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UNIVERSIDAD NACIONAL DEL
CENTRO DEL PERÚ
FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CORROSION BAJO TENSION D.Sc. Manuel Guerreros Meza
Huancayo junio 2013 Perú
07/11/2013 1 D.Sc. Manuel Guerreros Meza
C O R R O S I O N
S e g ú n
e l m e d i o
S e g ú n
l a f o r m a
C o r r o s i ó n q u í m i c a
C o r r o s i ó n e l e c t r o q u í m i c a
C o r r o s i ó n u n i f o r m e
C o r r o s i ó n
l o c a l i z a d a
C o r r o s i ó n e n p l a c a s
C o r r o s i ó n p o r p i c a d o
C o r r o s i ó n e n r e n d i j a s
C o r r o s i ó n i n t e r g r a n u l a r
C o r r o s i ó n f i s u r a n t e
CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN
07/11/2013 2 D.Sc. Manuel Guerreros Meza
CORROSIÓN BAJO
TENSIONES
• Es un fenómeno sinérgico entre la acción química del
medio corrosivo y las acciones mecánicas sobre una
determinada pieza. Como resultado, materiales que
normalmente son resistentes a la acción del medio y
diseñados con suficiente margen para resistir la
solicitación, se rompen frágilmente cuando ambos
ingredientes se presentan en forma simultánea. También
provoca fallas catastróficas por lo sorpresivo de su
aparición y porque al fragilizar el material éste se rompe
relajando tensiones bruscamente, lo que da lugar a
explosiones de componentes presurizados, caída de
estructuras, etc.
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Corrosión bajo Tensión
Acción conjunta de
esfuerzos mecánicos y un medio agresivo
esfuerzos
mecánicos medio agresivo
Requisitos para la CBT
•Un material susceptible a este mecanismo de daño.
•Un medio corrosivo específico.
•Un nivel de esfuerzos mecánicos (de tracción)
Corrosión bajo Tensión
La soldadura
provoca
esfuerzos
internos en el material
Que pueden promover la CBT
Esfuerzos mecánicos
La soldadura genera tensiones residuales en el material como
consecuencias del ciclo térmico
Esfuerzos
longitudinales
Esfuerzos
transversales
CORROSIÓN EN RENDIJAS DE LAS JUNTAS DE
SOLAPAS DE UN FUSELAJE DE AVIÓN.
FALLA EN BOEING 737 EN VUELO (1988)
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Características de la CBT
•Rotura frágil
•Propagación de la fisura puede ser intergranular, transgranular o ambas de un modo mixto
Medios que provocan CBT en los inoxidables:
- ambientes conteniendo cloruros (>0,5 ppm Cl-) - ambientes causticos (T> 60°C)
- ambientes conteniendo H2S (inox. martensíticos, ferríticos)
- ambientes conteniendo ácidos politiónicos cuando el material está sensibilizado
Como prevenir la corrosión bajo tensión
•Modificar o eliminar cualquiera de los tres factores determinantes: material, medio o el nivel de esfuerzos aplicados. •Adecuado diseño para reducir los concentradores geométricos de esfuerzos en las zonas mas críticas de un componente •Empleo de determinados tratamientos
superficiales como el granallado
”shootpeening” o arenado para producir tensiones residuales de compresión
corrosión bajo tensión
Temperatura (°C)
P.E.
Condiciones de CBT CBT CBT P CBT
Temperatura y P, 80 P CBT concentración de Cl- P CBT
que pueden
provocar CBT en 60 CBT P aceros inoxidables P
austeníticos. NC = no
hay corrosión, P= P 40 NC P picadura, CBT=
corrosión bajo tensión.
20 NC NC
102 103 104 105
Concentración de cloruros (ppm)
Como prevenir la corrosion bajo tensión
Eliminación de tensiones internas de
tracción (deformación en frío,
soldadura, tratamientos térmicos, etc.)
mediante tratamientos de alivio de
tensiones, que pueden ser de origen
térmico o empleando vibración por
ultrasonido. Es importante tener en cuenta que un
alivio de tensiones térmico puede provocar en los aceros inoxidables sensibilización a la corrosión intergranulatr
Como prevenir la corrosión bajo tensión
Reducción de la agresividad del medio mediante:
1.control del nivel de oxigeno disuelto
2. remoción de especies nocivas como los cloruros
3. control de la temperatura de operación.
Como prevenir la corrosión bajo tensión
•Seleccionar un material mas resistente o inmune a la CBT en las condiciones de servicio.
Ejemplo: aceros inoxidables ferríticos o
aceros inoxidables duplex en reemplazo de
los aceros inoxidables austeníticos para
mejorar el comportamiento del sistema a
la CBT en presencia de iones Cl- .
Como prevenir la corrosion bajo tensión
•La protección catódica es otra
alternativa que permite detener la CBT,
pero ella puede incrementar a su vez el
riesgo de daño debido a fragilidad por
hidrógeno en algunas aleaciones
•El empleo de inhibidores como: nitratos, fosfatos, sulfitos, carbonatos, iodatos, etc son efectivos para reducir la CBT en medios conteniendo cloruros.
CORROSIÓN BAJO TENSIONES DE ACERO
MARTENSÍTICO CON CORDÓN DE SOLDADURA
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CORROSIÓN FATIGA EN ESTABILIZADOR DE
COLUMNA DE PERFORACIÓN
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CORROSIÓN FATIGA EN FILETE DE ROSCA
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EROSIÓN-CORROSIÓN EN IMPULSOR DE
BOMBA DE ACERO INOXIDABLE
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EROSIÓN-CORROSIÓN EN TUBO DE LATÓN
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ASPECTO SUPERFICIAL DE AISI 304 QUE HA SUFRIDO
CORROSIÓN INTERGRANULAR
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DESARREGLO ATÓMICO EN BORDES DE GRANO
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0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.50.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
S en Fe
P en Acero
Sb en Fe
Sn en Fe
Bi en Cu
K en W
Cantidad d
e s
olu
to (
Inte
nsid
ad A
ES
norm
aliz
ada)
Distancia desde el límite de grano (nm)
SEGREGACIÓN PREFERENCIAL EN BORDES DE GRANO
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CONJUNCIÓN SINÉRGICA QUE DA LUGAR A
CORROSIÓN BAJO TENSIÓN (CBT)
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DUCTILIDAD DE UN ALAMBRE DE LATÓN TRACCIONADO AL
AIRE (A:ROTURA MECÁNICA) Y EN NaNO2 (B:CBT)
A B
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CBT POR TENSIONES EXTERNAS APLICADAS:
FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA EN CALDERAS
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CBT POR TENSIONES RESIDUALES INTERNAS:
“SEASON” CRACKING EN CARTUCHOS DE α-LATÒN
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CORROSIÓN BAJO TENSIÓN:
FACTORES MECÁNICOS
Fact. int. tensiones (K)
Vel
. p
rop
. fi
s. /
log(d
a/d
t)
K K K I,C I,ap. I,SCC
I
II
III
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CORROSIÓN BAJO TENSIÓN:
FACTORES ELECTROQUÍMICOS
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CORROSIÓN BAJO TENSIÓN:
INFLUENCIA DE ALEANTES
0 20 40 60 80
1
10
100
1000
NO
CBT
CBT
TIEMPO MINIMO
DE RUPTURA
TIE
MP
O D
E F
RA
CT
UR
A, H
OR
AS
NIQUEL, %
Aceros inoxidables Fe-18Cr en solución saturada de MgCl2 a ebullición
(Curva de Copson)
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20 40 60 80 100 120 140
Temperatura / C
1E-11
1E-10
1E-09
1E-08
1E-07V
p /
m/sAISI 304 en cloruros
CORROSIÓN BAJO TENSIÓN:
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA
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Ensayos de corrosión bajo tensión
Ensayos con carga
constante y bajo
deformación constante
'Sencillos de realizar 'Permiten
ensayos múltiples
'Pueden ser ensayos de duración prolongada
Ensayos de corrosión bajo tensión
Ensayos con
velocidad de deformación constante
Con estos ensayos se puede estudiar el comportamiento a la CBT empleando un período de ensayo mas corto que los del ensayo a carga o deformación constante
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Cortado de las muestras
Lijado de muestras
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Visión en el microscopio
Captura de la imagen
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Imagen muestra 1
Imagen muestra 2
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SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT:
A: INTERGRANULAR - B: TRANSGRANULAR
A B
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SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT:
PASAJE DE INTERGRANULAR A TRANSGRANULAR
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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, shot peening)
Modificar las aleaciones a usar
Reducir aniones agresivos
Agregar inhibidores
Uso de recubrimientos
Protección catódica
Cuidar el diseño
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O Esta una foto debajo del puente amazonas y podemos
observar corrosión bajo tensión y bacteriana ya que
ahí abajito no mas esta las aguas del rio sullca.
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CONCLUSIONES
• La corrosion bajo tensión ocurre cuando el
metal es sometido simultáneamente a un
medio corrosivo y a tensión mecánica de
tracción. Aparecen fisuras que se propagan
al interior del metal hasta que se relajan o el
metal se fractura. La velocidad de
propagación puede variar entre 1 y 10
mm/h.
07/11/2013 91 D.Sc. Manuel Guerreros Meza
MUCHAS GRACIAS
07/11/2013 92 D.Sc. Manuel Guerreros Meza
BIBLIOGRAFÍA:
- M. D. Fontana and N. D. Green, Corrosion Engineering,
McGraw-Hill Book Company, N. Y. (3rd. ed. 1986).
- M. Shreir, Corrosion, Newnes-Butterworths, London, (2nd. Ed.
1976).
- J. R. Galvele y G. S. Duffó, apuntes de “Degradación de
Materiales-I (Corrosión)”, Inst. Sabato (CNEA-UNSAM) (2004).
- R. Haddad, “Principios de Corrosión”, PMM/A-122 (1992).
- M. Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous
Solutions, Pergamon Press, Oxford (1976).
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