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ARTÍCULOS 37 ESTUDIO DE LA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DEL ACERO AL CARBONO Y SUS PRODUCTOS DE CORROSIÓN MEDIANTE EL EMPLEO DE TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS, DIFRACCIÓN DE RAYOS X Y MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA. El problema de la corrosión en Canarias es un tema muy importante que no ha sido abordado hasta la actualidad. Dada la naturaleza de los ensayos ne- cesarios para caracterizar el nivel de corrosividad de una atmósfera, ensa- yos muy costosos tanto en tiempo como en materiales, se pone énfasis en determinar la velocidad de corrosión mediante técnicas electroquímicas. En el presente artículo se desarrollan dichas técnicas, determinando el efecto relativo de los contaminantes en la velocidad de corrosión y caracterizando los productos de corrosión formados, concluyendo que el SO 2 ejerce un efecto más acusado que los iones cloruros en la velocidad de corrosión del acero al carbono. La técnica de Espectroscopia de Impedancia electroquí- mica (EIE) se presenta como una herramienta válida para caracterizar la ca- pa de productos de corrosión formados sobre el acero al carbono. The problem of the corrosion in Canary Islands is a very important topic that has not been studied until the present time. Given the nature of tests to cha- racterize the level of corrosivity of an atmosphere, (very expensive as much in time as in materials), it puts on emphasis in determining the corrosion rate by means of electrochemical techniques. In this paper, these techniques are de- veloped, determining the relative effect of the pollutants in the corrosion rate and characterizing the corrosion, concluding that the SO 2 causes an effect mo- re accused that chlorides in the corrosion rate of the carbon steel. INTRODUCCIÓN S e puede definir la corrosión como un proceso mediante el cual el metal vuelve a su estado natural y que corresponde a una oxidación, y representa la con- versión paulatina del metal en sus forma combinadas. Los metales se encuentran en la naturaleza de for- ma combinada (formando óxidos, carbonatos, etc.). El hombre ha de extraer el metal de estos compues- tos estables para que puedan ser utilizados. No obstante, el metal tiene tendencia a volver a este es- tado natural, y es lo que se entien- de por corrosión. Cuanto mayor sea esta tendencia, más propenso a la corrosión será este metal. Por lo tanto se deduce que el proceso corrosivo existirá siempre, en ma- yor o menor medida, quedándonos sólo la opción de hacer que este regreso al estado natural sea lo más lento posible. Dentro de los diversos tipos de corrosión, la corrosión atmosférica es la más importante en cuanto a las pérdidas económicas que ésta ge- nera, y es uno de los procesos más estudiados ya que alrededor del 80% de las instalaciones industriales se explotan bajo la acción directa de la atmósfera [Gil, 1982]. Tal vez sea este segundo punto el más impor- tante, dado que los datos económi- cos que tenemos a ese respecto así lo demuestran [Pourbaix, 1987]. Se- gún los estudios elaborados por la NACE (Asociación Nacional de In- geniería de Corrosión en Estados Unidos), solamente los costes direc- tos, pérdidas en estructuras o pro- ductos, suponen un 3,1 % del Pro- Juan José Santana Rodríguez Juan Emilio González González RTÍCULOSARTÍCULOSARTÍCULOSARTÍCULOSARTÍCULOSARTÍCULOSARTÍCULOS

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ESTUDIO DE LA CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DEL ACERO AL CARBONO Y SUS PRODUCTOS DE CORROSIÓN MEDIANTEEL EMPLEO DE TÉCNICAS ELECTROQUÍMICAS, DIFRACCIÓNDE RAYOS X Y MICROSCOPÍA ELECTRÓNICA.

El problema de la corrosión en Canarias es un tema muy importante que noha sido abordado hasta la actualidad. Dada la naturaleza de los ensayos ne-cesarios para caracterizar el nivel de corrosividad de una atmósfera, ensa-yos muy costosos tanto en tiempo como en materiales, se pone énfasis endeterminar la velocidad de corrosión mediante técnicas electroquímicas. Enel presente artículo se desarrollan dichas técnicas, determinando el efectorelativo de los contaminantes en la velocidad de corrosión y caracterizandolos productos de corrosión formados, concluyendo que el SO2 ejerce unefecto más acusado que los iones cloruros en la velocidad de corrosión delacero al carbono. La técnica de Espectroscopia de Impedancia electroquí-mica (EIE) se presenta como una herramienta válida para caracterizar la ca-pa de productos de corrosión formados sobre el acero al carbono.

The problem of the corrosion in Canary Islands is a very important topic thathas not been studied until the present time. Given the nature of tests to cha-racterize the level of corrosivity of an atmosphere, (very expensive as much intime as in materials), it puts on emphasis in determining the corrosion rate bymeans of electrochemical techniques. In this paper, these techniques are de-veloped, determining the relative effect of the pollutants in the corrosion rateand characterizing the corrosion, concluding that the SO2 causes an effect mo-re accused that chlorides in the corrosion rate of the carbon steel.

INTRODUCCIÓN

Se puede definir la corrosióncomo un proceso medianteel cual el metal vuelve a su

estado natural y que corresponde auna oxidación, y representa la con-versión paulatina del metal en susforma combinadas. Los metales seencuentran en la naturaleza de for-ma combinada (formando óxidos,carbonatos, etc.). El hombre ha deextraer el metal de estos compues-tos estables para que puedan serutilizados. No obstante, el metaltiene tendencia a volver a este es-tado natural, y es lo que se entien-de por corrosión. Cuanto mayorsea esta tendencia, más propensoa la corrosión será este metal. Porlo tanto se deduce que el procesocorrosivo existirá siempre, en ma-yor o menor medida, quedándonos

sólo la opción de hacer que esteregreso al estado natural sea lomás lento posible.

Dentro de los diversos tipos decorrosión, la corrosión atmosféricaes la más importante en cuanto a laspérdidas económicas que ésta ge-nera, y es uno de los procesos másestudiados ya que alrededor del80% de las instalaciones industrialesse explotan bajo la acción directa dela atmósfera [Gil, 1982]. Tal vez seaeste segundo punto el más impor-tante, dado que los datos económi-cos que tenemos a ese respecto asílo demuestran [Pourbaix, 1987]. Se-gún los estudios elaborados por laNACE (Asociación Nacional de In-geniería de Corrosión en EstadosUnidos), solamente los costes direc-tos, pérdidas en estructuras o pro-ductos, suponen un 3,1 % del Pro-

Juan José Santana Rodríguez

Juan Emilio González González

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ducto Nacional Bruto de EstadosUnidos, alrededor de 276.000 millo-nes de dólares (unos 230.000 millo-nes de euros). La cifra se dobla conlos costes indirectos, pérdidas deproductividad y otros costes asocia-dos. En España, las pérdidas por co-rrosión alcanzan entre un 3 y un 4 %del PNB, lo que supone, sólo en cos-tes directos, unos 16.000 millonesde euros. Es obvio que el ahorro quesupondría, por mínimo que fuera,sería de cientos de millones de eu-ros al año, la cuál no es una cifra na-da despreciable.

La velocidad de corrosión se veacelerada por diversos factores, co-mo son la existencia de una capa dehumedad sobre el metal, la existen-cia de contaminantes, el régimen devientos, la Tª, etc. Debido a la com-pleja relación que existe entre estasvariables, los ensayos más utiliza-dos para determinar el nivel de co-rrosividad de una zona determinadaconsisten en exponer estaciones decorrosión con muestras metálicasdel metal que se quiera estudiar.

El tipo de corrosión con la quenos vamos a encontrar en corrosiónatmosférica es la corrosión electro-química. Para que se pueda dar es-te tipo de corrosión es necesarioque se formen micropilas sobre lasuperficie metálica, y un electrolitoque sea el soporte de la reacción.Bajo esta capa de electrolito, losprocesos corrosivos que tienen lu-gar son los de oxidación del metal(proceso anódico) y la reducción deloxígeno (proceso catódico). Estosdos procesos se pueden esquemati-zar de la siguiente forma:

Proceso anódico: Me Men+ + ne-

Procesos catódicos:

- Proceso catódico normal:1

2 O2+HO2+2e- 2OH-

- Proceso catódico en medio ácido:2H++2e- H2

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Debido a esta naturaleza electro-química del proceso corrosivo des-de hace tiempo se vienen aplicandolas técnicas electroquímicas comoherramienta para determinar la ve-locidad de corrosión: polarización eimpedancia electroquímica. Comoya se indicó anteriormente, el núme-ro de factores que influyen en la co-rrosión atmosférica es elevado, y surelación es compleja. El intentar re-producir estas relaciones en el labo-ratorio es un proceso muy complejo.Mediante estas técnicas se ha de-terminado la influencia relativa delos contaminantes más frecuentesen nuestra atmósfera, como son elSO2 y los iones cloruro, en el aceroal carbono.

Otro campo que reviste gran in-terés es la caracterización de lacapa de productos de corrosiónformados sobre el acero al carbo-no empleando técnicas electroquí-micas (EIE). Dentro del desarrollodel proyecto del Mapa de Corrosi-vidad de Canarias, llevado a cabopor el grupo de investigación CAF-MA, se planificaron una serie derecogidas de probetas de acero alcarbono de las estaciones de co-rrosión, destinando una de ellas arealizar análisis de DRX y MEB.Con esta cuarta probeta se reali-zaron medidas de impedanciaelectroquímica con el fin de carac-terizar los productos de corrosiónmediante vía electroquímica.

METODOLOGÍAESTUDIOS ELECTROQUÍMICOS

El propósito del presente estu-dio es determinar y caracterizar,por vía electroquímica, la veloci-dad de corrosión y los productosde corrosión en las probetas deacero al carbono de 100 x 10 x 2mm empleadas en la elaboracióndel Mapa de Corrosión de Cana-rias, proyecto desarrollado por elgrupo de trabajo CAFMA del De-partamento de Ingeniería de Pro-cesos de la Universidad de LasPalmas de Gran Canaria.

Se puede definir lacorrosión como un

proceso mediante elcuál el metal vuelve

a su estado natural yque corresponde a

una oxidación, y re-presenta la conver-

sión paulatina delmetal en sus forma

combinadas.

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Caracterización de la velocidadde corrosión mediante técnicaselectroquímicas.

Para realizar dicho estudio seprogramaron los siguientes ensayos:medidas de polarización en disolu-ciones de NaCl y Na2SO4 0,05, 0,1,0,2, 0,3, 0,4, 0,5, 0,75 y 1M, de lasque se determinaron los siguientesparámetros: Rp, ba, bc e icorr.; me-didas de polarización en disolucio-nes de NaCl 0,05, 0,1, 0,2, 0,3, 0,4,0,5, 0,75 y 1M + Na2SO4 0,05 M, delas que se determinaron los siguien-tes parámetros: Rp, ba, bc e icorr.

Para llevar a cabo este estudio seelaboraron una serie de probetas deacero al carbono de forma cilíndrica,con una superficie de trabajo (basedel cilindro) de 0,5 cm2. La prepara-ción del electrodo fue la siguiente: seembutió el electrodo con un adhesivoorgánico líquido de tal forma que lasuperficie activa fuera la superficie in-ferior del electrodo. Se pulió con pa-pel de esmeril de grado 800 y se lavócon agua destilada. La composiciónde las probetas de acero al carbonose muestra en la tabla 1.

Con ello podremos determinar lainfluencia sobre la velocidad de co-rrosión del acero al carbono de ca-da contaminante por separado y elefecto de la acción conjunta. Se hafijado un nivel bajo de sulfato de so-dio debido a que los niveles de SO2presentes en la atmósfera son muybajos, SO2 que una vez fijado sobrela superficie metálica se transformaen sulfato.

Caracterización de los productosde corrosión mediante Espec-troscopia de Impedancia electro-química.

La técnica utilizada hasta ahoraen la identificación y caracterización

de los productos de corrosión ha si-do, entre otras, la DRX. Sin embar-go, en los últimos años se está pro-gresando considerablemente en losanálisis mediante el empleo de laespectroscopía de impedancia elec-troquímica, que puede ser una he-rramienta útil en la caracterización(no identificación) de la capa de pro-ductos de corrosión. Algunos auto-res como L. Bousselmi y col. [Bous-selmi, 1997] han utilizado esta técni-ca para determinar el crecimientode la capa de productos de corro-sión sobre probetas de acero al car-bono sumergidas en agua de mar,llegando incluso a dar valores deespesor de dicha capa. Para deter-minar su viabilidad se optó por estu-diar la evolución del crecimiento ypropiedades de dichas capas deproductos de corrosión en tres esta-ciones con distintos índices de co-rrosividad. Estas estaciones fueron:est. nº 2 (Corralejo, Isla de Fuerte-ventura) con un índice de corrosivi-dad C3 y ambiente marino, est. nº 9(Aeropuerto de Lanzarote, isla deLanzarote) con un índice de corrosi-vidad C2 y ambiente marino y la est.nº 15 (Santa Brígida, isla de GranCanaria) con un índice de corrosivi-dad C4 y ambiente urbano.

Se estudiaron las probetas co-rrespondientes a las recogidascuarta (12 meses de exposición) ysexta (24 meses de exposición). Elelectrolito utilizado fue NaCl 0,2 Mdado que presenta el mayor valorde resistencia de polarización de to-das las disoluciones estudiadas.

Se utilizó una celda electroquími-ca plana, la cuál presenta por un la-teral un orificio de 1 cm2, que es lasuperficie de trabajo. La probeta setrababa en este orificio y se com-probaba que no hubiera fuga de lí-quido y que existía conexión eléctri-ca mediante el empleo de un voltí-metro. El contraelectrodo que se uti-lizó era una malla de platino que es-taba dentro de la celda, y el electro-do de referencia era de calomelanosaturado. Las condiciones de medi-

En España, las pérdi-das por corrosión al-canzan entre un 3 y un4 % del PNB, lo quesupone, sólo en costesdirectos, unos 16.000millones de euros.

Tabla 1. Composición de las probetas de acero alcarbono utilizadas en exposiciones atmosféricas.

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das fueron, una vez estabilizado elpotencial (al cabo de unos 100 min.aprox.), de un barrido de frecuen-cias de 1 mHz a 100 kHz.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X Y MEB

El estudio de los productos decorrosión formados sobre la probetade acero al carbono reviste un graninterés debido a que un estudio nospuede desvelar el mecanismo detransformación de los mismos y lavaloración de un efecto protector.Para realizar el estudio de difracciónde Rayos X se han escogido lascuartas probetas de una serie deestaciones, según se detalla en latabla nº 2. En esta misma tabla semuestra el emplazamiento de lasestaciones de corrosión así como eltipo de ambiente predominante y lacategoría de corrosividad obtenidaal aplicar la norma ISO 9223 (1997)según la pérdida de peso.

Asimismo se realizaron análisismediante MEB para determinar lamorfología del ataque sufrido porlas probetas de acero al carbono endistintos ambientes.

RESULTADOS OBTENIDOS

MEDIDAS ELECTROQUÍMICAS

En las gráficas 1 a 3 se muestranlos diagramas Tafel obtenidos paralas distintas concentraciones de con-taminantes ensayadas. En la gráficanº 4 se muestra la evolución de la re-sistencia de polarización (Rp) obteni-da en los diferentes casos analiza-dos. En la gráfica nº 5 se muestra la

evolución de la intensidad de corro-sión (i0) para los tres bloques de en-sayos realizados, y en la gráfica nº 6se muestra la evolución de las pen-dientes de Tafel para cada uno de loscasos estudiados. Se trabajó con unsolo electrodo para evitar una faltade homogeneidad en la superficie.De esta forma se minimiza el posibleerror que podría acarrear el trabajarcon electrodos distintos, dado que lasección de trabajo de los mismos(área inferior del electrodo) podríaser distinta (distintos perfiles de ele-mentos aleantes). Antes de realizar

Figura 1. Diagramas de polarizaciónobtenidos de las medidas realizadasen diversas concentraciones de NaClutilizando como electrodo de trabajoacero al carbono.

Figura 2. Diagramas de polarizaciónobtenidos de las medidas realizadasen diversas concentraciones deNa2SO4, utilizando como electrodode trabajo acero al carbono.

Figura 3. Diagramas de polarizaciónobtenidos de las medidas realizadasen diversas concentraciones de NaClmanteniendo cte. la concentración deNa2SO4 en 0,05 M utilizando comoelectrodo de trabajo acero al carbono.

Tabla 2. Ubicación y categoría de corrosividad según la ISO9223 de las estaciones de corrosión en estudio.

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las medidas de polarización se efec-tuó una medida de Ecorr vs t, paraestudiar la evolución de la misma. Seencontró que el potencial de corro-sión evolucionaba de forma rápidadesde un valor inicial a una zona deestabilización, en apenas 2 minutos.Luego permanecía en esta zona du-rante una media hora. Antes de rea-lizar cada medida de polarización seesperaba a que el potencial se esta-bilizara para hacer luego el barrido,de ± 250 mV.

A la vista de los perfiles obteni-dos se observa claramente que elperfil predominante es muy similaral obtenido para los sulfatos. Se ob-serva que la velocidad de corrosiónes mayor que cuando actúa el clo-ruro por sí solo, a excepción de con-

centraciones en torno a 0,5 M deNaCl (el Na2SO4 siempre permane-ce cte. e igual a 0,05 M), donde seobserva una acción inhibidora delos iones sulfato respecto a los io-nes cloruro. Se observa que aunquela concentración de sulfatos es muypequeña, su efecto es más acusadoque el de los iones cloruro.

Productos de corrosión

En las figuras 7 a 9 se muestranlos diagramas de impedancia obteni-dos para las estaciones 2, 9 y 15 des-pués de 1 y 2 años de exposición.

El número de factoresque influyen en la corrosión atmosférica eselevado, y su relación escompleja.

Figura 4. Evolución de la resistencia ala polarización (W·cm2) para los dis-tintos sistemas estudiados.

Figura 5. Evolución de la intensidadde corrosión (en mA·cm2) para losdistintos sistemas a estudio.

Figura 6. Evolución de las pendientesanódicas (ba) y catódicas (bc) de Tafelen función de las distintas concentra-ciones de contaminantes.

Figura 7. Diagramas Nyquist obteni-dos para en el estudio de los produc-tos de corrosión del acero al carbonoformados en la estación 2 después de12 y 24 meses.

Figura 8. Diagramas Nyquist obteni-dos para en el estudio de los produc-tos de corrosión del acero al carbonoformados en la estación 9 después de12 y 24 meses.

Figura 9. Diagramas Nyquist obteni-dos para en el estudio de los produc-tos de corrosión del acero al carbonoformados en la estación 15 despuésde 12 y 24 meses.

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En la figura 10 se muestra el cir-cuito equivalente utilizado en la mo-delación de los datos, cuyos ele-mentos son los siguientes: Re: re-sistencia del electrolito, Cf: capaci-dad de los productos de corrosión,Rf: resistencia de los productos decorrosión, Cd: capacidad de la do-ble capa, Rt: resistencia a la trans-ferencia de carga, ZD: impedanciaasociada a la difusión. En la tabla nº3 se muestran los resultados obteni-dos al modelar estos datos de impe-dancia con el circuito equivalentemostrado en la figura 10.

DIFRACCIÓN DE RAYOS X Y MEB

Los resultados obtenidos de losanálisis de los productos de corro-sión se muestra en la tabla nº 4. Seobserva que los productos de corro-sión mayoritarios son la lepidocroci-

ta, la goethita, la magnetita, y laakagaenita. Se ha observado laexistencia de un producto de corro-sión no descrito antes en la biblio-grafía, el green rust. Según estudiosrealizados, las capas de productosde corrosión observados sobre pro-betas de hierro presentan un aspec-to de masa esponjosa en ausenciade contaminantes, con adiciones deSO2 ó SO2 y cloruros, mientras quelos cloruros sólo dan lugar a torreshuecas, perpendiculares a la super-ficie, rodeadas de áreas catódicassin corroer. Se observa que los clo-ruros provocan una falta de homo-geneidad en la capa de productosde corrosión.

Si bien es verdad que no se hanrealizado determinaciones cuantita-tivas de los productos de corrosión,cualitativamente la lepidocrocitaaparece más en el 2º año que la go-ethita. Esto se puede interpretar co-mo que todavía no ha transcurridoel tiempo suficiente para que tengalugar la transformación. Otro factorimportante es el hecho de que esta

Figura 10. Circuito equivalente emplea-do en el modelado de los datos deimpedancia obtenidos en el estudiode los productos de corrosión, dondeRe: resistencia del electrolito, Cf: ca-pacidad de los productos de corro-sión, Rf: resistencia de los productosde corrosión, Cd: capacidad de la do-ble capa, Rt: resistencia a la transfe-rencia de carga, ZD: impedancia aso-ciada a la difusión.

Tabla 4. Productos de corrosión delacero al carbono obtenidos medianteanálisis de DRX.

Tabla 3. Resultados obtenidos a partir de los diagramas deimpedancia de los productos de corrosión.

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transformación se vea favorecida apH ácidos (bajos). A pH bajos se di-suelve la lepidocrocita, precipitandocomo oxihidróxido amorfo, el cuálse transforma más tarde en goethi-ta. Debido a la escasez de este con-taminante podemos determinar queel pH del agua de lluvia es poco áci-do. A esto hay que añadir los pocosperíodos de lluvia existentes en lasáreas de estudio. De hecho se ob-serva que las estaciones que pre-sentan goethita son aquellas queposeen los niveles de SO2 más ele-vados, acompañados por elevadosvalores de TDH, que se correspon-den con ambientes industriales, locuál confirma lo expuesto por Misa-wa y col. [Misawa, 1971].

En la figuras 11 y 12 se muestrandos fotos MEB donde se puede apre-ciar el grado de deterioro sufrido porlas probetas de acero al carbono endistintos ambientes corrosivos.

DISCUSIÓN

A la vista de los resultados obte-nidos, se determina que los ionessulfato ejercen un papel acelerador

de la velocidad de corrosión ya quelos valores de i0 son muy superioresa los obtenidos para los iones cloru-ro. Esto indica que aún a concentra-ciones muy bajas, el sulfato produceuna mayor velocidad de corrosiónque el cloruro.

Si analizamos los resultados ob-tenidos del estudio efectuado con lamezcla de ambos contaminantes,se observa que el perfil de Rp obte-nido es muy similar al perfil de Rpde los sulfatos, por lo que el efectode dicho ión predomina sobre elefecto de los iones cloruro. Los va-lores obtenidos de intensidad de co-rriente son superiores a los obteni-dos con cloruro solamente, por loque se deduce que la acción con-junta de ambos favorece el procesocorrosivo.

Estos resultados están en con-cordancia con los resultados obteni-dos a partir de los ensayos a la in-temperie. De los modelos matemáti-cos obtenidos a partir de los datosde pérdida de peso se determinaque los iones sulfato presentan coe-ficientes mayores que los iones clo-ruro, por lo que su efecto será másacusado [Santana, 2001]. Por lotanto, se ha conseguido respaldarmediante vía electroquímica los re-sultados obtenidos en corrosión at-mosférica.

Del análisis de los productos decorrosión mediante técnicas electro-químicas se ha determinado que sepuede determinar el carácter pro-tector de las mismas, así como elgrosor de los productos de corro-sión. En las tres estaciones estudia-das se determina que el espesor delos productos de corrosión aumentaal pasar de 1 a 2 años.

A la vista de los diagramas deimpedancia obtenidos, se observaque constan de dos partes bien di-ferenciadas. La 1ª parte se corres-ponde con el dominio de altas fre-cuencias, y es un semicírculo con elcentro sobre el eje real. El límite su-

La naturaleza de losproductos de corrosiónjuegan un papel impor-tante en el proceso co-rrosivo atmosférico.

Figura 11. Imagen MEB de los produc-tos de corrosión de una probeta deacero al carbono expuesta durante unaño en la estación nº 2.

Figura 12: Imagen MEB de los pro-ductos de corrosión de una probeta deacero al carbono expuesta durantedos años en la estación nº 2.

Las técnicas de análisiselectroquímicas nospermiten determinar lavelocidad de corrosiónde un metal al exponer-lo a diferentes ambien-tes corrosivos.

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perior del semicírculo correspondea la resistencia del electrolito, y suvalor es debido a la concentraciónde la sal. La resistencia Rf, corres-pondiente al diámetro del semicírcu-lo de altas frecuencias decrece amedida que aumenta el tiempo deexposición. A altas frecuencias ha-brá poca movilidad de los iones, porlo que la penetración de los mismosen la capa de productos de corro-sión será muy pequeña. A medidaque aumenta el barrido y nos vamosa las bajas frecuencias los ionestendrán más energía y más movili-dad. En este caso medimos la resis-tencia de la capa externa y la resis-tencia de los microporos. Como és-ta última es más pequeña, y al estaren paralelo con las otras, ésta serála dominante y por lo tanto será laque veamos en el diagrama.

Los valores de Cf y Rf obtenidosson similares a los obtenidos en es-tudios realizados con acero al car-bono en disoluciones con inhibido-res, al crecimiento de los productosde corrosión en agua salada y al deun electrodo protegido por pinturas[Bonnel, 1982] [Bonnel, 1983] [Fe-liu, 1980] [Kelsall, 1979] [González,1984]. Por lo tanto estos valores soncaracterísticos de una capa porosa,es decir, los productos de corrosiónque recubren las probetas de aceroal carbono estudiadas son porosas.

El semicírculo de baja frecuenciaes característico de una impedanciade difusión convectiva. Estudios re-alizados mediante la técnica de im-pedancia electrohidrodinámica(EHD) [Bastidas, 1982] nos revelanque es necesario considerar que es-ta parte de bajas frecuencias es re-presentativa de un proceso de difu-sión en el electrolito y a través de lacapa porosa.

Del análisis de los datos obteni-dos se observa que las estaciones 9y 15 presentan una misma evolu-ción del valor de Rf, asociado a laresistencia de los productos de co-rrosión (tabla nº 3). En ambos casos

se observa una disminución del va-lor de la misma. En el caso de la es-tación 9 esta disminución es mínima(la menor de los dos casos), varian-do de 260 W a 211 W, presentandoun porcentaje de disminución del18,8 %, mientras que en el caso dela estación 15 esta disminución esdel 44,4 %, de 648 W a los docemeses pasa a 360 W a los 24 me-ses de exposición [Santana, 2002].

Esta disminución de la resisten-cia puede ser debida a una mayorprofundidad de la capa de produc-tos de corrosión. Dado que la esta-ción 9 presenta un índice de corro-sividad C2, y a que los niveles decontaminantes son bajos, se puedesuponer que no ha habido un cam-bio en la estructura de los productosde corrosión. Se observa por DRXque la composición de dicha capapermanece constante, a nivel cuali-tativo, durante los dos primerosaños.

En cuanto a la variación de Cf,se observa una ligera disminucióndel valor de dicho parámetro en lasestaciones 2 y 15, de 9,8 nF a 8,5nF para la primera y de 11,3 nF a10,4 nF para la segunda. Esto pue-de ser debido a una alteración en elvalor de la permitividad del medio aun aumento del espesor de la capade productos de corrosión. Debido aque no se observan cambios en lacomposición del medio, esta dismi-nución se debe al aumento del gro-sor de dicha capa. Esto concuerdacon lo observado desde hace tiem-po en corrosión atmosférica: losproductos de corrosión ejercen unimportante papel protector en losinstantes iniciales de exposiciónque luego se va atenuando.

En cuanto a la estación 2, se ob-serva un aumento de Rf y una dis-minución de Cf. Los productos decorrosión se van haciendo más pro-tectores a medida que transcurre eltiempo. La estación 15 presenta unadisminución de Rf y un aumento deCf. Los productos de corrosión for-

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mados son menos protectores, locuál concuerda con los datos de ve-locidad obtenidos para esta esta-ción. Esta disminución es debida aun cambio en la estructura de la ca-pa de productos de corrosión, lacuál tiende a ser más porosa. Losresultados obtenidos coinciden conlo expresado por otros autores: enambientes urbanos los productos decorrosión son más protectores queen otros ambientes.

CONCLUSIONES

Los productos de corrosión ob-servados en el acero mediante di-fracción de Rayos X, son fundamen-talmente a-FeO(OH) y g-FeO(OH).Se detecta, en una primera etapa, laaparición de lepidocrocita que evo-luciona en parte a goethita. Se ob-serva en aquellas estaciones másagresivas la presencia de magneti-ta, Fe3O4, producto indicativo de ungrado más avanzado en la corrosiónde la muestra. La evolución rápidade lepidocrocita a goethita es un da-to indicativo del ambiente agresivode la zona. Cuanto más rápida es laevolución, más contaminada está lazona. Se ha determinado por víaelectroquímica el efecto de los ionescloruro y sulfato sobre la corrosióndel acero al carbono. Se ha deter-minado que el sulfato ejerce un pa-pel determinante en la velocidad decorrosión, siendo su efecto másacusado que el del ión cloruro. Elefecto conjunto de ambos contami-nantes es inferior al que presenta elión sulfato por separado y superioral que presenta el ión cloruro por sísólo. Se determina que aunque elsulfato esté en una proporción infe-rior al cloruro, su efecto prevalece.

Se ha demostrado que la espec-troscopía de impedancia electroquí-mica se puede utilizar como herra-mienta para caracterizar el papelprotector de los productos de corro-sión formados y que existe concor-dancia entre los resultados obteni-dos por esta vía y los obtenidos me-diante DRX.

GLOSARIO DE TÉRMINOS

Proceso anódico: proceso en elcuál tiene lugar una oxidación don-de un átomo metálico cede electro-nes y pasa a estado iónico.

Proceso catódico: proceso enel cuál tiene lugar una reacción dereducción donde una especie quími-ca capta electrones.

Resistencia de polarización: téc-nica electroquímica que permite de-terminar la velocidad de corrosión deun metal o sistema determinado.

Polarización: proceso donde sealtera el potencial a circuito abiertode un electrodo mediante el paso decorriente.

Potencial a circuito abierto:potencial eléctrico que se estableceentre un electrodo y un electrolito enestado de equilibrio.

BIOGRAFÍA

DR. JUAN JOSÉ SANTANARODRÍGUEZ

Es Licenciado en CienciasQuímicas por la Universidad deLa Laguna en 1996, con la es-pecialidad de Química Indus-trial. Al finalizar los estudios in-gresa en el grupo CAFMA deldepartamento de Ingeniería deProcesos como becario de cola-boración, comenzando sus es-tudios de doctorado y su tesissobre corrosión atmosférica yelectroquímica. Obtiene el gra-do de doctor Ingeniero Indus-trial en Marzo de 1999 con lamáxima calificación. Actual-mente trabaja como ProfesorAyudante Doctor en el Departa-mento de Ingeniería de Proce-sos de la Universidad de LasPalmas de Gran Canaria y con-tinúa desarrollando su línea de

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investigación en temas de co-rrosión atmosférica y sistemasde protección, fruto del cuál hacodirigido una tesis doctoral yha publicado numerosos traba-jos en revistas nacionales e in-ternacionales.

Dirección:

Universidad de Las Palmas deGran CanariaEscuela Técnica Superior de In-genieros IndustrialesDepartamento de Ingeniería deProcesosCampus Universitario de Tafira35017 Las Palmas de Gran CanariaTfno.: 928 45 14 88 / 95 42E-mail: [email protected]

Patrocinador de esta investigación:

UNIÓN ELÉCTRICA DE CANARIAS, S.A.(UNELCO)