Formas de la Corrosión ● Corrosión por Ataque General

● Corrosión Localizada

● Picaduras

● Corrosión por Hendiduras

● Corrosión Filiforme

● Corrosión Galvánica

● Corrosión Asistida por el Medio - Corrosión asistida por esfuerzo (SCC) - Agrietamiento inducido por hidrógeno y agrietamiento por sulfuros-esfuerzo - Fragilización por metal líquido

● Corrosión-Fatiga

● Corrosión Afectada por la Velocidad de Flujo - Erosión-corrosión - Corrosión por Impacto o Choque - Corrosión por Cavitación

● Corrosión Intergranular

● Dealeado

● Corrosión por Rozamiento

● Corrosión en Alta Temperatura

Corrosión Atmosférica Las exposiciones en atmósferas naturales son clasificadas dentro de cuatro tipos con el propósito de entender su efecto en la corrosión. Se asume que todas esas atmósferas están compuestas por una mezcla de oxígeno (aprox. 20%) y nitrógeno (aprox. 78%). Mientras que el oxígeno presenta en la atmósfera natural e importante en corrosión atmosférica, este permanece prácticamente constante tan lejos como la reacción de corrosión vaya. Son otros materiales de la atmósfera los que varían considerablemente y que deben ser propiamente identificados para entender la corrosión atmosférica.

Alta Temperatura En este curso, consideraremos como alta temperatura a las condiciones por arriba de 6500C (12000F). A estas temperaturas, agua líquida no es requerida para que reacciones del tipo oxidación/reducción ocurran.

Oxidación en Alta Temperatura Como en otras formas de oxidación, la oxidación en alta temperatura involucra lo siguiente:

● Pérdida de electrones

● La carga se hace más positiva

● El oxígeno no es necesariamente requerido En atmósferas oxidantes, la formación de una película de óxido estable sobre la superficie del metal es usualmente requerida para una buena resistencia a la corrosión en alta temperatura. La exposición a temperaturas por arriba de las temperaturas de estabilidad para esas películas de óxido puede causar una corrosión muy rápida.

Corrosión por Ataque General Definición Descripción El ataque general es la corrosión que procede de manera más o menos uniforme sobre el área expuesta, sin una apreciable localización del ataque. La corrosión por ataque general es también

llamada corrosión general o corrosión uniforme. Para materiales en lámina o placa, esto conduce a un adelgazamiento de pared relativamente uniforme. En el caso de barras o cables la corrosión avanza radialmente hacia adentro esencialmente a una velocidad uniforme alrededor de su circunferencia. El resultado es una barra o cable de un diámetro progresivamente menor. Los ductos y tuberías que sufren corrosión general sufren adelgazamiento de un lado u otro (o ambos), dependiendo de la naturaleza de la exposición al medio ambiente corrosivo. La aplicación errónea de materiales en ambientes corrosivos a menudo resulta en un ataque severo de corrosión uniforme

Corrosión Localizada Introducción La corrosión localizada, a diferencia de la corrosión uniforme, ocurre en sitios discretos sobre la superficie de un material. Mientras que la actividad de corrosión en esos sitios puede comenzar y detenerse con cambios en el ambiente y nuevos sitios pueden empezar a corroerse, la corrosión se concentra en esos sitios. Las áreas alrededor de los sitios donde ocurre la corrosión localizada se corroen en menor alcance, o pueden ser esencialmente no atacadas.

Tipos En esta sección serán descritas tres formas de ataque localizado:

● Corrosión por Picaduras

● Corrosión por Hendiduras

● Corrosión Filiforme

Picaduras Definición Una picadura es una forma de ataque estrecha y profunda, la cual con frecuencia causa una rápida perforación en el espesor del substrato. Se caracteriza por un ataque en una región localizada rodeada de una superficie muy poco o no corroída. La corrosión por picaduras puede iniciarse de manera estadística sobre una superficie abierta y libremente expuesta, o en imperfecciones de tipo aleatorio en donde películas de óxido protector o recubrimientos se han roto.

Corrosión por Hendiduras Definición La corrosión por hendiduras es una forma de ataque localizado en el cual el sitio de ataque es un área donde el acceso libre al medio ambiente circundante es restringido. Ya que la corrosión por hendidura es causada por diferencias en la concentración de materiales dentro y fuera de la hendidura, este tipo de corrosión es también llamada corrosión por celdas de concentración. Esta forma de ataque localizado puede ocurrir en hendiduras donde los materiales se unen de tal forma que el medio ambiente (electrolito) puede entrar en la junta pero el flujo de material hacia adentro y afuera de la misma es restringido. Estas hendiduras pueden ser de una junta metal-metal o metal-no metal. Las hendiduras también pueden ser formadas bajo depósitos de desechos o productos de corrosión. La corrosión por hendiduras puede ser reconocida por la localización del ataque bien a la entrada de la hendidura o bien dentro de la misma. Cuando la corrosión ocurre dentro de la hendidura, es con frecuencia revelada solo hasta después que ocurre una falla.

Corrosión Filiforme Definición La corrosión filiforme es una forma especial de una celda de corrosión por oxígeno ocurriendo por debajo de un recubrimiento orgánico o metálico sobre un material. El ataque resulta en una fina red de “hilos” aleatorios de productos de corrosión desarrollados por abajo del recubrimiento. Este tipo de ataque puede darse por debajo de recubrimientos en un ambiente de alta humedad (> 60% HR) en artículos tales como latas recubiertas, muebles de oficina, cámaras, estructuras de aviones, interiores y exteriores de autos y una cantidad de otros productos comunes.

Corrosión Galvánica Introducción La corrosión galvánica es una forma de corrosión que ocurre debido a las diferencias de potencial entre metales. La corrosión galvánica ocurre mediante la acción de una celda electroquímica.

Definición La corrosión galvánica es definida como corrosión acelerada por las diferencias de potencial entre diferentes metales cuando están en contacto eléctrico y expuestos en un electrolito. Este tipo de corrosión también puede ocurrir entre un metal y un no metal eléctricamente conductivo, tal como el grafito. El carbón en plásticos y elastómeros puede ser también electroquímicamente activo y puede causar corrosión galvánica. Productos de corrosión tales como la magnetita (Fe3O4) y sulfuros pueden ser electroquímicamente activos y son catódicos respecto a la mayoría de los metales. Los iones de un metal más noble pueden ser reducidos sobre la superficie de un metal más activo (ej: cobre sobre aluminio). El depósito metálico resultante provee sitios catódicos para corrosión galvánica adicional del metal más activo. El contacto eléctrico entre materiales disímiles puede ser por contacto directo, o mediante una ruta conductora externa. En corrosión galvánica, la velocidad de ataque de un metal o aleación es usualmente acelerada, mientras la velocidad de corrosión del otro material usualmente decrece. La corrosión galvánica puede ser reconocida por un incremento en la corrosión del material anódico, o un decremento de corrosión del material catódico.

Agrietamiento por el Medio Introducción El agrietamiento por el medio es una importante forma de corrosión. A diferencia de otras formas de corrosión, donde esta ocurre durante largos periodos de tiempo, y fallas tales como fugas y colapso estructural pueden ser prevenidas mediante inspección, el agrietamiento asistido por el medio puede ocurrir muy rápidamente y resultar en una falla antes que una inspección pueda identificar el daño.

Definición El agrietamiento por el medio es una fractura de tipo frágil de un material dúctil, resultante de la acción de la corrosión y esfuerzos de tensión.

Tipos de Agrietamiento Asistido por el Medio Discutiremos los siguientes tipos de agrietamiento asistido por el medio:

● Corrosión Asistida por Esfuerzo (SCC)

● Agrietamiento Inducido por Hidrógeno (HIC)

● Fragilización por Metal Líquido (LME)

● Corrosión Fatiga (CF)

Corrosión Asistida por Esfuerzo (SCC) Definición La corrosión asistida por esfuerzo es un modo de falla frágil ocurriendo en un material dúctil, resultante de la acción combinada de un esfuerzo de tensión y un medio corrosivo específico. Note que solo un medio corrosivo específico promueve corrosión asistida por esfuerzo en un sistema de aleación (ej: un medio cáustico con acero al carbón, cloruros con acero inoxidable, y amoníaco con aleaciones de cobre).

Agrietamiento Inducido por Hidrógeno (HIC) y Agrietamiento por Sulfuros Esfuerzo Descripción El agrietamiento inducido por hidrógeno (HIC) resulta de la acción combinada de un esfuerzo de tensión y el hidrógeno en el metal. El hidrógeno atómico producido en la superficie del metal por una reacción de corrosión (hidrógeno naciente) puede ser absorbido en el metal y promover agrietamiento por el medio. Aleaciones de alta resistencia (ej: aquellas con una resistencia a la tensión de 1,034 MPa (150,000 psi) o mayores, son más susceptibles a este modo de agrietamiento que aleaciones de menor resistencia. El agrietamiento por sulfuros-esfuerzo es una forma específica de agrietamiento inducido por hidrógeno en donde la presencia de sulfuros suprime la evolución de hidrógeno.

Agrietamiento por Sulfuros Esfuerzo (SSC) El agrietamiento por sulfuros-esfuerzo es un tipo de agrietamiento inducido por hidrógeno en el cual los sulfuros son el veneno

primario en la evolución de hidrógeno. Los procesos o condiciones involucrando sulfuro de hidrógeno húmedo son llamados de servicio amargo, y la alta incidencia de HIC inducido por sulfuros ha dado como resultado el término agrietamiento por sulfurosesfuerzo (SSC). Si el “veneno” en la superficie metálica es un sulfuro o no, la presencia de hidrógeno en el metal crea las condiciones para agrietamiento bajo esfuerzo. La presencia del sulfuro, o de cualquier otro ión inhibidor, simplemente implica que un mayor volumen de hidrógeno penetrará el metal durante un tiempo dado, produciendo un agrietamiento más rápido del acero. El resultado es el mismo: agrietamiento inducido por hidrógeno. El agrietamiento por sulfuros-esfuerzo en aceros de mediana resistencia ha sido una fuente continua de problemas en campos petroleros. Problemas similares han sido encontrados dondequiera que es encontrado sulfuro de hidrógeno húmedo (ej: sistemas de lavado de gases ácidos, plantas de tratamiento pesado de agua, y plantas de tratamiento de aguas residuales).

Fragilización por Metal Líquido (LME) Definición La fragilización por metal líquido es definida como el decremento de resistencia o ductilidad de un metal o aleación como resultado del contacto con un metal líquido.

Corrosión Fatiga Definición La corrosión fatiga resulta de la acción combinada de un esfuerzo de tensión cíclico y un ambiente corrosivo. El componente de tensión de un esfuerzo cíclico es requerido. Esta forma de agrietamiento carece de ambientes corrosivos específicos asociados con los tipos de agrietamiento por el medio discutidos anteriormente.

Descripción La corrosión fatiga se caracteriza por la falla prematura de una parte expuesta a cargas cíclicas. Esta falla puede ocurrir en un ambiente de corrosión a niveles bajos de esfuerzo, o a un menor número de ciclos comparado con lo que duraría en un ambiente inerte.

Corrosión Asistida por Flujo Introducción En esta sección, consideraremos as principales variedades de ataque debido al flujo de una sustancia sobre una superficie. La superficie puede estar estacionaria (ej: un asiento de válvula) o en movimiento (ej: un impulsor de una bomba o propela).

Definición La corrosión asistida por flujo se define como la acción combinada de la corrosión y el flujo de un fluido.

Tipos Los tipos de fenómenos de velocidad que discutiremos son:

● Erosión-corrosión

● Impacto o choque

● Cavitación

Erosión-Corrosión Descripción La erosión-corrosión ocurre cuando la velocidad de fluido es suficiente para remover películas protectoras de la superficie del metal.

Impacto o Choque Descripción El daño por impacto es una forma de erosión-corrosión localizada causada por turbulencia o impacto de fluido.

Burbujas de aire atrapado tienden a acelerar el proceso de daño, así como la presencia de sólidos suspendidos. Este tipo de corrosión ocurre en bombas, válvulas y orificios, en tubos de intercambiadores de calor, y en codos y tèes en ductos y tuberías en general.

Impacto por Gotas de Agua El impacto de gotas de agua es una forma de erosión mecánica en la cual el medio erosivo son gotas de agua a alta velocidad.

El daño por impacto de gotas de agua en un material dúctil produce cráteres redondos de tamaño bastante uniforme, y con frecuencia

se tiene un cráter dentro de otro cráter. La superficie a menudo parece como la de una superficie de fractura, ya que tiene hoyuelos de característica dúctil. El impacto de partículas sólidas causa picaduras angulares, conformadas a la forma de la partícula; y partículas embebidas pueden ser encontradas en la superficie. Esta es una forma positiva de distinguir entre la erosión por gotas de agua y erosión por partículas duras. Identificar diferencias entre el daño debido a erosión por gotas de agua y erosión por cavitación es muy difícil, siendo a menudo imposible distinguir entre los dos fenómenos.

Descripción La cavitación es un proceso de daño mecánico causado por el colapso de burbujas en un líquido en movimiento.

La cavitación es causada cuando películas de óxido protectoras son removidas de una superficie metálica debido a las altas presiones generadas por el colapso de burbujas de gas o vapor en un líquido. Donde la energía para producir cavitación es lo suficientemente alta, en este proceso de daño no habrá una contribución significante por parte de impacto por partículas sólidas ni por un proceso de corrosión. La alta energía de entrada puede ser conseguida en el laboratorio con transductores ultrasónicos adecuados. Bajo estas condiciones, la extrema turbulencia puede causar que los huecos colapsando en el líquido desaparezcan en un microsegundo (una millonésima de segundo) o algo así y puede generar fuerzas del orden de 700,000 kPa (100,000 psi) en el colapso de las burbujas. Este proceso puede literalmente desgarrar una superficie. Esta acción es de alguna manera similar al efecto de golpe de ariete en tuberías cuando una válvula es cerrada repentinamente.

Corrosión Intergranular Definición La corrosión intergranular es el ataque preferencial en, o adyacente a, las fronteras de grano de un metal.

Descripción Como se describió anteriormente en este curso, casi todos lo

metales de ingeniería están compuestos de cristales individuales, o granos, los cuales se juntan en sitios de relativa impureza y desalineamiento, llamados límites de grano. La corrosión que ocurre preferencialmente en, o adyacente a los límites de grano, resulta en un gran efecto comparado con la cantidad actual de metal removido en los límites de grano. En algunos casos, granos individuales se pierden en el metal base. En otros casos, la pérdida localizada de material del límite de grano resulta en un ataque localizado de apariencia similar al agrietamiento.

Dealeado Definición El dealeado es un proceso de corrosión en el cual un constituyente de una aleación es removido preferencialmente, dejando una estructura residual alterada.

Descripción La mayoría de los materiales de ingeniería son aleaciones que consisten de mezclas de elementos. En algunos casos, tal como en el caso de la aleación entre el zinc y el cobre para producir un latón, un elemento es anódico con respecto a los otros elementos de la aleación y puede ser corroído selectivamente por acción galvánica. Este fenómeno fue reportado por primera vez en 1866 en latón (i.e., aleaciones cobre-zinc). Ha sido reportado desde entonces para virtualmente todos los sistemas de aleación base cobre, así como en hierro vaciado y otros sistemas de aleación.

Corrosión por Rozamiento Definición La corrosión por rozamiento es definida como el deterioro de un metal causado por deslizamiento repetitivo de la interfase entre dos superficies en contacto.

Descripción El rozamiento involucra usualmente el movimiento relativo de dos superficies las cuales no fueron ideadas para que se movieran de tal forma.

CORROSIÓN EN ALTA TEMPERATURA

La corrosión en alta temperatura es el deterioro de un metal a temperaturas donde reacciones químicas directas entre el metal y el medio ambiente causan la degradación del material.

La temperatura real a la cual la corrosión en alta temperatura es importante depende del material y el medio ambiente, pero la corrosión usualmente empieza cuando la temperatura es alrededor del 30% o 40% del punto de fusión de la aleación. Usualmente en este rango las propiedades mecánicas son gobernadas por la resistencia al flujo plástico (creep), y aquí aparece la primera evidencia de lo que consideramos características de la corrosión en alta temperatura. Las aleaciones de magnesio y el aluminio están en alta temperatura a temperaturas tan bajas como 2040C (4000F), el hierro y el acero a temperaturas tan bajas como 4250C (8000F), los aceros inoxidables en el rango de 4250C a 8700C (8000F a 1,6000F). Por otra parte, el titanio pierde resistencia mecánica a temperaturas tan bajas como 3150C (6000F), a pesar de su alto punto de fusión, 1,8150C (3,3000F).