Efectos de las Variables medioambientales sobre la corrosión acuosa

download Efectos de las Variables medioambientales sobre la corrosión acuosa

of 14

  • date post

    11-Aug-2015
  • Category

    Documents

  • view

    59
  • download

    2

Embed Size (px)

Transcript of Efectos de las Variables medioambientales sobre la corrosión acuosa

Efectos de las variables ambientales sobre la Corrosin acuosa DC Silverman y Puyear RB, Monsanto Company Introduccin La CORROSION implica la interaccin (reaccin) entre un metal o aleacin y su entorno. La corrosin se ve afectada por las propiedades tanto del metal o aleacin y el medio ambiente. En esta discusin, slo las variables de entorno sern analizadas, las ms importante de las cuales, incluyen: PH (acidez) Poder de oxidacin (potencial) Temperatura (transferencia de calor) Velocidad (flujo de fluidos) Concentracin (componentes de solucin) La influencia de los organismos biolgicos sobre estas variables ambientales es tambin una consideracin importante, como se explica en el Apndice "Efectos biolgicos" de este artculo. Informacin adicional est disponible en las referencias citadas en este artculo y en la seccin "Sistemas de aleacin especficas" en este volumen. Antes de discutir las relaciones, la parte ampliada del diagrama potencial-pH de hierro a 25 C (77 F) se muestra en la figura 1 debe considerarse. Como se explica en el artculo "Termodinmica de la corrosin acuosa" (vase la seccin " Diagramas de potencial versus pH (Pourbaix) ") del presente volumen, estos diagramas son termodinmicos y muestran el estado ms estable del metal en una solucin acuosa. La dependencia de la corrosin del hierro con el poder oxidante (fem), la acidez (pH), la temperatura, y la concentracin de las especies se ilustra en la figura 1. Por ejemplo, supongamos que el potencial de corrosin se sita en -0,5 V (Electrodo de hidrgeno estndar, SHE) a un pH de 8. El estado ms estable del hierro es Fe2 +, lo que indica que la disolucin de hierro es posible. Si el pH se aumenta a 10 (la acidez se reduce,) el estado ms estable se convierte en magnetita (Fe 3O4), y ms probablemente, la corrosin del hierro disminuira en gran medida. Si el pH se redujo a aproximadamente 8,5, el estado ms estable (Fe 2+ o Fe3O4) se hace dependiente de la concentracin de las especies de hierro disueltas. Por lo tanto, la velocidad de corrosin puede volverse dependiente de las especies disueltas. Un cambio en la temperatura cambiara todo el diagrama.

La figura 1 Diagrama Potencial-pH (Pourbaix) de hierro a 25 C (77 F) en agua. Las especies inicas estn en actividades de 10-6 y 10-4. Fuente: Ref 1

Efecto del pH (Acidez) El concepto de pH es complejo. Se relaciona con, pero no es sinnimo con, la concentracin de hidrgeno o la cantidad de cido. Antes de discutir cmo la magnitud del pH afecta a la corrosin, algunos conceptos fundamentales son obligatorios. El pH se define como el negativo del logaritmo en base diez de la actividad del ion hidrgeno (Ref. 2). Esta ltima cantidad se relaciona con la concentracin o molalidad a travs de un coeficiente de actividad. El trmino se expresa como

donde a es la actividad del ion hidrgeno, es el coeficiente de actividad del in hidrgeno, y m es la molalidad 3 (Mol/1000 cm de agua). El valor del coeficiente de actividad es una funcin de todo lo que hay en la solucin (iones, especies no ionizadas , y as sucesivamente). El pH se mide con un medidor de pH, que es en realidad un electrmetro. El voltaje de un electrodo especfico de iones de hidrgeno se mide con respecto a un electrodo de referencia. Este voltaje se compara con el valor de la calibracin almacenada internamente obtenida a partir de un estndar definido para producir el pH desconocido. La concentracin de iones de hidrgeno real (grado de acidez) puede ser calculada a partir de este valor de pH medido si el coeficiente de actividad es conocido. Debido a que la solucin de prueba por lo general tiene componentes que son muy diferentes de los del buffer, la concentracin de iones hidrgeno es calculada mejor como una estimacin (Ref. 3). Por lo tanto, el pH medido con un medidor de pH y la cantidad real de cido tal como se define por la concentracin de iones de hidrgeno estn relacionados pero no son necesariamente iguales. La importancia de los iones de hidrgeno reside en su capacidad para interactuar con una superficie de la aleacin. Muchas aleaciones de inters comercial forman una regin de la superficie oxidada, la capa exterior ms atmica de que a menudo contiene hidrxidos de especies afines cuando el agua se presenta. Tal estructura tiende a ser dependiente de la concentracin de iones hidrgeno, posiblemente a travs de una reaccin que puede ser un paso en la corrosin (Ref. 4):

As, bajo una serie de condiciones, la concentracin de iones hidrgeno puede influir en la corrosin mediante el equilibrio que existe entre ella, el agua, y el ion hidrxido formado sobre la superficie de la aleacin. Esta interaccin a menudo resulta en una dependencia de la velocidad de corrosin de la concentracin de iones de hidrgeno en la forma de:

donde r es la tasa de corrosin, k es la constante de velocidad, C es la concentracin de iones de hidrgeno, y n es un exponente. El valor de n puede ser dependiente de la concentracin de iones hidrgeno. Este tipo de dependencia de la velocidad de reaccin con la concentracin de iones de hidrgeno se encuentra en una serie de sistemas, que se discuten a continuacin. Esta discusin no pretende ser exhaustiva, sino que sirve para proporcionar una pista de cmo esta dependencia se observa en la prctica. Condiciones fuertemente cidas (pH