MAPA DE CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DE CHILE

Transcripción

1 CORROMIN 2013 MAPA DE CORROSIÓN ATMOSFÉRICA DE CHILE R. Vera, R. Araya, M. Puentes, P.A. Rojas, A. M. Carvajal Pontificia Universidad Católica de Valparaíso, Valparaíso, Chile. Período Viña del Mar, de Noviembre 2013

2 CORROSIÓN ATMOSFÉRICA. INFLUENCIA DE FACTORES Lluvia ácida por contaminación (SOx, NOx) Humedad relativa Vientos (Velocidad y dirección) Temperatura Formación de una película de producto de corrosión sobre elniebla metal olluvia aleación. Cantidad de salina caída Radiación solar (cloruros) Humedad Temperatura Cantidad de Radiación solar relativa Niebla salina lluvia caída Vientos Vientos Lluvia ácida

3 El comportamiento del material dependerá del AMBIENTE en el cuál se emplee

4 DIVERSIDAD CLIMAS Climas de Chile

5 OBJETIVO GENERAL Construir mapas de índice de agresividad atmosférica y de corrosividad atmosférica, para materiales metálicos de interés tecnológico: acero al carbono, cobre, aluminio y acero galvanizado. Otorgar herramientas para seleccionar de manera óptima los materiales a utilizar en estructuras metálicas en diferentes zonas ambientales del país.

6 ESTACIONES DE E Nº CIUDADES ARICA PUTRE PAMPA TAMARUGAL QUILPUÉ ANTOFAGASTA SAN PEDRO DE ATACAMA COPIAPO HUASCO COQUIMBO VICUÑA ANTÁRTICA VALPARAISO QUINTERO LOS ANDES CASABLANCA RIO BLANCO SANTIAGO (Quilicura) SANTIAGO (San Joaquin) RANCAGUA CORONEL LAJA TEMUCO PUERTO VARAS VALDIVIA ENSENADA PUERTO MONTT PUERTO CHACABUCO COIHAIQUE PUNTA ARENAS ISLA DE PASCUA CURAUMA Localización de estaciones de ensayo en Chile

7 Materiales Probetas metálicas de 10 x 10 cm y espesor de 4 mm Cobre y Aluminio de pureza 99,9% Acero al carbono 99,2% de Fe Acero Galvanizado con una capa de cinc superficial de 85 um de espesor, cuya composición es de 98,5% de Zn, 1,0% de Fe y un 0,5% de Al.

8 PARTE EXPERIMENTAL Dispositivo para determinar SO2 Dispositivo para determinar cloruros Estación meteorológica Temperatura Humedad relativa Lluvia Velocidad del viento Tiempo de humidificación Bastidores con las muestras metálicas (Acero, Acero galvanizado, cobre, aluminio )

9 Metodología Las probetas limpias y secas se midieron y masaron con precisión, norma ASTM G1-03. El deterioro de los metales y aleación fue evaluado cada 3 meses por medidas de pérdida de masa por triplicado (norma ASTM G50). La morfología del ataque del metal se evaluó por microscopía electrónica de barrido (MEB) utilizando un equipo CARL ZEISS EVO MA 10, asociado a un analizador EDAX para caracterización elemental. Para la identificación de los productos de corrosión se utilizó la técnica de difracción de rayos X empleando un instrumento SIEMENS D 5000 con radiación α de CuK y monocromador de grafito 40KV/30mA con un rango de barrido de 0,5-70º.

10 ESTACIONES ANTOFAGASTA VICUÑA TEMUCO QUINTERO

11 ESTACIONES ISLA DE PASCUA LAJA ANTÁRTICA VALPARAÍSO

12 RESULTADOS 3 AÑOS DE EXPOSICIÓN

13 VARIABLE METEOROLÓGICA

14 VARIABLE METEOROLÓGICA

15 VARIABLE METEOROLÓGICA

16 CONTAMINANTE, CLORURO

17 CONTAMINANTE, SO2

18 CONTAMINANTE Sólidos insolubles suspendidos ESTACIÓN SÓLIDOS SUSPENDIDOS (g m-2 día-1) VALPARAÍSO 0,16 CURAUMA 0,39 CORONEL 1,09 QUINTERO 155,33

19 CLASIFICACIÓN AGRESIVIDAD C1= muy baja C2= baja C3= media C4= alta C5= muy alta Norma ISO 9223

20 MAPA AGRESIVIDAD AMBIENTAL AMBIENTAL Año 1 Año 2 Año 3

21 Acero al carbono Acero al carbono Pérdida de masa / mg cm Quilpué 35 Casablanca Acero al carbono Valparaíso 30 Copiapó Punta Arenas 25 Puerto Varas 20 P. Chacabuco Pampa Tiempo / mes Acero al carbono -2 SantiagoBosch Temuco 20 Ensenada Puerto Montt 16 Laja Río Blanco Los Andes Pérdida de masa / mg cm Tiempo / mes 24 Pérdida de masa / mg cm Pérdida de masa / mg cm Huasco Arica Antártica Coronel I. Pascua Coquimbo Valdivia Antofagasta Curauma Vicuña 16 Rancagua SantiagoPUC San Pedro Atacama 12 Putre Coyhaique Acero al carbono Tiempo / mes Tiempo / mes 20

22 VELOCIDAD DE CORROSIÓN Acero al carbono Velocidad de corrosión (µm/año) meses C C4 C3 C2

23 Curauma 90 Isla de Pascua Punta Arenas Coyhaique Puerto Chacabuco Puerto Montt Ensenada Valdivia Puerto Varas Temuco Laja Coronel Rancagua Santiago PUC Santiago Bosch Rio Blanco Casablanca Los Andes Quintero Valparaiso 100 Antartica Vicuña Coquimbo Huasco Copiapo San Pedro de Antofagasta Quilpue Pampa del Putre Arica Velocidad de corrosión (µm/año) VELOCIDAD DE CORROSIÓN Acero al carbono C5 C4 60 C3 30 C año 2 años 3 años

24 ACERO AL CARBONO Vc= 82,376D 49,096 Vc=velocidad de corrosión, µm año-1 D = diámetro, cm

25 VELOCIDAD DE CORROSIÓN ACERO GALVANIZADO

26 ACERO GALVANIZADO 1 Vc= 3,2026D 2,278 Vc=Velocidad de corrosión, µmaño-1 D= Díametro, cm

27 VELOCIDAD DE CORROSIÓN COBRE

28 COBRE Vc = 2,288D 1,512 Vc=Velocidad de corrosión, umaño-1 D= diámetro, cm

29 Velocidad de corrosión (µm/año) 0 Arica Putre Pampa del Quilpue Antofagasta San Pedro de Copiapo Huasco Coquimbo Vicuña Antartica Valparaiso Quintero Los Andes Casablanca Rio Blanco Santiago Bosch Santiago PUC Rancagua Coronel Laja Temuco Puerto Varas Valdivia Ensenada Puerto Montt Puerto Coyhaique Punta Arenas Isla de Pascua Curauma Velocidad de Corrosión Aluminio Aluminio 10 9 C meses 6 1 año 5 2 años 4 C C3 C2

30 ALUMINIO Vc= 5,695D 4,172 Vc=velocidad de corrosión, µm año-1 D = diámetro, cm

31 MODELOS GENÉRICOS Los modelos de predicción para la velocidad de corrosión consideran: t, tiempo de exposición, (meses); T, Temperatura, HR, Humedad Relativa, TDH, Tiempo de Humidificación (horas/año), [SO2 ], Concentración de dióxido de azufre, (mg/m²*día), [Cl ], Concentración de cloruros, (mg/m²*día), y L, cantidad de lluvia caída (mm) Vc= a + k1 [Cl-] + k2 [SO2] + k3 [TDH]+ k4 [Variables climáticas]+ Y = Atn log(y) = log(a)+n log(t) largo plazo

32 CONCLUSIONES 1. La velocidad de corrosión de un material expuesto a la atmósfera depende de las características del medio ambiente: -Temperatura, -Humedad relativa, Tiempo de humidificación -Total de lluvia caída, -Velocidad y dirección de los vientos, -Radiación solar, -Contenido de contaminantes (cloruro, óxidos de azufre, óxidos de nitrógeno y dióxido de carbono entre otros).

33 CONCLUSIONES 2. La pérdida de material en el tiempo dependerá también de las características protectoras del producto de corrosión formado: adherencia, compacticidad y solubilidad. 3. En esta investigación el orden de mayor a menor de la velocidad de corrosión obtenida para los diferentes materiales es: Acero al C >>> Acero Galvanizado = Cobre > Aluminio

34 CONCLUSIONES 4. En las estaciones con un mayor contenido de cloruros, de dióxido de azufre y de tiempo de humidificación se obtienen los valores más altos de velocidad de corrosión para los materiales. Quintero, Huasco, Arica, Coronel, Antártica, Isla de Pascua. Para los primeros períodos clasificación C5. 5.Las estaciones que presentan menor velocidad de corrosión son: Putre, Coyhaique y San Pedro de Atacama, cuya clasificación corresponde a C2.

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