UNIVERSIDAD DE ANTIOQUIA FACULTAD DE INGENIERA

DEPARTAMENTO DE INGENIERA QUMICA CENTRO DE EXTENSIN ACADMICA

Sembrador de Estrellas Smbolo de la Facultad de Ingeniera

de la Universidad de Antioquia

NOTAS PARA EL CURSO INGENIERA DE LOS MATERIALES

(IQU - 435)

VERSIN REVISADA Y CORREGIDA

2006

Facultad de Ingeniera Departamento de Ingeniera Qumica

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NOTAS PARA EL CURSO INGENIERA DE LOS MATERIALES

(IQU - 435)

MDULO UNO: Seleccin de Materiales de Construccin

Para Equipos de Proceso

Profesores: Elas Gmez Macas Javier Alejandro Jaramillo

Mauricio Esteban Snchez

VERSIN REVISADA Y CORREGIDA Medelln 2006

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2.0 CORROSIN.

Es el deterioro de los materiales debido a la interaccin con el ambiente en que se usan, todos los materiales sufren ataques en diversos medios. En el caso de metales diferentes a los nobles, es el proceso por el cual el metal vuelve a su estado natural termodinmicamente ms estable.

2.1 AGENTES CORROSIVOS.

Naturales: Aire, agua, suelo. Artificiales: Generados por actividades domsticas, comerciales e industriales. Los procesos de corrosin dependen de un gran nmero de variables relacionadas con factores inherentes al medio corrosivo y del material. Factores relacionados con el material:

- Naturaleza del metal o aleacin. - Presencia de inclusiones superficiales. - Heterogeneidad de la estructura. - Tratamientos trmicos. - Esfuerzos residuales. - Grietas, talladuras o defectos superficiales. - Incrustaciones de xidos, presencia de depsitos, porosidad, etc.

Factores relacionados con el medio corrosivo: - Temperatura.

- Naturaleza del medio: lquido, gas, sal fundida, solucin de electrolitos. - Concentracin de oxgeno. - pH y presencia de humedad. - Existencia de contaminantes. - Accin de microorganismos. - Concentracin de los agentes agresivos. - Formacin de celdas de concentracin y galvnicas, temperatura, aireacin. - Corrientes elctricas vagabundas desde fuentes externas.

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- Fuerzas aplicadas al material: traccin, compresin, torsin, cclicas, etc.

2.2 CONSECUENCIAS DE LA CORROSIN.

Reemplazo del equipo. Sobrediseo para compensar el efecto de la corrosin y alargar la vida til. Mantenimiento preventivo: eliminacin de productos de corrosin, uso de

pinturas y recubrimientos, proteccin catdica o andica, inhibidores. Mantenimiento correctivo: parar el equipo o planta para reparaciones. Paralizacin de plantas. Contaminacin de productos. Prdida de productos. Daos en equipos adyacentes al de la falla. Prdida de eficiencia en los equipos de transferencia de calor y transporte de

fludos. Riesgos para el personal y la planta: debido a fallas repentinas de materiales,

incendios, explosiones, escapes de sustancias txicas, etc. Contaminacin ambiental, prdida de recursos naturales. Degradacin y prdida de patrimonios histricos y culturales.

2.3. CLASIFICACIN GENERAL DE LA CORROSIN.

Segn el agente corrosivo: Corrosin hmeda: Cuando el agente corrosivo est en solucin acuosa. Corrosin seca: Cuando el agente corrosivo est en fase gaseosa, generalmente a alta temperatura o por oxidacin directa.

Segn la apariencia del material corrodo: Corrosin uniforme: El material se corroe en forma uniforme en toda el rea expuesta al medio agresivo. Por ejemplo las herrumbres del hierro, o las manchas en la plata. Corrosin localizada: El material se corroe preferencialmente en zonas especficas del rea expuesta. Por ejemplo el acero en agua de mar.

Segn el mecanismo de corrosin: Corrosin qumica: Es el ataque qumico directo que sufre un metal, presentndose una reaccin qumica sin flujo macroscpico de electrones (la

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corriente elctrica no es medible a distancias finitas). Ocurre especialmente en ambientes gaseosos a altas temperaturas, algunas veces es llamada "oxidacin ", refirindose a la reaccin entre un metal y el oxgeno en ausencia de fase lquida; por ejemplo la oxidacin del hierro se representa mediante la ecuacin:

Fe + O2 FeO (1)

Corrosin electroqumica: Se caracteriza por la formacin de zonas andicas y catdicas separadas por distancias finitas, con flujo macroscpico de electrones (la corriente elctrica es medible a distancias finitas); por ejemplo la agresin que el cloruro de hidrgeno en solucin acuosa (cido clorhdrico) ejerce sobre el hierro; se representa mediante la ecuacin:

Fe + 2 HCl FeCl2 + H2 (g) (2)

El fenmeno que se presenta al interior de la solucin se describe mediante la ecuacin inica:

Fe + 2H+ + 2Cl- Fe2+ + 2Cl- + H2 (g) (3)

Se observa que el hierro pasa de estado de oxidacin cero a 2+ (se oxida), mientras los iones H+ ganan dos electrones (se reducen). Se puede considerar el proceso en forma separada:

Oxidacin: Fe Fe 2+ + 2 e- (4)

Reduccin: 2H+ + 2e- H2(g) (5)

La reaccin (4) se presenta en el nodo y la (5) en el ctodo, indicando un proceso electroqumico.

La reaccin andica consiste en la oxidacin del metal a su forma inica:

M M n+ + n e- (6)

Ejemplos en ambientes que contienen cloruros:

Al Al 3+ +3 e- (7)

Zn Zn 2+ +2 e- (8)

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Ag Ag + + e- (9)

La reaccin catdica es de varios tipos: Desprendimiento de hidrgeno en soluciones cidas:

2 H+ + 2 e- H2 (g) (10)

Reduccin de oxgeno en soluciones cidas:

O2 + 4 H+ + 4 e- 2 H2O (11)

Reduccin de oxgeno en soluciones neutras y alcalinas:

O2 + 2 H2O + 4 e- 4OH- (12)

Reduccin de iones metlicos:

M n+ + e- M (n-1)+ (13)

Deposicin electroqumica:

M n+ + n e- M (14)

2.4. TIPOS DE CORROSIN ELECTROQUMICA.

Corrosin galvnica: Se presenta cuando dos electrodos de metales diferentes se hallan en el mismo electrolito. El metal ms activo tiende a disolverse (regin andica), el ms noble tiende a protegerse (regin catdica). El proceso se muestra en la figura 6.

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Figura 6. Proceso de corrosin galvnica

Corrosin por celda de concentracin: Se presenta cuando los electrodos de idntico metal estn en un mismo electrolito, pero con concentracin diferente alrededor de cada electrodo. La fuerza impulsora para la corrosin depende de la diferencia de concentracin (actividad termodinmica). El ataque se produce sobre el electrodo sumergido en el sector de menor concentracin (nodo). De esta se tienen dos clases:

Celda de concentracin de in metlico: Se presenta cuando los electrodos estn en solucin que contienen iones del mismo metal, como en el caso de la figura 7.

Figura 7. Celda de concentracin de in metlico

Celda de concentracin de oxgeno: Se presenta por diferencia de aireacin. El electrodo en la regin de baja concentracin de oxgeno es el nodo; este caso de corrosin se muestra en la figura 8.

Electrolito (agua)

Flujo de corriente elctrica (e-)

Fe2+ (herrumbre)

Ctodo (cascarn)

nodo (acero)

CuCuCuCu CuCuCuCu

CuSOCuSOCuSOCuSO4444 (dil.)(dil.)(dil.)(dil.) CuSOCuSOCuSOCuSO4444 (conc.)(conc.)(conc.)(conc.)

+ -

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Figura 8. Celda de concentracin de oxgeno.

Los electrones fluyen desde la zona de baja concentracin de oxgeno y la reaccin catdica que se da es:

H2O + O2 + 2 e- 2 (OH)-

Los casos ms usuales en los que se da son cerca al nivel de tanques atmosfricos; donde hay deposiciones de polvo, herrumbres o gotas de lquido; en sitios con baja agitacin o lquidos estancados; en grietas, hendiduras de uniones y en tuberas de salida o entrada de tanques agitados cuando no hay flujo. Dos de las situaciones mencionadas se ilustran en la figura 9.

Figura 9. Casos de corrosin por celdas de concentracin de oxgeno.

2.5 TIPOS ESPECFICOS DE CORROSIN.

Cariacin ("pitting"): Es localizada y electroqumica, se aprecian agujeros en la

NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl NaCl

+ -

FeFeFeFe FeFeFeFe

N2 Aire

eeee----

FeFeFeFe2+2+2+2+

AceroAceroAceroAcero

Bajo nivel de oxgeno (nodo)

Alto nivel de oxgeno (ctodo)

Agua o Polvo

Grieta sin oxigenar (nodo)

Superficie oxigenada (ctodo)

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superficie atacada. Las causas principales son: heterogeneidad qumica de la aleacin, presencia de impurezas, imperfecciones en la superficie. En la figura 10 se ilustra este tipo de corrosin. Se presenta en aluminio, cobre, algunos aceros inoxidables, aleaciones altas de nquel, expuestos a ambientes con aniones agresivos (cloruros y bromuros). Es considerada una de las ms peligrosas ya que no muestra muchos sntomas superficiales y su ataque se centra en la parte interior del material.

Figura 10. Corrosin por cariacin.

Intercristalina (Intergranular): Se localiza en los contornos de los granos del metal o aleacin, puede ser qumica o electroqumica. La qumica se da por ataque directo del agente corrosivo a porciones expuestas de material justo en el lmite de grano; la electroqumica se da porque al precipitar una segunda fase en los bordes de grano se produce una celda galvnica. En los bordes del grano de aleaciones de cinc se solidifican impurezas de cadmio, estao y plomo que son andicos respecto al resto del grano. Los aceros inoxidables austenticos Cr-Ni son susceptibles a este tipo de corrosin cuando no se les hace un tratamiento trmico correcto, o no se estabilizan; si el acero inoxidable 18-8 se expone a temperaturas entre 800F y 1600F ocurren cambios en la estructura interna dando lugar a varias fases, el carbono migra a los lmites del grano y precipita como carburo de cromo, al agotarse el cromo estas reas pierden resistencia a la corrosin. La figura 11 ilustra tal situacin.

MetalMetalMetalMetal PPPP

dddd Superficie original

Factor de picadura = Factor de picadura = Factor de picadura = Factor de picadura = P/dP/dP/dP/d

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Figura 11. Corrosin intergranular.

La precipitacin del carburo se puede evitar de varias maneras: Tratamiento trmico: Se calienta a 2000 F aproximadamente durante 30

minutos y se enfra rpidamente por debajo de 800F. Estabilizacin: Se adicionan aleantes como Ti, Ta y Nb que impiden la

precipitacin del cromo. Disminuyendo el contenido de carbono, mximo 0.03%.

La corrosin intergranular es tambin frecuente en aleaciones de aluminio, cinc y cobre.

Selectiva: Se ataca preferencialmente un componente de la aleacin, sin cambios en la apariencia, pero con prdidas de resistencia qumica y mecnica. Son de especial inters:

Descincificacin: Se presenta en los latones (contenido de Zn mayor del 15%), cuando es atacado el Zn y queda una masa de cobre porosa y dbil. Se reduce por adicin de antimonio, estao o platino.

Grafitizacin: Se destruye el hierro (ferrita) de las fundiciones, dejando una estructura porosa rica en grafito y carburo. Se reduce por adicin de nquel.

Desaluminizacin: Resulta atacado el aluminio de las aleaciones cobre aluminio.

Descobaltizacin: Destruccin del cobalto en aleaciones cobalto, cromo, tungsteno.

Descuprificacin: Destruccin del cobre en las aleaciones cobre plata y cobre oro.

Desmanganizacin: Destruccin del manganeso en aleaciones cobre manganeso.

Desniquelificacin: Destruccin del nquel en aleaciones cobre nquel.

MetalMetalMetalMetal

Prdidas

Lmites de grano Austenita

e -

Iones metlicos Carburo

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Tambin se presenta la destruccin del silicio en aleaciones de silicio cobre, de la plata en aleaciones plata oro y del estao en aleaciones plomo estao.

Corrosin - erosin: Ataque acelerado por la destruccin de las capas pasivas, ocasionado por abrasin, cavitacin y/o cambios bruscos de temperatura; es localizada. Puede recibir los siguientes nombres especficos: "fretting corrosion", "impingement attack", "crevice corrosion", "poultice corrosion".

Corrosin bajo tensin (stress corrosion): Ataque acelerado por la destruccin de las capas pasivas causada por esfuerzos residuales y/o cargas de operacin. La combinacin de esfuerzos y medios corrosivos hace que los materiales se corroan antes y ms rpido (ms en tensin que en compresin) y especialmente cuando estn cargados cerca o sobre su lmite elstico. La figura 12 esquematiza una pieza sometida a corrosin bajo tensin. Un caso particular que se presenta con frecuencia es la corrosin-fatiga debido a esfuerzos intermitentes, la cual promueve la formacin de grietas transcristalinas a nivel microscpico; es usual en tubos de intercambiadores y labes de turbinas. La falla espontnea del material por el efecto combinado de esfuerzos y medios corrosivos se denomina comnmente Stress corrosion cracking. La corrosin asistida por esfuerzos se presenta en casi todo tipo de aceros al carbono, ferrticos y martensticos, aleaciones de aluminio, cobre, nquel, titanio, magnesio entre otros. En los latones se conoce como season cracking y como resquebrajamiento custico (caustic embrittlement) en los aceros de bajo carbn sometidos a soluciones alcalinas y de nitratos concentradas a altas temperaturas.

Figura 12. Corrosin bajo tensin.

Para disminuir los efectos de la corrosin bajo esfuerzos se debe: Evitar o disminuir esfuerzos o medios corrosivos Remocin de esfuerzos residuales por recocido Modificar el ambiente: minimizar Cl-, bajar O2 o cualquier medio agresivo Usar inhibidores de la corrosin o recubrir el metal Usar aleaciones con alto contenido de uno de los metales inertes Cambio en el diseo de los equipos y/o condiciones desfavorables

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Fragilizacin por hidrgeno: Ataque acelerado por difusin del hidrgeno elemental hacia el interior de la estructura, dando lugar a compuestos corrosivos, hidrgeno molecular u otros compuestos como el metano, que aumentan la presin en los intersticios y poros del metal formando grietas. Por ejemplo el hidrgeno molecular puede reaccionar con el carbn del acero y formar metano que al tener mayor volumen produce esfuerzos que agrietan el material de acuerdo con la reaccin: C (acero) + 2 H2 CH4

Casos especficos de este tipo son: SCC, Stress Corrosion Cracking, por ejemplo la fragilidad custica en

calderas, Caustic Enbrittlement, en acero sometido a altos esfuerzos de tensin y expuesto a ambientes alcalinos calientes, primero se presenta una falla intergranular detectada en los remaches de calderas.

SSCC, Sulfide Stress Corrosion Cracking, es la falla que se presenta cuando el metal se somete a cargas de tensin en ambientes que contienen sulfuros; la reaccin es la siguiente:

Fe + H2S FeS + H2

Es frecuente en intercambiadores de calor de las refineras de petrleo, y en las casas de mquinas de algunas centrales hidroelctricas.

Corrosin biolgica o biocorrosin: Los microorganismos pueden intervenir en las reacciones andicas y catdicas y producir deterioro de los materiales. Cuando el ataque se da por interaccin qumica de los organismos con los materiales para producir nuevas reacciones qumicas corrosivas se denomina corrosin biolgica activa pero cuando el material biolgico se comporta como una sustancias qumicamente inerte y el deterioro del material es una consecuencia indirecta de la masa biolgica o subproductos biolgicos se le denomina corrosin biolgica pasiva, cualquiera sea el tipo puede causar deterioros importantes y en casos extremos fallas inesperadas. La corrosin biolgica activa puede presentarse por la presencia de organismos aerobios y anaerobios segn factores crticos presentes como temperatura, concentraciones de carbono, nitrgeno, oxgeno y amoniaco, rgimen de flujo, tratamiento qumico y pH. Las Bacterias sulfatoreductoras pueden tolerar hasta 80C, pH entre 5 a 9 y se encuentran en agua dulce, de mar, suelos y lodos; Por ejemplo las bacterias sulfatorreductoras vibrio desulfuricans en medios anaerobios convierten los sulfatos en sulfuros dando lugar a fallas en tuberas enterradas segn la reaccin:

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SO4 2- + 8 H+ + 8 e- S2- + 4 H2O Las bacterias productoras de cidos orgnicos o inorgnicos tambin pueden ser trabajar en presencia o ausencia de oxgeno, y la disminucin del pH del medio acelera el ataque, pueden mencionarse las Thiobacillus thiooxidans y Clostridium. Las bacterias depositantes de metales oxidan el hierro 2+ a 3+, algunas oxidan el manganeso y otros metales ocasionando picaduras profundas y socavadas en aceros que contienen Mn. Las formadoras de biopelculas o babazas (biofilm) son generalmente aerobias y encapsulan agua en una mezcla de secreciones bacteriales, bacterias y algunos gases. Algunas de las consecuencias de la biocorrosin en los equipos de proceso son la variacin en las conductividades de los materiales de los equipos de transferencia de calor, el rea de flujo, promueven las celdas de concentracin, producen zonas de estancamiento y aumentan la cintica de las reacciones de corrosin; las babazas pueden incrementar las turbulencia local y taponar tuberas y su descomposicin generar amoniaco. Entre las consecuencias de la corrosin biolgica pasiva pueden mencionarse la acumulacin de una masa gelatinosa sobre las superficies de los equipos, la acumulacin de otros desechos y suciedades en la biopelcula que al secarse puede exfoliarse en grandes escamas. Otros organismos como las algas frecuentemente cubren las torres de enfriamiento y obstruyen los filtros y entradas de agua; los hongos pudren la madera empacada en las torres; los tuberculos generalmente contienen productoras de cido y sulfatoreductoras y son dainos para hierros y aceros. Los moluscos como las almejas y mejillones tienden a alojarse en torres de enfriamiento, intercambiadores de calor y sistemas de abastecimiento; estos son difciles de eliminar debido a la falta de enemigos naturales y a su alta velocidad de reproduccin.

Corrosin a altas temperaturas: Cuando un material metlico se somete a elevadas temperaturas no es posible la existencia de electrolito sobre la superficie, en estas condiciones hay corrosin qumica entre el metal y el gas agresivo (generalmente el oxgeno); el resultado es la formacin de xidos; este proceso se muestra en la figura 13.

Fe(S) + O2 (g) FeO(s)

2Cu(s) + O2 (g) Cu2O(s)

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Figura 13. Formacin de capas de xido a altas temperaturas.

El ataque es uniforme y se cuenta con varios modelos matemticos que describen la formacin de la capa de xido de espesor Y en funcin del tiempo t.

Lineal: Y = K1t; se presenta en el tantalio y en el niobio. Parablico: Y 2 = K2 t; se presenta en el hierro, cobalto, aluminio y silicio, a

temperaturas mayores de 200C y en el nquel y cobre a temperaturas mayores de 800C.

Logartmico: Y = K3 ln (t); se presenta entre 100C y 200C. Asinttico: Y = K4 (1- exp (K5 t)), con K4 = A exp (-Q/RT)

Algunos metales refractarios (vanadio, molibdeno, tungsteno) producen xidos voltiles (V2O5, MoO2, WO3) dndose una prdida lineal de espesor como se representa en la figura 14.

Figura 14. Produccin de xidos en funcin del tiempo.

Oxgeno

xido

MetalMetalMetalMetal

YYYY

YYYY

tttt

1111

2222

3333

4444

1- Lineal

2- Parablica

3- Logartmica

4- Asinttica

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2.6 TERMODINMICA DE LA CORROSIN

La mayora de los metales existen en la naturaleza formando compuestos, siendo stos los estados termodinmicos ms estables. Los metales puros se extraen de los compuestos y cuando se exponen a un ambiente propicio tratan de regresar al estado ms estable, presentndose la corrosin.

De acuerdo con principios termodinmicos, si la energa libre de Gibbs (G) de la reaccin es negativa, ocurrir corrosin. En procesos electroqumicos G = -nFE, donde:

G = Cambio en la energa libre (J/mol) n = Nmero de electrones que intervienen en la reaccin. F = Constante de Faraday, (96500 culombios / equiv. qumico). E = Potencial de la celda (V).

Por convencin se toma como referencia para medir potenciales, la semicelda de hidrgeno estndar a 25C que corresponde a la reaccin:

2H+ + 2 e- H2 (g)

para la cual E [H+/ H2 ] = 0.0 V. El potencial de una celda es la diferencia entre los potenciales de semicelda del nodo y del ctodo para una solucin 1.0 M de iones del electrolito. Ejemplos: Hierro en solucin de cido clorhdrico: E = [H+/H2] - E[Fe/Fe2+] E = 0 - (-0.44) E = 0.44 V Como E > 0 se obtiene G < 0, significa que la reaccin es posible. Hierro en agua neutra: E = [O2/OH-] E [ Fe/Fe2+) E = 0.40 - (-0.44) = 0.84 V La reaccin es posible. Oro en solucin de cido clorhdrico: E = E [H+ /H2] E [Au / Au3+] E = 0.00 -1.50 = -1.50 V La reaccin es imposible.

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La tendencia relativa que tienen los materiales para pasar a su estado oxidado se observa en la serie electromotriz, que compara los potenciales de semicelda con la semicelda de referencia (hidrgeno); la tabla 1 presenta algunos potenciales de oxidacin estndar:

Tabla 1. Potenciales de oxidacin estndar Reaccin Potencial estndar Au Au3+ + 3e- +1.50 V Pt Pt2+ + 2e- +1.20 V Pd Pd2+ + 2e- +0.99 V Ag Ag+ + e- +0.80 V Hg Hg2+ + 2e- +0.79 V Cu Cu2+ + 2e +0.34 V

H2 2 H+ + 2e- 0.00 V

Pb Pb2+ + 2e- -0.13 V Sn Sn2+ + 2e -0.14 V Ni Ni2+ + 2e- -0.25 V Fe Fe2+ + 2e- -0.44 V

Tabla 1. Potenciales de oxidacin estndar (continuacin) Reaccin Potencial estndar Cr Cr3+ + 3e - -0.74 V Zn Zn2+ + 2e- -0.76 V Mn Mn2+ +2e- -1.63 V Ti Ti2+ + 2e- -1.63 V Al Al3+ + 3e- -1.66 V Mg Mg2+ + 2e- -2.37 V Na Na+ + e- -2.71 V K K+ + e- -2.92 V Li Li+ + e- -3.05 V

Cuando aumenta el potencial de oxidacin, la tendencia a la corrosin es menor. Por ejemplo el oro es menos activo que el hierro (el oro es ms noble que el hierro).

Los diseos de ingeniera raramente involucran metales puros y menos sumergidos en soluciones estandarizadas de sus iones, en cambio se usan metales impuros o aleaciones en contacto con diferentes medios. Se hace de mucha utilidad el conocimiento de algunas series galvnicas cualitativas para ciertos medios; ejemplo de sto se muestra en la tabla 2 para diferentes materiales ferrosos y no ferrosos en

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agua de mar.

Tabla 2. Serie galvnica de metales y aleaciones en agua de mar Caracterstica Material

Noble o Catdico

Platino Oro Grafito Titanio Plata Clorimet 3 (62 Ni, 18 Cr, 18 Mo) Hastelloy C (62 Ni, 17 Cr, 15 Mo) Acero inoxidable 18-8-3Mo tipo 316 (pasivo) Acero inoxidable 18-8 tipo 304 (pasivo) Acero inoxidable cromado 11-30% de Cr (pasivo) Monel 400 Inconel 600 (pasivo) (80% Ni, 13 Cr, 7 Fe) Nquel (pasivo) Soldadura de plata Monel (70 Ni, 30 Cu) Cupronqueles (60-90 Cu, 40-10 Ni) Bronces (Cu-Sn)

Tabla 2. Serie galvnica de metales y aleaciones en agua de mar (continuacin) Caracterstica Material

Activo o Andico

Cobre Admiralty Latones (Cu-Zn) Clorimet 2 (66 Ni, 32 Mo, 1 Fe) Hastelloy B ( 60 Ni, 30 Mo, 6 Fe, 1 Mn) Inconel 600 (activo) Nquel (activo) Bronce naval Muntz Estao Plomo Acero inoxidable 316 (activo) Soldadura de plomo-estao Acero inoxidable Mo 18-8 (activo) Acero inoxidable 18-8 (activo) Resist de Ni (hierro fundido al alto nquel) Acero inoxidable cromado, 13% Cr (activo) Hierro fundido Hierro o acero al bajo carbono Aluminio 2024 (4.5 Cu, 1.5 Mg, 0.6 Mn) Cadmio Alclad Aluminio comercialmente puro (1100) Aluminio 3003 Aluminio 5052 Acero galvanizado

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Cinc Magnesio y aleaciones de magnesio

2.7 CINTICA DE LA CORROSIN

Entre los factores que influyen en la velocidad de corrosin merecen especial atencin: La agresividad del medio corrosivo (concentracin de medios oxidantes). La velocidad relativa del agente corrosivo respecto al metal afecta la remocin de

pelculas y sustancias causantes o resultantes de la corrosin. El pH. Influye en la solubilidad del material y de los productos de corrosin. La temperatura. En general al aumentar la temperatura aumenta la velocidad de

corrosin; cuando al disminuir la temperatura se presenta condensacin, tambin ocurre aumento en la velocidad de corrosin. La solubilidad de los productos de corrosin tambin est determinada por la temperatura; si esta ltima aumenta, hay mayor solubilidad, incrementndose la corrosin.

La humedad. A mayor humedad mayor velocidad de corrosin. Por hidrlisis pueden formarse cidos.

Velocidad de corrosin: La velocidad del ataque corrosivo se discrimina segn el mecanismo:

Cuando se trata de corrosin qumica, la velocidad de ataque qumico (VAQ) es la velocidad de la respectiva reaccin de oxidacin.

En corrosin electroqumica, la velocidad de ataque electroqumico (VAE) es directamente proporcional a la relacin entre rea catdica y rea andica.

VAE = K (rea del ctodo / rea del nodo)

La velocidad de corrosin (o electro-deposicin) se puede determinar de acuerdo con la ecuacin de Faraday como:

zFiAtM

zFItMW ==

donde

W: Peso corrodo o depositado, (g) I: corriente, (Amperios)

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M: masa atmica del metal, (g/gmol) Z: valencia del in metlico t: tiempo, (s) F: constante de faraday, (96500 Coulomb / eq. qumico) A: rea, (cm2) i: densidad de corriente I/A, (Amperio / cm2)

Magnitud del ataque corrosivo: Se reporta en trminos del cambio de peso o del cambio de espesor, las unidades ms usadas son: mdd, miligramos por decmetro cuadrado y por da. mpy, milsimas de pulgada de penetracin por ao. ipy, pulgadas de penetracin por ao.

Tambin es usual medirla en trminos de: Variacin de la resistencia mecnica. Variacin de caractersticas elctricas. Volumen de gases desprendidos.

2.8 POLARIZACIN.

Los potenciales de las tablas se refieren a metales puros y antes de que fluya corriente entre dos metales; este potencial inicial se conoce como potencial de celda abierta. El cambio del potencial del nodo y/o del ctodo se denomina polarizacin. La polarizacin hace variar el potencial de la celda y con ste la velocidad de corrosin. Un ejemplo de la variacin del potencial de celda, con la circulacin de corriente I, para el cobre y el cinc se muestra en la figura 15.

Figura 15. Polarizacin de una celda Cu-Zn.

Cu

corrosin

Zn

d

e

a

b

c

f Imx Re

Corriente

I1 Imx

Pote

ncial

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Las causas de la polarizacin son mltiples y no bien conocidas. Resaltan las siguientes:

Polarizacin por activacin: Es el resultado de una etapa lenta de la reaccin electroqumica. Por ejemplo cuando se desprende hidrgeno en el ctodo, la reaccin se puede considerar como:

2 H+ + 2e- 2 H H2 (g)

La etapa (l) es rpida mientras la (2) es lenta y controlante, sto puede verse esquemticamente en la figura 16:

Figura 16. Polarizacin por activacin con desprendimiento de hidrgeno.

Polarizacin por concentracin: Se debe a una insuficiencia de las especies inicas que favorecen la corrosin en la superficie del metal; est influenciada por la velocidad de difusin de los iones en el electrolito y cuando hay insuficiencia o ausencia de alguno de los iones en el electrodo la reaccin puede inhibirse. Por ejemplo cuando hay pocos iones H+ la rata de difusin es baja. Si se reduce la densidad de corriente la rapidez de corrosin tambin lo har. Esto es menos probable para altas concentraciones, altas temperaturas o agitacin vigorosa.

Polarizacin por resistencia: Cuando hay un aumento en la resistencia elctrica del electrolito se disminuye el flujo de corriente y as la velocidad de corrosin. Por ejemplo la corrosin atmosfrica es retardada por los productos de la corrosin. De acuerdo con la intensidad de polarizacin en cada electrodo se presentan tres clases:

1 2

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Polarizacin catdica: Es la base de la proteccin catdica y su efecto se muestra en la figura 17.

Figura 17. Polarizacin catdica.

Polarizacin andica: Aplicada en proteccin andica, usada para los metales y aleaciones pasivantes. La interaccin entre los componentes se pude observar en la figura 18.

Figura 18. Polarizacin andica.

Polarizacin mezclada: Se polarizan ambos electrodos en igual proporcin como se puede ver en la figura 19.

Poten

cial

A

C

Potencial

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Figura 19. Polarizacin mezclada.

2.9. PASIVACIN.

Es un fenmeno que retarda el proceso corrosivo. Se presenta nicamente en los metales llamados pasivantes. La superficie del metal se recubre con una capa muy delgada de xido u otro compuesto, muy adherente y compacta, producida por reacciones complejas. El metal se desplaza hacia la regin noble en la serie electromotriz. Ejemplos: El aluminio segn la serie electromotriz sera ms activo que el hierro bajo condiciones atmosfricas ordinarias, pero al presentarse la pasivacin del aluminio por la formacin del Al2O3, ste se hace ms noble que el hierro. Lo propio ocurre con el magnesio.

Los aceros inoxidables deben su baja corrosividad a la formacin de capa pasiva (principalmente Cr203). El hierro en cidos sulfrico, fosfrico y ntrico, concentrados y fros, forma capas pasivas de sulfato, fosfato y nitrato ferrosos respectivamente. El plomo resiste al cido sulfrico por formacin de una pelcula de sulfato de plomo.

La tendencia de los metales a formar revestimiento de xido protector est relacionada con el factor de Pilling-Bedworth, que relaciona la razn del volumen de xido producido respecto al volumen de metal consumido y se expresa como:

nMMPB

metx

metx

=

para la reaccin mnOMmOnM 22 +

Donde M y son el peso molecular y la densidad del xido formado y del metal

(corro)

Poten

cial

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gastado segn los subndices expresados en la frmula. Los valores del factor de Pilling-Bedworth para varios xidos metlicos se muestran en la tabla 3:

Tabla 3. Factor de Pilling- Bedworth para diferentes metales. xidos protectores xidos no protectores

Metal PB Metal PB Metal PB Metal PB

Be 1.59 Fe 1.77 Li 0.57 Mo 3.40 Cu 1.68 Co 1.99 Na 0.57 Hf 2.61 Al 1.28 Ni 1.52 K 0.45 Sb 2.35 Si 2.27 Pd 1.60 Ag 1.59 W 3.40 Cr 1.99 Pb 1.40 Cd 1.21 Ta 2.33 Mn 1.79 Ce 1.16 Ti 1.95 V 3.18

En general cuando PB < 1 el volumen de xido generado es poroso y no protector; para PB > 2 las capas de xido generado estn sometidas a esfuerzos y en general son quebradizas y se resquebrajan. La mayora de xidos protectores tienen relaciones entre 1.0 y 2.0 aunque existen algunas excepciones como Si, Ag y Cd. debe hacerse notar que otras propiedades como el coeficiente de dilatacin trmica deben ser similares y debe existir adems buena adherencia.

2.10 PRUEBAS DE CORROSIN.

Se requieren cuando no existe informacin especfica y suficiente acerca del tipo y magnitud del ataque de un ambiente corrosivo sobre determinado material, se efectan con uno o varios de los siguientes objetivos:

Determinar la velocidad de ataque corrosivo. Estudiar mecanismos de corrosin y factores que aceleran o retardan el ataque. Seleccionar de manera tcnica y econmica los mejores materiales para un medio

o proceso. Desarrollar nuevos materiales. Probar la efectividad de mtodos anticorrosivos. Controlar la calidad de productos metalmecnicos y metalrgicos. Las pruebas son de dos tipos: Pruebas de laboratorio Se simula el ambiente corrosivo mediante pruebas aceleradas que indican de manera aproximada el comportamiento que el material pueda tener cuando est sometido a condiciones reales de trabajo. Estas pruebas se deben realizar aunque se disponga de los resultados de laboratorio de los proveedores, antes de arriesgar en la planta. Muchos tipos de pruebas estn normalizadas por NACE (National Association of

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Corrosion Engineers), ASTM (American Society for Testing and Materials), y MTI (Materials Technology Institute). Son comunes las siguientes: Inmersin: total, parcial o intermitente en la solucin de prueba con o sin

aireacin y a temperatura controlada. Chorro de sal: se utiliza una solucin acuosa de cloruro de sodio al 20% y a 95F.

Se mide el tiempo para penetrar un espesor determinado. Aplicacin de esfuerzos continuos o cclicos para estudio de corrosin bajo

tensin y corrosin fatiga. Inmersin de la probeta en solucin de cido ntrico en ebullicin. Accin qumica bajo condiciones extremas. En lo posible se debe usar la solucin

grado comercial. Ataque con agua regia: mezcla de H2SO4 y HNO3 Grabado con Nital: HNO3 en etanol

La literatura incluye como pruebas de laboratorio, las pruebas electroqumicas y las de planta piloto.

Pruebas de servicio Si es posible se expone el material a las condiciones reales en que va a operar, son tiles principalmente cuando es difcil reproducir el ambiente de trabajo. En estos casos las probetas van insertadas en las lneas de tubera, tanques o ambientes de trabajo real. Para las pruebas son de gran importancia los siguientes factores: Adecuada seleccin y acondicionamiento de la probeta; que sea representativa del

material que se examina y maquinada segn las normas.

Seleccin correcta de las condiciones de prueba, en cuanto a concentracin de la solucin, velocidad, temperatura, presin, agitacin, aireacin y tiempo.

Seleccin o diseo correcto del equipo de prueba.

Dirigir la prueba de forma correcta.

Evaluar e interpretar los resultados de forma adecuada.

Reportar los resultados en forma detallada de acuerdo al problema que se est resolviendo, haciendo un listado de los materiales recomendados con sus respectivas limitaciones, potenciales problemas de mantenimiento y reparacin, y vida til esperada.

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Realizacin de las pruebas y reporte de los resultados El tamao y forma de los especmenes vara con las caractersticas y objetivos de la prueba, naturaleza del material y equipo usado. En general se buscan formas que permitan tener una alta relacin de rea superficial a peso y una pequea relacin rea del borde con respecto al rea total. Las probetas suelen ser rectangulares o circulares.

En pruebas de laboratorio son muy usados los especmenes circulares de 1.5 pulgadas de dimetro, un espesor de 1/8 de plagada y un orificio para montaje de 5/16 o 7/16 de pulgada. La exactitud en la medida del rea debe ser no menor de 1%. Algunas de las variables manejadas durante las pruebas de inmersin son: Composicin de la solucin de prueba: generalmente reportada como % peso o

molaridad

Temperatura: controlada con 1C en el caso de soluciones y tomada como el mximo valor esperado en el caso de condiciones ambientales y reportada con 2C

Aireacin de la solucin: a menos que se especifique, la solucin no debe airearse; debe controlarse de no exponer las probetas a chorros directos de aire.

Velocidad de la solucin: normalmente no se determina pero existen equipos adecuados que permiten controlarla. En general la nica velocidad se da por efecto de la conveccin debido a gradientes trmicos o de agitacin en soluciones viscosas

Volumen de solucin: debe ser suficientemente grande para evitar cambios en la corrosividad del medio por acumulacin de los productos de corrosin. La ASTM recomienda usar 40 mL de solucin por cada cm2 de rea de la probeta sumergida.

Soporte de los especmenes: el soporte debe permitir un buen contacto de la probeta con la solucin o medio corrosivo sin intervenir, contaminar o alterar los resultados de las pruebas. Se usan varillas, resortes y sillas de vidrio, cermica, metales recubiertos o plsticos fluorocarbonados.

Duracin de la prueba: depende de la naturaleza y propsito de la prueba pero nunca deben ser tan largas que sean irrealizables o tan cortas que puedan dar resultados errneos. Las pruebas no deben llevarse al punto de gran reduccin en el rea de las probetas o perforacin de las mismas. Si las velocidades de corrosin anticipadas son moderadas o bajas, la duracin de la prueba puede especificarse segn:

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Duracin = 2000 / velocidad de corrosin en mpy Cuando los materiales son altamente corrodos o presentan cinticas muy

cambiantes requieren consideraciones especiales.

Limpieza de los especmenes despus de la prueba: Es fundamental para obtener unos resultados representativos de lo esperado en operacin normal. Debe hacerse para remover los productos de corrosin sin afectar el material de prueba. Esta limpieza puede hacerse de manera mecnica (con herramientas o materiales abrasivos), qumica (con agentes qumicos y solventes) o electroltica. Un mtodo electroltico muy usado incluye: solucin 5% peso de H2SO4, nodo de carbn o plomo, espcimen como ctodo con una densidad de corriente de 20 Amp/dm2, 2 cm3 de inhibidor orgnico por litro de solucin a 74C y durante 3 minutos.

Evaluacin de la prueba: para que la realizacin de la prueba y elaboracin del reporte sean eficientes y confiables, adems de la precisin en las mediciones, debe considerarse la elaboracin de un formato para recoger los datos de la prueba: material; agente corrosivo; concentracin y volumen de la solucin; temperatura mxima, mnima y promedio; aireacin y agitacin; mtodo, fecha y nmero de la pieza; metal, dimensiones, tratamiento usado para preparar la probeta, peso antes y despus de la prueba, numero de probetas; duracin de la prueba; mtodos de limpieza y velocidad de ataque. Deben recogerse adems, datos cualitativos como apariencia, homogeneidad, color, firmeza de los productos de corrosin, etc. Los ataques localizados como picado, hendiduras, resquebrajamiento y corrosin intergranular deben medirse de manera particular como forma, tamao, profundidad o rea afectada y no interpolarse o extrapolarse como velocidades anuales. La probeta debe someterse a una prueba de flexin simple para determinar la presencia de corrosin por resquebrajamiento. Si se asume que no hay corrosin interna ni localizada o se calcula de manera separada, la velocidad de corrosin o penetracin se puede calcular de acuerdo con:

mpy = 534 * Peso perdido / (rea * tiempo * densidad del metal)

==

tAW

mpyV 534

donde el peso (W) esta dado en mg, el rea (A) en pulgadas cuadradas (pulg2) de superficie metlica expuesta, el tiempo (t) en horas de exposicin, la densidad () en g / cm3 y la velocidad de corrosin (V) en milsimas de pulgada (mils) por ao.

Cuando adicionalmente se presenta cariacin (pitting), la velocidad de

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corrosin sobre la superficie total ms la accin local del picado puede determinarse segn:

+

=

tAPWV )(534

Siendo P la prdida de peso debida a la pulimentacin de las cariaciones.

Algunas veces las pruebas de corrosin tienen que hacerse directamente en la planta a condiciones reales de proceso debido a la dificultad o imposibilidad de reproducir las condiciones en el laboratorio. En estos casos se pueden obtener ventajas como la posibilidad de chequear varios cupones simultneamente y se requiere poca supervisin tcnica. En estos casos es necesario instalar los cupones de manera que no haya contacto con otros metales a fin de aislar efectos galvnicos y dao fsico. Los cupones tienen normalmente pesos comprendidos entre 10 y 40 gramos con altas razones peso / rea superficial. Se usan discos de 1 pulgadas de dimetro y 1/8 de espesor y cupones cuadrados o rectangulares de dimensiones similares. Para soportar los cupones se suelen usar materiales como plsticos, porcelana, tefln, vidrio, resinas fenlicas. Los resultados de las pruebas se manejan de manera similar a las de laboratorio. Segn la velocidad de corrosin, la literatura reporta la siguiente clasificacin relativa para el comportamiento de un material:

Velocidad de corrosin (mpy) clasificacin

< 2 Excelente 2 10 Bueno 20 -50 Aceptable > 50 Corrosin severa

2.11 MTODOS PARA CONTROLAR LA CORROSIN.

Adecuada seleccin del material: Se tiene en cuenta los factores indicados en la seccin l. Las alternativas resultantes varan entre materiales baratos (baja resistencia qumica y mecnica) y otros ms costosos en cuanto a la inversin inicial, pero con menos costos de mantenimiento y mayor vida til.

Aislamiento del medio corrosivo: Generalmente consisten en recubrimientos de dos tipos: Recubrimientos metlicos: Protegen por separacin fsica del metal y el electrolito,

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por sacrificio andico o por formacin de capas pasivas, los ms comunes son: galvanizado, cromado, estaado, niquelado, cobrizado, dorado, plateado, pavonado, etc. Se pueden aplicar por inmersin, aspersin y electrlisis. Ejemplos tpicos es el galvanizado de tuberas en las cuales el cinc del recubrimiento es andico respecto al hierro y an en el caso de ser rayado o deteriorado se consume preferencialmente el cinc protegiendo as la estructura de acero; la figura 20 muestra el proceso de proteccin de manera esquemtica. Si el recubrimiento es de estao y se llega a daar el ataque en el acero se agudizar ya que el acero es andico respecto al estao.

Figura 20. Ataque agudizado por prdida del recubrimiento.

Recubrimientos no metlicos: Pueden ser orgnicos e inorgnicos.

Inorgnicos: Son resistentes a la humedad, disolventes orgnicos, cidos diluidos, y altas temperaturas, pero son atacados por el HF caliente, y son duros y quebradizos. Entre ellos estn: lozas, esmaltes, cermicas y vidrios. Orgnicos: Resisten ambientes cidos y alcalinos, salmueras, aguas naturales e industriales; tienen baja resistencia mecnica, a solventes orgnicos y a altas temperaturas. Entre ellos estn: pinturas, resinas, lacas, cauchos, plsticos, brea y compuestos asflticos. Alivio de esfuerzos: Previene la corrosin bajo tensin debida a los esfuerzos residuales provenientes del mtodo de fabricacin (trabajo en fro o en caliente). Se alivian mediante un tratamiento trmico llamado recocido que consiste en someter el material a una alta temperatura durante un tiempo determinado y enfriarlo rpidamente. En general este tipo de procedimientos deben ir acompaados de una consulta a expertos en el ramo. Proteccin catdica: Se aplica corriente directa al metal a proteger en sentido inverso al flujo natural de electrones debido a la corrosin, obligando al metal a actuar como ctodo. La corriente directa se obtiene utilizando un nodo de sacrificio (Al, Mg, Zn) o desde una fuente conectada a un electrodo. Se utiliza en la proteccin de tuberas de acero, rieles de ferrocarril, muelles, partes metlicas enterradas, cascos de barcos, etc. El esquema de la proteccin catdica se muestra en la figura 21.

Zn Zn

Acero galvanizado

Material andico Material catdico (protegido)

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Figura 21. Sistema de proteccin catdica.

Proteccin andica: Se aplica corriente directa para formar capas pasivas, en este caso la estructura protegida es el nodo. La pasivacin se provoca exponiendo la superficie del metal a medios altamente oxidantes o incrementando el potencial sobre el nodo por encima de un nivel crtico para formar una pelcula pasiva. El acero en cido ntrico concentrado se corroe rpidamente y forma una capa protectora homognea de hidrxido de hierro; El anodizado del aluminio acelera la formacin del xido de aluminio que acta como capa pasiva de Al2O3 aumentando su resistencia qumica.

Inhibicin: Consiste en adicionar sustancias qumicas al medio corrosivo para disminuir la velocidad de corrosin. La inhibicin se d por diversas formas de accin, mediante la formacin de una capa de productos de corrosin protectores, por la formacin de una capa pasivante, la adsorcin de una pelcula sobre el metal, la formacin de precipitados protectores, etc. Los inhibidores pueden usarse tanto en fase lquida como en fase gaseosa. Algunas consideraciones que deben hacerse para el uso adecuado de inhibidores son la posibilidad de uso, costos, compatibilidad con productos y proceso, optimizacin de dosis y las tcnicas de aplicacin. Entre los ms usados estn: cromatos, fosfatos y silicatos, nitrito de sodio, boratos, aminas, mercaptanos, etc. Existen inhibidores catdicos (sales de calcio, magnesio y cinc) los cuales inhiben las reacciones catdicas, y los andicos (lcalis y cromatos) que inhiben las reacciones andicas. La eficiencia de los inhibidores para retardar la corrosin se mide en trminos de la variacin en la velocidad de corrosin en ausencia y en presencia de inhibidor segn:

100%0

0

=

RRR

Ef i

Voltaje impuesto Suelo

Atmsfera Rectificador

Mg

e-

e-

Mg 2+ Mg 2+

Suelo

Atmsfera

nodo de sacrificio

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Donde Ef es la eficiencia, y R0 y Ri las velocidades de corrosin en ausencia y presencia de inhibidor, respectivamente.

Algunos de los inhibidores existentes junto con el metal que protegen y el medio en el cual actan se muestran en la tabla 4:

Tabla 4. Inhibidores de la corrosin y sus aplicaciones. Material Medio Inhibidor Admiralty Amoniaco, 5% 0.5% cido fluorhdrico Admiralty NaOH, 4 Be 0.6 moles de H2S por mol de NaOH Aluminio HCl, 1.0 N 0.003 M, -fenilacridina, -naftoquinona Aluminio HCl, 2.0 N 0.06% acridina Aluminio HNO3, 2-5% 0.05% hexametilen-tetra-amina Aluminio HNO3, 20% 0.5% hexametilen-tetra-amina Aluminio HNO3, fumante 0.6% hexafluorofosfato de amonio Aluminio H3PO4, 20-80% 1.0% cromato de sodio

Aluminio H2SO4, conc. 5.0% cromato de sodio Aluminio H2O2 Nitratos de metal alcalino

Aluminio Agua de mar 0.75% amil estereato sec. Aluminio NaOH 1.0% 3-4% permanganato de potasio

Aluminio NaOH 4.0% 18% glucosa

Aluminio Na2CO3, 1% 0.2% silicato de sodio

Aluminio Na2CO3, 10% 0.05% silicato de sodio Cobre Amonio en sol. 1% glucosa

Cobre Alcohol anticongelante 2-3% borax

Cobre H2SO4, diluido Bencil-tiocianato

Cobre Azufre en benceno 0.2% 9-10 antraquinona Cobre Agua 5 ppm 2-benzothiazolethiol Monel NaCl, 0.1% 0.1% nitrito de sodio

vidrio NaOH, 3.0% Cloruro de cinc

Tabla 4. Inhibidores de la corrosin y sus aplicaciones (continuacin). Material Medio Inhibidor Acero inox. Ac. actico 0.02% nitrato frrico

Acero inox. Ac. frmico 0.02% nitritato frrico

Acero inox. Ac. ntrico fumante 0.6 hexafluorofosfato de amonio

Acero inox. Ac. fosfrico 0.02% nitrato frrico Acero inox. Ac. Sulfrico, 2.5% 5-20ppm CaSO45H2O

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Acero 18-8 Permanganato de K Silicato de sodio

Acero 18-8 NaCl, 4% 0.8 hidrxido de sodio

Acero Ac, ctrico 0.5% fosfato de hidrgeno di-sdico Acero Ac. ntrico fuman. 0.5% fluoruro de hidrgeno Acero Ac. Sulfrico dil Aminas aromticas

Acero H2SO4 10-25% 0.2-0.95% aluminohemicelulosa Acero H2SO4 60-70% Arsnico Acero H2SO4 80% 2% trifluoruro de boro Acero Nitrato amoniacal 0.2% tio-urea Acero CCl4 hmedo 0.001-.01% anilina Acero Furfural 0.1% mercapto-benzo-tiazol Acero NaCl, 0.05% 0.2% nitrito de sodio.

Un campo de especial cuidado, en cuanto a corrosin se refiere, es el tratamiento y transporte de aguas, las cuales, segn su uso, presentan caractersticas y controles especiales. En la tabla 5 se lista la clasificacin tradicional para las aguas potables segn su grado de corrosin que tpicamente se presenta en equipos, tanques y tuberas usadas en su manejo. En la tabla 6 se muestra las principales caractersticas del agua potable segn su corrosividad

Tabla 5. Clasificacin de las aguas potables segn su corrosividad. Clase Ca, ppm SO4, ppm SiO2, ppm O2, ppm

1-A 0-18 --- 0-15 1-10 1-B 0-18 0-25 0-15 0-1 1-C 0-18 0-60 >15 1-15

2-A 18-35 >Ca 0-15* 1-10

75 2.0

4-B >75 2.0>Ca 0-30 1-10 4-C >75 3.030 1-10

Tabla 6. Caractersticas corrosivas del agua potable. CLASE CARACTERSTICAS

1-A Muy corrosiva, caliente y fra. 1-B Moderadamente corrosiva caliente y fra; extrema corrosin con 8 ppm o ms de

CO2 1-C Leve corrosin fra; considerable corrosin en caliente; agresividad reducida y con

poco efecto por alto contenido natural de slice (SiO2).

2-A Considerable corrosin caliente, moderada cuando est fra. Forma costra en aguas calientes.

2-B De moderada a poco corrosiva caliente o fra. Caliente puede formar costras. 2-C Corrosin poco probable pero puede formar costras caliente. 2-D Igual que el 2-C

3-A Corrosin moderada caliente, leve fra. Forma costras caliente 3-B Caliente causa corrosin considerable, poca corrosin fra. Caliente causa costras

considerables. 3-C Causa costras considerables pero leve corrosin al calentarse. 3-D Considerable costra pero poco probable corrosin. 3-E Corrosin poco probable pero excesiva formacin de costras.

4-A Excesiva costra pero es poco probable la corrosin en fro; leve o moderada corrosin en caliente.

4-B Excesiva costra y corrosin bimetlica considerable fra o caliente. 4-C Costra excesiva pero corrosin poco probable.

Con el fin de disminuir los efectos indeseados por parte del agua potable sobre los equipos y tuberas que la manejan, se plantean algunas medidas bsicas para evitar el deterioro de equipos y se muestran a manera de ejemplo en el siguiente tratamiento sugerido para las aguas potables:

1) Para las aguas l-A, 1-B, 1-C, 2-A y 2-C a. Polifosfato 5-10 ppm b. Ca(OH)2 hasta pH de 8.5 y 10 ppm de silicatos como SiO2 c. 8-10 ppm de pirofosfto tetrasdico d. 5-8 ppm de fosfato de sodio anhidro ms soda para control de pH e. Ca(OH)2 solo usando el ndice de Langlier (tabla que muestra el grado de

saturacin) y CaCO3 a saturacin

2) Para las aguas clase 2-C y 2-D si forman herrumbre agregar 2-4 ppm de polifosfatos.

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3) Para las aguas de las clases 3-A, 3-B y 4-B agregue 2-4 ppm de polifosftos y ms de 8 ppm de silicatos como SiO2.

4) Para las aguas de las clases 3-C, 3-D, 3-E, 4-A y 4-C agregue 2-4 ppm de polifosfatos.

Nota 1: Con ms de 15 ppm de slice expresada como SiO2, la corrosin se reduce en proporcin al contenido de slice (* en SiO2 del agua 2-A). No olvide sin embargo el peligro que representan las costras de slice en las calderas de alta presin.

Nota 2: La presencia de cloruros mayores de 100 ppm con alto contenido de sulfato, hace al agua ms corrosiva que lo indicado.

Nota 3: La presencia de CO2 en ms de 5 ppm indica un proceso de corrosin acelerada en la clase o grupo que indique corrosin. En concentraciones mayores de 20 ppm puede hacer corrosiva un agua de una clase no corrosiva o de poca probabilidad de corrosin.

Nota 4: Donde se recomiende tratamiento con polifosfatos se debe aadir 1.0 ppm de polifosfatos por cada ppm de Fe sumada a la dosis recomendada.

Nota 5: Trminos y fines: Muy excesiva cuando necesita accin correctiva inmediata. Considerable...cuando la accin correctiva es conveniente. Poco o moderadacuando la accin correctiva es discutible y depende del efecto econmico Poco probable...cuando los efectos son posibles pero no probables.

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