CORROSIÓN: PREVENCIÓN Y CONTROL

Muchos métodos se emplean industrialmente para evitar la corrosión, mediante la selección de la aleación y estructuras propias o por medio de protección de la superficie de un material dado. Los métodos más importantes son:

1. Diseño adecuado.

2. Protección catódica

3. Empleo de inhibidores

4. Empleo de adiciones de aleación

5. Utilización de tratamientos térmicos especiales

6. Utilización de metales de alto grado de pureza

7. Revestimientos superficiales

1- DISEÑO ADECUADO

Hay diversos factores que afectan a la elección del material y al diseño: tiempo de vida de la construcción, tensiones mecánicas a las que se verá sometida, accesibilidad para mantenimiento y reparación, entre otras.

Cuestiones a tener en cuenta:

• ¿Dónde va a ser usada la construcción?

• ¿Qué tiempo de vida se requiere?

• ¿Estará accesible para mantenimiento?

• ¿Puede tolerarse un tiempo de parada?

• ¿Cuán corrosivo es el ambiente?

• ¿Qué tipo de corrosión es de esperar?

• ¿Hay algún riesgo de corrosión/fatiga o corrosión bajo tensión?

• ¿Hay condiciones extremas: altas temperaturas, presiones, velocidades?

Reglas de diseño más importantes para máquinas y estructuras:

SIMPLIFICAR LA FORMA: cuanto más simple y redondeada sea la forma más fácil es aplicar sistemas de protección. En presencia de ángulos, esquinas, bordes, superficies internas, resulta más difícil el pre-tratamiento y más superficie está expuesta al medio.

EVITAR HUMEDAD RESIDUAL: los perfiles deben disponerse de tal modo que no se retengan humedad y sean fácilmente mantenibles y pintables. Los contenedores deben poder vaciarse y limpiarse fácilmente, hay que evitar que se acumule humedad bajo ellos.

CONSIDERAR EL RIESGO DE CORROSIÓN GALVÁNICA: condiciones que deben cumplirse para que se dé este tipo de corrosión:

a. Los metales deben tener una ddp suficiente. Empieza a ser significativa para una diferencia de potencial de unos 50 mV.

b. Los metales deben estar en contacto directo.

c. Ambos metales deben estar en contacto con la misma disolución electrolítica.

d. La disolución debe contener oxígeno disuelto o ácido para el mantenimiento del proceso catódico.

El método más común de evitarla es emplear juntas aislantes (materiales orgánicos) entre los metales. La solución no es muy buena. No soportan presiones de contacto demasiado altas. Sobre todo hay que evitar que sean porosas: absorben humedad y causan corrosión en hendiduras. El uso de pegamentos es favorable. También se pueden usar juntas de materiales inorgánicos: son quebradizas. Otra solución es introducir una pieza reemplazable de tamaño grande entre ambos metales (de un material con un potencial intermedio).

SER PARTICULARMENTE CUIDADOSO EN UNIONES Y JUNTAS

Principio general: Evitar ánodo pequeño + cátodo grande. Preferible cátodo pequeño + ánodo grande: Tuercas, pernos, tornillos y soldaduras deben ser más nobles que los materiales adyacentes.

Uniones roscadas, remachadas y atornilladas hacen posible la formación de hendiduras estrechas y de rincones. Además las superficies trabajadas en frío son más susceptibles a la corrosión que las trabajadas en caliente.

Uniones soldada, es el método más importante para la unión de metales. Las juntas deben tener forma de pequeño barril. En otro caso se crean huecos y hendiduras. La soldadura a alta temperatura que implica la fusión del material de base no suele dar problema en el caso de aceros de construcción y aceros poco aleados.

Pegado, cada vez es más usado. Aíslan evitando la corrosión galvánica. En medios altamente corrosivos la aplicabilidad está limitada. La elección del pegamento y del método de limpieza de las superficies es decisiva. Los pegamentos bi- o multicomponentes fijados en caliente dan mejores resultados desde el punto de vista de resistencia a la corrosión y desde elpunto de vista mecánico. El problema de la limpieza se resuelve mediante un chorro de arena o químicamente.

TENER EN CUENTA LOS CAMBIOS DIMENSIONALES DEBIDOS A LA CORROSIÓN: Si la estructura está sometida a esfuerzos dinámicos grandes debe protegerse cuidadosamente para que sus dimensiones no cambien. Si los esfuerzos son menores se puede permitir cierta disminución en el grosor de las paredes: se compensa con un cierto sobredimensionado. Esto es imprescindible si la estructura es difícil o imposible de mantener y los sistemas de protección no tienen suficiente durabilidad.

2- PROTECCIÓN CATÓDICA

Es el método de prevención y mitigación de la corrosión más usado. En principio, es posible reducir o prevenir la corrosión de cualquier metal o aleación expuesto a un electrolito acuoso. La corrosión puede ser reducida a cero y la protección es de carácter indefinido si se cuida el mantenimiento. No es aplicable para el control de la corrosión atmosférica, dado que no es posible sumergir el ánodo en una fina capa de humedad. Las formas de corrosión que pueden ser controladas son: corrosión general, corrosión por picaduras, grafitización, corrosión en hendiduras, corrosión/fatiga, cavitación, corrosión bacteriana. Este método de protección puede aplicarse a estructuras que estén sumergidas o enterradas, por encima del suelo (sólo superficies internas) y estructuras flotantes.

La protección resulta de una polarización catódica de la pieza que se corroe. La corriente necesaria de polarización catódica puede ser suministrada mediante un rectificador aprovechando las

líneas de potencia de corriente alterna. En localizaciones remotas, pueden usarse generadores de gasolina

o diesel o incluso células solares. Se necesitan ánodos (uno o más) para la aplicación de corrientes catódicas a la estructura. Estos ánodos suelen ser, para estructuras enterradas, de grafito o de fundición con alto contenido en silicio. En estructuras submarinas se emplea de Ti platinizado.

Protección Catódica Galvánica : Los ánodos galvánicos (ánodos de sacrificio) son diseñados y seleccionados para tener una tensión más "activa" (potencial electroquímico más negativo) que el metal de la estructura (por lo general general acero). Para una acción eficaz, el potencial de la superficie de acero ha de estar polarizado más negativo hasta que la superficie tenga un potencial uniforme. En este momento, la fuerza impulsora para la reacción de corrosión se elimina. El ánodo de sacrificio se sigue corroyendo, se consume el material del ánodo hasta que finalmente éste debe ser reemplazado. La polarización es causada por el flujo de electrones del ánodo al cátodo.

Protección catódica por corriente forzada : Para estructuras más grandes, los ánodos galvánicos no pueden suministrar económicamente suficiente corriente para proporcionar una protección completa. Este método de protección utiliza un sistema de ánodos conectados a un rectificador de protección catódica el cual incrementa la corriente eléctrica, facilitando la transferencia de electrones del ánodo al cátodo. Los ánodos para estos sistemas son tubulares y sólidos en forma de barras o cintas continuas de diversos materiales especializados. Un sistema típico para un gasoducto incluiría un rectificador de corriente alterna accionado con una potencia máxima de salida de entre 10 y 50 amperios y 50 V. El terminal positivo de DC de salida se conecta a través de un cable de la matriz de ánodos enterrados en el suelo. Un cable clasificado para la corriente de salida se conecta al polo negativo del rectificador a la tubería.

Acero galvanizado : Galvanizado, generalmente se refiere al galvanizado en caliente, que es una forma de recubrimiento de acero con una capa de zinc metálico. Los recubrimientos galvanizados son muy duraderos en la mayoría de entornos, ya que combinan las propiedades de barrera de una capa con algunos de los beneficios de la protección catódica. Si la capa de zinc está rayada o dañada a nivel local y el acero está expuesto, cerca del recubrimiento de zinc se formará una pila galvánica con el acero expuesto y protegido de la corrosión. Esta es una forma

de protección catódica localizada - el zinc actúa como un ánodo de sacrificio extendido.

3- EMPLEO DE INHIBIDORES

Inhibidores de corrosión

Actualmente existen diferentes tipos de protección contra la corrosión de circuitos, como por ejemplo:

- Ánodo de sacrificio. Se trata de una pieza metálica añadida a la instalación que cede electrones al medio y se oxida preferentemente, liberando de dicha corrosión al metal del circuito.

- Inhibidores de corrosión inorgánicos. Son sales que forman una película en el interior del conducto, neutralizando las sales disueltas en el agua e impidiendo su incrustación. Se suele utilizar sal de molibdeno mezclado con nitritos o fosfatos. Son útiles para circuitos de refrigeración, pero no recomendados para circuitos de calefacción o térmicos solares dado que la temperatura dificulta la formación de la película protectora en el metal. Además, dicho film, disminuye las propiedades caloportadoras del fluido. Otra característica a destacar es que dichos inhibidores en su gran mayoría son tóxicos.

Inhibidores de corrosión orgánicos. Son compuestos del grupo de los ácidos carboxílicos, que, combinados con sales orgánicas inhiben la migración iónica no permitiendo que se traslade al metal más débil, por tanto, retrasando efectivamente la corrosión sin perjudicar las propiedades caloportadoras del fluido. A día de hoy, es el método más efectivo para circuitos donde el fluido circule a temperaturas mayores de 20ºC.

Aplicando la medida adecuada podemos retrasar la corrosión natural de los metales, aunque debemos recordar que si existe un desgaste acelerado, debemos encontrar primero la causa para poder actuar con mayor eficiencia.

4- EMPLEO DE ADICIONES DE ALEACIÓN

La adiciones de aleación pueden reducir la corrosión mediante diversos métodos; por ejemplo, los aceros austeníticos inoxidables, cuando se enfrían a través de un intervalo de temperatura desde unos 900 hasta 1400° F, precipitan carburos de cromo en las fronteras de grano, precipitación que agota el cromo en las fronteras y las hace más susceptibles a corrosión intergranular. Este tipo de corrosión puede evitarse ya sea reduciendo el contenido de carbono a un valor bajo (inferior a 0,03%) o convirtiendo el carburo a una forma más estable. Este último método se utiliza más ampliamente e incluye la adición de titanio y columbio. Estos elementos tienen gran afinidad por el carbono, produciendo carburos muy estables que no son solubles en austenita a altas temperaturas.

5- UTILIZACIÓN DE TRATAMIENTOS TÉRMICOS ESPECIALES

Un tratamiento térmico adecuado, que permita homogenizar soluciones sólidas, especialmente en aleaciones fundidas que

están sujetas a una composición variable de cristales individuales a través de la pieza fundida, tienden a mejorar la resistencia a la corrosión. Los tratamientos para suprimir las tensiones ocasionadas por el trabajo en frío se aplican mucho para mejorar la resistencia de las aleaciones susceptibles a corrosión por esfuerzo.