[9] corrosión y protección
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13/03/2012
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CORROSIÓN
UNIVERSIDAD DE ORIENTEPOSTGRADO DE INGENIERÍA DE MANTENIMIENTO
CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
MÓDULO: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
2011
MÓDULO: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
FACILITADORES:
PROF. YAMILE LARA
CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
Una definición bastante aceptable de la corrosión es el deterioro que sufre
un material a consecuencia de un ataque químico por su entorno.
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CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
Siempre que la corrosión esté originada por reacción química, la velocidad a la
que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura y de la
concentración de los reactivos y de los productos. Otros factores, como
el esfuerzo mecánico y la erosión también, pueden contribuir al deterioro.
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
La mayor parte de la corrosión de los materiales concierne al
ataque químico de los metales, el cual ocurre principalmente por ataque
electroquímico, ya que los metales tienen electrones libres que son
capaces de establecer pilas electroquímicas dentro de los mismos.
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Las reacciones electroquímicas exigen un electrolito conductor, cuyo soporte
es habitualmente el agua. De aquí que en ocasiones se le
denomine "corrosión acuosa". Muchos metales sufren corrosión en mayor
o menor grado por el agua y la atmósfera. Los metales también pueden ser
corroídos por ataque químico directo procedente de soluciones químicas.
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Otro tipo de degradación de los metales que sucede por reacción química con
el medio, es lo que se conoce como "corrosión seca", que constituye en
ocasiones una degradación importante de los metales especialmente
cuando va acompañado de altas temperaturas.
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Materiales no metálicos como las cerámicas y los polímeros no sufren el
ataque electroquímico pero pueden ser deteriorados por ataques químicos
directos.
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Por ejemplo, los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados
químicamente a altas temperaturas por las sales fundidas.
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Los polímeros orgánicos pueden ser deteriorados por el ataque químico de
disolventes orgánicos. El agua es absorbida por algunos polímeros
orgánicos, provocando en ellos cambios dimensionales o en sus
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propiedades. La acción combinada de oxígeno y radiación ultravioleta es
susceptible de destruir algunos polímeros, incluso a temperatura ambiente.
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Un principio natural en todos los campos de las ingenierías es la degradación
de las máquinas y piezas en servicio.
Combatir la corrosión significa: prolongar el tiempo de servicio de un ingenio,
disminuir su mantenimiento, diseñar con menor costo para un tiempo
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, p p
definido de servicio, o, cuando no, impedir accidentes que pueden provenir
de fracturas súbitas, consecuencias del proceso corrosivo.
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Las pérdidas por corrosión y bajo efectos mecánicos en cualquier país
t
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representa un elevado
porcentaje de su producto Interno
Bruto.
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TIPOS DE CORROSIÓN
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TIPOS DE CORROSIÓN
CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
C O R R O S I Ó N
S e g ú n
e l m ed i o
S e g ú n
l a f o rm a
C o r r o s i ó n q u ím i c a
C o r r o s i ó n e l e c tr o q u ím i c a
C o r r o s i ó n u n i f o rm e
C i ó
C o r ro s i ó n en p l a c a
C o r ro s i ó n p o r p i c a d o
C o r r o s i ó n G a l v á n i c aC o r r o s i ó n P i c a d u r a sC o r r o s i ó n I n t e r g r a n u l a r
2011PROF. YAMILE LARA
C o rr o s i ó n
l o c a l i z a d a
C o r ro s i ó n p o r p i c a d
C o r ro s i ó n en r en d i j a s
C o r ro s i ó n i n te rg r a n u l a r
C o r ro s i ó n f i s u ra n te
C o r r o s i ó n I n t e r g r a n u l a rD i s o l u c i ó n S e l e c t i v aC o r r o s i ó n ‐ E r o s i ó nC o r r o s i ó n b a j o T e n s i ó nC o r r o s i ó n e n H e n d i d u r a sB i o ‐ C o r r o s i ó n
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN
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TIPO DE CORROSIÓN PORCENTAJE
Uniforme 31,50
Bajo tensión 21,60
Picaduras 15,70
Intergranular 10,20
Erosión 7 40
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Erosión 7,40
Fatiga 1,80
Hendiduras 1,80
Cavitación 1,10
Disolución 1,10
Fretting 0,50
INCIDENCIA DE LOS DIFERENTES TIPOS DE CORROSIÓN
CORROSIÓN
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La cantidad de corrosión que penetra un material esta dado actualmente enunidades de mpy (mils per year) y se calcula con la siguiente ecuación:
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CORROSIÓN
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Corrosión Uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Se caracteriza por la existencia de variosprocesos electroquímicos individuales queocurren de manera uniforme sobre latotalidad de la superficie considerada.
Corrosión intergranular
Disolución Selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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CORROSIÓN UNIFORME DE UN DEFLECTOR DE ACERO EN UN INTERCAMBIADOR DE CALOR
CORROSIÓN
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CORROSIÓN UNIFORME DE UNA PUERTA DE ACERO INOXIDABLE FERRITICO EN UN AMBIENTE QUE CONTIENE AZUFRE
CORROSIÓN
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN UNIFORME EN ACEROS
Selección adecuada de materiales.
Uso de recubrimientos metálicos u orgánicos
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Uso de recubrimientos metálicos u orgánicos.
La modificación del medio (pH, temperatura, concentración de
oxígeno disuelto y las impurezas electroactivos, además de
inhibidores, etc).
Protección catódica .
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Corrosión Uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
La corrosión galvánica puede ser definidasimplemente como el efecto resultantedel contacto entre dos metales oaleaciones diferentes en un ambientecorrosivo conductor. Otro término que seemplea es el acoplamiento galvánico.
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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Serie Electromotriz y Serie Galvánica.
Si se experimentan en un medio corrosivo dado
y con las actividades iónicas características
llegamos a la medición de unos potenciales E de
oxidación, diferentes a los E0 electroquímicos.
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Estos nuevos potenciales son lo que se
denominan series galvánicas en un medio dado.
1.Actividades normales de los iones metálicos.2.Naturaleza diferenciada del electrolito.3.Temperatura constante en el electrolito.4.Oxigenación constante en el electrolito.
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CORROSIÓN GALVÁNICA(bomba sumergible de inoxidable acoplada con tubo de acero al carbono)
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FORMAS DE EVITAR LA CORROSIÓN GALVÁNICA
Elegir combinaciones de metal en el que los componentes sean lo
más cerca posible en la serie galvánica correspondiente.
Evitar una relación de superficie desfavorable.
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Evitar una relación 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 separados en la
serie galvánica
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Corrosión Uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Ataque localizado, que se concentra en zonas muy pequeñas de la superficie.
La corrosión por picaduras es más agresivo ensoluciones que contienen iones cloruro, bromuro oel hipoclorito
Los aceros inoxidables son especialmente sensiblesa la corrosión por picadura
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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CORROSIÓN POR PICADO EN PIEZA DE ACERO AL CARBONO CON VANADIO
(INDUSTRIA
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(INDUSTRIA PETROLÍFERA)
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CORROSIÓN POR PICADO EN CaCl2 DE PIEZA DE ACERO INOXIDABLE 316
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INOXIDABLE 316
(INDUSTRIA QUÍMICA)
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CORROSIÓN POR PICADO EN
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PICADO EN REVESTIMIENTO DE ALUMINIO
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FORMAS DE EVITAR PICADO DE METALES
Protección catódica (potencial inferior al de picado)
Uso de aleantes que eleven el potencial de picadura
M j d l i ió
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•Mejora de la pasivación
• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica
Uso de inhibidores que:
• Aumenten la alcalinidad
• Reduzcan la condición oxidante del medio
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Ataque preferente de los límites de grano ozonas adyacentes o limites del grano metal
Este tipo de corrosión se debe tanto a lapresencia de impurezas en las fronteras, o alenriquecimiento local o el agotamiento deuno o más elementos de aleación.
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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ASPECTO SUPERFICIAL DE AISI 304 QUE HA SUFRIDO CORROSIÓN INTERGRANULAR
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2011
ESQUEMA DEL BORDE DE GRANO DE UN ACERO INOXIDABLE SENSIBILIZADO
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CORROSIÓN
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2011
ESTRUCTURAS RESULTANTES DEL ENSAYO DE STREICHER:A: ESCALONADA – B: DUAL – C: TRINCHERAS
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ASTM(nombre común)
Reactivos Condición Evaluación Zona atacada
A262‐86 Pract. C(Huey)
HNO3 65%Ebullición
5 períodos de 48 hs.Sol. nueva
Pérdida de peso/área Regiones sin cromo.Fase σ
A708‐86(Strauss)
H2SO4 16%CuSO4 6%Ebullición
1 período de 72 hs. Observación microscópica luego del doblado
Regiones sin cromo
A262‐86 Pract. E(Strauss acelerado)
H2SO4 16%CuSO4 6%
1 período de 24 hs. Observación Regiones sin cromo
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( ) 4Cu
Ebullición A262‐86 Pract. D
(Warren)HNO3 10%HF 3%70°C
2 períodos de 2 hs. Microscópica luego del doblado
Regiones sin cromo en aceros inoxidables
con molibdeno A262‐86 Pract. B
(Streicher)H2SO4 50%
Fe2(SO4)3 2,5% Ebullición
1 período de 120 hs Pérdida de peso/área Regiones sin cromo
A262‐86 Pract. A(Streicher)
Acido Oxálico 10%
1,5 min 1 A/cm2
Anódico T. Amb. Pérdida de peso/área Carburos
ENSAYOS ESTÁNDAR MÁS FRECUENTES PARA LA DETERMINACIÓN DE LA SUSCEPTIBILIDAD AL ATAQUE INTERGRANULAR DE ACEROS INOXIDABLES AUSTENÍTICOS
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN I.G. EN ACEROS
Utilizar aceros de bajo carbono (< 0,025%): SS304‐L, SS316‐L
Utilizar aleaciones estabilizadas con Nb o Ti: SS 347 SS 321
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Utilizar aleaciones estabilizadas con Nb o Ti: SS 347, SS 321
Solubilizar los carburos de Cr (1060 – 1120 ºC) + templado
Controlando el tamaño de grano
Protección catódica
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Corrosión en la que uno o más componentesde la aleación se ataca preferentemente
Consiste en la disolución selectiva de uno delos elementos en una aleación de una solafase o en una de las fases en una aleaciónmultifase
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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CORROSIÓN POR DISOLUCIÓN SELECTIVA DE UNA ALEACIÓN Cu‐Zn (LATÓN)
CORROSIÓN
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FORMAS DE EVITAR DISOLUCIÓN SELECTIVA
Este problema puede ser superado por la elección de una
aleación que es menos propenso a este tipo de corrosión
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aleación que es menos propenso a este tipo de corrosión.
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensionesIncremento en la velocidad de deterioro de un metal oaleación debido al movimiento relativo entre estos y unfluido corrosivo
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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EROSIÓN‐CORROSIÓN EN IMPULSOR DE BOMBA DE ACERO INOXIDABLE
CORROSIÓN
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EROSIÓN‐CORROSIÓN EN TUBO DE LATÓN
CORROSIÓN
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN EROSIÓN‐ABRASIÓN‐CAVITACIÓN
Elegir un material más resistente,
Mejorar el diseño de la planta (control del contenido de oxígeno, baja latemperatura, los inhibidores de uso, filtrar las partículas sólidas , etc.)
Un régimen regular en el fluido hidráulico es muy importante.
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Un buen estado de la superficie disminuye el número de sitios potenciales para laformación de burbujas de vapor.
Un aumento en la presión del líquido es a menudo suficiente para mantener unfluido monofásico, evitando así la formación de burbujas de vapor.
Revestimientos de plástico o de goma a menudo han demostrado ser eficaces, apesar de los problemas de adherencia entre el recubrimiento y el metal son amenudo un obstáculo.
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
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Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Son producto de la acción de un agente corrosivo y tensiones de tracción
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por Picaduras
Corrosión intergranular
2011
Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
CONJUNCIÓN SINÉRGICA QUE DA LUGAR A CORROSIÓN BAJO TENSIÓN (CBT)
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CORROSIÓN
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CORROSIÓN BAJO TENSIONES DE ACERO MARTENSÍTICO CON CORDÓN DE SOLDADURA
CORROSIÓN
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2011
CORROSIÓN FATIGA EN ESTABILIZADOR DE COLUMNA DE PERFORACIÓN
CORROSIÓN
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2011
CBT POR TENSIONES EXTERNAS APLICADAS:FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA EN CALDERAS
CORROSIÓN
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2011
SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT:A: INTERGRANULAR ‐ B: TRANSGRANULAR
CORROSIÓN
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN BAJO TENSIÓN
Reducir tensiones mecánicas, residuales o de servicio
Modificar la textura del material
Modificaciones superficiales (decarburizado de aceros)
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Modificar las aleaciones a usar
Reducir aniones agresivos
Agregar inhibidores
Uso de recubrimientos
Protección catódica
Cuidar el diseño
CORROSIÓN
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por picaduras
Corrosión intergranular
2011
Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Es el ataque al metal en delgadas ranuras, resquicios o hendiduras propias del metal
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
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CORROSIÓN
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CORROSIÓN POR
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HENDIDURAS EN BRIDA DE ACERO INOXIDABLE
CORROSIÓN
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2011
CORROSIÓN POR HENDIDURAS EN SERPENTÍN CALEFACTOR DE PLATA
CORROSIÓN
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CORROSIÓN EN HENDIDURA BAJO
2011
ARANDELAS
CORROSIÓN
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN EN HENDIDURAS
Uso de aleantes que eleven el Potencial de Picado y disminuyan
el Potencial de Flade, por
2011
•Mejora de la pasivación
• Aumento en la eficiencia de la reacción catódica
Uso de inhibidores que:
• Aumenten la alcalinidad
• Reduzcan la condición oxidante del medio
Mejoras en el Diseño.
CORROSIÓN
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Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por picaduras
Corrosión intergranular Determinados microorganismos existentes en el agua son
2011
Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones
Determinados microorganismos existentes en el agua soncapaces de causar corrosión en las superficies metálicassumergidas. A este tipo de corrosión se la denominacorrosión microbiológica.
Los investigadores han identificado algunas especies debacterias “hidrógeno dependientes” que usan el hidrógenodisuelto del agua en sus procesos metabólicos, provocandouna diferencia de potencial electroquímico (DPE) en elmedio circundante. Esta DPE es la responsable de provocarel picado conocido como "pitting".
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
2011
BIO‐CORROSIÓN EN BRIDA DE ACERO AL CARBONO
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CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
2011
BIO‐CORROSIÓN EN TUBO DE ACERO AL CARBONO
CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
Corrosión uniforme
Corrosión Galvánica
Corrosión por picaduras
Corrosión intergranular
2011
Corrosión intergranular
Disolución selectiva
Corrosión‐Erosión
Corrosión bajo tensiones Es un mecanismo de daño combinado implican la corrosiónen los puntos donde dos superficies metálicas enmovimiento que frotamiento.
Se produce fundamentalmente cuando la interfaz estásometido a vibraciones (movimiento repetido relativa de lasdos superficies en contacto) y de las cargas de compresión.
Corrosión en hendiduras
Bio‐Corrosión
TriboCorrosión
CORROSIÓN
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CÁTEDRA: TRIBOLOGÍA Y CORROSIÓN
FORMAS DE EVITAR LA TRIBOCORROSIÓN
Medio de prevenir la corrosión de contacto:
lubricación con aceites o grasas, para reducir la fricción y eliminar el oxígeno de la
interfaz.
Aumento en la dureza de uno o ambos materiales en contacto. Combinaciones de
2011
materiales que muestran un mejor comportamiento de la fricción que
otros. Tratamientos superficiales de endurecimiento puede ser beneficioso.
El uso de sellos para absorber las vibraciones y eliminar el oxígeno y / o humedad.
La reducción de las cargas de fricción en algunos casos, o por el contrario, el aumento
de las cargas de fricción para atenuar las vibraciones.
La modificación de la amplitud del movimiento relativo entre las dos superficies en
contacto.
CORROSIÓN
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Control de la Corrosión
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Control de la Corrosión
CORROSIÓN
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GENERALIDADESDesde el punto de vista de corrosión los métodos genéricos para suprevención están en las líneas de:
1 ‐Modificación del diseño.
2011
2 ‐Modificación del medio.
3 ‐Selección de materiales.
4 ‐Protecciones anódicas.
5 ‐Protecciones catódicas.
6 ‐Aplicación de capas de protección: Recubrimientos.
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11
CORROSIÓN
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ASIGNACIÓN
ELABORAR UN TRABAJO DONDE SE EXPLIQUE DE FORMA DETALLADA LA INSPECCIÓN Y MANTENIMIENTO DE LOS MÉTODOS DE PREVENCIÓN DE LA CORROSIÓN DISCUTIDOS EN CLASE:
1 ‐Modificación del diseño. (Cuales son las consideraciones generales)
2 ‐Modificación del medio. (Que controlar. Medios: gaseoso o liquido)
2011
( g q )
3 ‐Selección de materiales. (Reglas generales)
4‐Protecciones anódicas. (Fundamentación Teórica, ventajas, desventajas y
aplicaciones)
5‐Protecciones catódicas. (Ánodos de sacrificio y corriente impresa: Fundamentación
Teórica, ventajas, desventajas y aplicaciones)
6‐Aplicación de capas de protección: Recubrimientos: inorgánicos, orgánicas,
metálicos.
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