Corrosión

República Bolivariana de Venezuela Instituto Universitario Politécnico "Santiago Mariño" Ampliación, Maracaibo Edo-Zulia

Corrosión

Janine Luzardo 24.731.815 Ing. Química

Maracaibo, Octubre de 2022

Introducción

La presente presentación tiene como finalidad ampliar los conocimientos teóricos que se imparten en el enfoque de varios puntos sobre un tema importante, en este caso la corrosión. Se planteará posibles soluciones a fenómenos naturales de los materiales, la protección catódica, sus tipos, los factores que influyen y su importancia. Constará de un desarrollo textual que explicaremos a continuación.

Definición

La corrosión es un proceso electroquímico que deteriora el metal al reaccionar con el ambiente. El proceso de corrosión deteriora el hierro dentro del acero implicando la pérdida de sus características principales como pueden ser la dureza o resistencia. La corrosión es un proceso químico en el que suelen intervenir tres factores: el elemento corroído, el ambiente y, generalmente, el agua. Sin embargo, también existen sustancias corrosivas, o sea, capaces de producir la corrosión de los materiales con los que entren en contacto directo. La mayoría de procesos de corrosión involucran reacciones de reducción-oxidación, donde para que se desarrollen estos procesos, es necesaria la existencia de tres constituyentes: (1) unos electrodos (un ánodo y un cátodo) (2) un electrolito, como medio conductor, que en la mayoría de casos corresponde de una solución acuosa, y (3) una conexión eléctrica entre los electrodos.

Historia

• Comienza con la introducción del uso del hierro, ya que los primeros metales empleados que se encontraron en su estado elemental su corrosión no ocasionaba notables problemas, es por ello que pasaron muchos siglos sin iniciarse una verdadera curiosidad por las causas de la corrosión.
• Investigaciones de Faraday entre 1834 y 1840, dieron la demostración de la relación esencial existente entre la acción química y la generaci6n de corrientes eléctricas.
• En 1788 Austin hizo observar que el agua originalmente neutra tiende a volverse alcalina cuando actúa sobre el hierro, esto se debe a que en las aguas salinas se produce hidróxido sódico como producto catódico del proceso electroquímico de la corrosión.
• La interpretación de que la corrosión es un fenómeno electroquímico, fue establecida por el francés Thénard en 1819. Michael Faraday. Louis Jacques Thénard.

Origen

• Entre 1388 y 1908 se desarrolló el punto de vista de que los ácidos eran los agentes principales responsables de la corrosión, particularmente era sustentado que el orín en el hierro que se formaba si estaba presente el ácido carbónico.
• Pronto, en 1905 se puso de manifiesto por Dunstan Goulding y Jowet, que el hierro expuesto al agua y oxígeno, sin la presencia del ácido carbónico, se forma orín.
• En 1910 los alemanes Heyn y Baver, realizan amplias investigaciones sobre corrosión, fueron los primeros en establecer medidas de velocidad de corrosión en numerosos líquidos, sobre hierro y acero, estableciendo cuantitativamente el hecho de que el ataque del hierro se estimula por contacto con un metal más noble, mientras que el contacto con un metal más activo confiere protección total o parcial.
• Velocidad de penetración de la corrosión (VPC ) o la perdida de espesor del material por unidad de tiempo.

• En las últimas décadas, las necesidades industriales han conducido al estudio de problemas planteados durante la explotación. De este modo se han conocido la corrosión intergranular del latón en atmósferas que contienen amoniaco.
• El año 1938 marca un hito en la historia de los conocimientos sobre la corrosión gracias a las aportaciones del belga Pourbaix; por sus trabajos en el campo de la Termodinámica aplicada a la corrosión.
• Desafortunadamente, para la firmeza de estas nuevas teorías, no ocurren en la práctica, debido al aislamiento producido por los productos de la corrosión. Finalmente es de justicia mencionar en el campo del planteamiento pragmático, las grandes aportaciones de la Industria Petrolera Mundial, y de las Marinas de los países desarrollados en el logro de las técnicas de anticorrosión.

Tipos

Por Grietas o fisuras

Generalizada

Bajo Tensión

Picaduras

Intergranular

Corrosión Generalizada

También llamada corrosión uniforme, es el tipo de corrosión más conocido y también el más fácil de detectar y prever. Es inusual—aunque no inaudito—que la corrosión general produzca fallos desastrosos. Por esa razón, la corrosión general se ve más como una cuestión estética que como un problema serio. La corrosión generalizada se produce de forma relativamente uniforme en la superficie de un metal. Al calcular la presión de servicio, se debe tener en cuenta el retroceso gradual del espesor de pared del componente.

Se forma En un entorno marino u otros entornos corrosivos, la superficie del acero al carbono o de baja aleación comienza a degradarse, permitiendo la formación de una capa de óxido de hierro que con el tiempo se hace más gruesa, hasta que se desprende y se inicia una nueva capa.

Corrosión por Grietas o Fisuras

La corrosión por grietas es una forma de corrosión electroquímicamente localizada que puede presentarse en hendiduras y bajo superficies protegidas, donde pueden existir soluciones estancadas.

La corrosión por grietas tiene una reconocida importancia en ingeniería toda vez que su presencia es frecuente bajo juntas, remaches, pernos y tornillos, entre válvulas y sus asientos, bajo depósitos porosos y en muchos lugares similares. La corrosión por grietas se produce en muchos sistemas de aleaciones como el acero inoxidable y aleaciones de titanio, aluminio y cobre. Para que ocurra este tipo de corrosión, la grieta ha de ser lo suficientemente ancha para permitir que se introduzca liquido, pero a la vez lo bastante estrecha para mantener estancado el liquido.

Corrosión por Picaduras

Se produce cuando la capa protectora de óxido de la superficie del acero inoxidable se rompe, permitiendo que el metal virgen que hay debajo se haga susceptible a la pérdida de electrones por oxidación en presencia de una solución acuosa corrosiva. Esta reacción electroquímica inicia la formación de pequeñas cavidades u “hoyos.” La corrosión por picaduras también puede facilitar la formación de grietas en componentes sometidos a tensiones de tracción. Los entornos con concentraciones mayores de cloruros, incluyendo los creados por la evaporación de gotas de agua salada son propensos a la corrosión por picaduras, especialmente a altas temperaturas.

Corrosión bajo tensión

Corrosión bajo tensión CBT (SCC) se puede definir como un mecanismo de falla por agrietamiento causado por la acción combinada de un medio ambiente corrosivo y un esfuerzo de tensión. Estos dos componentes: esfuerzos de tensión y corrosión, interactúan de forma sinérgica para ocasionar agrietamiento, el cual se origina en la superficie del metal expuesto al medio corrosivo y se propaga como una respuesta al estado de esfuerzo aplicado en el componente Las grietas de corrosión bajo tensión se caracterizan por ser finas y muy cerradas, por lo tanto la identificación visual de este tipo de agrietamiento, en anticipación a la ocurrencia de una falla a gran escala, no es tarea fácil.

Uno de los más importantes ejemplos de corrosión intergranular es la que tiene lugar en algunos aceros inoxidables austeníticos (18% Cr 8% Ni) cuando son calentados o enfriados lentamente a través del rango de temperaturas de 500 a 800ºC.

Corrosión Intergranular

Es un deterioro por corrosión localizada y/o adyacente a los limites de grano de una aleación. Bajo condiciones ordinarias, si un metal se corroe uniformemente, los limites de grano serán sólo ligeramente más reactivos que la matriz. Sin embargo, bajo otras condiciones, las regiones de límite de grano pueden ser muy reactivas, resultando una corrosión intergranular que origina pérdida de la resistencia de la aleación e incluso la desintegración en los bordes de grano.

Características

La característica más importante es que sólo ocurre en presencia de un electrolito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas anódicas y catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica oxidación (corrosión) En la región catódica la inmunidad del metal.

• Como el mecanismo de corrosión es electroquímico, su característica principal es la presencia de un proceso anódico y otro catódico, con un electrólito de resistencia óhmica determinada.
• Siempre que la corrosión esté originada por una reacción (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión

• La reacción que se origina en el fenómeno de la corrosión depende de la naturaleza química del entorno y de la concentración efectiva de las especies reactivas
• El efecto de la corrosión es una alteración de las propiedades de los materiales afectados, que pueden venir acompañadas de una perdida de materia.

Factores que influyen

Relación entre la región Catódica y Anódica

Naturaleza del Producto

Naturaleza de los metales

Efecto del oxígeno

Temperatura

pH del medio

Sobretensión de Hidrogeno

Naturaleza de los metales

Como el mecanismo de corrosión es electroquímico, su característica principal es la presencia de un proceso anódico y otro catódico, con un electrólito de resistencia óhmica determinada. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción (oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, salinidad del fluido en contacto con el metal y de las propiedades de los metales en cuestión.

Relación entre la región Catódica y la Anódica

Naturaleza del Producto

El producto de corrosión formado como óxido metálico puede actuar como pelicula protectora si es estable insoluble y no porosa. si este actua como pelicula protectora, previene la corrosión posterior actuando como barrera entre la superficie del metal y el medio de corrosión. Por otro lado, si el producto de la corrosión es inestable, poroso y soluble, la corrosión aumenta.

La velocidad de corrosión está influenciada por el tamaño relativo del área catódica y anódica. Si el metal tiene un ánodo pequeño y una región catódica grande, la velocidad de corrosión es muy alta. A medida que la relación disminuye aumenta la velocidad de corrosión.

pH del medio

La velocidad de corrosión en metales es mayor en los pH ácidos que en los neutros y alcalinos. En caso de los metales, como el aluminio la tasa de corrosión es alta incluso con un pH alto.

Temperatura

La tasa de Corrosión aumenta con el incremento de la temperatura. Como consecuencia, la corrosión progresa más rapidamente a altas temperaturas.

Efecto del Oxígeno

El oxígeno desempeña un papel importante como medio de corrosión. Si el metal se expone a concentraciones diferentes de oxígeno, se produce una corrosión por aireación diferencial.

Sobretensión del Hidrógeno

El metal con menor sobretensión en susuperficie es mas suceptible a la corrosión, cuando la reacción catódica es del tipo de evolución de hidrógeno. A menor sobretensión la liberación de gas hidrógeno es fácil.

Importancia del Estudio de la Corrosión

La corrosión es la causa general de la alteración y destrucción de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados. La importancia de los problemas de corrosión generados económica lo cual es difícil de dar, debido que hay pérdidas directas referidas exclusivamente al valor del material destruido y unas pérdidas indirectas cuya valoración es más complicada de dar como la contaminación de la producción debido a un fallo en el metal, pérdidas del producto, consumo de energía, pérdida de rendimiento en procesos o por acumulación de productos de corrosión en paredes, sobre-espesor de los materiales.

Conclusión

En conclusión, la corrosión puede presentarse de diferentes formas, causas como las altas temperaturas, tipos por lo que tengan con otro tipo de metales. La corrosión de un metal con el medio produce el deterioro en sus propiedades físicas y químicas, la característica de este fenómeno solo ocurre en presencia de un electrolito ocasionando regiones anódicas y catódicas. Todos los metales y alecciones son susceptibles de sufrir el fenómeno de corrosión.