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(1)

UNIVERSIDAD AUTONOMA DE NUEVO LEON

ó

7 FACULTAD DE INGENIERIA MECANICA Y ELECTRICA

PROGRAMA FORMACION

DE PROFESORES

CORROSION

EXPOSITOR:

Dra. Patricia Rodríguez López

26 al 30 de Enero de 1998

(2)
(3)

I O O T ^0!

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FECHA:

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CORROSION

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(4)
(5)

QUE ES LA CORROSION?

ES EL DETERIORO DE LOS METALES DEBIDO A UNA

OXIDACION

MEDIO AMBIENTE

QUE ES LA OXIDACION?

ES LA PERDIDA DE ELECTRONES (e)

Fe — MEDIO AMBIENTE —* Fe2+ + 2e

(6)

OXIGENO • METAL

* OXIDOS

(7)

EN CORROSION SE DISTINGUE

LA CORROSION TECNICA

LA CORROSION CIENTIFICA

/

LA CORROSION TECNICA:

LAS PERDIDAS QUE LA CORROSION OCASIONA SON DE GRAN

CONSIDERACION

. REPARAR CONTINUAMENTE LA ESTRUCTURA DETERIORADA

• SUFRAGAR LOS ENORMES GASTOS QUE SUPONE LA APLICACION DE VARIOS METODOS DE PROTECCION COMO:

PINTURAS PROTECTORAS

RECUBRIMIENTOS METALICOS

UTILIZACION DE SUSTANCIAS INHIBIDORAS

PROTECCION CATODICA

PROTECCION ANODÍCA

(8)

LA CORROSION CIENTIFICA:

LOS MEDIOS NATURALES

MARINO (C1-) AMBIENTE ( 0 2 )

AGENTES QUIMICOS AGRESIVOS

EXISTEN

OTROS FACTORES:

(9)

LA IMPORTANCIA DE LA CORROSION SE PUEDE DEFINIR:

- LA DESTRUCCION O DETERIORO DE UN MATERIAL A CAUSA DE

SU REACCION CON EL MEDIO AMBIENTE

- LA DESTRUCCION DE LOS MATERIALES POR CUALQUIER MEDIO

* E L PROCESO INVERSO DE LA METALURGIA EXTRACTIVA EN

DONDE LOS MATERIALES METALICOS VUELVEN AL ESTADO

COMBINADO EN EL QUE SE ENCUENTRAN EN LA NATURALEZA

LA CORROSION TIENE UNA TRASCENDENCIA

ECONOMICA,

YA

QUE ES UN FENOMENO INEVITABLE AL SER RESPUESTA DE LOS

METALES A UNA LEY NATURAL.

(10)

R E P O R T E H O A R (DEPT. OF TRADE AND INDUSTRY, LONDRES)

3.5 % PIB

GASTOS OCASIONADOS POR:

MEDIDAS PREVENTIVAS

MANTENIMIENTO

SUSTITUCION DE PARTES CORROIDAS

PERDIDA DE PRODUCCION

PARO PARCIAL DE LA PLANTA

(11)

R E P O R T E H O A R (DEPT. OF TRADE AND INDUSTRY, LONDRES)

3.5 % PIB

GASTOS OCASIONADOS POR:

1

MEDIDAS PREVENTIVAS

MANTENIMIENTO

SUSTITUCION DE PARTES CORROIDAS :

PERDIDA DE PRODUCCION

PARO PARCIAL DE LA PLANTA

(12)

EL HIERRO ES UNO DE LOS METALES QUE SE CORROE CON

MAYOR FACILIDAD Y ES EL QUE SE PRODUCE MAS, POR ESTA

RAZON EL PROBLEMA DE LA CORROSION SE CENTRA

PREFERENTEMENTE EN EL HIERRO Y LOS ACEROS, PUES POR LO

GENERAL CASI TODA LA INDUSTRIA SE COMPONE O UTILIZA EL

ACERO:

* EL DEPOSITO DE ACERO QUE CONTIENE SUSTANCIAS QUIMICAS

* EL HORNO ROTATORIO PARA FABRICAR EL CLINKER DEL CEMENTO QUE ES DE ACERO RECUBIERTO DE LADRILLO REFRACTARIO

* EL BARCO CON SU CASCO DE ACERO QUE REALIZA LA TRANSPORTACION DE BIENES Y SERVICIOS

(13)

TIPOS DE DAÑO POR CORROSION

Ejemplos de corrosión generalizada y localizada. A: las áreas sombreadas muestran el metal afectado por la corrosión y las áreas en blanco el metal sin alterar. B: perfiles de ataque en cada caso.

CORROSION UNI FOR ME

C O R R O S I O N G E N E R A L I Z A DA I R R E G U L A R

CORROSION LOCA LIZA DA

FORMACION OE P I C A D U R A S

(14)

TABLA 2.3.—Algunas causas responsables de la formación de pilas de corrosion.

Tipos de heterogeneidades Ejemplos de pilas locales generadas

Heterogeneidades del metal

De constitución: En aleaciones bifásicas y polifásicas, partículas con-taminantes en & superficie, segregaciones, uniones bimetálicas, etc.

i

De estructura: Límites de grano, disolocaciones emergentes, anisotropía die los granos cristalinos...

De orden mecánico: Tensiones, conformación, soldadura...

De estado superficial: Grado de pulido, rayas, discontinuidades de las capas protectoras...

Heterogeneidades del medio agresivo

Diferencias de concentración de oxígeno: Pilas de Evans o de aireación diferencial.

Diferencias de concentración salina, composición o pH.

Heterogeneidades en las condiciones de exposición

Diferencias de temperatura.

(15)

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(18)

PUNTO DE VISTA TERMODINAMICO

MINERAL • METAL • ESTADO COMBINADO

EN GENERAL

(19)

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(20)

Ici,

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M A S A S O L I D A DE A g C l

Algunos ejemplos de dectrodos de referencia de fácil construcción.

( A ) Electrodo de calomelanos empleado principalmente en medidas de laboratorio (el extremo del puente salino se introduce en el electrólito donde se halla d hietal objeto de medida).

(B) Dos variantes de electrodos de cobre/sulfato de cobre de gran utilización para la medida de potenciales de metales entenados ( d d e c t r o d o de referenria se sitúa directamente en el medio que contiene d metal objeto de medida; d contacto se establece a través del tapón poroso).

(22)

CElbA ELECTROLITICA

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(23)

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(24)

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(25)

Una curva de polarización es el gráfico que representa al potencial vs la densidad de corriente ( i ) :

Polarización anòdica: Polarización catódica:

En un sólo gráfico E vs i se ven representadas las mismas curvas de polarización:

A partir de las curvas anòdica y catódica se determinan las pendientes de Tafel

^ = a + b log icorr

(26)

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Predicción de la corriente asociada a las semirreaciones

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F©2+ •

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(32)

Predicción de la corriente total de cada reacción

electroquímica

<P

(33)

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Obtención de la pendiente de Tafel mediante diagramas

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t

A <P

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(34)

Figura 3.3.~-Diversas representaciones de las curvas tensión-corriente, para el caso de una polarización de activación:

a) Curva experimental en trazo continuo. A trazos, las curvas de los procesos

individuales.

b) Diagrama de Evans en c o o r d e n a d a s normales.

(35)

/

corr

Comportamiento de

la

ecuación ffl para diferentes

condiciones del componente I

t

(36)

POLARIZACION

Los metales adquieren una diferencia de potencial ( A E ) cuando se sumergen en cualquier solución acuosa, esto es porque se genera un campo eléctrico debido a la formación de la doble capa electroquímica ( d t ) que es una capa compacta con cargas en la interfase metal-solución:

METAL

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V

SOLUCION

capa m

compacta capa difusa

La reacción electroquímica que se l e v a a cabo durante la disolución del metal

E eq = metal - {) solución

Este valor de potencial de equilibrio depende de la concentración de especies en la solución y del tipo de metal.

Es decir, el metal sufrirá una corrosión, alejándose por lo tanto del equilibrio, este proceso de corrosión sucede cuando el potencial del metal deja de ser el potencial de equilibrio desplazándose-a un cierto valor de potencial (7^ ) expresando este cambio de potencial de la-siguiente forma:

(p metal = <P metal + ^

E e q = [ f metal + ^ ] - solución

(37)

~ f»

La curva de polarización es la relación entre el potencial impuesto a un electrodo y la intensidad medida debido a ese potencial, como ya se mencionó anteriormente, existe una barrera de energía que la reacción de corrosión tiene que vencer (energía de activación) para que el metal pase a disolución, con la formación de cargas positivas del metal, esta barrera de corrosión se puede modificar, es decir, la velocidad del proceso de corrosión puede variar mediante variaciones de potencial de electrodo, polarizaado al metal.

Se conocen tres tipos de polarización:

Polarización de activación ( ^ a) Polarización de concentración ( ^ c) Polarización de resistencia ( r)

La polarización de activación se relaciona con la energía de activación y la facilidad con que el metal en solución pasa a una forma iónica, a los cationes del metal, esta polarización se asocia al paso más lento de una reacción, que es la transferencia de cargas del metal a través de la interfase (de) hasta el seno de la solución:

Fe de Fe 2+

La polarización de concentración es la variación del potencial debido a los cambios de concentración que existen en la vecindad del metal debido al flujo de corriente que altera la composición de la solución, existen tres mecanismos para el movimiento de iones de la superficie del metal a la solución:

M i s i ó n Migración

Convección o agitación.

La polarización de resistencia se genera por una caída de potencial (IR) en las vecindades del metal a consecuencia de la inmediata capa de solución en contacto con el metal, de la formación de películas u óxidos en la superficie del metal, y de productos de corrosión poco conductores.

(38)

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(41)
(42)

D E N S I D A D DE C O R R I E N T E

(43)

D E N S I D A D DE C O R R I E N T E

-Ejemplo de curva de polarización catódica.

(44)

Ha*

Curva típica de polarización:

E Curva anòdica

Zona transpasiva desprendimiento de 0 2

Zona pasiva

Zona activa

l o g l

Curva catódica

La rapidez con la cual ocurre la corrosión se determina por factores cinéticos en la interfase metal-solución, como la transferencia de electrones a través de la doble capa o por el transporte de masa o difusión de iones:

metal

a

. - o

+ 0 solución

iones solvatados

interfase capacitor

(45)

Una curva de polarización es el gráfico que representa al potencial vs la densidad de corriente ( i ) :

Polarización anòdica:

E

Disolución del metal

V

Formación de 0 2

Polarización catódica:

E

i crit

Formación de H2

Depòsito del metal

J v J

i crit

— •

En un sólo gráfico E vs i se ven representadas las mismas curvas de polarización:

E

Ecorr i

<

Curva anòdica

Curva catódica

y

icorr log i

A partir de las curvas anòdica y catódica se determina® las pendientes de Tafel

H = a + b log icorr

(46)

Figura 5.5.—Diversas representaciones de las curvas tensión-corriente, para el caso de una polarización de activación:

a) Curva experimental en trazo continuo. A trazos, las curvas de los procesos individuales.

b) Diagrama de Evans en coordenadas normales.

(47)

Ir:

+

polarización

E

Ec

E corr

Ea

A T

Icorr

La polarización es el desplazamiento del potencial con respecto al E corr, esto Se consigue con una fuente de corriente o con un potenciostato, imponiendo un potencial distinto al E corr, el cual puede ser positivo o negativo, se puede polarizar anódica o catódicamente, obteniendo como respuesta a esta polarización o desplazamiento del potencial una respuesta en corriente ( A I )

-Una forma en el laboratorio de obtener una curva de polarización es utilizando la Celda Electroquímica de los Tres Electrodos, la cual consiste de un electrodo de trabajo o ánodo, de un cátodo o electrodo de referencia que es con el cual se mide el potencial y un electrodo auxiliar o contraelectrodo que cierra el circuito eléctrico con el ánodo:

-Electrodo de trabajo

Electrodo auxiliar

(48)

corr

corr

Diagramapotencial/corrrenle para una pila de corrosión, en el que se hace la simplificación de reemplazar las curvas de polarización por lineas rectas.

(49)

Control catódico, la corriente de corrosión está determinada por la reacción catódica:

icorr

Control anódico, la disolución anódica del metal impone la corriente de corrosión:

Control mixto, c u a n d o la corriente de corrosión viene dada t a n t o por la reacción catódica como la reacción anódica:

(50)

fe

DIAGRAMAS DE EVANS

Los diagramas de Evans permiten explicar, por ejemplo:

Dos sistemas con distinto potencial pueden dar una misma icorr:

(51)

Control catódico, la corriente de corrosión está determinada por la reacción catódica

icorr

Control anódico, la disolución anódica del metal impone la corriente de corrosión:

Control mixto, cuando la corriente de corrosión viene dada tanto por la reacción catódica como la reacción anódica:

(52)

Control por resistencia, el efecto de una fuerte caida ohmica (IR) entre la región anòdica y la catódica da una icorr muy por debajo del valor máximo si continuaran ambas reacciones:

icorr

P AS IVACION

La pasivación es la formación de capas superficiales sobre un metal, el cual queda protegido de los agentes químicos agresivos, por lo general, esta capa son óxidos del metal que se está protegiendo.

Para la formación de estas capas es necesario que exista humedad, si no está presente, el metal sufrirá una corrosión severa en lugar de una pasivación.

Existe el peligro de que estas capas pasivas se rompan, ya sea mecánicamente o por la acción de agentes químicos agresivos, en este caso el ion cloruro, que rompe la capa pasiva, creando en la superficie una serie de orificios, rompiendo localmente la pasividad y generando una corrosión por picaduras:

metail

película pasiva

picadura

(53)

Figura 3.14.—Efecto de la relación de áreas cátodo/ánodo sobre la actividad de los p a r « galvánicos, en soüuckmes ácietes.

Figura 3.9.— Esquema del diagrama de Evans, correspondiente a un metal que se co-rroe con desprendimiento de hidrógeno, en soluciones ácidas de diferente pH.

~EHVH£~

(54)

Figura 3. /.—Ejemplo de una célula electroquímica fácil de construir en el laboratorio, incluido el electrodo de referencia.

C U R V A S DE P O L A R I Z A C I O N

Figura 3.2.— La aplicación de una pequeña polarización rompe el equilibrio existente entre Ia e Ic en el E « ^ , permitiendo medir instrumentalmente un AI, a partir del cual

(55)

P£SISTC/ÜC(A Ò£ PòKAiZfZfir^loAJ

S~T£g/\j G¿AíZy OáMOSJtAtort U A Ò/ \ /ZELAUOAJ MAIZAL

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(58)

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Al potencial fuera del equilibrio se le conoce como potencial de corrosión (Ecorr) o potencial mixto (E mixto):

E eq = [ <p metal + ^ ] - <P solución = Ecorr = E mixto

se dice potencial mixto porque éstá involucrado tanto el potencial del metal que se disuelve o se oxida como el potencial que adquiere la solución o el potencial del elemento que se reduce o se deposita.

oxidación

reducción

la corrosión y la depositación ocurren al mismo tiempo ioa = ioc .

La velocidad o cinética del proceso va a depender del sobrepotencial y de las velocidades de reacción, de la velocidad de oxidación y reducción de cada metal, originando una rapidez del proceso de corrosión, esta rapidez o velocidad se mide a través de una densidad de corriente, que es igual al cociente entre la corriente generada durante la disolución del metal y el área del mismo metal:

i = I / Area = Velocidad de corrosión = icorr

Un método para calcular una icorr es cuando se aplica el Método de Resistencia de Polarización (Rp), es uno de los métodos más utilizados en el laboratorio y de acuerdo a la Ley de Ohm:

V = m y R = V I

y una resistencia de polarización R p = AE.

A I

AE = ba « be , a

A I 2 . 3 ( b a +• b e ) I I c o r r

- - - "R? = J L

I c o r r

JB = I - i c o r r

(59)

te

l i

P A S I V A C I O N

La pasivación es la formación de capas superficiales sobre un metal, el cual

queda protegido de los agentes químicos agresivos, por lo general, esta capa

son óxidos del metal que se está protegiendo.

Para la formación de estas capas es necesario que exista humedad, si no está

presente, el metal sufrirá una corrosión severa en lugar de una pasivación.

Existe el peligro de que estas capas pasivas se roaaajpain, ya sea mecánicamente

o por la acción de agentes químicos agresivos, en este caso el ion cloruro, que

rompe la capa pasiva creando en la superficie una serie de orificios rompiendo

localmente la pasividad y generando una corrosión por picaduras:

metal

película pasiva

picadura

El picado se presenta por encima de un cierto potencial que se conoce como

potencial de ruptura (Er) o potencial de picado y es el valor del potencial donde

inician las picaduras en el electrodo pasivo y es siempre más positivo que el

potencial de corrosión (Er > Ecorr).

La transición actividad-pasividad es cuando se llega a un potencial en el cual la

corriente ya no aumenta teniendo una corriente crítica de pasivación,

posteriormente aumenta el potencial llegando a la zona de pasivación.

El potencial de Flade (Ef) es el potencial en el cual un metal que exhibe la

transición actividad-pasividad se vuelve activo al ir disminuyendo la

polarización anódica que lo mantenía pasivo.

(60)

• . Icorr a c i i u o / ¿ ^r r ^¿sWO

Figura 4. /.—Curva de polarización anòdica típica de un metal con transición actividad-pasividad. Los datos corresponden, aproximadamente, al hierro a pH < 1.

T A R a k c t r o s CR\T\C©S : > TKAOSVCVOIO ACTI\JI&AFC/P*STOLOAD

£s"td«ìo p^swJO

Tr^VX&ì C4 ACA » o » d<à A/pdS

(61)

c u i v a s

uc poiaiizacion ae meiaies pasivaoies estaii conaicionaaas por

varios factores: la temperatura, naturaleza y concentración de electrolito y

presencia de iones específicos.

Pueden influir sobre los parámetros críticos de la transición

actividad-pasividad, modificando el Ep y la I crítica de pasivación, restringiendo la

pasividad:

La intersección de ambas ramas la anódica y la catódica presenta las

' condiciones de funcionamiento del sistema en estado estacionario:

1 El metal se corroe rápidamente en el estado activo y la pasivación es imposible

tal como sucede en los aceros al C en H2SO4 diluido (0.1 N).

2 Hay tres puntos de intersección, el sistema existe en un estado pasivo inestable

y en otro activo inestable, el sistema no puede pasar espontáneamente de B a D

pero sí de D a B, se rompe la pasividad, hierro pasivado en HNO3 diluido, ya

sea por un rayón o por iones cloruro.

(62)
(63)

log l •

Figura 4.4.—Dependiendo del medio, los metales pasivables pueden encontrarse en es-tado activo, en una pasividad inestable o estable, casos que se corresponden con las

curvas catódicas 1, 2 y 3, respectivamente.

(64)

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M

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Acero !*>©*

(65)

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E S i s t e v r t a p a s i v o

E ( - ) S i s t e v n a a c t i v o

- M e d i d a « p a r t i r ¿ e C u r v a i d e p o U r i e t c t o ' n

- ^ e s ì s t t v ^ a d * p o l a r i r a c i ó n

- P u U o s d « . p o t e v x c ^ t » « W v w d a d

(66)

Inhibidores

La mayoría de los inhibidores se han desarrollado por

experimentación empírica y es posible clasificarlos según

su mecanismo y su composición:

Inhibidores del tipo Adsorción.

Representan la más amplia clase de sustancias inhibidoras.

En general son compuestos orgánicos que se

adsorben en la superficie del metal frenando su disolución

y las reacciones de redacción . En la mayoría de los casos

s&eede que estos imtóbklores afectan tanto el proceso

anédik® como el catódico. Algunos ejemplos de estos

inhibidores son las aminas orgánicas.

Tóxicos sobre la Evolución del Hidrógeno.

/

(67)

•pjKp...

mm

Introducción

La pasividad y la inhibición están íntimamente

relacionadas como medidas para el control de la corrosión.

La pasividad normalmente se refiere a los materiales que

prontamente forman productos de corrosión insolubles

que dificultan la reacción anódica y producen una marcada

polarización del ánodo.

La inhibición sirve para modificar el medio ambiente

por k adiicióim de pequeñas cantidades de inhibidores, los

cmks s<m sustancias qnae disminuyen el ritmo de la

c^rrosáóü promoviendo te formación de películas

iáasroltebl^s y dificultando así la reacción de corrosión.

La mayoría de los inhibidores producen películas sobre el

ánodo. Ambas, pasividad e inhibición son de interés para

tos ingenieros en corrosión cuando su acción es confiable

(68)

I i l a . .

I

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1 1

Inhibidores Anódicos

Cromatos.

Son altamente efectivos al proteger aleaciones

ferrosas y no ferrosas . La película protectora se forma sobre los

metales ferrosos mediante la oxidación del hierro para

formar un

óxido mezclado (Cr

2

0

3

+Fe

2

0

3

).

Existe una concentración crítica

del cromato necesaria para la

protección, ya que este inhibidor es sensitivo a los iones agresivos

como los del C1

Abajo de este mínimo puede ocurrir ataque

severo por picadura.

La protección en el acero se proporciona

en conjunto con el oxígeno disuelto en el agua para producir la

capa de óxido protectora (Fe

2

0

3

y).

Nitritos

. Puede ser nitrito de sodio (NaN0

2

) y es ampliamente

usado en sistemas cerrados recirculantes

. Elnivel de inhibidor

depende de las especies agresivas en la solución.

Los nitritos mm fiÉcitaerte ©sááa'foles a nitratos en sistemas

abiertos

de enfcamiento redrcmfentes, y

por lo tanto no son

aátecuadte; sm

embargo, cuando se formulan con bórax , los

¿fritos son excelentes itttóMtoes áe corrosión en sistemas

cernidos. El bórax mantiene el agota en niveles de 8.5 en pH.

Fosfetos. Aqm

tememos al fosfato de sodio (Na

3

P0

4

) como

Mtfbftíor amódico efectivo en presencia de oxígeno. Sus

propiedades protectoras hacia el acero son función del pH.

Su

(69)

;

í

II,

Inhibidores Catódicos

Inhibidores precipitantes.

Producen película insolubles en el

cátodo en condiciones de alto pH local y aislan el cátodo de la

solución. Bicarbonato de calcio reacciona

con

el medio alkalino

para formar CaC0

3

, quien con un adecuado pH precipita para

formar un resistente y terso depósito en la superficie del metal.

Iones de Cinc.

Son usados para producir una reducción general

en la corrosión al precipitar como hidróxido de cinc en el cátodo

debido al elevado pH local. El cinc produce un rápido desarrollo

de la película protectora sobre la superficie del metal.

Polifosfatos.

Han estado en uso por más de cuarenta años y son

muy utilizados, qnwza por su bajo costo y están hechos a base de

sales sódicas. Existea como pofetoeros lineales.

Wm&fonsattim.

Difieren de los poMfosíatos en la formación de

(70)

fe»

Carácterísticas de un Inhibidor Efectivo

i

• Proteger toda la superficie del metal del ataque corrosivo

• Ser efectivo en bajas concentraciones

• No provocar depósitos en la superficie del metal

• Ser efectivo en un amplio rango de pH, temperatura, calidad

de agua y flujo de calor

• Debe prevenir la formación de sarro y dispersar depósitos

• Debe tener poco efecto tóxico cuando es descargado

(71)

m

;

I

m\

¡»I*

Rastreadores (Scavengers).

Estas sustancias actúan al remover reactivos corrosivos de

la solución . Como ejemplos tenemos al sulfíto de sodio y

la hidrazina, los cuales eliminan el oxígeno disuelto de

la solución acuosa en la siguiente forma:

2Na

2

S 0

3

+ 0

2

- 2Na

2

SO4

N 2 H 4 + O

2

N

2

+ 2H

2

0

Es obvio qee tafes inhibidores trabajarán muy

efectivamente ea reacciones donde la reducción de

exige®© es te coitJtr©ted<ora ée la reacción catódica

y no

serán efectivas em sottociomes ácidos agresivas.

Omémwtes*

Tales systoicias como los cromatos, nitratos y sales

férricas también actúan como inhibidores en muchos

sistemas y son utilizados principalmente para inhibir la

corrosión de metales y aleaciones que muestran

transiciones actividad-pasividad, tales como el hierro

y

(72)

INTRODUCCION |

i

Con frecuencia se piensa que la corrosión se rediuce a los fenómenos

de formación de herrumbre (óxido) o al empañado o pérdida de brillo que

sufren los metales. Sin embargo, la corrosión puede actuar de una manera

tal, que pueda conducir a que un metal falle por agrietamiento o a pérdida

de su resistencia o ductilidad.

En general, y salvo algunas pocas excepciones, cada uno de los tipos

de corrosión se produce por procesos electroquímicos, aunque no siempre

se forman productos de corrosión visibles ni el metal sufre pérdidas de peso

(73)

["CORROSION UNIFORME"")

La corrosión tiene muchas formas, de las cuales la más simple es el

ATAQUE UNIFORME.

Esta es quizá la forma más comúnmente

encontrada y

se caracteriza por un adelgazamiento progresivo

y

uniforme del componente metálico.

1 TIPOS DE CORROSION UNIFORME (

a) CORROSION ATMOSFERICA

b) CORROSION GALVANICA

c) CORROSION POR CORRIENTE DESVIADA

(STRAY-CURRÍENT CORROSION)

d) CORROSION BIOLOGICA

e) CORROSION POR SALES FUNDIDAS

f) CORROSION A ALTAS TEMPERATURAS

(74)

CORROSION ATMOSFERICA |

Se define como

la degradación de materiales expuestos al aire

y

a

s

us agentes contaminantes.

Se considera como urna de las formas de

corrosión más antiguas y además la que provoca la mayoría de las fallas en

términos de costo y tonelaje que otros tipos de corrosion en forma aislada

| TIPOS DE CORROSION ATMOSFERICA |

i CORROSION SECA

ii CORROSION HUMEDA

iii CORROSION POR MOJADO

En ausencia de humedad, en algunos metales la corrosión se presenta

muy lentamente a temperatura ambiente, sin embargo bajo condiciones a

altas temperaturas ésta se acelera.

(75)

CORROSION POR PICADURA(pi tting)

Donde se presenta la corrosión por picaduras? Ocurre entre los metales más usados y sus aleaciones - Acero inoxidable inmerso en agua de mar.

ifci::

- Aluminio en agua con CI2 libre.

- Aluminio con latón en aguas contaminadas

- Materiales «oxidables [Ibase Fe, Ni, Co y aleaciones de Ti] en medios con u n a concentración <*e Cl"1 ó Br \

- Acero inox. 316 a una sol. coa CaC12 o iones de S 2 O 32

-Una picadura es un hoyo que se desarropa de tal manera que su ancho es comparable o menor que su profundidad. Por lo general, es extremadamente

localizada, esto es las picaduras se encuentra« muy separadas, pero a veces están tan cercanas q u e se unen y se-convierten en una superficie áspera.

Picadura es una de las más destructivas e insidiosas formas de corrosión; esto causa a equipos fallar por la perforación, con solo un pequeño porcentaje de perdida de peso de la estructura estera,.es difícil detectar picaduras por su pequeño t a m a ñ o y porque son cubiertas con productos de corrosion.

Ademas es difícil cuantificar y comparar hasta cierto punto las picaduras por la variación d<e profundidad y números de picaduras q u e pueden ocurrir b a j o condiicioncs idénticas.

(76)

RKI

m

¿Qué es la corrosión?

Figura 1.4 C o r r o s i ó n p o r p i c a d o de u n a placa de a c e r o . P i c a d u r a s de f o n -d o p l a n o -de g r a n -d i á m e t r o ( a p r o x i m a -d a m e n t e 3 m m ) se -desarrollaron - e r ^ i ^ t T d e ^ i ^ ü i z a c i ó n de cerdos. £1 a m b i e n t e era b á s i c a m e n t e

agua h i r v i e n t e c o n t a m i n a d a con clonaro y d i f e r e n t e s l í q u i d o s c o r p o r a

(77)

|nicio de la corrosión.

De acuerdo con:

Teorías Cinéticas: [caida de la pasividad en términos ée compietitividad entre Cl'y el

0

2

]

Teorías Termodinámicas [El potencial de picadura; es en ei c«ai los iones CT están en equilibrio con la película de oxido).

La t e m p e r a t u r a es un factor muy importante para la corrosión.

Mecanismo de la corrosión

-Caida de la pasividad del metal

-Formación de una celda electrolítica [anódo(metal activo); cátodo (metal pasivo)]

(78)

PROTECCION CATODICA

CONSISTE EN CONECTAR A TRAVES DE UNA CORRIENTE EMPRESA EL METAL A PROTEGER AL POLO NEGATIVO DE UN FUENTE DE CORRIENTE

e

i

I

METAL A PROTEGER

ANODO DE SACRIFICIO

CONSISTE EN CONECTAR EL METAL A PROTEGER A UN METAL MAS NEGATIVO, ACTUANDO EL METAL PROTEGIDO COMO CATODO

I

METAL A PROTEGER ANODO DE SACRIFICIO (Mg, Zn, Al)

PROTECCION A N O M C A

CONSISTE EN POLARIZAR EL METAL A PROTEGER A POTENCIALES MAS

NEGATIVOS PARA QUE EL E SE DESPLACE HACIA LA ZONA DE

PASW ACION.

(79)

Termodinàmicamente.

PH D i a g r a m a p o t e n c i a l - p H p a r a el H i e r r o (Fe).

La protección catódica se basa en la existencia de un potencial y de una zona de inmunidad, en el correspondiente diagrama de estabilidad termodinámica o diagrama de potencial vs. pH (Diagrama de Pourbaix).

En el caso dej hierro (acero), para poder mantenerlo dentro de la zona de inmunidad hay que bajar su potencial por debajo de 0.6V con réspecto al electrodo de referencia de hidrógeno, lo cual es equivalente a bajarlo de -0.8V con respecto a! electrodo de Ag/AgCI.

Zn

2 . 8

A g / A g d C u / C u S a ¡ 1.75 1.65

(80)

Cinéticamente.

Polarizando la superficie del metal que se corroe a un valor igual o inferior a Ea, se anula la reacción anódica en el metal, siendo Ipc la corriente catódica que tendrá que ser suministrada por el sistema de protección catódica.

(a)

reducción^/ E ck / oxidación / corr

c

pe !C Ia = Icorr 1

Figura 4: Diagrama de Evans de un sistema en corrosión.

(a) <b>

(81)

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(83)

i

(84)

kl¡!

i

Mil!

Criterios para la elección del potencial.

Desde el punto de vista cinético:

• Para la determinación del potencial de protección no se utilizan criterios que supongan la condición de inmunidad del materia, m® otros en los cuales se puede decir que está "cuasiinmune" y que (^respondería a una velocidad de corrosión lo suficientemente pequeña y por tanto aceptable en la práctica.

• Ejemplo: si se pone como límite para el acero en solución acuosa, una velocidad de corrosión de 12 mieras/año, el potencial de protección de 25 y 50°C resulta ser de -750 y -850 mV, contra Cu/CuS04.

• El potencial de protección puede definirse como aquel en el cual cualquier aumento en el grado de protección implica poco costo, ligado directa o indirectamente al aumento de la corriente necesaria, dando como resultado la consecuente disminución de la velocidad de corrosión.

• En el caso de la protección catódica en suelos y en agua de mar, los criterios que tienen aplicación son aquéllos que están basados en la experiencia práctica.

• El código de práctrica inglés de la British Standard Recomienda:

Potencial de protección adoptado generalmente en el suelo y agua de mar

Metal o aleación

Suelo

Cu/CuS04 (saturado)

Agua de mar Ag/AgCI/agua de mar

Acero al carbón

- condiciones normales -850 mV -800 mV

- condiciones anaerobias -950 mV -900 mV

Plomo -600 mV -550 mV

Cobre y sus aleaciones -500 a -650 mV -450 a -600 mV

(85)

m

11

C U A D R O 17.

V e n t a j a s y l i m i t a c i o n e s de la

protección-c a t ó d i protección-c a protección-c o n protección-c o r r i e n t e i m p r e s a

• • * \

Ventajas Limitaciones

• P u e d e d i s e ñ a r s e p a r a u n ® P u e d e c a u s a r p r o b l e m a s

a m p l i o i n t e r v a l o de p o - de i n t e r f e r e n c i a . .

t e n d a l y c o r r i e n t e . ® Está s u j e t o a r o t u r a d é l a

® U n á n o d o o l e c h o a n ó - f u e n t e de corriente,

d i c o p u e d e s u m i n i s t r a r © R e q u i e r e de u n a

inspecu n a g r a n c o r r i e n t e . c i ó n p e r i ó d i c a y de m a n

-© C o n u n a sola i n s t a l a c i ó n t e n i m i e n t o .

se p u e d e n proteger super- • R e q u i e r e de u n a f u e n t e

ficies m u y g r a n d e s . de c o r r i e n t e c o n t i n u a .

• P o t e n c i a l y c o r r i e n t e va- • P o s i b i l i d a d de

condi-r i a b l e s . ciones de sobcondi-repcondi-rotección

• Se p u e d e u t i l i z a r en a m - con d a ñ o s a

recubrimien-b i e n t e s de resistividad tos y p r o recubrimien-b l e m a s de

fragi-e l fragi-e v a d a . lización p o r la acción dfragi-el

• Eficaz p a r a p r o t e g e r es- h i d r ó g e n o .

t r u c t u r a s n o r e c u b i e r t a s ® C o n e x i o n e s y cables

su-o m a l r e c u b i e r t a s . j e t su-o s a r su-o t u r a s .

(86)

p i p e l i n e u s i n g B u r i e d c o a t e d

s t e e l p i p e l i n e

C a t h o d i c p r o t e c t i o n o f b u r i e d

^ l e p a c r . a c f c í J r ^ a y n e s i u m a n o d e i n a p o r o u s c l o t h b a g w i t h b e n ; o r ¡ ¡ : e c l a y

b a c k f i l l

o b u r i e d m a g n e s i u m a n o d e

E s t r u c t u r a p r o t e g i d a

c a t i o n e s \ / a n i o n e s

o —

I*

A N O D O A N O D O

(87)

ANODO DE

SACRIFICIO

Corriente

Tubería de Acero

Suelo

(88)

Mi»»«'

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I l I

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ANODO DE

SACRIFICIO

(89)

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?OLARIZACIOH c a t o d i c a

O * LAS CELDAS L O C A L E S DE CORROSIONI

F u e r c e C o r r i c i

"Tú Warf*

(90)

C U A D R O 1 6 .

Características de los á n o d o s e m p l e a d o s

e e p r o t e c c i ó n catódica con corriente i m p r e s a

Densidad de

Peso Con- corriente

específico sumo A/m1 Utilización

Tipo g/cm* kg/A-año máxima práctica (medio)

Acero

Chatarra

7.8

7.0

- 9 .

4.5-1

5

1

lodos

Grafito

1.6

0.1-1

10-100

2.5-40

terreno, agua

de mar;

exclui-do el fonexclui-do

marino y el

agua dulce

Ferro-silicio:

0.95%C 16%Si,

0.75% Mn

~ 7

0.25-1

30-40

10-100

agua dulce,

terreno

Fe-Cr-Si:

0.95%C, 0.75% Mn,

4.5%Cr, 14.5%Si

7

0.25-1

270

10-100

terreno, agua de

mar, fondo

marino

Pb-Ag

(2% Ag)

11.3

—0.2

300

30-65

sólo agua de

mar; excluido

el fondo

marino

Pb-Ag-Sb

(l%Ag, 6%Sb)

11

- 0 . 5

300

50-200

sólo agua de

mar; excluido

el fondo

marino

Titanio platinado

4.5

8J01

6

por

500-1000. terreno no

sali-no con backfill,

agua de mar;

excluido el

fon-do marino y el

agua dulce

Niobio platinado

8.4

8J01

6

por

500-700

terreno no

sali-no con backfill,

agua de mar;

excluido el

fon-do marino y el

agua dulce

Tántalo platinado 16.6

8J01

6

cada

miera

de

pla-tino

de

espe-sor

500-1 100

terreno no

sali-no con backfill,

agua de mar;

excluido el

fon-do marino y el

agua dulce

Titanio-óxido de

rutenio (DSA)

(91)

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(95)

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(96)

Capilla Alfonsina U.A.N.L.

Esta publicación deberá ser devuelta antes de la última fecha abajo indicada

1

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Figura Protección anódica para un tanque de acero utilizado para almacenar ácido sulfúrico.

Electrodos.

(97)

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