de extraordinaria resisten-cia a la corrosión, comparable a la del vidrio.Con ácido sulfúrico 40% a ebullición la veloci-dad de corrosión es cero. Con ácido sulfúrico98% a ebullición, la velocidad de corrosión esmenor que 0.05 mm/año. Sólo se corroe fren-te a fluor, ácido fluorhídrico, trióxido de azu-fre, ácido sulfúrico fumante, álcalis fuertes con-centrados y algunas sales fundidas. Un incon-

veniente es su alta densidad(16.6 g/cm3).

Circonio

Es excepcionalmente resitente a la co-rrosión en ácidos (ácido sulfúrico 50-70% a altatemperatura) y álcalis comunes, agua de mary otros medios. Se utiliza puro(contiene 1-3%hafnio) y aleado ( Zircadyne, Zircaloy-2,Zircaloy-4). Es además refractario (funde a1852ºC). Es biocompatible.