Metalurgistas. Ingenieros Eléctricos Electroquímicos. Biólogos Médicos. Ej: Corrosión en suelos (microbiologica,parasitas)

Transcripción

1 Definición

2 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 Biólogos Médicos Ingenieros Eléctricos Electroquímicos Ej: Corrosión en suelos (microbiologica,parasitas)

3 CARACTERISTICAS DEL FENOMENO DE CORROSIÓN La La fuerza conductora del proceso es la disminución de la energía libre en la reacción que lleva a la formación del óxido. El El proceso es llevado a cabo sobre la superficie del metal (importan entonces las condiciones superficiales del mismo y el medio en las cercanías)

4 Formas de corrosión. Clasificación Según el medio: Corrosión química Corrosión electroquímica Según la morfología del ataque: Corrosión generalizada Corrosión localizada

5 Formas de corrosión Corrosión química Medio de transporte no iónico

6 Formas de corrosión Corrosión electroquímica Medio de transporte iónico

7 Formas de corrosión Corrosión generalizada o uniforme Pérdida equivalente de material a través de la superficie

8 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

9 Corrosión uniforme: ejemplo Corrosión generalizada en aceros patinables

10 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.

11 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)

12 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)

13 Causas de corrosión localizada Material Segregaciones e inclusiones Heterogeneidad de fases Bordes de grano

14 Causas de corrosión localizada Mecánicas Tensiones estáticas Tensiones dinámicas

15 Picado: ejemplo aluminio

16 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

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18 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

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

21 Corrosión galvánica: ejemplo Corrosión galvánica Tornillo de acero inoxidable y platina de acero aleado con cadmio

22 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

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

24 Estado inicial Corrosión en rendijas (crevice corrosion) asociado a pequeños volúmenes de solución n estancados en poros, superficies vedadas, juntas superpuestas, depósitos superficiales y en rendijas asociadas a tornillos y cabezas de remaches forma muy peligrosa pequeños volúmenes ocluidos que restringen la renovación de la solución interior, la que se va acidificando mecanismo similar al de pitting

25 Corrosión en rendijas (crevice corrosion) Estado inicial Estado final Saltear

26 Crevice Corrosion Cl- Metal O 2 O2 Cr 3+ Metal Hydrolysis is a reaction with Cr 3+ water, in this case 2Cr H 2 O + Cl - Cr 2 O 3 + 6H + + Cl - M + + Cl - + H 2 O MOH + H + +Cl - Active corrosion is 1 Oxygen is consumed in corrosion crevice by occurring slow corrosion in the absence of an oxide film 2 corrosion continues, and ph falls by Cr 3+ hydrolysis 3 Passive film breaks down in acid and rapid active corrosion starts 4 The active corrosion causes even stronger acidification and stabilises the crevice corrosion

27 Crevice Corrosion Pitting corrosion on free Crevice surface corrosion under washers

28 Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

29 Corrosión en rendijas (crevice corrosion)

30 arena, lodo, los propios productos de corrosión y otros sólidos Crevice corrosion on aircraft ASTM G 78 test

31 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.

32 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

33 Corrosión erosión:ejemplo Ejemplo: Erosión en rotor

34 Corrosión-erosión:cavitación

35 Corrosión- erosión: Impingement fluidos con turbulencias, cambios de dirección, usualmente llevando atrapadas burbujas de aire

36 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

37 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)

38 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.)

39 Corrosión intergranular Falla en componente de uso espacial aleación de Aluminio

40 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 Al- Cu)

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43 Sensibilización Formación de carburos de cromo Cr 23 C 6 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

44 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

45 Cinética de precipitación de carburos de cromo

46 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

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

48 Exfoliación :ejemplo Exfoliación en planta de tratamiento de agua

49 Corrosión localizada Dealeado Corrosión selectiva de uno o más componentes de una aleación

50 Dealeado:ejemplo Latón: disolución selectiva de zinc

51 Corrosión selectiva Algunas aleaciones sufren el deterioro de algún componente Grafitización de fundiciones Dezincificación de latones (Cu-Zn) metalografía

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

53 SCC: ejemplo Ejemplo de SCC en un componente de nave espacial

54 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

55 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 (K 1scc,, que resulta menor que el K 1 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.

56 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

57 F Fragilización por hidrógeno forma muy peligrosa, ruptura catastrófica a niveles de tensiones muy inferiores a la ruptura en aire Condiciones: 1) Material F (aceros de elevada H2 resistencia y soldaduras), 2)medio 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

58 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)

59 Daño por hidrógeno

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

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

62 Corrosión localizada Influencia del biofouling en la corrosión: Altera la concentración o acción de inhibidores de corrosión. Dificulta Dificulta el acceso de biocidas. Influencia la concentración de productos metabólicos dentro del biofilm. Modifica Modifica la conductividad eléctrica del medio a través de la acción del MPE.

63 Gota de agua sobre chapa de acero (estado inicial) Molecula de O2

64 Zonas anódicas Gota de agua sobre chapa de acero (estado inicial) Zonas catódicas Moléculas de oxígeno

65 Gota de agua sobre chapa de acero (estado final)

66 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 Tamaño de Grano Corrosión Bajo Tensión

67 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

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