Corrosion version final Noviembre Cambiasso 2017 [Modo de compatibilidad]

Vista previa del material en texto

04/11/2017
1
Ing. CAMBIASSO
INTRODUCCIÓN
Tanto el medio ambiente como el uso continuado de los
materiales puede provocar una pérdida de sus propiedades.
� En materiales plásticos:
�Envejecimiento continuado (ruptura de
las cadenas del polímero).
� Los metales en ambientes agresivos:
� Oxidación y Corrosión.
� Repercusión negativa en la economía
de todos los países:
� Costes elevados en las medidas
adoptadas para paliar los efectos.
04/11/2017
2
OXIDACIÓN
Definición: Cuando un material se combina con el oxígeno,
transformándose en óxidos mas o menos complejos.
• + reacción exotérmica:
� formación fácil del óxido
• - reacción endotérmica:
� de difícil oxidación
• Los metales se suelen oxidar
con facilidad, a excepción del
oro.
VELOCIDAD DE OXIDACIÓN
Factor decisivo en la vida útil de los equipos industriales.
Las propiedades mecánicas empeoran tras la oxidación.
Como hemos visto, podríamos pensar que:
� A mayor energía liberada, mayor velocidad de
oxidación.
� Pero:
¡¡ La energía de oxidación no es un factor determinante!!
� El hierro se oxida más rápido que el aluminio.
04/11/2017
3
VELOCIDAD DE OXIDACIÓN
EFECTO PROTECTOR MAYOR SI:
• Mayor es la adherencia del oxido al
metal.
• Mayor es el p.f. del óxido.
• Menor sea la fragilidad del óxido.
• Menos conductividad eléctrica del
óxido.
• Mayor sea la oposición a la
difusión(oxido).
• Reacción de Pilling - Bedworth.
La capa de óxido se opone al movimiento de estos
iones, actuando como CAPA PROTECTORA!!
� Si P.B.<1 
�óxido agrietado
� Si P.B.>1 
�Óxido rotura 
� Si P.B.= 1 
�Protección
VELOCIDAD DE OXIDACIÓN
La velocidad de oxidación de distintos materiales en
unas condiciones de temperatura y presión de oxígeno
(oxidación), muestra los siguientes comportamientos:
1. Lineal: Ganancia en peso por unidad de área.
� kL depende del material
� Relación P.B es muy baja Ej: PB (K) = 0,45
�Relación PB es muy alta. Ej: PB (Ta) = 2,5
�Si kL< 0 →oxidación catastrófica.
(Mo O₃ y WO₃)
2. Parabólica: Ganancia en peso por unidad de área.
�Kp depende del material: ↑ con T y P del O₂
�W crece rápido al principio
� La velocidad decrece debido a la capa de óxido
�Fe, Ni, Cu, Co, Al, Si.
La capa de
óxido NO
influye en la
velocidad
de
oxidación.
04/11/2017
4
PROTECCIÓN CONTRA LA
OXIDACIÓN
� Se alea con otro material (Cr, Al o Si) : Mayor energía
de ox y menor velocidad de ox.
• El material se oxida primero: frena el proceso de
oxidación.
� Cr mejor aleante que Al y Si por facilidad de mezcla
atómica.
�18% Cr reduce 100 veces V ox a 900ºC.
Acero dulce � Se oxida con gran facilidad!!
Solucion
es
� Otros tratamientos: Dorado y Cromado
• Tratamiento menos efectivo.
• Hay que evitar rayaduras en el recubrimiento.
• Mejor aceros inoxidables.
CORROSIÓN
Definición: Cuando la oxidación se produce en ambiente
húmedo o en presencia de otras sustancias agresivas.
Más peligrosa � la capa de óxido se disuelve con el vapor de
agua.
04/11/2017
5
REACCIONES ELECTROQUÍMICAS
Definición: Reacción que se produce cuando dos 
elementos distintos se ponen en contacto a través de 
un electrolito.
REACCIONES ELECTROQUÍMICAS
Definición: Electrodo de cinc sumergido en una disolución
de iones Zn+2 y otro de cobre en una de iones Cu +2.
Únicamente se permite el paso de iones SO4 -2
Ánodo � Oxidación
Cátodo � Reducción
04/11/2017
6
POTENCIALES DE ELECTRODO
Definición: Método para determinar la tendencia a la
corrosión de un determinado elemento.
“Electrodo normal de hidrógeno”
�Potenciales de electrodo normal o estándar: E°
� POTENCIAL NEGATIVO :
� Son oxidados por hidrógeno, son anódicos
� Más negativo, más tendencia a la oxidación
� POTENCIAL POSITIVO :
� Son reducidos por H+, son catódicos.
� Más positovo, más tendencia a la reducción
CELDAS GALVÁNICAS
¿Qué ocurrirá si no existe separación entre 
ambas disoluciones? ¿Habrá reacción 
electroquímica en este caso? ¿Se producirá 
corrosión?
De los potenciales estándar de electrodo se
puede deducir que:
Fe � Ánodo (se oxida)
Cu � Cátodo
Corrosión del Fe se produce:
Microscópica por frontera
Intergranular e impurezas
04/11/2017
7
POTENCIAL DE OXIDACION
POTENCIAL DE OXIDACION
04/11/2017
8
POTENCIAL DE OXIDACION
TIPOS DE CORROSIÓN
Tipos
1. 
Uniforme
2. 
Galvánic
a
3. Por 
picadur
a
4. Por 
fisura
5. 
Intergranula
r
6. Bajo 6. Bajo 
tensió
n
7. 
Erosiva
8. 
Selectiva
04/11/2017
9
TIPOS DE CORROSIÓN
• Reacción electroquímica
uniforme
• Disminución de sección.
• Fácil de controlar: capas
protectoras, inhibidores o
protección catódica
Uniforme
• Entre elementos con E°
distintos.
• Importante la relación de áreas
cátodo y ánodo.
• Situación peligrosa: área
catódica mucho mas grande.
Galvánica
TIPOS DE CORROSIÓN
• Difícil de detectar.
• Muy destructivo.
• Velocidad de crecimiento
elevado.
• Se produce por impurezas y
heterogeneidades.
Por 
picadura
• En hendiduras y bajo superficies
protegidas.
• En remaches, pernos, tornillos, juntas
• Se prefiere los elementos soldados.
• Se recomienda el empleo de juntas de
teflón
Por 
fisura
04/11/2017
10
TIPOS DE CORROSIÓN
• En los límites de grano.
• Disminuye la resistencia mecánica.
• Piezas de acero inoxidable unidas
por soldadura.
• Se añaden Niobio o Titanio para
impedirlo.
Inter
granular
•Provoca una situación similar a la fatiga.
•Se provoca una fractura sin previo aviso.
•Las tensiones de fractura son inferiores al
limite elástico.
•El acero y el Al se corroen en agua mar por
iones Cl y los latones en atmosferas
amoniacales húmedas.
Bajo 
tensión
TIPOS DE CORROSIÓN
•Fricción entre dos
superficies sólidas.
•Entre sólido y líquido 
a alta velocidad.
Erosiva
• Eliminación de un
elemento en una
aleación.
• Ejemplo: Descincado de 
los latones.
Selectiva
04/11/2017
11
CONTROL DE LA CORROSIÓN
MÉTODOS PARA 
PREVENIR O 
CONTROLAR LA 
CORROSIÓN
Selección de 
materiales
Recubrimientos
Diseño
Alteración del 
entorno
Protección 
catódica
Protección 
anódica
CONTROL DE LA CORROSIÓN
Alteración entorno: Normas a seguir:
� Disminución de temperatura.
� Reducir oxígeno en disoluciones acuosas.
� Reducir la concentración de ión cloruro en
aceros inoxidables.
� Adición de inhibidores (catalizadores de
retardo)
Protección catódica: .
� Situación de la pieza a proteger como cátodo.
� Suministrando electrones: De dos maneras:
� Protección catódica por corriente impresa.
� Protección catódica por ánodo de
sacrificio.
Protección anódica :
�Películas protectoras pasivas en las superficies
de los metales.
� Se aplica una densidad de corriente elevada
� Inconveniente: roturas en la capa pasivada.
04/11/2017
12
PREVENCION DE LA CORROSIÓN
Elección de material adecuado.
•Aceros inoxidables o materiales cerámicos.
Recubrimientos:
�Recubrimiento metálico:
•Baño de cinc fundido o depositar cinc sobre su
superficie.
� Recubrimiento inorgánico
• Fina capa de vidrio fundido.
� Recubrimiento orgánico
•Pinturas y Plásticos.
Diseño : normas de diseño.
� Unión por soldadura
� Materiales galvánicamente similares.
� No ángulos pronunciados en tuberías.
� Calcular secciones en estructuras.
� Tanques y depósitos con desagües.
� Inspecciones periódicas.