CORROSIÓN FENÓMENO

7/26/2019 CORROSIN FENMENO

1/37

Fenmeno de la corrosin

Por

Anastasio Martnez Andrade

Asesor Profesional contra la Corrosin

Asesora Profesional Contra la Corrosin 138


[email protected]

0191!13"8#$
mailto:[email protected]:[email protected]


2/37

2005Fenmeno de la corrosin

El control de la corrosin es una necesidad real en la Industria. El

concepto del control de la corrosin abarca un amplio rango de las

actividades de la prevencin completa de la corrosin, con varias etapas

y grados de proteccin a la aceptacin simple de la situacin de la

corrosin como existe; dependiendo sobre la decisin econmica,

dispuesta por seguridad y otras consideraciones.

La localizacin de averas y el anlisis de alla de los problemas de

corrosin debieran ser secundarios a la seleccin del material apropiado

y a las medidas de control apropiadas de la corrosin en la etapa de

dise!o.

El enmeno de la corrosin es uno de los principales actores de

deterioro "ue se maniiestan en el entorno de la Industria en general y

principalmente en la Industria #umica en$ tan"ues, sistemas de

transporte y sistemas de tuberas. %a&o este escenario de costos

excesivos "ue representan el mantenimiento y'o reposicin de las

instalaciones aectadas por este enmeno; los temas a"u tratados en

este manual, tienen el propsito de acilitar las guas para encontrar las

causas de origen del da!o, a in de anular atenuar los eectos de

degradacin de los materiales existentes.



[email protected]

0191!13"8#$


3/37

()%L) *E +-(E-I*

Capitulo 1

Introduccin.................................................................................................................... Propsito del control de la corrosin.................................................... El costo de la corrosin ...................................................................... /etodologa ........................................................................................0 1ecursos ...........................................................................................2

Capitulo 2+onsideraciones bsicas................................................................................................3

+osto ..................................................................................................3 4eguridad y coniabilidad ....................................................................3 +onsideraciones de energa ...............................................................3 +onservacin de materiales ..............................................................3 5actores ambientales ........................................................................3

Capitulo 35actores en la seleccin de materiales..........................................................................6

+osto ..................................................................................................6 Propiedades sicas ............................................................................6 Propiedades mecnicas .....................................................................6 *isponibilidad de +digos .................................................................6 +aractersticas de abricacin ............................................................6 +aractersticas de corrosin ............................................................78

Capitulo 4Procedimientos en la seleccin de materiales..............................................................77

+onsideraciones de los materiales ...................................................77 Interacciones de los materiales con el medio ambiente ....................77 Procedimientos y comunicaciones ...................................................79

Capitulo 5/ecanismos de reaccin :corrosin............................................................................7

+orrosin por esuerzos ..................................................................9> +orrosin por alta temperatura ........................................................96

5enmenos metal@rgicos.............................................................................................96Prevencin de la corrosin galvnica...........................................................................


5/37

CAP"#$%& 1

"ntroduccin'

"( Propsito(

El propsito primario del control de la corrosin en las industrias de procesos "umicos; el laconianza y los beneicios por la abricacin contin@a. La produccin y los beneicios dependensobre la seleccin econmica de los materiales de construccin y de las medidas de control decorrosin aplicadas.

La corrosin es el deterioro de un material, o de sus propiedades sicas y "umicas como

consecuencia de su reaccin con el medio.

Es un BecBo com@n "ue durante la operacin de la industria "umica principalmente y en

general en cual"uier industria; se puede observar "ue a travCs de los a!os de operacin, existeun enmeno de destruccin gradual de los materiales utilizados en la construccin de e"uipos,tan"ues, depsitos, transportes. -ormalmente estos eectos se atribuyen a enmenos decorrosin. En el entorno de la vida diaria, estos enmenos de destruccin tambiCn se puedenobservar en el transporte publico, en la estructura de los anuncios publicitarios, en los e"uiposdel Bogar :lavadoras, estuas, rerigeradores, etc.,.

El propsito primario del control de la corrosin en la Industria de Procesos #umicos es laconianza, y los beneicios de la abricacin continua de productos. La produccin y beneiciosdependen sobre la seleccin econmica de materiales de construccin y la aplicacin demedidas en el control de corrosin.

""( )l costo de la corrosin'

*iversos estudios del costo de la corrosin desarrollados por dierentes pases; lo Ban puestoen un rango del < al D del Producto -acional %ruto :-P. En A4) un estimado reciente delcosto total de la corrosin es de >8 %illones por a!o.

*e esta cantidad, "uiz 00 %illones son irreducibles. La perdida de materiales a causa de lacorrosin no siempre es posible evitarla, ni es econmica o deseable Bacerlo. Los sistemas biendirigidos representan ya la combinacin ptima de los materiales de construccin y las medidasapropiadas del control de la corrosin, de modo "ue no Baya la posibilidad de otras economas amenos "ue exista una ruptura con la tecnologa.

Asesora Profesional Contra la Corrosin "38


[email protected]

0191!13"8#$


6/37

Por e&emplo, la corrosin de un e"uipo construido en material A-4 4


7/37

?ay un enorme n@mero de recursos disponible para soportar los procesos de seleccin demateriales y el control de corrosin$

+ontactos proesionales. +onsultores. *epartamento de servicio tCcnico. 4ociedades tCcnicas. 5abricantes. Licenciadores. Literatura de los abricantes.

Asesora Profesional Contra la Corrosin $38


[email protected]

0191!13"8#$


8/37

CAP"#$%& 2

"( Consideraciones -.sicas'

Las cinco consideraciones bsicas en el control de la corrosin en la Industria de procesos"umica; son los costos, seguridad y coniabilidad, consideraciones de energa, conservacin delos materiales y actores ambientales. Entre ellos, existe interdependencia. (odos estos aspectosdeben ser considerados a identiicar, analizar y corrigiendo una potencial situacin corrosiva.

Costo; al buscar los materiales ptimos de construccin, en cual"uier combinacin decosto inicial, de resistencia a la corrosin y del control de la corrosin y vida; esinevitable ceder en la seleccin Basta cierto punto. Econmicamente no es viabledise!ar para una vida ilimitada. La administracin re"uerir una &ustiicacin inanciera"ue incluir no slo el costeo del traba&o y materiales, sino tambiCn el costo de tiempos

de inactividad y aspectos de seguridad y control ambiental. Los racasos imprevistos oincontrolables deben ser impedidos. Esto trae consigo la seleccin no slo apropiada demateriales y dise!o, sino tambiCn el mantenimiento predictivo, basado sobre unadecuado procedimiento de inspeccin y monitoreo.

/e*uridad Confiailidad en adicin a la economa de la seleccin y operacin de los

materiales; el control de la corrosin relaciona la 4eguridad y +oniabilidad. Ano debeconsiderar no slo la seguridad inmediata del e"uipo; sino tambiCn a los eectos sobrelos e"uipos de toda la planta y al personal, inclusive a la comunidad misma.La solucin al control de corrosin seleccionado; se deber considerar en relacin a$

riesgos al uego riesgos de explosin allas por ragilizacin la liberacin de txicos nocivos u otros materiales peligrosos, excepto a"uellos

"ue cuentan con proteccin adecuada.

Consideraciones de )ner*a las industrias siempre Ban considerado la disponibilidadde combustible y agua de enriamiento, en la seleccin y localizacin de su Planta, enadicin a las materias primas y transportacin. Los costos de energa para una Planta oproceso; deber ser evaluados convenientemente, incluyendo las perdidas de vapor porproblemas de aislamiento, ugas, etc.,

Conseracin de materiales en la economa actual, ciertos elementos como el +romo,

-icFel y /anganeso; estn en una situacin critica para suministrase, por"ue sonesenciales en la abricacin de aleaciones resistentes a la corrosin a alta temperatura.Esta consideracin debe darse para su posible recuperacin y reGuso. )un"ue esto nosiempre es posible, por"ue estas aleaciones usualmente son utilizadas donde sere"uiere este tipo de resistencia alta a la corrosin.

Factores amientales lo concerniente a la calidad del aire y a los eluentes de aguasindustriales van ms all de lo concerniente a la seguridad y toxicidad. /ucBos vaporesorgnicos contribuyen a la contaminacin, incrementando los da!os a la salud en

tCrminos de irritacin a los o&os o problemas pulmonares.Asesora Profesional Contra la Corrosin 838


[email protected]

0191!13"8#$


9/37

Los eluentes de agua no @nicamente deben estar libres de biocida, cancergenos y otrasespecies, particularmente en vapores "ue pueden contaminar al agua "ue abastece auna poblacin.

En ciudades en desarrollo, es obvio "ue algunos compromisos pudieran eectuarse entre

el crecimiento industrial y lo concerniente a la calidad ambiental. 4in embargo, se debertomar el cuidado tal "ue la contaminacin pueda ser tolerada temporalmente y "ue nocause un da!o irreversible.

*esaortunadamente es cierto "ue en mucBas industrias en ciudades en desarrollocrecen de considerable tama!o sin una adecuada apreciacin del da!o "ue inlingen almedio ambiente.

An argumento verdadero de la corrosin y la entrada de un Ingeniero de materiales a unProyecto, puede considerase de impacto ambiental y esto puede tener una inluenciasubstancial en la economa de la seleccin de los materiales.



[email protected]

0191!13"8#$


10/37

CAP"#$%& 3

"( Factores en la seleccin de materiales'

Los principales actores "ue deben ser considerados en la seleccin de los materiales son$

+osto;aun"ue el costo inicial de los materiales es un eecto psicolgico importante, es

esencial "ue el costo verdadero estC considerado. El costo real de los e"uipos deproceso incluye materiales de; abricacin e instalacin y el costo del mantenimientoanual, el valor de reGemplazo y el costo del control de corrosin

Propiedades sicas; algunas propiedades son ms importantes "ue otras y Bay menos

importantes "ue las propiedades mecnicas desde el punto de vista de la Ingeniera;

estas se debern de tomar en cuenta, ya "ue tienen inluencia sobre corrosin$7. gravedad especiica9. conductividad tCrmica


11/37

producto inal derivado del traba&ar un lingote a un producto inalrelativamente macizo.Productos de cara plana.G incluye placas, Bo&as y varillas desnudasusadas para la abricacin de encBapados en tan"ues y recipientes.

+aractersticas de corrosin; un ndice relativamente uniorme del ata"ue permite el uso

inteligente de una corrosin permisible en el dise!o mecnico de los e"uipos deproceso.

*isponibilidad en el control de la corrosin; uno se debe amiliarizar con las medidas "ue

pueden ser o no re"ueridas para un material de construccin en particular.

) pesar de "ue el lector con antecedentes en Ingeniera, estC amiliarizado con los materiales ysu relacin con problemas de corrosin; deber conocer y amiliarizarse con los actores arribase!alados.



[email protected]

0191!13"8#$


12/37

CAP"#$%& 4

"( P,&C)"M")#&/ ) %A /)%)CC" ) MA#),"A%)/

El propsito de este capitulo es ayudar a los Ingenieros de proceso en la industria, a Bacersede los materiales ptimos de construccin para el servicio corrosivo necesario, incluyendo dentrode los nuevos proyectos a personal "ue ayude en la seleccin de los materiales de construccin.

*esaortunadamente mucBos problemas de corrosin son percibidos @nicamente despuCs deocurrir, y entonces el personal de mantenimiento en planta trata de resolver el problema sinentender y sin reconocer la raz de los enmenos de corrosin y metal@rgicos; generndosealtos costos por el incremento en los costos de mantenimiento, por reorzar o reGemplazo dee"uipo.

Es solamente de sentido com@n "ue el esuerzo principal Bacia la seleccin de los me&oresmateriales de construccin y de cual"uier medida de control de ayuda contra la corrosin deberBacerse en la etapa de dise!o.

Consideraciones de los materiales'

La seleccin de los materiales ptimos de construccin involucra consideraciones de unn@mero de materiales y actores relacionados, las interacciones de los materiales con el medio

ambiente y los problemas inBerentes al tipo especico de los e"uipos.

Materiales ptimos'4on a"uellos "ue proveen el cociente ms ba&o costoGvida cuando estn corregidos porlas imposiciones iscales y los procedimientos contables; los cuales incorporan ciertosaspectos de seguridad, salud y consideraciones ambientales y coniabilidad. El resultadoinal deseado incluye la operacin provecBosa con un mnimo de paros no programadosy paros regularmente programados para reparacin o reGemplazo.

""( "nteracciones de los materiales con el medio amiente'

4i el probable comportamiento de los materiales ba&o consideracin no es conocido consuiciente conianza, este deber de ser comprobado con uentes de inormacin o con testigosde corrosin apropiados.



[email protected]

0191!13"8#$


13/37

"""( Procedimientos comunicaciones'

) pesar de la comple&idad de estos actores, los cuales pueden re"uerir de expertos para "uelo mezclen todo &untoJ, el problema ms grande sera mentir en la documentacin y

comunicacin de los re"uerimientos inales. Para el dise!o de nuevos proyectos,particularmente, los procedimientos especicos y toda su documentacin asociada; debiera serconvenientemente dividida en < ases$

*einicin de la tecnologa.

*einicin de las instalaciones

K la ecBa de construccin y arran"ue

+onclusin; los principios enumerados arriba solamente abarcan un bos"ue&o del proceso deseleccin de materiales.



[email protected]

0191!13"8#$


14/37

CAP"#$%& 5

"( Mecanismos de reaccin 7corrosin8'9:ue es la corrosin;

Es un proceso gradual de destruccin y desintegracin de los materiales de construccino de sus propiedades :por un proceso "umico o electro"umico, como resultado de suexposicin a un medio ambiente. El tCrmino perdida de sus propiedades se reiere a perdida deductilidad sin perdida de material o cambios en su dimensin sica o mecnica.

Ata


15/37

concentraciones, donde el producto de la corrosin es xido Crrico Bidratado precipitado enorma gelatinosa, en contacto cercano con el metal, proporciona una pelcula protectora Crrea,el rango de corrosin ser ms ba&o "ue lo "ue esta regla pudiera predecir.

Los productos de corrosin ormados en esta primera y segunda etapa no siempre necesitandierir en el estado de oxidacin. El comportamiento del plomo en contacto en agua conteniendooxigeno, sugiere "ue el plomo disuelto en agua como xido Bidrxido del plomo, es precipitadocomo carbonato bsico por pe"ue!as cantidades de bixido de carbono invariablementepresente. 4i este segundo producto es ormadoen contacto sico con el plomo, la corrosin serlenta; si es precipitado a distancia, Csta:la corrosin ser ms rpida.

)lectro


16/37

cambios en las propiedades debido a la corrosin; tales como la ragilidad por el Bidrogeno:cambios en un metal debido a la absorcin de tomos de Bidrogeno durante una operacin dedesengrase o decapado o de galvanoplastia, como resultado del proceso catdico concurrente.

Musto como una batera, "ue no unciona Basta "ue las dos terminales estn conectadas a travCs

de un circuito externo, la reaccin andica no puede ser procesada sin una correspondientereaccin catdica. Los electrones liberados por el nodo via&an a travCs del circuito externo yreaccionan con alguna especie en la supericie del ctodo. En soluciones acuosas, esta reaccines la reduccin de iones Bidrogeno por Bidrogeno atmico.

?N N e ?o

la reduccin de iones Bidrgeno y oxigeno molecular en agua o iones Bidroxilos.

OHeOH &1 +++ ++ OHeOOH &1

La uerza impulsora "ue Bace "ue los metales se corroan surge de su energa de entradare"uerida para undirlos de su estado mineral al metlico. El orden de su resistencia a lacorrosin a un medio ambiente natural puede deinirse por la relativa tendencia a existir como unmetal en estado natural.

En la tabla anexa, una lista con los metales com@nmente usados para disminuir la cantidad deenerga re"uerida para reducirlos :undicin desde sus minerales. Los materiales ms reactivo o

andicos estn en la parte superior; mientras "ue los metales menos reactivos o nobles, estnen la base de la lista.

#ala 5(1 metales por ordene ener*a re


17/37

+omo en una celda seca batera, deben existir 0 condiciones "ue debern ser llenadas antesde "ue la corrosin pueda ocurrir$

7. debe existir una dierencia de potencial entre el nodo y el ctodo para "ue la reaccin

se produzca.9. debe ser una reaccin andica.


18/37

eZnZn += ++ :


19/37

:lcali; para cerrar el circuito elCctrico se re"uiere la presencia de un electrolito proporcionadopor el medio. En el siguiente diagrama se muestra esta situacin.

Las zonas andicas y catdicas son ocasionadas por dierencias en las estructuras cristalinas,restos de escoria y xido en general; as como a dierencias de composicin en la supericie delos aceros comerciales. *e la igura anterior, adems de los procesos en el metal, tienen unpapel preponderante la cantidad de oxigeno presente, la conductividad elCctrica del medio.

%a reaccin andicano se inicia sin una correspondiente reaccin catdica, ormando as elproceso de reduccin. Los electrones liberados por el nodo via&an a travCs del circuito externo yreaccionan con algunas especies de la supericie del ctodo. En soluciones acuosas, estareaccin es la reduccin de iones de Bidrgeno a Bidrgeno atmico.



[email protected]

0191!13"8#$

+)(*

)-*

+)(*

9eG

9eG

5eNN

5eNN

+++++ FeOHOOHOHOFe %&1&1.&1 3

+++++ FeOHOOHOHOFe %&1&1.&1 3

++ OHOOHe &1

++ OHOOHe &1 O

2

O2

M)"& C&,,&/"+&

/$P),F"C")

AC),&

=),,$M-,)

=),,$M-,)


20/37

Este desprendimiento de Bidrgeno ocurre con una gran variedad de metales y de cidos,tales como el clorBdrico, sul@rico, luorBdrico, acCtico, rmico y otros cidos solubles en agua.

E&emplo de reacciones andicas donde los iones Bidrgeno se reducen a gas Bidrgeno$

HZnClHClZn +=+ 0

%% HZnSOSOHZn +=+ 2

HFeClHClFe +=+ 3

3 3# HAlClHClAl +=+ >

*e acuerdo con lo anterior, una reaccin andica se puede representar en orma general comosigue$

neMM n += +

La corrosin del metal da por resultado su oxidacin para ormar iones con valencia Nn y laliberacin de n electrones.

El valor de n depende de la naturaleza del metal, as por e&emplo la plata es monovalentemientras "ue otros metales como el ierro, titanio y uranio son polivalentes y algunos puedentener cargas positivas, tan elevadas como >.

,eacciones catdicas no nada ms se encuentran las reacciones con desprendimiento deBidrgeno, la reduccin del oxigeno tambiCn corresponde a una reaccin catdica muy com@n,ya "ue el oxigeno esta presente en la atmsera y las soluciones estn expuestas a la misma.

La reduccin de iones metlicos y el depsito de metales aun"ue es menos recuente, causaproblemas de corrosin muy severos. (odas estas reacciones tienen en com@n "ue consumenelectrones y todas las reacciones de corrosin son simplemente combinaciones de una o ms delas reacciones catdicas, unidas con una reaccin andica.

'(%

%%

%

OHZnOHZnoOHZn

OHeOHO

eZnZn

=+=++

=++

+=

+

+

Los productos de estas reacciones son iones +Zn y iones OH , "ue inmediatamente

reaccionan para ormar el Bidrxido de Oinc

'(OHZn insoluble.



[email protected]

0191!13"8#$


21/37

*urante la corrosin pueden ocurrir ms de una reaccin de oxidacin y de reduccin, as pore&emplo, durante el ata"ue de una aleacin, los tomos de los componentes metlicos pasan a la

solucin en orma de iones, como sucede con la aleacin de cromo ierro; en donde tanto elcromo como el ierro son oxidados a iones.)l considerar la corrosin del zinc en una solucin de cido clorBdrico conteniendo oxigenodisuelto :igura


22/37

Polarizacin por concentracin; se reiere al retardo de la reaccin electro"umica como

un resultado de los cambios de concentracin en la solucin adyacente a la supericiemetlica. 4i la reaccin procede a muy alta velocidad y la concentracin de iones

Bidrgeno de la solucin es ba&a; se puedever "ue la regin cercana a la supericiemetlica se agota en sus iones Bidrgenopuesto "ue son consumidos en la reaccin"umica. %a&o estas condiciones, lareaccin es controlada por la velocidad dediusin de los iones Bidrgeno a lasupericie metlica.

La polarizacin por activacin es generalmenteel actor "ue controla la corrosin en cidosuertes, mientras "ue la polarizacin porconcentracin predomina cuando la concentracinde las especies activas es ba&a, por e&emplo en cidos diludos o en soluciones salinas y aguacon oxigeno, ya "ue la solubilidad del oxgeno es muy ba&a en soluciones acuosas.

*e a"u la importancia de saber el tipo de polarizacin "ue se presenta, esto permite predecirlas caractersticas del sistema corrosivo. Por e&emplo, si la corrosin es controlada por lapolarizacin por concentracin, entonces cual"uier incremento en la velocidad de diusin de las

especies activas como +H deber incrementar la velocidad de corrosin y en un sistema de

esta naturaleza, la agitacin del l"uido tiene a incrementar la velocidad de corrosin del metal.+aso contrario, si la reaccin catdica se controla por la polarizacin por activacin, entonces laagitacin no tendr ning@n eecto en la velocidad de corrosin.

Corrosin de un metal

+uando un metal o aleacin es corrodo en un ambiente BomogCneo, los nodos y ctodosson microscpicamente pe"ue!as mancBas en la supericie del metal. En ning@n sitio enparticular permanece un nodo o ctodo, pero los cambios de capacidad, dan un eecto de una

supericie uniormemente corroda. %a&o estas circunstancias, los actores y las uncionesanlogas a una batera elCctrica son como sigue$

olta&e; la dierencia en niveles de energa entre el nodo y el ctodo sobre lasupericie del metal.

Electrodos; sitios distintos especicos del nodo y el ctodo. Electrolito; ambiente corrosivo +ircuito externo; continuacin metlica entre los sitios del ctodo y el nodo.

Incluso cuando un metal tiene dierencial de potencial entre dos sitios especicos, estospueden surgir por las dierencias en la estructura molecular por dierentes grados del traba&o en



[email protected]

0191!13"8#$


23/37

ro o por dierentes niveles de esuerzo residual. En todos estos casos, parte de la supericie delmetal tiene o ad"uiere una pelcula supericial con un potencial de solucin dierente "ue el metalmismo. Estas condiciones nos llevan a la corrosin conocida como una corrosin galvnica. Es tambiCn posible tener una supericie de metal uniorme pero un medio ambiente noBomogCneo. An e&emplo com@n es la celda de concentracin de oxigeno, en el cul el oxigeno

llega a ser agotado en una grieta o en otra rea protegida.

(al celda puede cilmente ser demostrado en el laboratorio, por inmersin de dos electrodos deacero, en una solucin acuosa, dividido por una membrana semipermeable, con -itrgenoburbu&eando en un lado y aire a travCs del otro.

+ual"uier dierencial de volta&e o lu&o de corriente puede ser medida y entonces se podrobservarse "ue el electrodo "ue empezar a desprenderse del oxigeno es el nodo,Note que lacorrosin empieza donde el oxigeno est ausente. K en el electrodo rico en oxigeno :ctodo nose presentar la corrosin.

"""( P)C"A% ) C&,,&/"

4e determina midiendo la dierencia de potencial existente entre el metal sumergido en unmedio corrosivo y un electrodo de reerencia apropiado :electrodos saturados de calomel, el deplatinoGBidrgeno y el de cobreGsulato de cobre. La medicin de la dierencia de potencial se

lleva a cabo con la ayuda de un potencimetro. En necesario indicar la magnitud y el signo devolta&e obtenido; este es una uncin del metal, composicin del electrolito y la temperatura deagitacin del mismo.

Potencial de o>ido reduccin'

El potencial de xido reduccin se reiere al potencial relativo de una reaccin electro"umicaen condiciones de e"uilibrio por lo "ue las reacciones deben proceder a la misma velocidad en

ambas direcciones. ) estos potenciales tambiCn se les conoce como Potenciales ,edo>y seriede uerzas electromotrices.

Criterios para corrosin'

Este potencial de xido reduccin sirve para predecir si un metal es o no corrodo en un medioambiente dado. En cual"uier reaccin electro"umica la media celda ms negativa tiende aoxidarse, mientras "ue la media celda ms positiva tiende a reducirse. )plicando esta regla al



[email protected]

0191!13"8#$


24/37

caso del zinc "ue se corroe en soluciones cidas, podemos ver "ue la media celda zinc metlicoiones zinc es ms negativo "ue la media celda ionesGBidrgeno Bidrgeno gaseoso.

(abla 7.G Potenciales Estndar de oxido Q reduccin :1edox 90R+

eAuAu 33

+= +

7.9 -%LEePtPt += + 7.9

OHeHO %% =++ + 7.9

3 ++=+ FeeFe 8.337

OHeOHO %% =++ 8.87

eCuCu += + 8.


25/37

Bidrgeno por litro de solucin y corresponde a una solucin neutra, mientras "ue un p?S8representa una solucin muy cida y un p?S7, es una solucin muy alcalina.

+( )fecto de la orientacin de cristales en la corrosin'

Ana supericie de un metal es un comple&o de caras de cristal, bordes, es"uinas, lmites y capasperturbadas. Las propiedades de una supericie son un compuesto de las propiedades de lasdierentes tipos de estructuras. Para entender el comportamiento de un metal, por lo tanto, sedeben entender las propiedades de estas dierentes estructuras.

El mane&o de uerza de una reaccin depende del cambio en la energa libre desde el estadoinicial al inal.

En las mucBas variedades de ormas de cristales en los "ue el slido existe como el resultadodel crecimiento y un ata"ue "umico, sugiere "ue la variedad de energa libre vara con lasupericie. El posible contacto, la emisin de electrones por eecto del calor y emisionesotoelCctricas y la resistencia a la ruptura se Ba encontrado "ue vara con la supericie.

Asesora Profesional Contra la Corrosin "38


[email protected]

0191!13"8#$


26/37

CAP"#$%& 6

C&,,&/" ? F)M)&/ M)#A%$,@"C&/

La Babilidad para reconocer y distinguir diversos tipos de corrosin, metal@rgica y enmenosmecnicos, resulta una parte importante en el anlisis de alla y por ende una extensin para elcontrol de la corrosin. )un"ue mucBos expertos no estn de acuerdo; existen bsicamente >ormas de corrosin$

F)M)&/ ) C&,,&/"7 +orrosin general uniorme9 +orrosin localizada


27/37

como la ormacin de Berrumbre del acero o disolucin del zinc por cido diluido. Es laorma ms deseable de ata"ue corrosivo por"ue se presta para predecir la vida dele"uipo. Este tipo de corrosin es observado en un solo metal o en dos metales.

9 +orrosin localizada; este tipo de corrosin en la "ue todos o ms de la mayora de los

ata"ues, ocurren en reas discretas. Estos ata"ues pueden ser relativamente grandespero poco proundos, como los lagos de corrosinJ encontrados en los e"uipos paramane&o de aceite y gas. 4in embargo, las picaduras con un ata"ue localizado intenso, esde grandes consecuencias. Las picaduras pueden ocurrir sobre una supericieaudazmente expuesta, debido a los puntos dCbiles en una pelcula supericial o por laaccin de una celda local, ba&os depsito de slidos. La corrosin por crevicees unaparticular orma de picaduras "ue pueden ocurrir entre las caras de dos supericies o debridas, generalmente debido a los eectos de las celdas de concentracin de oxigeno.


28/37

rupo II$0 Eectos por la velocidad; este tipo de corrosin abarca, corrosin por erosin, cavitacin

y rozamiento. +orrosin por erosin; es un ata"ue acelerado por las altas velocidades delu&o o cBo"ue. ?ay actualmente una amilia de enmenos de alcance puramentemecnicos como la abrasin y desgaste relacionado al tipo de corrosin en la "ue la

pelcula protectora es barrida por las condiciones de lu&o. En todos los casos, Bay unpatrn distintivo del lu&o :cobre en agua y acero en vapor.

+avitacin; es una orma distintiva de ata"ue de velocidad, causada por la implosin deburbu&as ormadas donde la presin local en el l"uido, cae deba&o de la presin devapor. Ano puede observar poros o salidas como eecto de escopleado con gurbia,desigual a la lnea de corrosin por erosin del lu&o. La cavitacin es observada en losimpulsores y en carcazas.

1ozamiento; es otra orma de corrosin asociada con movimiento, en este caso entresupericies de acoplamiento ba&o cargas y su&etas a vibracin. Esto induce al rasgado

le&os de las partculas pe"ue!as "ue sern oxidadas posteriormente, o de otra manerase corroen entre las supericies de contacto. An e&emplo tpico es el rozamiento de losco&inetes de las ruedas de un automotor, s el auto es soportado inadecuadamentedurante el envo o embar"ue.

2 +orrosin general interna; la corrosin se presenta generalmente cuando un metalundido se cuela en un molde, su solidiicacin comenz con la ormacin de n@cleos alazar, cada uno de los cuales crece en un arreglo atmico regular para ormar lo "ue seconoce con el nombre de granos o cristales de la estructura metlica. *ebido a lanucleacin al azar, los planos de los tomos en las cercanas de los granos no enca&anperectamente bien y el espacio entre ellos recibe el nombre de lmite de grano. Estoslmites son atacados de manera preerencial por el agente corrosivo; por la pocaresistencia. En un caso severo de corrosin Inter.Gcristalina, granos enteros se

desprenden debido al deterioro de sus lmites, en cuyo caso la supericie aparecerrugosa. El ata"ue puede ser generalizado, si el material es tratado tCrmicamente demanera inadecuada el ata"ue se localiza en las zonas aectadas por el calor de lassoldaduras :principalmente en los aceros inoxidables austenticos.



[email protected]

0191!13"8#$


29/37

3 +orrosin por exoliacin y disolucinselectiva; es la remocin selectiva de unconstituyente metlico de una aleacin,"ue comienza sobre una supericie limpia,pero "ue se esparce deba&o de ella y

diiere de la corrosin por picadura, en la"ue el ata"ue tiene una apariencia laminar.+apas completas son removidas :selectivade un constituyente metlico y el ata"ue es generalmente reconocido por el aspectoescamoso y en ocasiones ampollado de la supericie. An e&emplo, la eliminacin delzinc en aleaciones de cobreGzinc. tra maniestacin es la corrosin gratica:errneamente llamada graitizacin del Bierro undido gris. (picamente, la disolucinselectiva de cual"uier constituyente de una aleacin debilita la estructura del metal sinnecesariamente cambiar la apariencia o dimensin sica.

rupo III$5enmeno cataltico; incluye ambos, las grietas relacionada con la corrosin por medioambiente y la atiga mecnicaGelectro"umica. El agrietamiento por medio ambientecomprende tres ormas de ata"ue, la cul involucra el agrietamiento por ragilizacin de unmetal o aleacin, ba&o eectos combinados de esuerzo de tensin y un agente corrosivo

especico, las tres ormas son$a )grietamiento por corrosin por esuerzo :4++$ un proceso andicoe&empliicado por los cloruros en el acero inoxidable.

b )grietamiento asistido por ?idrgeno; un proceso catdico e&empliicado por elagrietamiento por el esuerzo del suluro en los aceros, endurecidos por sulurode Bidrgeno.

c )grietamiento del metal l"uido; un proceso de agrietamiento e&empliicado por laaccin del /ercurio sobre el traba&o en ro del bronce.

La atiga es la ragilizacin de un material d@ctil, de alg@n modo inducido por numerosasrepeticiones cclicas de esuerzos. Presentndose la corrosin por atiga cuando un



[email protected]

0191!13"8#$


30/37

agente corrosivo no especiicado agrava la situacin y elimina el lmite deendurecimiento del metal base.

> +orrosin por alta temperatura; este tipo de corrosin incluye una variedad deenmenos en los "ue se involucra la conversin del metal, a componentes metlicos. El

producto ms com@n es el xido de metal, otras conversiones :Baluros, suluros,carburos, nitruros, etc., posibles. La reaccin puede ocurrir sobre la supericie del metalo dentro de la estructura del metal mismo.

Fenmenos metalr*icos'

?ay dos enmenos metal@rgicos "ue aun"ue la corrosin no lo relaciona, son si embargoimportantes en la seleccin de materiales.

*uctilidad nula, es el enmeno en el cul un metal d@ctil o aleacin llega a ragilizarsecon el decrecimiento en la temperatura. Los aceros son particularmente susceptibles aestos enmenos, pero las aleaciones son tan resistentes a la corrosin como los acerosinoxidables errticos.

)grietamiento en caliente :alta temperatura; microisura "ue pueden ocurrir ba&oesuerzos de tensin a elevadas temperaturas :en proceso de soldadura debido a loscomponentes "ue se separan del grano durante la usin. +uando un material es

traba&ado en caliente o soldado, los constituyentes de ba&a usin se separan :aun"ue elmetal mismo este bien deba&o de su rango de usin y salen a una red de microisuras.

En las instalaciones de una planta, se emplean una gran variedad de metales y aleacionesdierentes, "ue a menudo estn en contacto sico y elCctrico. Este contacto y acoplamiento demetales dierentes algunas veces causa velocidades de corrosin elevadas, "ue reciben elnombre de corrosin galvnica.

La corrosin se presenta cuando$Asesora Profesional Contra la Corrosin 3038


[email protected]

0191!13"8#$


31/37

cuando se conectan metales dierentes, el ms activo o metal andico se corroe ms

rpidamente mientras "ue le ms noble o metal catdico tiende a protegerse. ) medida "ue la dierencial de potencial entre los dos metales se incrementa, la

corrosin galvnica tambiCn aumenta. E&emplo, en un cambiador de calor con tubo luxde cobre y el resto del e"uipo en acero; el acero unciona como nodo, tendiendo a

disolverse. ) medida "ue la relacin de las reas se incrementa, la corrosin tambiCnaumenta.

Lo anterior slo se da si se cumplen las siguientes condiciones$7. presencia de metales elCctricamente dierentes9. contacto elCctrico entre metales.


32/37

) continuacin se muestra la tabla de la serie galvnica.

Activo o Andico Magnesio

Aleaciones de Magnesio

Zinc

Acero galvnico

Aluminio 1100

Aluminio 2024

Acero

Hierro dulce

Hierro colado

Acero inoxidable 13% Cr, tipo 410 (activo)

Acero inoxidable 18-8, tipo 304 (activo)

Soldaduras de Pb Sn

Plomo

Estao

Metal Muntz

Bronce al manganeso

Latn naval

Nquel activo

Aleacin 76Ni - 16Cr - 7Fe (activa)

Aleacin 60Ni 30Mo 6FE 1Mn

Latn amarillo

Latn Admiralty

Cobre

Bronce al silicio

Cupro-niquel 70 30

Bronce G

Soldadura de plata

Nquel (pasivo)

Aleacin 76 N 16Cr 7Fe (pasiva)

Acero inoxidable 13Cr , tipo 410 (pasivo)

Acero inoxidable 18 8, tipo (pasivo)

Plata

Grafito

Oro

Platino



[email protected]

0191!13"8#$


33/37

CAP"#$%&

A@,")#AM")#& P&, )% M)"& AM-")#)

La presencia de grietas por el medio ambiente es una orma de corrosin localizada en la cullos esuerzos de tensin y la corrosin tienen un eecto de aceleracin mutua, causando grietasde un material en un ambiente especico. La alla trae consigo el rompimiento del material.

/ateriales metlicos

) menudo todos los metales y aleaciones estn su&etos a grietas por el medio ambiente enciertos ambientes. Esta especiicidad entre el material y el medio ambiente es una caractersticaclave para dierenciar la atiga de la corrosin. (ambiCn a dierencia de la atiga, los esuerzosson a menudo una intererencia esttica como la naturaleza dinmica.

Las grietas por el medio ambiente, de un metal o aleacin; puede ser dividido dentro de trescategoras$

7 +orrosin por esuerzo :4++; este esun proceso andico, el cul puede seraliviado por proteccin catdica. An

e&emplo tpico, se presenta en losaceros inoxidables en mediosambientes con cloruros.

Los principales actores involucradosen un 4++ son la magnitud de losesuerzos de tensin, la naturaleza delambiente, las caractersticas delmaterial y el tiempo de exposicin. Estos actores interact@an y su relativaimportancia vara con las condiciones de exposicin. La rapidez de la alla puedevariar desde escasas Boras :incluso minutos, en casos extremos Basta perodos

de algunos a!os.

9 )grietamiento asistido por Bidrgeno; este es un proceso catdico inducido porel Bidrgeno atmico y agravado por la proteccin catdica. An e&emplo, en losco&inetes de aceros endurecidos en presencia de suluros.


34/37

CAP"#$%& !

P,$)-A/ ) C&,,&/"

?ay mucBas razones para correr pruebas en laboratorio y campo, y mucBas consideracionesen su dise!o y utilizacin. El propsito de estas pruebas deben ser claramente deinidas yentendidas. En algunos casos, las pruebas de laboratorio sern suicientes; mientras "ue enotras, las pruebas estarn ba&o las condiciones de servicio.

FAC#&,)/ MA#),"A%)/'

+omposicin; la composicin "umica especica de un material es el principal actor en ladeterminacin del comportamiento de la corrosin. El n@mero de colada identiicar el lingotedel abricante, del cul se podr obtener la composicin "umica exacta.

?omogeneidad; las caractersticas no pueden ser cuantitativamente descritas, es importantesaber si el metal contiene ms de una ase :el cul puede estar su&eta a un ata"uepreerencial. En el caso de los aceros inoxidables undidos, por e&emplo, la cantidad deerrita en distintas estructuras austenitica puede ser una inluencia importante en la corrosin.4in embargo la errita puede ser convertida por tratamiento de calor en una ase sigma nomagnCtica, el cul puede adversamente aectar el comportamiento de la corrosin.

Esuerzo; los esuerzos residuales aectan uertemente el comportamiento de la corrosin. ?istoria tCrmica; el tratamiento tCrmico de un metal o aleacin debiera ser conocido, ya "ue

puede tener un proundo eecto sobre la corrosin. El recocido, normalizado, estabilizado,sensibilizado, o el relevado de esuerzo pueden comportarse de dierente maneradependiendo del material y del medio ambiente.

El calor de la soldadura puede alterar la resistencia de la zona aectada por el calor en elmetal. El tipo de soldadura no tiene una gran inluencia.

P,$)-A/ ) %A-&,A#&,"&'

?ay bsicamente tres tipos de pruebas de laboratorio, relacionada al enmeno decorrosin especica, al aseguramiento de calidad y al comportamiento, especicamente.

5enmeno de corrosin; estas pruebas intentan evaluar la resistencia relativa del metal yaleaciones a especico tipo de ata"ue, por e&emplo; 4++, Pitting, corrosin intergranular.

)seguramiento de calidad; las pruebas de aseguramiento de calidad, son pruebasestandarizadas; las cuales intentar dar una evaluacin cuantitativa de la resistencia del metaly aleaciones al enmeno para le cul son conocidos.

4ervicio de pruebas; las pruebas de laboratorio relacionadas al servicio; pueden ser divididasdentro de tres categoras$ pruebas con soluciones estndares para categorizar nuevosmateriales; las pruebas de laboratorio de materiales estudiados con respecto a las

Asesora Profesional Contra la Corrosin 3%38


[email protected]

0191!13"8#$


35/37

condiciones de problemas especicos de velocidad, temperatura, calor, etc., y las pruebaspredictivas "ue intentan establecer un comportamiento probable del material.

/etodologa;un aparato tpico de prueba de laboratorio y los detalles concernientes a losprocedimientos recomendados pueden ser encontrados en el Estndar de -ace (/G87G26 osu contraparte )4(/ G


36/37

CAP"#$%& 10

C,&% ) %A C&,,&/"

?ay cinco eno"ues bsicos para el control de la corrosin$

7 +ambios en el material de construccin.9 +ambios en la naturaleza del medio ambiente.


37/37

2. no ser txico ni contaminante

+lasiicacin de los InBibidores de +orrosin; por su orma de actuar es laclasiicacin ms com@n, clasiicndolos como$

tipo ), por ormar una capa protectora en la supericie

metlica, aislndolos del medio corrosivo. (ipo %, a inBibidores "ue reducen la agresividad del medio

corrosivo.

so de recubrimientos anticorrosivos; igual al mCtodo anterior, slo "ue labarrera es ormada a partir de la aplicacin de una dispersin l"uida de unaresina y un pigmento, con eliminacin posterior del solvente, obteniCndose unapelcula slida adBerida a la supericie metlica.

!eleccin de los materiales de construccin;cuando las condiciones del medioson excesivamente agresivas; se puede recurrir a una seleccin adecuada demateriales. La alta resistencia a la corrosin, se basa en la ormacin inicial de

una capa delgada de xido del metal, muy adBerente e impermeable:pasivacin. Este mCtodo es de poco uso.

"emperatura# la corrosin como cual"uier reaccin "umica o electro"umica,aumenta su velocidad al incrementar la temperatura. *e igual modo la eicienciade los inBibidores de corrosin decrece al incrementarse la temperatura.

p$# para materiales errosos a menor p? mayor velocidad de corrosin.

velocidad de %lu&o del medio corrosivo# esta variable causa una velocidad decorrosin en la mayora de los casos, tal y como se muestra en la siguienteigura.

COMPORTAMIENTO DE LA VELOCIDAD DE CORROSION

DEL FIERRO AL VARIRA EL pH

:

2

6

@

8:

: = 8: 8=

pH

VELOCIDAD

D

CORROSION

Serie8

CORROSIÓN FENÓMENO

Documents

Transcript of CORROSIÓN FENÓMENO