DIAGRAMA DE FASES SEGÚN EL TIPO DE MATERIAL IDENTIFICADO

Haciendo uso del Microscopio Electrónico de Barrido (SEM), se dedujo que el material de estudio es una Aleación de Al-Si. El respectivo diagrama de fases se presenta en la Figura 39.

Como se puede apreciar en la Figura 39, el sistema binario Al-Si forma un sistema eutéctico a una temperatura de 577 ºC y con una composición del 11,6%, donde la microestructura está formada por una fase  y una dispersión de fase  o silicio. La solubilidad del silicio en la matriz de aluminio es máxima a la temperatura del punto eutéctico. En condiciones de equilibrio la solución sólida de aluminio o fase  tiene un contenido de silicio del 1.3% a 550 ºC y baja hasta 0,05-0,008% a la temperatura de 250 ºC.

Figura 39. Diagrama de fases Aluminio-Silicio

Fuente: Referencia [15]

43 _{Apartado basado en la Referencia [15] , [16] y [31]}

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En este tipo de aleaciones, el silicio puede aparecer de dos formas: 1. A partir de la precipitación de la solución sólida

2. A partir de una forma directa durante el proceso de solidificación.

Desde el punto de vista cristalográfico ambas formas son equivalentes, pero difieren en la forma y distribución. En procesos de Fundición o Colada, las aleaciones de Al- Si no suelen alcanzar estructuras totalmente en equilibrio y suele aparecer silicio libre en los lingotes.

Figura 40. Diagrama de fases Al-Si

Fuente: Referencia [16]

Los resultados de investigaciones metalográficas, muestran que la aleaciones vaciadas de aluminio son caracterizadas por una estructura dendrítica de solución sólida α, como matriz de la aleación, así como caracterizada por la formación de grandes placas irregulares de la fase Si-β presentes en la matriz de una manera desordenada, granos eutécticos (α+β) con una morfología que depende de la concentración de masa de silicio y cobre.

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Figura 41. Identificación de fase en toma metalográfico tomada en el SEM. (a) Silicio y (b) Aluminio

Fuente: Propia 44

Figura 42. Identificación de las fases de toma metalográfica obtenida en Microscopio Metalográfico. (a) Silicio y (b) Aluminio

Fuente: Propia45

44 _{Datos obtenidos por medio del SEM de la Universidad Nacional de Colombia- Sede Bogotá} 45 _{Datos obtenidos por medio del Microscopio Axio Observer D1m de la Universidad Distrital de} Bogotá- Sede tecnológica.

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A partir de lo anterior, se concluye que el material se encuentra en una fase Eutéctica ya que el porcentaje de peso de Silicio presente en aleación se encuentra en el rango del 8% al 12%, según lo hallado en el SEM. Al realizar la revisión de las imágenes metalográficas, tomadas a través del Microscopio Electrónico de Barrido y el Microscopio Óptico, se evidenciaron características significativas en cada imagen. Para el caso del SEM se evidencia en la mayoría de las tomas realizadas, que el aluminio se presenta con una estructura dendrítica en la matriz de aluminio y se pueden identificar las inclusiones de Silicio presentes en la muestra sin un patrón especifico, es decir, que los granos se encuentran de manera aleatoria y desordenada en el material (figura 41). Por otro lado, las tomas realizadas con el Microscopio Óptico, muestran al aluminio como granos, donde los límites de estos, son claramente identificables y el Silicio aparece como agujas incrustadas en el material de manera aleatoria (figura 42).

6.2 IDENTIFICACIÓN DE TIPOS DE CORROSIÓN

Posteriormente de la identificación del material, analizamos los tipos de corrosión que se presentan en las piezas, la identificación de estos debe hacerse luego de analizar y entender el marco teórico y conceptual específicamente la sección 4.2.2 donde se describen detalladamente los tipos de corrosión que pueden presentarse en el material de estudio.

Gracias diferentes herramientas como los microscopios o la inspección visual general se estudia la morfología del material y de esta manera se pueden observar varios tipos de corrosión originados por diferentes motivos. Se tomaron varias fotografías a las piezas donde se podrá detectar los tipos de corrosión que afectaron al material y llegar a conclusiones metalográficas muy claras.

Se estudiará la corrosión analizando cada tipo que se pueda encontrar e inspeccionando las piezas para detectar si lo hay o no.

 CORROSIÓN GENERALIZADA:

Dentro de la clasificación de corrosión generalizada, podemos detectar corrosión galvánica y por altas temperaturas.

Corrosión galvánica: Hay corrosión galvánica en las regiones donde estaba en contacto con otros metales (secciones donde estaban los tornillos). En la figura 43

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se puede observar claramente y analizando se determinó que es corrosión galvánica ya que cuando dos o más diferentes tipos de metal entran en contacto en presencia de un electrolito, se forma una celda galvánica porque metales diferentes tienen diferentes potenciales de electrodo o de reducción. El electrolito en este caso el agua suministra el medio que hace posible la migración de iones por lo cual los iones metálicos en disolución pueden moverse desde el ánodo al cátodo. Esto lleva a la corrosión del metal anódico (el que tienen menor potencial de reducción) que en las piezas que se estudia es la fundición de aluminio-silicio; (ver anexo H). A la vez, la corrosión del metal catódico (el que tiene mayor potencial de reducción) se retrasa hasta el punto de detenerse en este caso el material es acero endurecido, que es el material del que estaban hechos los tornillos. La presencia de electrolitos y un camino conductor entre los dos metales puede causar una corrosión en un metal que, de forma aislada, no se habría oxidado.

Figura 43. Corrosión galvánica encontrada en las regiones que estaban en contacto con otros metales e inmersos en el medio húmedo.

Fuente: Propia

Corrosión por altas temperaturas: Analizando el contexto en el que estaban las piezas, el intercambiador de calor recibía agua a unas temperaturas tan altas que esta podría estar más allá de su punto de ebullición por lo tanto el vapor de agua que es un gas muy oxidante hace que el material se corroa muy fácil. En la figura 44 se ve una fotografía a la probeta metalográfica 1 (ver figura 33) en la que se muestra corrosión por altas temperaturas.

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Figura 44. Corrosión por altas temperaturas vista en la probeta 1.

Fuente: Propia46

 CORROSIÓN LOCALIZADA:

Dentro de la clasificación de corrosión localizada encontramos en las piezas corrosión por picadura.

Corrosión por picadura: Este tipo de corrosión es fácil de detectar a simple vista, ya que se caracteriza por poros localizados en la superficie o cerca de esta. En los cabezales del intercambiador desde la etapa de corte en la preparación de probetas se notaron gran cantidad de poros cerca de la superficie, se debe mencionar que los defectos de la fundición (porosidades) incrementan la posibilidad de que haya corrosión por picadura. En la figura 45 se puede observar el material luego de la fase de corte con las picaduras. Y en la figura 46 pueden verse dos de estas picaduras con mejor precisión.

46 _{Datos obtenidos por medio del Microscopio Axio Observer D1m de la Universidad Distrital de} Bogotá- Sede tecnológica.

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Figura 45. Corrosión por picadura en piezas luego de la fase de corte.

Fuente: Propia.

Figura 46. Corrosión por picadura vista desde MEB.47

Fuente: Propia

Tuberculación: Se detectó formación de tubérculos por organismos biológicos que viajaban en el ambiente acuoso en el que se encontraban las piezas, en la figura 47 se puede observar la morfología de estos en varias regiones de las tapas luego de la fase de corte.

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Figura 47. Tuberculación en las tapas del intercambiador de calor.

Fuente: Propia

 CORROSIÓN METALÚRGICAMENTE INFLUENCIADA

Corrosión intergranular: Se observa claramente en la figura 48 que hay agrietamientos en la estructura intergranular, puesto que en las imágenes de microestructura no se detecta uniformidad para los limites del grano esto puede ser causado por que átomos de agua segregaron a los límites de grano y aceleraron localmente la corrosión o por el óxido de aluminio liberado por la capa pasivante el cual se precipita y que resulta ser más noble que la matriz.

Figura 48.Corrosión intergranular vista en probeta 2.

Fuente: Propia48

48 _{Datos obtenidos por medio del Microscopio Axio Observer D1m de la Universidad Distrital de} Bogotá- Sede tecnológica

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

Erosión por cavitación: La principal causa del desgaste del materiales la erosión por la cavitación puesto que la presión y las secciones de las tuberías a las que estaba sometida el agua que viajaba el intercambiador pueden variar es una causa muy general en este tipo de equipos. En la figura 49 se observan regiones en las que se evidencia la perdida de material de gran magnitud.

Figura 49.Erosión por cavitación en regiones de contacto directo con el medio acuoso en movimiento.

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