UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERIA FACULTAD DE INGENIERIA QUIMICA Y TEXTIL

LABORATORIO DE CORROSION N 6

FORMAS DE CORROSION

Pg.

1. OBJETIVOS3

2. MARCO TEORICO (SEGN SU MORFOLOGIA)3

3. MARCO TEORICO (SEGN ACCIONES FISICAS SIMULTANEAS)15

4. CASO DE REAL DE LA CORROSION20

5. BIBLIOGRAFIA24

LABORATORIO DE CORROSION N 6FORMAS DE CORROSION

1. OBJETIVOS

Observar las diferentes formas de corrosin que se produce sobre un metal expuesto a un medio circundante y el cual puede llegar a producir falla por corrosin de la pieza metlica. Dar un diagnstico y de qu forma de corrosin se presenta para los diversos tipos de metales de nuestra experiencia. Describir un problema de corrosin en la industria.

2. MARCO TEORICO

SEGN LA MORFOLOGIA DEL ATAQUE2.1 CORROSION UNIFORMEUniforme o corrosin general es la forma ms clsica de la corrosin, pero no siempre es el ms importante en trminos de coste o de seguridad.Se caracteriza por la existencia de varios procesos electroqumicos individuales que se producen de manera uniforme sobre la totalidad de la superficie considerada.Las consecuencias de la corrosin uniforme son una disminucin en el espesor de metal por unidad de tiempo (o una prdida de peso por unidad de superficie por unidad de tiempo) si los productos de corrosin son solubles, o un depsito ms o menos uniforme de estos productos si son insolubles.Corrosin uniforme puede ser limitado o impedido por una eleccin adecuada del material, incluyendo el uso de recubrimientos metlicos u orgnicos, la modificacin del medio (pH, temperatura, concentraciones de oxgeno disuelto y las impurezas electroactivos, la adicin de inhibidores, etc), la proteccin catdica

La corrosin de una puerta de acero inoxidable ferrtico en una atmsfera que contiene azufre.2.2 CORROSION GALVANICALa corrosin galvnica puede ser definida simplemente como el efecto resultante del contacto entre dos metales o aleaciones diferentes en un entorno de conduccin corrosivo.Otro trmino empleado es acoplamiento galvnico.Cuando un metal se sumerge en una solucin electroltica, es posible medir su disolucin (naturales corrosin).Para cada solucin, es posible establecer una "serie galvnica", es decir, un rango de diferentes metales y aleaciones como una funcin de este potencial medido. Cuando dos metales diferentes o aleaciones sumergidas en la misma solucin se unen entre s elctricamente, una corriente elctrica se establece entre ellos, resultante de la creacin de cortocircuito.El potencial de acoplamiento debe de mentira necesidad entre los dos potenciales para los metales no acoplados y un aumento de la corrosin general, se observa en la aleacin menos noble y una disminucin o supresin de la corrosin en el material ms noble.Debido a modificaciones en el electrolito, las inversiones pueden ocurren en la serie de potenciales.Por lo tanto, el zinc cubierta con los productos de corrosin pueden ser ms "noble" que el hierro en determinadas aguas calientes (problema encontrado en tanques de agua caliente domsticos); el estao puede llegar a ser menos "noble" que el hierro en soluciones de cidos orgnicos (problema que se encuentra en las latas de alimentos).Para una corriente dada entre dos metales diferentes, la densidad de corriente, y por tanto la velocidad de disolucin del metal menos noble (nodo), ser mayor cuanto menor es el rea superficial SUnadel nodo.El uso de desfavorables relaciones de rea de superficie ha llevado a muchos fracasos costosos ya menudo espectacular.Algunos medios de prevenir la corrosin galvnica: elegir combinaciones de metal en el que los componentes estn tan cerca como sea posible en la serie galvnica correspondiente, evitar una relacin de superficie desfavorable.Siempre que sea posible, utilice un sello, aislante, recubrimiento, etc para evitar el contacto directo entre los dos metales diferentes, evitar uniones roscadas entre materiales muy distantes entre s en la serie galvnica

La corrosin galvnica entre un tubo de cobre y soldadura de cobre-fsforo en la regin de soldadura fuerte2.3 CORROSIN SELECTIVAEs la corrosin selectiva de uno o ms componentes de una aleacin de solucin slida. Tambin se conoce como separacin, lixiviacin selectiva o ataque selectivo. Casos comunes de corrosin selectiva tenemos por ejemplo la descarburacin, decobaltificacin, descincificacin, y la corrosin de grafito.Descarburacin : Es la prdida selectiva de carbono de la capa superficial de una aleacin que contiene carbono debido a la reaccin con una o ms sustancias qumicas en un medio que contacta con la superficie.Decobaltificacin: Es lixiviacin selectiva de cobalto de cobalto-base, tales como aleaciones de Stellite, o de carburos cementados.Desnickelacin: Es la lixiviacin selectiva de niquel a partir de aleaciones que contienen nquel. Lo ms comn observado en aleaciones de cobre- nquel despus de un servicio prolongado en agua dulce.Descincacin: Es la lixiviacin selectiva de Zinc a partir de Zinc que contienen aleaciones. Lo ms comnmente encontrados en las aleaciones de cobre- zinc que contienen menos de 85% de cobre despus de servicio prolongado en agua que contiene oxgeno disuelto.Corrosin del Grafito: Es el deterioro del hierro gris fundido en el que los componentes metlicos se lixivia selectivamente o se convierten en los productos de corrosin que salen del grafito intacta. Corrosin grafticos no debe ser confundida con otra grafitizacin plazo, que se utiliza para describir la formacin de grafito en el hierro o acero, por lo general de descomposicin de carburo de hierro a temperaturas elevadas.MECANISMO Lo que hace que la corrosin selectiva ataque a diferentes metales y aleaciones es la diferencia electroqumica de los potenciales (o potenciales de corrosin) en el mismo electrolito. Aleaciones modernas contienen un nmero de diferentes elementos potenciales de corrosin. La diferencia de potencial entre los elementos de aleacin es la fuerza motriz para el ataque preferencial en el ms activo elemento de la aleacin.En el caso de descincificacin de latn , el Zinc es preferentemente lixiviado de la aleacin de Cobre y Zinc, dejando tras de s una capa superficial rica en cobre que es poroso y frgil.

PREVENCINLa corrosin selectiva se puede prevenir a travs de los siguientes mtodos: Seleccione metales o aleaciones que son ms resistentes a la lixiviacin. Por ejemplo, inhibe el bronce es ms resistente que el bronce a la descincificacin alfa, hierro dctil es ms resistente a la corrosin de grafito que la fundicin gris. Controlar el medio ambiente para minimizar la lixiviacin selectiva. Utilice la proteccin del nodo de sacrificio o catdica de proteccin catdica de corriente impresa.2.4 CORROSIN POR PICADURAEs una forma de ataque localizado que ocurre como regla general sobre una superficie metlica cubierta de xido y que da lugar a la formacin de hoyos en el metal. El dimetro de los mismos suele ser pequeo. En ocasiones aparecen aislados y otras veces tan agrupados que parece que den lugar a una superficie rugosa.Una picadura se define como una cavidad o agujero con un dimetro en superficie inferior o igual a la profundidad.

Evaluacin. El picado es impredecible, especialmente cuando se producen hoyos profundos:a) La velocidad de crecimiento es variable y depende de la migracin de los agentes dentro y fuera del poro.b) La morfologa depende de la metalurgia de la aleacin y de la geometra del poro.

La clasificacin de muestras se hace atendiendo a cartas estndar que recogen informacin sobre la densidad de poros, tamao, profundidad. Se trata de un procedimiento tedioso, que no da valores mximos de profundidad de poro, que en ocasiones son los ms tiles.Ej: A-4, B-3, C-2: tendra un nmero de poros de 1x105 picaduras/m2, una abertura superficial media de 8 mm2 y una profundidad media de 0,8 mm.La cuantificacin del picado frente a la corrosin general se consigue con la introduccin del factor de picado, p/d, donde p es la penetracin mxima medida por microscopa y d es la penetracin media determinada a partir de la prdida de peso de la muestra.Factor=1 corrosin uniforme.Factor penetracin general cercana a 0.

Esquema de la morfologa por picadura.

Efecto del rea expuesta en la profundidad de las picaduras.

Mecanismo de la corrosin por picado

1) Iniciacin:El picado se inicia a partir de un cierto potencial, Epit, que se usa como una medida de la resistencia a la corrosin por picado. Cuanto ms noble (positivo) es Epit, ms resistente es la aleacin.La presencia de cloruro en el medio provoca un aumento de la corriente a todos los potenciales, dramtico para E>Epit. Este incremento se interpreta como un descenso del sobrepotencial andico en el interior de las picaduras.Ej: serie de aleaciones Fe/Cr:%Cr Epit mayor resistencia al picado tras largas exposiciones al agua del mar.Existen iones que desplazan el potencial de picado hacia valores ms positivos:OH->NO3->SO42->ClO4 Adtomos que incrementan la resistencia del acero, aumentando Epit: Cr, Ni, Mo, Re.El potencial del oxgeno en aire a pH=7 (0,8 V) o el potencial Fe2+/Fe3+ (0,77 V) son suficientemente nobles como para producir el picado de muchos acero inoxidables.Por qu el picado comienza a E>Epit?

A) Creacin de un campo elctrico a travs de la capa de xido all donde es ms fina: se induce la penetracin de cloruro en el metal. Conductividad del xido se favorece la disolucin del metal a travs del xido as como la condensacin de vacancias para producir la rotura del xido.B) Adsorcin competitiva del oxgeno y del cloruro: afinidad oxgeno > afinidad cloruro E [Cl-] cerca de la superficie.Cuando el cloruro se pone en contacto con el metal, favorece la hidratacin de los iones metlicos, con lo que se facilita la disolucin del metal.Papel de los iones extraos: compiten con el Cl- por los sitios de la superficie pasiva. A una cierta concentracin de iones extraos, se inhibe el proceso de picado:

log [Cl-]=k log[A]+cte.

Metales afectados por la presencia de cloruro: Al, Fe, Cr, Fe/Cr.Metales no afectados (alta afinidad por el oxgeno): Ti, Ta, Mo, W, Zr.

Efecto de la presencia de cloruros sobre las curvas corriente potencial.2) Propagacin:

Las condiciones autogeneradoras para el proceso de picado son:

Dentro de la picadura y evitando la repasivacin:

a) Enriquecimiento en iones cloruro por migracin.b) Generacin de una disolucin cida, por la hidrlisis de los iones metlicos con la consecuente subida del potencial de pasivacin.c) Alta conductividadd) Suministro de oxgeno limitado, debido en parte a la baja solubilidad del oxgeno en el electrolito concentrado de la picadura.

En la boca de la picadura:

Formacin de una costra (tubrculo) de hidrato, que contrarresta la dilucin de la picadura por difusin y conveccin y en consecuencia refuerza los factores listados ms arriba.

Alrededor de la picadura y evitando la corrosin uniforme:a) Proteccin catdica causada por la corriente de corrosin.b) Pasivacin por el lcali formado en la reaccin catdica,particularmente en la presencia de hidrgeno-carbonato clcico.c) Depsito de metales nobles, como el cobre, sobre ctodos locales, lo que aumenta su eficiencia, de manera que el potencial se mantenga por encima de Epp. El potencial andico tiene que estar evidentemente en la zona activa, lo que se facilita por el hecho de la subida del potencial de pasivacin en el interior de la picadura.

CASOS REALES DE CORROSION POR PICADURAMUESTRA N 01

MORFOLOGIA: Varilla de acero con hoyos de dimetro mediano y profundidad relativamente considerable y ligeras deformaciones a su alrededor. Se puede observar la formacin de capa de oxido en toda la superficie metlica, propio del material.DIAGNOSTICO: Posible corrosin por picadura probablemente debido a la morfologa accidentada que presentaba el metal, y que provoco el rompimiento de la capa de oxido.MUESTRA N02

MORFOLOGIA: Varilla de metal (aluminio), en forma de trenzas. Se puede notar pequeos agujeros distribuidos en toda la superficie.DIAGNOSTICO: La muestra probablemente fue un cable de electricidad y/o afines fabricado de material aluminio debido a su buena resistencia a la corrosin, debido a que forma una capa de oxido(Al2O3) protectora. Esta capa de oxido con el tiempo forma algunas zonas andicas en toda la superficie, generalmente cerca a las zonas de trensado, lo cual genero que en estas zonas inicie la corrosin en forma de poros y luego en agujeros, conforme avance el tiempo.

MUESTRA N03.

MORFOLOGIA. Tubo en U, soldado por un extremo de acero inoxidable. Puede notarse corrosin generalizada, es decir en toda la superficie. Pero con predominio de picadura en la zona cercana a la soldadura.DIAGNOSTICO. El tubo al estar soldado por un extremo, muy probablemente sufri corrosin galvnica en esa zona, la cual explica la morfologa empobrecida. Tambin se puede ver que el propio metal por ser inoxidable, formo su propia capa de oxido y que esta ya era de espesor considerable. Pero puede notarse que cerca a la zona de soldadura, se formaron pequeas zonas andicas, debido a la morfologa accidentada y muy probable pequeos poros que se formaron. Con ello se inicio y desarrollo la corrosin por picadura, que puede notarse como puntos negros en el metal.PREVENCION

2.5 CORROSION INTERGRANULAREn la mayora de los casos de corrosin, incluyendo la corrosin uniforme, los lmites de los granos se comportan esencialmente de la misma manera que los propios granos.Sin embargo, en ciertas condiciones, los lmites de grano puede sufrir marcada ataque localizado, mientras que el resto del material permanece inalterado.La aleacin se desintegra y pierde sus propiedades mecnicas.Este tipo de corrosin es debido o bien a la presencia de impurezas en los lmites, o para enriquecimiento local o el agotamiento de uno o ms elementos de aleacin.Por ejemplo, pequeas cantidades de hierro en el aluminio o el titanio (en el que los metales de hierro tiene una baja solubilidad), segregar a los lmites de los granos, donde pueden inducir la corrosin intergranular.Ciertas fases precipitado (por ejemplo, Mg5Al8, Mg2de Si, MGZN2, MNAL6, etc) tambin se sabe que causan o mejorar ataque intergranular de altas aleaciones de aluminio, especialmente en cloruro de ricos en medios de comunicacin.El fenmeno observado corrosin por exfoliacin en aleaciones de aluminio laminado es generalmente, pero no siempre, intergranular en la naturaleza.En este caso, los productos de corrosin ocupan un volumen mayor que el metal "consumido", generando una presin alta en las cintas de metal sin corrosin, que conduce a la formacin de ampollas.Numerosos tipos de aleacin pueden sufrir ataque intergranular, pero el ejemplo prctico ms importante es la corrosin intergranular de los aceros inoxidables austenticos, relacionados con el agotamiento del cromo en la vecindad de los lmites, debido a la precipitacin intergranular de cromo carburos (Cr23C6), durante un tratamiento "sensibilizante" calor o ciclo trmico.

Corrosin intergranular

2.6 CORROSIN BAJO DEPSITO.Corrosin por aireacin diferencialSupongamos un electrodo de oxgeno:

Aunque este proceso no est en equilibrio ni siquiera sobre platino, es interesante ver en qu sentido se desplaza el potencial cuando se altera la presin de oxgeno:

1/2H2O+1/4O2(1 atm)+e- OH-Entonces, para la reaccin: 1/4O2(0,2 atm)1/4O2(1 atm)

La reaccin espontnea es la escrita al revs: En una clula de aireacin diferencial el electrodo en contacto con la presin de oxgeno ms baja tiende a ser nodo y el que est en contacto con la ms alta ctodo.Clula de aireacin diferencial de Grubitsch: dos electrodos de hierro sumergidos en disoluciones 0,1 N de NaCl con diafragma poroso, un compartimento con purga de nitrgeno y el otro con aire comprimido.

N2: Ecorr,A: Fe Fe2++2e-2H2O+2e- 2OH-+H2

Aire: Ecorr,C: Fe Fe2++2e-O2+2H2O+4e- 4OH-..Controlada por difusin

Esquema de una clula de aireacin diferencial de Grubitsch.

En el diagrama de Evans correspondiente se observa que:

Ecorr,A