Definición

Trabajo Interdiscipliario Para que los problemas de corrosión puedan ser estudiados con algún provecho necesitamos actualmente una estrecha colaboración entre Químicos

Físicos del Sólido

Metalurgistas

Ingenieros Eléctricos Biólogos Médicos Electroquímicos

Ej: Corrosión en suelos

(microbiologica,parasitas)

CARACTERISTICAS DEL FENOMENO DE CORROSIÓN „La

fuerza conductora del proceso es la disminución de la energía libre en la reacción que lleva a la formación del óxido. „El

proceso es llevado a cabo sobre la superficie del metal (importan

entonces las condiciones superficiales del mismo y el medio en las cercanías)

Formas de corrosión. Clasificación Según el medio: •Corrosión química •Corrosión electroquímica

Según la morfología del ataque: •Corrosión generalizada •Corrosión localizada

Formas de corrosión „

Corrosión química

Medio de transporte no iónico

Formas de corrosión „

Corrosión electroquímica

Medio de transporte iónico

Formas de corrosión

„

Corrosión generalizada o uniforme

Pérdida equivalente de material a través de la superficie

Corrosión generalizada Forma mas benigna (en el sentido de “manejable” de la corrosión. Se extiende en forma homogénea y la penetración media es igual en todos los puntos. Permite calcular fácilmente la vida útil de los materiales que se corroen

Corrosión uniforme: ejemplo „

Corrosión generalizada en aceros patinables

Corrosión en placas Incluye los casos intermedios entre corrosión uniforme y corrosión localizada. En este caso el ataque se extiende en algunas zonas, y en estas tiene el aspecto de un ataque generalizado o uniforme.

Corrosión localizada Picado Formación de cavidades Inicio: -Daño mecánico o químico localizado en film de óxido protectivo. -Presencia de heterogeneidades en la estructura del metal(ej. inclusiones no metálicas) „

Causas de corrosión localizada

„

Provenientes del medio Concentración de oxígeno disuelto „ Concentración de iones metálicos „ Concentración de ion cloruro „ pH „ Velocidad de flujo (flow rate) „

Causas de corrosión localizada

„

Material Segregaciones e inclusiones „ Heterogeneidad de fases „ Bordes de grano „

Causas de corrosión localizada

„

Mecánicas Tensiones estáticas „ Tensiones dinámicas „

Picado: ejemplo aluminio

Corrosión en picadas (pitting)

forma muy peligrosa se localiza en puntos aislados de superficie pasividad iones contaminantes del electrolito atacan la capa protectora acero inoxidable en agua de mar proceso autocatalítico

Corrosión en picadas (pitting) forma muy peligrosa *se localiza en puntos aislados de la superficie *pasividad iones contaminantes del electrolito atacan la capa protectora *proceso autocatalítico ej.:acero inoxidable en agua de mar

Corrosión localizada „

Corrosión galvánica Inducida cuando dos metales diferentes se ponen en contacto eléctrico y en presencia de un electrolito

Corrosión galvánica: ejemplo „

Corrosión galvánica Tornillo de acero inoxidable y platina de acero aleado con cadmio

Corrosión localizada Rendija El proceso se describe en 4 etapas: 1.-Deoxigenación 2.-Aumento de la concentración de sal y ácido 3.-Despasivación 4.- Propagación „

Corrosión por rendija:ejemplo Ejemplo de corrosión rendija (crevice) en junta de solapa

Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

asociado a pequeños volúmenes de solución estancados en poros, superficies vedadas, juntas superpuestas, depósitos superficiales y en rendijas asociadas a tornillos y cabezas de remaches

Estado inicial

forma muy peligrosa pequeños volúmenes ocluidos que restringen la renovación de la solución interior, la que se va acidificando mecanismo similar al de pitting

Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

Estado inicial

Estado final Saltear

Crevice Corrosion O2 Cl-

Metal

Hydrolysis is a reaction with Cr3+ in this case OCr2 3+ water, Metal

1 2 3

2Cr3+ + 6H2O + Cl - → Cr2O3 + 6H+ + Cl M ++Active Cl - + Hcorrosion + H+ +Cl 2O Æ MOHis

Oxygen is consumed incorrosion crevice byoccurring slow corrosion in the absence of an oxide film corrosion continues, and pH falls by Cr3+ hydrolysis Passive film breaks down in acid and rapid active corrosion starts

4 The active corrosion causes even stronger acidification and stabilises the crevice corrosion

Crevice Corrosion

Pitting corrosion on free surface Crevice corrosion under washers

Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

arena, lodo, los propios productos de corrosión y otros sólidos

Crevice corrosion on aircraft

ASTM G 78 test

MEDIDAS A TENER EN CUENTA PARA EVITAR EL CREVICE CORROSION •Usar juntas soldadas a tope, en vez de juntas remachadas o atornilladas. Soldaduras perfectas y de penetración completa son necesarias para evitar porosidad y rendijas. •Cerrar las rendijas producidas en juntas usando soldadura continua. •Evitar, en proyectos, los ángulos vivos y áreas pasivas de ser estancas. •Inspeccionar los equipos y remover los depósitos frecuentemente(purgas). •Usar materiales de sello no absorbentes, como teflón. Remover los materiales de relleno que estén húmedos, cuando existan paralizaciones temporarias.

Corrosión localizada „

Corrosión erosión Aumenta la velocidad de corrosión debido al movimiento relativo de un fluido corrosivo sobre la superficie metálica. Debemos evitar turbulencias localizadas y altas velocidades de flujo

Corrosión erosión:ejemplo „

Ejemplo: Erosión en rotor

Corrosión-erosión:cavitación

Corrosiónerosión: Impingement fluidos con turbulencias, cambios de dirección, usualmente llevando atrapadas burbujas de aire

Corrosión localizada „

Cavitación Ocurre cuando la presión del fluido cae por debajo de su correspondiente presión de vapor, provocando formación y colapso de las burbujas sobre la superficie

Corrosión localizada „

Fretting

Se refiere al daño por corrosión en las superficies de contacto. Se induce bajo carga y en presencia de movimientos repetidos (vibración)

Corrosión localizada „

Corrosión intergranular Ataque localizado en los bordes de grano o en la zona adyacente, usualmente asociado con segregaciones químicas o precipitación de fases específicas (Ej. sensitización de Ac. inox.)

Corrosión intergranular „

Falla en componente de uso espacial – aleación de Aluminio

Corrosión intergranular forma muy peligrosa Se presenta como una franja estrecha de ataque que se propaga a lo largo de los límites de grano. El caso mas representativo es la corrosión intergranular de los aceros inoxidables debido a su sensibilizacion (otros aleaciones AlCu)

Sensibilización Formación de carburos de cromo

Cr23C6

son producidos al recibir un inadecuado tratamiento térmico, ej. Soldadura mal planificada)

Los carburos de cromo:

• precipitan desde austenita en el rango de 425 a 950 ºC. • precipitan muy rápidamente en el rango de 650 a 700 ºC • Se disuelven por encima de 1050 ºC

Corrosión intergranular

acero sensibilizado + acción del medio

Cromo atómico en solución sólida, libre para combinarse con el O2 y en cantidad suficiente y formar la capa protectora Cromo atómico en solución sólida, libre para combinarse con el O2 pero en cantidad insuficiente para formar la capa protectora Cromo ya combinado, no está libre para participar formando el óxido protector

Cinética de precipitación de carburos de cromo

Posibles soluciones • • • • •

SELECCIÓN DEL MATERIAL Aceros de bajo carbono Aceros aleados con Ti o Nb(Cb) Mayor contenido de cromo TRATAMIENTOS TERMICOS Disolución de carburos Difusión de cromo

Corrosión localizada

Exfoliación Otra forma de corrosión intergranular (granos alargados) Apariencia laminada Ej. Aleaciones de Al. Uso aeroespacial „

Exfoliación :ejemplo „

Exfoliación en planta de tratamiento de agua

Corrosión localizada „

Dealeado Corrosión selectiva de uno o más componentes de una aleación

Dealeado:ejemplo „

Latón: disolución selectiva de zinc

Corrosión selectiva

Algunas aleaciones sufren el deterioro de algún componente

Grafitización de fundiciones Dezincificación de latones (Cu-Zn)

metalografía

Corrosión localizada „

Corrosión bajo tensión (SCC) Stress Corrosion Cracking Se induce por la influencia combinada de un medio corrosivo y esfuerzos de tracción

SCC: ejemplo „

Ejemplo de SCC en un componente de nave espacial

Corrosión bajo tensión (Stress Corrosion Cracking SCC) forma muy peligrosa ruptura catastrófica a niveles de tensiones muy inferiores a la ruptura en aire acción simultanea de un medio corrosivo y de tensiones mecánicas de tracción el material no presenta naturalmente (sin solicitaciones mecánicas) problemas de corrosión fragilizante en el medio

Corrosión bajo tensión (Stress Corrosion Cracking-SCC) CONDICIONES:

1) metal susceptible (en general latones, aceros

inoxidables, titanio, en gral en aceros de altísima resistencia) 2) el medio debe ser el adecuado 3) el nivel de solicitaciones mecánicas de tracción debe superar un cierto valor mínimo (K1scc, , que resulta menor que el K1 en aire) Cuando se dan estas tres condiciones la fisuración del metal por un efecto sinérgico producido por el estado de tensiones y el fenómeno corrosivo es inevitable y luego de un cierto tiempo de incubación se precipitará su ruptura. La velocidad de propagación oscila en general entre 1 y 10 mm/h.

Corrosión localizada „

Fragilización por hidrógeno El hidrógeno difunde en la red cristalina, se combina para formar gases, aumenta presión interna y se inicia el crack

Fragilización por hidrógeno

F

forma muy peligrosa, ruptura catastrófica a niveles de tensiones muy inferiores a la ruptura en aire Condiciones: 1) Material (aceros de elevada resistencia y soldaduras), 2)medio H2 y 3)nivel mínimo de tensiones a la tracción El medio debe producir H hidrógeno atómico, capaz + de entrar en solución en la red metálica difunde y fragiliza el material en las zonas tensionadas (tracción)más críticas

F

Fuentes de hidrógeno •Baños de decapado (ácidos) •Baños de electrodeposición ( por la propia acidez y los potenciales catódicos utilizados) •Pits , corrosión en tubérculos •Atmósferas de H2 •Protección catódica - sobreprotección, (utilización de potenciales muy catódicos)

Daño por hidrógeno

Corrosión localizada „

Corrosión por fatiga Resulta de la combinación de la acción alternada de esfuerzos en un medio corrosivo

Corrosión localizada „Corrosión

microbiológica

Influencia del biofouling en la corrosión: Restringe el pasaje de especies químicas a través de la matriz de MPE del biofilm Posible acción quelante del biofilm sobre ciertos iones

Corrosión localizada „Influencia „Altera

del biofouling en la corrosión:

la concentración o acción de inhibidores de corrosión. „Dificulta el acceso de biocidas. la concentración de productos „Influencia metabólicos dentro del biofilm. „Modifica la conductividad eléctrica del medio a través de la acción del MPE.

Gota de agua sobre chapa de acero (estado inicial)

Molecula de O2

Gota de agua sobre chapa de acero (estado inicial) Zonas catódicas

Moléculas de oxígeno Zonas anódicas

Gota de agua sobre chapa de acero (estado final)

Situaciones que dan origen a diferencias de potencial desde el punto de vista del material „Diferencia

en la Composición Química „Heterogeneidad de Fases „Gradientes de Tensiones „Tamaño de Grano „Corrosión Bajo Tensión

Situaciones que dan origen a diferencias de potencial desde el punto de vista del electrolito „Diferencia

en la Concentración de Iones Metálicos „Diferencia en la Concentración de Oxígeno Disuelto „Microorganismos „Diferencia en la Velocidad del Electrolito

CONTROL „Mantener

un buen aislamiento eléctrico „Conservar baja el área catódica „Evitar grietas y esquinas agudas „Evitar gradientes de tensiones internas „Buen acabado superficial „Recubrimientos y pinturas „Inhibidores „Remoción de Oxígeno disuelto „Protección Catódica „Protección Anódica