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PLAN DE LA CLASE DE CONFERENCIA 2.2
ESPECIALIDAD: INGENIERIA QUÍMICA.
AÑO: 4to SEMESTRE: 1ero.
DOCENTE: DR. CARLOS A. ECHEVERRÍA LAGE.
INTRODUCCIÓN.
En correspondencia con los objetivos educativos de la asignatura y los valores que se
deben de formar en los estudiantes, se aplica en cada clase que: “No se deben de perder
las oportunidades de educar a través de la instrucción” y es por ello que hay que
considerar las fechas históricas, los acontecimientos nacionales e internacionales que
tienen lugar y otros aspectos que pueden ser considerados en el acto de la clase para
contribuir a la formación de los estudiantes.
En la conferencia anterior se inició el estudio del Tema 2. Tipos de corrosión, causas,
mecanismos y factores que influyen.
Se hizo énfasis en establecer para cada caso las semejanzas y las diferencias entre los
diferentes tipos de corrosión electroquímica, lo que puede lograrse comparando el tipo de
corrosión, sus mecanismos y los factores que influyen.
DESARROLLO.
Al estudiar los diferentes tipos de corrosión, sus causas, mecanismos y factores que
influyen, además de que se preparan para identificarlos, incorporan una de las principales
habilidades del análisis y solución de los problemas de corrosión, que responde al objetivo
principal de la asignatura.
Si un ingeniero no es capaz de identificar un tipo de corrosión, que se caracteriza por un
mecanismo determinado y en lo influyen factores internos y externos, como se estudió en
la conferencia precedente, no podrá resolverlo y por tanto se considera que no ha
desarrollado esta habilidad.
La identificación conlleva a conocerlo por sus formas externas e internas, que requiere de
la práctica.
El tipo de corrosión que se muestra en la figura, es uno de los tipos de corrosión que
causa mayores daños a los equipos y estructuras construidas de acero al carbono.
Este tipo de corrosión es el responsable de la aparición de huecos en tanques y tuberías
de acero al carbono de las industrias, instalaciones turísticas, del petróleo, etc.
Es la causa principal de la aparición de huecos en las carrocerías de los equipos del
transporte y por tanto lo que provoca la necesidad de la chapistería y pintura.
Fig. 1. Corrosión que tiene lugar en la interfase acero-pintura, ocasionado por una mala
preparación de la superficie o que surge desde el interior de la carrocería por falta de
protección.
En el desarrollo de la clase lograremos caracterizar este tipo de corrosión.
Temática. Tipos de corrosión electroquímica.
Tema No 2. Tipos de Corrosión Mecanismos y Factores que influyen (continuación).
2.3. Corrosión Uniforme. (Pág. 222 – 225). (Estudio Independiente Conferencia
Microcampus).
2.4. Corrosión no uniforme. (Pág. 225 – 277). (Estudio Independiente Conferencia
Microcampus).
2.5. Corrosión galvánica. (Pág. 226 – 235). (Estudio Independiente Conferencia
Microcampus).
2.5.1. Corrosión galvánica por para metálico. Pág. 226 – 232.
2.5.2. Corrosión galvánica por celdas de concentración. Pág. 232 – 236.
2.6. Corrosión picadura. (Pág. 236 – 245). (Estudio Independiente Conferencia
Microcampus).
2.7. Corrosión intercristalina. Pág. 245 – 249.
2.8. Corrosión selectiva. Pág. 249 – 255.
2.9. Corrosión con efectos mecánicos. Pág. 256 – 277.
2.9.1. Corrosión rotura por tensión. Fragilidad cáustica. Pág. 256 – 263.
2.9.2. Corrosión fatiga. Pág. 260 – 263. Autoestudio.
2.9.3. Corrosión erosión. Pág. 263 – 266. Autoestudio.
2.9.4. Corrosión cavitación. Pág. 266 – 268. Autoestudio.
2.9.5. Corrosión fricción. Pág. 269 – 273. Autoestudio.
2.9.6. Corrosión por hidrógeno. Pág. 273 – 276.
Objetivo:
Que al culminar la conferencia los estudiantes sean capaces de:
Caracterizar los tipos de corrosión, por sus mecanismos y factores que influyen, como
resultado de la acción combinada de factores.
Desarrollo de la clase.
2.3.
Corrosión Uniforme. (Pág. 222 – 225). (Estudio Independiente Conferencia
Microcampus).
La corrosión uniforme es el tipo de corrosión más sencilla, pero menos frecuente en que
se manifiesta la corrosión.
Consiste en un ataque parejo de toda la superficie del metal como consecuencia de la
acción del medio agresivo, que en este caso se encuentra en un medio electrolítico, ya
que se estudia la corrosión electroquímica.
De acuerdo con este tipo de corrosión, se va perdiendo el material de forma pareja, pierde
espesor, hasta que falla, pero esto no es lo más frecuente en la práctica.
Se puede presentar la corrosión uniforme en:
 Una lámina de cinc si no tiene acumulación de tensiones internas en su obtención, se
disuelve en un medio ácido diluido de forma uniforme.
 La corrosión del cobre a la atmósfera y en medio acuoso.
2.3.1. Mecanismos de la corrosión uniforme.
 Mecanismo químico.
Este mecanismo es propio de la corrosión química, ya estudiada y se fundamenta en un
ataque del agente agresivo sobre el metal y el intercambio directo en el punto de la
superficie en que actúa, produciendo el producto de la corrosión correspondiente.
 Mecanismo electroquímico homogéneo.
El mecanismos electroquímico homogéneo, se corresponde con el mecanismo
electroquímico que caracteriza a la corrosión electroquímica, con la característica que de
que se producen procesos anódicos y catódicos separados, pero sin la existencia de áreas
anódicas y catódicas definidas o fijas.
 Mecanismo electroquímico heterogéneo.
Se característica porque se producen procesos anódicos y catódicos separados, con la
existencia de áreas anódicas y catódicas definidas o fijas, de extensión apreciable y que
pueden ser intercambiables, es decir que un área catódica se pueda convertir en el tiempo
en un área anódica.
Como se desprende de las características de estos tipos de corrosión, el mecanismo
electroquímico homogéneo es el que más representa a la corrosión uniforme. Ver Fig. 6.1
del texto página 222.
2.4.
Corrosión no uniforme. (Pág. 225–277). (Estudio Independiente Conferencia).
Como su nombre lo indica se caracteriza por un ataque localizado de la superficie, propio
del mecanismo electroquímico heterogéneo, pero donde las áreas anódicas y catódicas
permanecen fijas, produciéndose un ataque localizado en los ánodos donde tiene lugar la
oxidación del metal.
Este es el tipo de corrosión electroquímica más frecuente y el que mayores daños
ocasiona a la economía.
Se manifiesta en diferentes medios agresivos, es decir en presencia de electrolitos, entre
ellos los diferentes tipos de aguas, ácidos, medios atmosféricos, en presencia de
microorganismos y otros medios.
Para que se tenga una idea práctica de lo que representa la corrosión localizada, se
muestra en la tabla siguiente resultados de investigaciones de la corrosión localizada en
carrocerías a la atmósfera.
Corrosión localizada o penetración de la corrosión en función de la agresividad
corrosiva de la atmósfera.
En la tabla siguiente se muestran las agresividades corrosivas en mm/año (corrosión
uniforme) y la velocidad de penetración de la corrosión cuando la parte interior de la chapa
del componente estructural de las carrocerías, no se encuentra protegida. En este caso se
aplica el criterio de Kulis que multiplica por 4 la corrosión uniforme, por cada cara no
protegida de la corrosión.
Agresividad corrosiva clasificación y magnitud en mm/año. Corrosión
perforante en (mm/año) y tiempo medio de penetración de la corrosión para
una chapa de 0,8 mm de espesor
Clasificación de
la Agresividad
Vc (mm/año)
Mínimo
Máximo
Corrosión Perforante
(mm/año) = 4 X Vc
Mínimo
Durabilidad
(Años)
Máximo
Extrema (C6)
0,19
0,76
1,05
Muy Alta (C5)
0,08
0,19
0,32
0,76
2,5 a 1,05
Alta (C4)
0,05
0,08
0,20
0,32
4 a 2,5
Media (C3)
0,025
0,05
0,10
0,20
8a4
De la tabla anterior se desprende que una chapa de 0,8 mm de espesor como la utilizada
por los automóviles se perfora en las condiciones climáticas de Cuba en menos de 2 años
de no estar protegida interiormente.
2.5.
Corrosión galvánica. (Pág. 226 – 235). (Estudio Independiente Conf.).
Como su nombre lo indica este tipo de corrosión se caracteriza por un mecanismo
galvánico, donde tiene lugar la formación de una pila o celda galvánica, que puede tener
diferentes orígenes y mecanismos como se estudiará posteriormente.
Esta celda galvánica coincide con la celda de corrosión, con la característica de que tiene
un ánodo y un cátodo fijo y por tanto se forma la celda.
Se llama la atención sobre la existencia de mecanismos galvánicos en mayoría de los
tipos de corrosión que se estudiarán y por ello es tan importante su identificación y
caracterización.
2.5.1. Corrosión galvánica por par metálico. Pág. 226 – 232.
Este tipo de corrosión se presenta cuando se ponen en contacto metales de distinta
tendencia a la corrosión, es decir que presenten potenciales diferentes.
Esto ocurre muy frecuentemente en la práctica, como por ejemplo las válvulas de agua se
construyen generalmente de bronde y las tuberías son por lo general de acero y por tanto
aquí se presente un par metálico, como se muestra en la figura.
En el texto en la figura 6.2 de la página 227 se muestra un esquema de una celda formada
por dos metales en el interior de un electrolito.
Cuando ambos metales no se encuentran interconectados, es decir aislados
eléctricamente, cada uno de ellos estará en su potencial de corrosión en el medio en
cuestión como se puede representar mediante las curvas de i vs E siguientes (Ver Fig. 6.3
de la página 228 del texto), que se reproducen a continuación.
El metal 1 más activo se encuentra en su potencial de corrosión Ecor 1 y el metal 2 menos
activo se encuentra en su potencial de corrosión Ecor 2.
Cuando se unen eléctricamente, es decir se alcanza el cortocircuito, se alcanza un nuevo
valor de potencial, que se denomina potencial de cortocircuito Ecc y la corriente
correspondiente a este potencial se denomina corriente de cortocircuito i cc. Ver Figura.
i(mA/cm2)
icc
Ecor 1
Ecor 2
Ecc
E(mV)
Como se observa en la figura la corriente de cortocircuito es mucho mayor que la corriente
de corrosión de cada uno de los metales separados, pero esta sólo se produce como
resultado de la oxidación del metal más activo, es decir el metal más activo de corroe más.
Como se puede observar en la figura, el potencial de cortocircuito, se encuentra a la
izquierda del potencial de equilibro del metal menos activo Eeq 2, donde la corriente de
corrosión para el metal 2 es igual a cero. Esto quiere decir que cuando se alcanza el
potencial de cortocircuito Ecc y este se ubica sobre el potencial del metal menos activo o a
su izquierda el metal 2 no se corroe, es decir, queda protegido. Esta es la base de la
protección catódica.
Por lo antes expuesto podemos identificar este tipo de corrosión como:
Tipo: Corrosión Electroquímica, galvánica, por par metálico, no uniforme.
Mecanismo: Galvánico, donde el metal más activo actúa como ánodo y sobre el metal
menos activo tiene lugar la reducción del agente oxidante y actúa como cátodo.
Factores que influyen:
El factor determinante en este tipo de corrosión es la unión de metales de distinta
naturaleza, aunque influye también la magnitud de la diferencia de potenciales, la
diferencia de áreas, sobre todo cuando el área anódica es muy pequeña en comparación
con el área catódica.
Incrementa este proceso la presencia de contaminantes, la temperatura y el pH del medio.
2.5.2. Corrosión galvánica por celdas de concentración. Pág. 232 – 236.
Este tipo de corrosión se presenta cuando sobre una superficie metálica se establece una
diferencia de potencial en puntos próximos, ya sea como resultado de una diferencia de
concentración del metal o una diferencia de concentración del medio oxidante, lo más
común es la diferencia de concentración del medio oxidante o celda de aireación
diferencial, como se muestra mediante las curvas i vs E, de la Fig. 6.7 de la página 234.
i(mA/cm2)
E cor 1
C(O2)2
E(mV)
Ecor 2
C(O2)1
Como se observa el potencial de corrosión a mayor concentración de oxígeno, es decir en
los alrededores de un depósito o de una capa de óxido Ecor 1 es menos negativo o más
positivo y por tanto define al cátodo, donde tiene lugar la reducción del oxígeno de mayor
concentración.
El potencial de corrosión para la zona de menor concentración de oxígeno Ecor 2, es decir
debajo del depósito de óxido, de pintura o en el interior de un intersticio, será más negativo
y por tanto definirá el ánodo, que es donde ocurrirá la corrosión del metal y se producirá
una corrosión localizada (hueco).
Tipo: Corrosión Electroquímica, no uniforme, galvánica por celdas de aireación diferencial.
Esta puede tener lugar en agua, a la atmósfera, en suelos y otros medios.
Causas:
Cuando surge un intersticio, defectos en la pintura, insuficiencia de adherencia, depósito
en el interior de un tanque, depósitos de óxido o suciedades, todos ellos son causa de la
aparición de las celdas de aireación diferencial ya que permiten que se establezca una
diferencia de concentración de oxigeno entre dos puntos próximos, si el agua contiene
cloruros y sulfatos ( Cl- y SO42-) se incrementará la corrosión.
Mecanismo: Electroquímico en presencia de humedad adsorbida o de agua, galvánico por
diferencia de concentración de oxígeno, que se explica de la forma siguiente:
Debajo del depósito o en el interior del intersticio se crea un área de difícil acceso para el
oxígeno, que se constituye en ánodo, tan pronto como en los alrededores con mayor
acceso de oxígeno se crea un cátodo.
Esta diferencia de concentración, origina una diferencia de potencial, tal como se muestra
en el gráfico de densidad de corriente vs. Potencial, como ya se explicó.
Factores que influyen:
El factor determinante en la mayoría de los casos son problemas de diseños, depósitos de
sustancias sólidas, mala preparación superficial, agravado por la agresividad corrosiva del
medio.
En condiciones atmosféricas, los problemas de diseño, la defiente preparación de la
superficie, la presencia de humedad, conjuntamente con el depósito o intersticios, además
de los contaminantes como el aerosol marino acelera la formación de celdas.
Ahora se puede explicar la foto inicial de la clase donde aparecen celdas de aireación
diferencia en la carrocería de un auto. Estas pueden surgir desde el interior de la
carrocería o desde la interfase acero pintura por una mala preparación y selección y
aplicación del esquema.
2.6.
Corrosión picadura. (Pág. 236 – 245). (Estudio Independiente Conferencia).
Identifica en el texto y por algunos autores la corrosión picadura como aquella que
produce agujeros de pequeño diámetro y de gran profundidad, aunque otros autores
identifican a la picadura como un tipo de corrosión localizada, que es lo más frecuente.
Para identificar bien el tipo de corrosión que nos interesa explicar, la identificaremos por su
origen: Picadura por acción de los iones activos sobre metales pasivos.
Es decir que este tipo de corrosión picadura para que tenga lugar tiene que encontrarse el
metal pasivo y actuar sobre el mismo un ión activo.
Este tipo de corrosión se explica mediante la figura 6.10 de la página 241.
i(mA/cm2)
Icritica
E cor
Epicadura
E(mV)
Cuando el metal se encuentra pasivo el potencial de corrosión Ecor se alcanza en la zona
pasiva como se muestra en la figura.
Cuando actúa un ión activo como cloruros, bromuros, yoduros o sulfatos sobre la capa
pasiva, se rompe la capa pasiva en un punto de muy pequeño diámetro y en ese punto se
forma un ánodo, siendo el cátodo toda la superficie pasiva donde se puede reducir el
agente oxidante. En estas condiciones con un ánodo muy pequeño y un cátodo muy
grande, la densidad de corriente anódica es extremadamente grande, del orden del la
corriente crítica y tiene lugar en el interior de la picadura, por eso esa picadura progresa
rápidamente y pasa de un lado a otro de la pared del metal pasivo, ya sea una tubería,
una placa de un intercambiador de película, etc.
Para evitar este tipo de corrosión no se pueden poner en contacto con iones activos todos
los metales pasivos, solamente aquellos que ofrecen resistencia a este tipo de fenómeno.
En la Tabla 4.1 de la página 183, que se mandó a estudiar con anterioridad se observan
las características de resistencia a los iones activos de algunos metales, en la última
columna de la derecha.
El acero, el cinc, el aluminio, puros, son susceptibles a este tipo de corrosión y formando
algunas aleaciones.
Son resistentes a la acción de los iones activos las aleaciones de acero de alta aleación al
cromo níquel titanio y con adiciones de molibdeno, ya que estos dos últimos metales son
resistentes a los iones activos. Las aleaciones de duroaluminio resisten mejor el ataque
que otras del mismo metal.
2.7.
Corrosión intercristalina. Pág. 245 – 249. Autoestudio.
Se conoce también con el nombre de corrosión intergranular o corrosión desintegración a
granos.
Se produce producto de la precipitación de carburo de crono en los límites de grano,
dejando esa zona pobre en cromo y provocando que se comporte más activa con respecto
al resto del grano.
Ver Fig. 6.11de la página 246, donde se observan los granos y límites de granos.
Para caracterizar este tipo de corrosión, hay que tener en cuenta que cuando precipita
cromo el límite de grano se convierte en un ánodo y el resto del grano en cátodo y por
tanto tiene lugar una corrosión galvánica por para metálico.
Causas:
Esta precipitación de cromo como carburo de cromo, en los límites de grano ocurre como
resultado de la soldadura o calentamiento de las aleaciones al cromo – niquel en
temperaturas comprendidas entre 400 y 850 ºC y enfriados lentamente.
Mecanismo:
Corrosión Electroquímica, galvánica por par metálico. Esta puede tener lugar en agua, a la
atmósfera, en suelos, pero fundamentalmente en medios agresivos fuertes.
Factores que influyen:
El factor determinante en este caso es el tipo de aleación (aceros al cromo niquel), efectos
de soldadura o calentamiento con enfriamiento lento.
Se evita con aleaciones al cromo nique titanio, ya que el titanio con adiciones de hasta un
1%, evita este tipo de corrosión.
2.8.
Corrosión selectiva. Pág. 249 – 255. Autoestudio.
Se caracteriza por un ataque preferente del medio agresivo sobre uno de los componentes
de la aleación.
Con esta característica se produce el descincado de los latones que son aleaciones de
cinc y cobre, donde el cinc es el metal más activo y actúa como ánodo y por tanto sufre el
ataque preferente.
Por estas características este tipo de corrosión electroquímica tiene un mecanismo
galvánico por par metálico.
El descincado se minimiza utilizando latones con contenidos bajos de cinc, como máximo
de 15 al 20%, que son los llamados latones rojos, muy común en tuberías de la industria
azucarera.
Este tipo de corrosión lo presentan las aleaciones de aluminio.
2.9.
Corrosión con efectos mecánicos. Pág. 256 – 277.
Este tipo de corrosión se caracteriza porque se combinan los efectos mecánicos con los
efectos corrosivos.
En la especialidad de ingeniería mecánica se estudian los diferentes efectos mecánicos,
pero no se reconoce en todos los casos la combinación de ambos, aspectote mucha
importancia.
2.9.1. Corrosión rotura por tensión. Fragilidad cáustica. Pág. 256 – 263.
Este tipo de corrosión se presenta cuando se combina un efecto mecánico de tensión que
puede ser interno, por acumulación de tensiones o externa y el ataque de un medio
agresivo.
La rotura puede ser intercristalina o transcristalina, tal y como se observa en la Fig. 7.1 de
la página 257.
Un ejemplo clásico es la fragilidad cáustica, que se presenta en generadores de vapor
cuando se opera el pH del agua por encima de los límites establecidos de pH 10 a 12.
Este valor de pH se establece como se explicó al analizar los factores que influyen en la
corrosión del acero en presencia de oxígeno, ya que en este rango tiene lugar la pasividad
del acero, pero por encima del mismo el hierro del acero forma ferratos, que son
compuestos de hierro solubles y al existir tensiones se producirá el ataque preferente en
las zonas de mayores tensiones que actúan como centros de disolución activos,
produciéndose la fragilidad del material.
Este tipo de corrosión en generadores de vapor es muy peligroso, ya que provoca la
explosión en los tubos, sometidos a presión, que se fragilizan.
2.9.2. Corrosión fatiga. Pág. 260 – 263. Autoestudio.
Este tipo de corrosión se presenta cuando se combina el efecto mecánico de la fatiga, que
no son más que tensiones cíclicas aplicadas, como puede tener lugar en la base de una
chimenea metálica, en los extremos de un cable de corriente eléctrica, en los extremos de
una viga de un puente, en los extremos de los tubos de una caldera por efecto de
vibraciones, en las solicitaciones mecánicas de los componentes estructurales de
ómnibus que se someten a tensiones cíclicas por frenado, baches y otras causas.
Al tener lugar estas tensiones cíclicas en presencia de un medio agresivo, se favorece la
aparición de una grieta o picadura, por la que penetra el medio agresivo. Los ciclos de
tensiones favorecen la penetración del agente agresivo y la rotura.
Se evita este tipo de corrosión impidiendo la penetración del agente agresivo en el interior
de las grietas que pueden surgir como resultado de la fatiga, en este caso encuentran gran
campo de aplicación las grasas de protección anticorrosiva conservación, principalmente
en el transporte.
2.9.3. Corrosión erosión. Pág. 263 – 266. Autoestudio.
En este tipo de corrosión, se combina el efecto mecánico de la erosión con el efecto
corrosivo que se acentúa al actuar sobre una superficie libre de recubrimientos protectores
de productos de corrosión por efecto de la erosión.
Este tipo de corrosión es muy frecuente en equipos de bombeo, tuberías, sobre todo en
los cambios de sección como codos, T y sobre todo en las cuñas de las válvulas.
2.9.4. Corrosión cavitación. Pág. 266 – 268. Autoestudio.
Este tipo de corrosión se combina con el anterior denominándose por algunos autores
corrosión – erosión – cavitación y se presenta en las bombas centrífugas.
2.9.5. Corrosión fricción. Pág. 269 – 273. Autoestudio.
2.9.6. Corrosión por hidrógeno. Pág. 273 – 276.
Conclusiones.
Al estudiar los tipos de corrosión, causas, mecanismos y factores que influyen, se hizo
énfasis en establecer para cada caso las semejanzas y las diferencias entre los diferentes
tipos de corrosión electroquímica.
PC ¿Qué semejanza tienen los diferentes tipos de corrosión que tienen como base un
mecanismo galvánico?
En que en todos tiene que formarse una celda galvánica, ya sea por par metálico o por
concentración.
PC ¿Explique el mecanismo de la corrosión por celdas de aireación diferencial?
Cuando surge un intersticio, defectos en la pintura, insuficiencia de adherencia, depósito
en el interior de un tanque, depósitos de óxido o suciedades, todos ellos son causa de la
aparición de las celdas de aireación diferencial ya que permiten que se establezca una
diferencia de concentración de oxigeno entre dos puntos próximos.
Debajo del depósito o en el interior del intersticio se crea un área de difícil acceso para el
oxígeno, que se constituye en ánodo, tan pronto como en los alrededores con mayor
acceso de oxígeno se crea un cátodo.
Es un mecanismo electroquímico, galvánico por diferencia de concentración de oxígeno.
Orientación del trabajo independiente.
Una parte de estos contenidos pueden encontrarlos en Domínguez (1), los que fueron
indicados en el transcurso de la clase. Otros aspectos lo encuentran en el material
elaborado para la conferencia y en materiales complementarios que se ubican en formato
electrónico.
Motivación de la próxima conferencia.
En la próxima conferencia comenzaremos el estudio de los métodos de protección.
En la muestra que se expone con medios directos, aparecen diferentes métodos de
protección que se aplican en la práctica y que son objeto de investigación en el CEAT.
¿Qué elemento común los identifica dentro de los diferentes métodos de protección?
Es que todos son recubrimientos, siendo este método el que se aplica en más del 80 % de
las superficies que se encuentren protegidas.
Referencias Bibliográficas.
1. Introducción a la corrosión y protección de metales. Jorge A. Domínguez... et al.
Edición ENPES. MES. La Habana, 1987. 484 p
2. Tomashov, M. Theory of corrosion and protection of metals. La Habana: Edición
Revolucionaria, 1965. p:22.
3. Conferencia 2.2. Tipos de Corrosión.
4. Materiales complementarios en formato electrónico.