sábado, 22 de diciembre de 2012

Tipos de Corrosion


TIPOS DE CORROSIÓN

La corrosión es una reacción química (oxido reducción) en la que intervienen 3 factores: la pieza manufacturada, el ambiente y el agua, o por medio de una reacción electroquímica.
Los factores más conocidos son las alteraciones químicas de los metales a causa del aire, como la herrumbre del hierro y el acero o la formación de pátina verde en el cobre y sus aleaciones (bronce, latón). Sin embargo, la corrosión es un fenómeno mucho más amplio que afecta a todos los materiales (metales, cerámicaspolímeros, etc.) y todos los ambientes (medios acuosos, atmósfera, alta temperatura, etc.).

Es un problema industrial importante, pues puede causar accidentes (ruptura de una pieza) y, además, representa un costo importante, ya que se calcula que cada pocos segundos se disuelven 5 toneladas de acero en el mundo, procedentes de unos cuantos nanómetros o picómetros, invisibles en cada pieza pero que, multiplicados por la cantidad de acero que existe en el mundo, constituyen una cantidad importante.
La corrosión es un campo de las ciencias de materiales que invoca a la vez nociones de química y de física (físico-química).

CORROSIÓN GALVÁNICA
La corrosión galvánica es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente cuando está en contacto eléctrico con un tipo diferente de metal (más noble) y ambos metales se encuentran inmersos en un electrolito o medio húmedo. Por el contrario, una reacción galvánica se aprovecha en baterías y pilas para generar una corriente eléctrica de cierto voltaje. Un ejemplo común es la pila de carbono-zinc donde el zinc se corroe preferentemente para producir una corriente. La batería de limón es otro ejemplo sencillo de cómo los metales diferentes reaccionan para producir una corriente eléctrica.

Cuando dos o más diferentes tipos de metal entran en contacto en presencia de un electrolito, se forma una celda galvánica porque metales diferentes tienen diferentes potenciales de electrodo o de reducción. El electrolito suministra el medio que hace posible la migración de iones por lo cual los iones metálicos en disolución pueden moverse desde el ánodo al cátodo. Esto lleva a la corrosión del metal anódico (el que tienen menor potencial de reducción) más rápidamente que de otro modo; a la vez, la corrosión del metal catódico (el que tiene mayor potencial de reducción) se retrasa hasta el punto de detenerse. La presencia de electrolitos y un camino conductor entre los dos metales puede causar una corrosión en un metal que, de forma aislada, no se habría oxidado. Incluso un solo tipo de metal puede corroerse galvánicamente si el electrolito varía en su composición, formando una celda de concentración.

Un ejemplo bastante más espectacular ocurrió en la Estatua de la Libertad, cuando el mantenimiento periódico en la década de 1980 demostró que la corrosión galvánica había tenido lugar entre el recubrimiento exterior de cobre y la estructura de soporte, de hierro forjado. Aunque el problema se había previsto cuando la estructura fue construida por Gustave Eiffel siguiendo el diseño de Frédéric Auguste Bartholdi en la década de 1880, el aislamiento de goma laca entre los dos metales se deterioró tras un período, y dio lugar a la oxidación de los soportes de hierro. Durante la renovación se sustituyó el aislamiento original por PTFE. La estructura estaba lejos de estar en peligro debido a la gran cantidad de conexiones no afectadas, pero fue considerado como una medida de precaución ya que es considerada un símbolo nacional de EE.UU...

Un ejemplo anterior ocurrió en la fragata de la Royal Navy HMS Alarm. El casco de madera de la embarcación había sido revestido de cobre para evitar el ataque de los percebes. Pronto se descubrió que la cubierta se había desprendido del casco en muchos lugares, porque los clavos de hierro que habían sido utilizados para fijar el cobre a la madera se habían corroído completamente. Una inspección más detallada reveló que algunos clavos, que estaban menos corroídos, estaban aislados del cobre por un papel marrón que estaba atrapado bajo la cabeza del clavo. El cobre había sido entregado al astillero envuelto en el papel que no se quitó antes de que dichas planchas fueran clavadas al casco. La conclusión obvia, pues, y la que figura en un informe al Almirantazgo de 1763, fue que no se debe permitir el contacto directo del hierro con el cobre en un entorno de agua de mar si se quiere evitar una severa corrosión del hierro. Más tarde, los buques se han diseñado teniendo esto en cuenta. No sólo el agua de mar era un electrolito muy bueno, debido a su alta concentración de sal, sino que el ataque de los clavos fue favorecido por su área de exposición tan pequeña en comparación con el de la cubierta de cobre del casco.

CORROSIÓN UNIFORME

En este tipo de corrosión el metal se disuelve uniformemente en toda su superficie. La estructura pierde una capa de metal cuyo espesor estará determinado, por la velocidad con que se produce el ataque y el tiempo de exposición al medio agresivo. Ésta es una forma bastante rara de corrosión y con frecuencia lo que parece una corrosión uniforme en realidad se inicia como un ataque localizado en ciertos puntos o áreas de la superficie, una vez oxidado, estos sitios se convierten en católicos invirtiéndose el fenómeno y así el proceso continúa hasta alcanzar un aspecto uniforme. Algunas normas de construcción de recipientes metálicos establecen lo que se conoce como “corrosión allowance”, ó corrosión permitida que no es otra cosa que un espesor adicional de pared metálica que se coloca para que la corrosión la consuma durante un tiempo determinado y mientras tanto la estructura pueda seguir en operación porque la pared tiene espesor suficiente para resistir la condiciones de esfuerzo mecánico. Este criterio parte de dos premisas: la corrosión es uniforme y no podemos hacer nada para evitar que ocurra. Los casos reales en que ambas condiciones se cumplen son muy pocos.
CORROSIÓN POR BAJA TENSIÓN


La acción conjunta de un esfuerzo de tensión y un medio ambiente corrosivo, dará como resultado en algunos casos, la fractura de una aleación metálica. Las fracturas pueden seguir caminos Ínter cristalinos o transcristalinos que a menudo presentan una tendencia a la ramificación.
Esquema estructural de la corrosión rotura por tensión
Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de trabajos en frío, soldadura, tratamiento térmicos, o bien, pueden ser aplicados en forma externa durante la operación del equipo.

CARACTERÍSTICAS DE LA CORROSIÓN DE FRACTURA POR TENSIÓN

a)      Para que esta corrosión exista, se requiere un esfuerzo de tensión.
b)      Las fracturas se presentan quebradizas en forma macroscópica, mientras que las fallas mecánicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo especifico, generalmente presentan ductibilidad.
c)      La corrosión por esfuerzos depende de las condiciones metalúrgicas de la aleación.
d)      Algunos medios ambientes específicos, generalmente causan fractura en una aleación dada. El mismo medio ambiente no causa fracturas en otras aleaciones. La corrosión por esfuerzo puede ocurrir en medios ambientes considerados no agresivos para una aleación dada, por ejemplo la velocidad de corrosión uniforme es baja hasta que se presenta una fractura.
e)      Largos periodos de tiempo, a menudo años, pueden pasar antes de que las fracturas sean visibles, pero entonces al presentarse, se propagan rápidamente con el resultado de una falla inesperada.

La corrosión bajo tensión se presenta en muchas aleaciones de uso industrial, pero no se ha observado en metales puros, excepto bajo condiciones muy extremas de laboratorio, históricamente el primer caso de corrosión bajo tensión corresponde a la llamada corrosión estacional (season cracking), que se presentaban en cartuchos de latón conformados en frío, en atmósferas amoniacales húmedas, y aparecían con mayor frecuencia, por lo tanto, durante la épocas más húmedas del año.
Las grietas suelen iniciarse en el punto de máxima concentración de tensiones y se propaga en planos macroscópicamente perpendiculares a la tensión aplicada, conduciendo el agrietamiento a la disminución de la sección útil del material, lo que puede dar lugar a roturas catastróficas.

CORROSIÓN POR EROSIÓN

La corrosión por erosión es el efecto producido cuando el movimiento de un agente corrosivo sobre una superficie de metal acelera sus efectos destructivos a causa del desgaste mecánico.
La importancia relativa del desgaste mecánico y de la corrosión es a menudo difícil de determinar, y varía considerablemente de una situación a otra. El papel de la erosión se atribuye generalmente a la eliminación de películas superficiales protectoras: por ejemplo, las películas protectoras formadas por el óxido generado por el aire. Un metal oxidado ralentiza su deterioro porque la superficie ya oxidada dificulta que el interior continúe oxidándose. Si por ejemplo el polvo o la arena, impulsadas por el viento, eliminan esa capa exterior de óxido, el metal continuará deteriorándose al haber perdido su protección.

La corrosión por erosión tiene generalmente el aspecto de pequeños hoyos lisos. El ataque puede también exhibir un patrón direccional relacionado con la trayectoria tomada por el corroyente, al igual que por movimientos sobre la superficie del metal. La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc. De manera frecuente, aparece en bombas, mezcladores y tuberías, particularmente en curvas y codos. Las partículas en suspensión duras son también frecuentes causantes de problemas. Estos se evitan mediante cambios en el diseño, o seleccionando un material más resistente. Este material, además de ser más duro, generalmente debe presentar una resistencia a la corrosión superior incluso en condiciones estancadas o sin movimiento de fluidos.
Al combinar la acción del ataque químico y la abrasión  mecánica o desgaste, como consecuencia del  movimiento de un fluido, se origina la corrosión por  erosión.

Potencialmente, todas las aleaciones metálicas son susceptibles de experimentar corrosión por erosión en  mayor o menor grado. Este tipo de corrosión perjudica  especialmente a las aleaciones que se pasaban formando una película superficial protectora; la acción  abrasiva puede erosionar la película dejando al  descubierto la superficie metálica. Si la película protectora no es capaz de autogenerarse continua y rápidamente, la corrosión puede ser severa.
La corrosión por erosión se suele  presentar en tuberías, especialmente en  codos, ángulos y cambios bruscos de  diámetro: posiciones donde el fluido  cambia de dirección y suele convertirse en  turbulento.

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