Corrosión en metales parte 2 2012

FORMAS DE CORROSIÓNFORMAS DE CORROSIÓN

Biológica

Según la Naturaleza

Húmeda

Seca

Según el Mecanismo

Química

Electroquímica

Uniforme

Según su Morfología

Microscópica localizada

Macroscópica localizada localizada localizada

Galvánica Intergranular

Picadura

Cavitación

Erosión - Corrosión

Disolución selectiva

Rendija

Exfoliación

SCC

CORROSIÓN UNIFORMECORROSIÓN UNIFORME

• 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.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.

CORROSIÓN UNIFORMECORROSIÓN UNIFORME

Estimación de vida remanente:

[ ]año/mmtA

W6,87R

⋅⋅⋅=

ρ

mgr

Valores de R < 0,5 mm/año son medianamente aceptables

cm 2

gr/cm 3hr

Como en la mayoría de los tipos de corrosión en met ales este es un fenómeno electroquímico. A escala microscópica pode mos decir que

las reacciones de Ox – Red ocurren en toda la superf icie expuesta existiendo infinitos microcatodos y microanodos rep artidos

uniformemente y “móviles”

CORROSIÓN GALVÁNICACORROSIÓN GALVÁNICA

- 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:

Un electrolito Un vínculo - De los dos metales el de menor

- 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 electrolitoen común

Los metales poseer diferentes potenciales

en la superficie

Un vínculo eléctrico

- De los dos metales el de menor 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

CORROSIÓN GALVÁNICACORROSIÓN GALVÁNICA

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 elárea del más activo. Una relación elevada resulta desfavorable por cuanto en estas condiciones ladensidad de corriente en el ánodo se ve incrementada conduciendo a un aumento de la corrosión en elánodo. 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 bajocontrol catódico, produce un efecto acelerador galvánico muy débil como consecuencia de que ladensidad de corriente catódica es la que se incrementa y que predomina la polarización del metal másnoble.

DistanciaDistanciaDistanciaDistancia:::: Metales disímiles ubicados muypróximos entre si sufren un ataque galvánico mássevero que aquellos que están más apartados.Este efecto distancia” dependerá de laconductibilidad del electrolito.

Geometría: Geometría: Geometría: Geometría: 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.

• 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.

CORROSIÓN POR RENDIJACORROSIÓN POR RENDIJA

– Genera iones peligrosos como por ej. cloruros.

CRONOLOGÍA

Etapa I Etapa II Etapa III

CORROSIÓN POR PICADURACORROSIÓN POR PICADURA

• Forma de corrosión localizada por la cual seforman en la superficie pequeñas cavidades dediversas formas:

• Este tipo de corrosión resulta peligrosa pues esde difícil detección y escasa pérdida de materialantes 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 • 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.

CORROSIÓN POR PICADURACORROSIÓN POR PICADURA

Muchas aleaciones que se pasivan en un determinado medio, son poco resistentes a la corrosión por picaduras debido picaduras debido a que las especies como H+ o Cl-

destruyen la capa pasivadora dentro de la picadura o intersticios.

CORROSIÓN BAJO TENSIÓNCORROSIÓN BAJO TENSIÓN(SCC)(SCC)

• Fisuras inducidas por la acción combinadade un estado de tensiones suficientementeelevado y la presencia de un medio reactivo.

• El estado de tensiones puede ser debido aesfuerzos de servicio o bien introducido poroperaciones previas como conformado,soldadura, tratamiento térmico, mecanizado,rectificado, etc.

Inconel

• Esta forma de corrosión ocurre paradeterminada combinación de metal – medio –estado de tensión.

• Morfológicamente es del tipo localizada confinas grietas que penetran el material.

• Para combatirla se debe usar una metalurgiaadecuada, disminuir las tensiones, eliminar lasespecies reactivas del medio (O – Cl – OH) yevitar diseños que generen sitios estancos.Efectuar recocidos quita tensiones luego de losprocesos de fabricación mencionados.

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CORROSIÓN BAJO TENSIÓNCORROSIÓN BAJO TENSIÓN(SCC)(SCC)

CAVITACIÓNCAVITACIÓN

• Tiene lugar cuando la presión de un fluidolíquido disminuye por debajo de su presiónde vapor. Esto genera burbujas que cuandoalcanzan zonas de alta presión colapsan demanera implosiva

Cavitación en un desaireador

• La cavitación puede ser evitada o atenuadadisminuyendo los gradiente bruscos depresión y no cayendo por debajo de lapresión de vapor del fluido.Complementariamente se pueden utilizarrecubrimientos elásticos.

•Existen sitios preferenciales donde este fenómenoocurre.

–Lado succión de una bomba–Descarga de una válvula o regulador–Cualquier geometría que altere el flujo como sercodos, reducciones y tee–Condiciones de proceso que den lugar a expansionessúbitas.

CORROSIÓN INTERGRANULARCORROSIÓN INTERGRANULAR

• 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.

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

inoxidables austeníticos.inoxidables austeníticos.


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

� Prolongadas exposiciones a temperaturas entre 450°C y los 870°C (soldadura)

� Serie 300 con %C > 0,03 y sin elementos estabilizantes (Ti, Nb)

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:


Son 4 placas soldadas de diferentes inoxidables y sometidas a un ataque de una solución

caliente de HNO3 + HF.


SOLUCIONESSOLUCIONES

•• Recocido postRecocido post--soldadura entre soldadura entre 10001000°°C y 1150C y 1150°°C + enfriamiento C + enfriamiento rápidorápido•• Usando un acero con %C < Usando un acero con %C <

EFECTO DE LA METALURGIAEFECTO DE LA METALURGIA

•• Usando un acero con %C < Usando un acero con %C < 0,03%0,03%•• Utilizando un acero Utilizando un acero estabilizado con Ti o Nbestabilizado con Ti o Nb

EROSIÓNEROSIÓN CORROSIÓNCORROSIÓN

• 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

• 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.

CORROSIÓN BAJO AISLACIÓN (CUI)CORROSIÓN BAJO AISLACIÓN (CUI)

•Rango de •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.

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.

CORROSIÓN SECA O GASEOSACORROSIÓN SECA O GASEOSA

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.

• Inicialmente el film de óxido crece Inicialmente el film de óxido crece Inicialmente el film de óxido crece Inicialmente el film de óxido crece

rápidamente. Si es un sólido poroso rápidamente. Si es un sólido poroso rápidamente. Si es un sólido poroso rápidamente. Si es un sólido poroso

que cubre toda la superficie la que cubre toda la superficie la que cubre toda la superficie la que cubre toda la superficie la

velocidad inicial de la reacción velocidad inicial de la reacción velocidad inicial de la reacción velocidad inicial de la reacción

disminuye a medida que el espesor disminuye a medida que el espesor disminuye a medida que el espesor disminuye a medida que el espesor

crece y la cinética de la reacción crece y la cinética de la reacción crece y la cinética de la reacción crece y la cinética de la reacción

comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el


comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el comienza a ser controlada por el

movimiento de las especies reactivas a movimiento de las especies reactivas a movimiento de las especies reactivas a movimiento de las especies reactivas a

través del film. A partir de ese través del film. A partir de ese través del film. A partir de ese través del film. A partir de ese

momento el transporte de iones es momento el transporte de iones es momento el transporte de iones es momento el transporte de iones es

función de varios factores como ser función de varios factores como ser función de varios factores como ser función de varios factores como ser

diferencias de potencial, gradientes de diferencias de potencial, gradientes de diferencias de potencial, gradientes de diferencias de potencial, gradientes de

concentración, migración a través de concentración, migración a través de concentración, migración a través de concentración, migración a través de

caminos preferenciales y por lo tanto caminos preferenciales y por lo tanto caminos preferenciales y por lo tanto caminos preferenciales y por lo tanto

la velocidad de corrosión varia. la velocidad de corrosión varia. la velocidad de corrosión varia. la velocidad de corrosión varia.


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 • 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.

Film no protector: poroso

W = A * t

Film protector: compacto

W2 = B * t


La velocidad de ataque aumenta sustancialmente con la temperatura en la mayoría de los aceros e inoxidables.

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