corrosion 2014 2

Prof.: Clara Turriate M

22/04/23 1Ing. clara Turriate M.

22/04/23Ing. clara Turriate M. 2

¿QUÉ ES LA CORROSIÓN

22/04/23Ing. clara Turriate M.3

Ejemplos cotidianos de corrosión:Las cañerías da aguaEl automóvilCorrosión de envases metálicos para conservasLavadora de ropa

Agentes agresivos , producen la corrosiónLa atmosferaEl agua de marEl aire humedoLos vapores ácidos

CORROSIÓNMETALICALa forma más común que se presenta en los metales es el ataque

electroquímico, mientras que en los no metales presentan

corrosión debido a ataques químicos directos. Por ejemplo las

cerámicas pueden ser atacados químicamente a temperaturas

elevadas por sales fundidas, los polímeros pueden ser atacados

químicamente por solventes orgánicos.La corrosión es afectada por el tipo de material, la temperatura y

el tipo de ambiente.

22/04/234 Ing. clara Turriate M.

¿Cómo se define la corrosión metálica?

Termodinámicamente, los materiales buscan alcanzar

condiciones estables, los metales oxidados alcanzan

alta estabilidad; entonces se diría que la corrosión es

un proceso inverso a la metalurgia extractiva.22/04/235 Ing. clara Turriate M.

Es el ataque destructivo de un metal o aleaciones por

su entorno, se puede comprender también como una

oxidación acelerada y continua que desgasta,

deteriora y que incluso puede afectar la integridad

física de los objetos o estructuras y sus propiedades

IMPORTANCIA DEL CONTROL DE LA CORROSIÓN

Los daños por corrosión representan entre el 3 y el 5 % del producto bruto interno en los países industrializados. Los boletines en países industrializados señalan que se gasta aprox. entre $50 a $100 americanos por habitante por año en corrosión y su prevención. Algunas plantas industriales gastan cerca de 500 mil dólares anuales para el pintado de acero, las plantas de ácido sulfúrico gastan de 50 a 100 mil dólares anuales para el mantenimiento contra la corrosión, aún cuando las condiciones de corrosión no son consideradas severas. 22/04/237 Ing. clara Turriate M.

IMPORTANCIA


Factores que influyen en la corrosion

22/04/239Ing. clara Turriate M.

Factores inherentes al medio corrosivo

TemperaturaNaturaleza del medio(s-l-g)Concentración de oxigenopHHumedadContaminantesCorrientes externasTensiones aplicadas

Factores inherentes al material

Naturaleza del metal o aleaciónPresencia de inclusiones en la superficieHomogeneidad de su estructuraTratamientos térmicosTensiones residualesGrietas o defectos superficialesIncrustaciones de óxidos o poros

CLASIFICACIÓN DE LA CORROSIÓN

MEDIO(MECANIS

MO DE ATAQUE)

Corrosión química

Corrosión electroquímica

Corrosión uniforme

Corrosión localizada

PicaduraCavitación-fricciónDesincado y corrosión SelectivaErosiónIntergranularFisuras


CO

RR

OS

IÓN

Form

a(d

añ

o p

rodu

cido

)

Corrosión química


Cuando el ataque se produce por reacción química, sin la intervención de la corriente eléctrica. En interface metal-gasEl proceso tiene lugar a altas temperaturas y con atmosfera seca.

Metal

O2 ,aire

Oxido

M+2

O-2

2e-

Corrosión electroquímica.


Existe un medio conductor: (a) en atmosfera, (b) en suelos, (c) en soluciones electrolíticas, (d) en medios iónicos fundidos, ( e) en medios contaminados por microorganismos.

Ánodo : superficie del metal donde este cambia del estado neutro al ion más electrones. M →M+2 + 2e-

Cátodo : superficie donde los electrones reaccionan con el electrolito.

Electrolito: Medio líquido que conduce la electricidad por la migración de iones.

Por ejemplo: algunos tornillos que remachan estructuras


Corrosión galvánica. Ocurre cuando dos metales distintos(distintos potenciales electroquímicos) se unen eléctricamente en presencia de un electrolito.

Corrosión galvánicaMetales idénticos en contacto con soluciones de diferente concentración (Celdas de concentración). La corrosión se acelera donde la concentración de oxigeno es menor.


medio

metal

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DAÑO PRODUCIDO

22/04/2316Ing. clara Turriate M.

CORROSIÓN UNIFORME.


Características: Microestructura uniforme.Toda la superficie se corroe a igual velocidad y podemos predecir la perdida de material en un cierto tiempo (g./(cm2.año) con las leyes de Faraday. Se define como perdida de material por corrosión.

Leyes de Faraday (Miguel Fadaray, en 1834 )

Ing. Clara Turriate M

A : área del material que se corree en cm2

i: intensidad de corriente en amperios

t: tiempo en segundosW: masa del metal corroído

en gramosM : masa del metal en g/moln: número de electrones por

átomo producido o consumido en el proceso

W j A t M F n

F: constante de

Faraday

j : densidad de

corriente en amp/cm2

DONDE:

18

=

CORROSIÓN GALVÁNICA

Se produce cuando un metal está conectado eléctricamente a otro distinto y en presencia de un electrolito



CORROSIÓN POR PICADURAAtaque localizado, que produce pequeños agujeros en un

metal. Son difíciles de detectar. Generalmente ocurre cuando los metales están expuestos a líquidos que se mueven a velocidades elevadas. (Por ejm. acero inoxidable, aluminio en presencia de cloruros)


El deterioro debido al movimiento relativo, suficientemente rápido entre un fluido y la superficie del material de lugar a la corrosión por erosión.

El movimiento del fluido arrastra los productos de corrosión, remueve el electrolitos sobre el material reduciendo el efecto de polarización.

CORROSIÓN POR CAVITACIÓN

Es producida por la formación y colapso de burbujas en la superficie del metal (en contacto con un líquido). Genera una serie de picaduras en forma de panal.


CORROSIÓN SELECTIVA

El ataque ocurre sobre uno de los componentes de la aleación. El caso mas común se presenta en el latón. El ataque corrosivo es sobre el Zinc, dejando una cubierta de cobre porosa dando lugar a celdas galvánicas sub microscópicas.(descincado)

Otras aleaciones que también experimentan esta forma de corrosión son:

Ni, Cr, Sn en aleaciones de cobre.Ni en los aceros Ag en aleación con Au(75 %Ag,25%

Au)

Latón


CORROSIÓN INTERGRANULAR

Corrosión selectiva en los bordes de los granos de un metal o aleación sin ataques apreciables a los granos o a los cristales mismos. Se presenta y propaga a lo largo de los límites de grano. Por ejemplo: Ni en presencia de gases sulfurados.


Corrosión localizada

CORROSIÓN BAJO TENSIONES CRACKING).


Se debe al efecto combinado de tensiones internas en el material y ataques localizados por agrietamiento. Se forman pilas locales como consecuencia de la deformación elástica y plástica producidas por tensiones internas o esfuerzos aplicados desde el exterior. Las fracturas de corrosión bajo tensión se intensifican por la presencia de sustancias corrosivas especificas como Cl-. OH-, NO3- o NH4

+

Por ej. Aleaciones de Al en soluciones de NaCl, Aleaciones de Cu en soluciones amoniacales, aceros inoxidables en agua de mar, etc.

CONTROL DE LA CORROSIÓN

Selección de

materiales

Recubrimientos Diseño Protección anódica y catódica

Control del medio

Metálicos No metálicos

Aleaciones

Metálicos (cinc, estaño, cobre-níquel-cromo) Inorgánicos (cerámicos y vidrio) .

Orgánicos (lacas barnices, pinturas, materiales poliméricos)

Evitar excesos de tensiones Evitar contacto de distintos metales

Evitar grietas

Eliminar el aire

Catódica (corriente impresa y ánodos de sacrificio)

Anódica (corriente impresa)

•Temperatura •Velocidad

•Oxígeno

•Concentración de iones

•Inhibidores

•Biocidas

•pH



Prevención de la corrosión


Ánodo de sacrificio Corriente impresa

Corrosion del Fe

CátodoÁnodo

Aire

Agua

Hierro

Herrumbre

Protección catódica de un depósito de hierro

Oxidación Reducción

Depósito de hierro

Ejemplo: Corrosión del Fe


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Ing. clara Turriate M.

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Inhibidores ce corrosión Son sustancias que reducen la disolución del metal ya sea actuando sobre el proceso de corrosión(inhibidores anódicos) o sobre la reacción de reducción (inhibidores catódicos)

A) Inhibidores Anódicos: -Pueden formar películas con los cationes metálicos-Pueden promover la estabilización de los óxidos -Pueden reacciona con las sustancias potencialmente agresivas.

B) Inhibidores catódicos.-Son menos eficaces pero más seguros-Si se usan en dosis insuficientes no incrementan los riesgos de corrosión-Se utilizan polifosfatos, fosfonatos, Zn-Son más estables, forman una película polarizante que dificulta la reacción de reducción del oxigeno.

Protecciones


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CORROSIÓN BACTERIANA

Producido por los microorganismos que se adhieren al a superficie metálica formado biofilm (material polimérico en el que se encuentran embebidos los microorganismos, sus productos metabólicos y material inorgánico)

MecanismoDespolarización catódica, por ejemplo:

Disolución de metal: Fe0 Fe+2 + 2 e-

Reducción hidrógeno: 2H+ + 2e- H2

Disociación Agua: H2O H+ + OH-

Actividad Biológica: SO4= + 4· H2 S= + 4· H2O

Producto de corrosión: Fe+2 + S= FeSProducto de corrosión: 3· Fe+2 + 6· OH- 3· Fe(OH)2

4· Fe + SO4= + 4· H2O3·Fe(OH)2+ FeS+ 2·(OH)-

CORROSION BACTERIANA

¿Estará protegido el metal si el recubrimiento presenta un orificio?


Si No

MEDIDA DE LA VELOCDAD DE CORROSION


V = K W

A D T

K = constanteW = Masa que pierde el material (g)A = Área del material (cm2)D= Densidad del material (g/cm3)T = Tiempo que se expone el material al medio corrosivo (días)

----------Se expresa en mpy(mils pulg per year) o en mm/y (milímeros por año) que expresa la cantidad de corrosión que penetra al material.

El acero se corroe en el agua del mar a: 0,13mm/año T= 25 ° C

Clasificación de metales usados para manipular sustancias químicas (corrosión

uniforme)MEDIDA DE LA CORROSIÓN

RESISTENCIA A LA CORROSIÓN

USOS

< 0,13 mm/año Buena resistencia a la corrosión.

son aptos para su empleo en: asientos de válvulas, ejes de bombas, muelles entre otros.


De 0,13 a 1,3 mm/año Satisfactoria resistencia a la corrosión .

depósitos, tuberías, cuerpos de válvulas entre otros.

> 1, 3 mm/año No satisfactorios.

Ejercicios de aplicación1. Un extremo de un alambre de hierro se sumerge en un electrolito de iones Fe2+ de concentración 0,02M y el otro en un electrolito de iones Fe2+ de concentración 0,005m . Los dos electrolitos están separados por una pared porosa.

a)Qué extremo del alambre se corroe?

b)¿Cuál es la diferencia de potencial entre los dos extremos del alambre en el momento de sumergirlos en los electrolitos?


Ejercicios de aplicación2. Un tanque cilíndrico de acero fundido de un metro de altura y 50 cm de diámetro contiene agua aireada hasta un nivel de 60 cm y después de 6 semanas presenta una pérdida de peso por corrosión de 304. Calcule: a) la corriente de corrosión; b) la densidad de corriente implicada en la corrosión del tanque. Supóngase que la corrosión es uniforme sobre la superficie interior del tanque y que el acero se corroe en la misma forma que el hierro puro.

Rta. 0,289 A, 2,53x10-5 A/cm2


Ejercicios de aplicación

3. La pared de un tanque de acero que contiene agua aireada se está corroyendo a una velocidad de 54,7mdd (mg/(dm2. día)). ¿En cuánto tiempo el espesor de la pared disminuirá en 0,50mm.

Densidad del Fe= 7,87g/cm3


Ejercicios de aplicación

4. Una muestra de Zn se corroe uniformemente con una densidad de corrosión de 4,27x10-7 A/cm2 en una solución acuosa. ¿Cuál es la velocidad de corrosión del Zn en miligramos por decímetro2 por día?.



6. La pared de un tanque de acero, conteniendo agua desmineralizada, se corroe a una velocidad de 30 mg/dm2-dia. ¿Cuánto tiempo tardará en disminuir el espesor de la pared 0,8 mm? Densidad del acero = 7,81 g/cm3

Rta. 20826.666 días

5. La pared de un tanque de acero conteniendo agua aireada se está corroyendo a una velocidad de 54,7 mdd. o 54,7 mg de metal se corroe en cada dm2 de superficie por día. ¿Cuánto tardará en disminuir el espesor de la pared en 0,50 mm? Densidad del acero = 7,87 g/cm3

Rta. 719,3784 días

El proceso de corrosión es considerado por las personas e industrias como un mal que pone en evidencia el estado natural de los metales logrando el deterioro del mismo.

El estudio de la corrosión forma parte indispensable para un Ingeniero, ya que dependerá de él, detectar a tiempo o no en una empresa, el riesgo de corrosión de un metal.

Es importante considerar el esfuerzo humano para diseñar y reconstruir el equipo metálico corroído y que puede estar disponible para otros propósitos. La corrosión por tanto es un proceso destructivo en lo que a ingeniería se refiere y representa una enorme pérdida económica.


Finalmente:

corrosion 2014 2

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