sábado, 31 de marzo de 2007

Corrosión

INTRODUCCIÓN
Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. La característica fundamental de este fenómeno, 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 se producirá la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.
Los enlaces metálicos tienden a convertirse en enlaces iónicos, los favorece que el metal pueda en cierto momento transferir y recibir electrones, creando zonas catódicas y zonas anódicas en su estructura. La velocidad a que un material se corroe es lenta y continua todo dependiendo del ambiente donde se encuentre, a medida que pasa el tiempo se va creando una capa fina de material en la superficie, que van formándose inicialmente como manchas hasta que llegan a aparecer imperfecciones en la superficie del metal.
Este mecanismo indica que el metal tiende a retornar al estado primitivo o de mínima carga, siendo la corrosión por tanto la causante de grandes perjuicios económicos en instalaciones enterradas o en superficie. Por esta razón es necesaria la utilización de la técnica de protección catódica.
La protección catódica es un método electroquímico cada vez más utilizado hoy en día, el cual aprovecha el mismo principio electroquímico de la corrosión, transportando un gran cátodo a una estructura metálica. Para este fin será necesario la utilización de fuentes de energía externa mediante el empleo de ánodos galvánicos, que difunden la corriente suministrada por un transformador-rectificador de corriente.
El mecanismo implicara una migración de electrones hacia el metal a proteger, los mismos que viajaran desde ánodos externos que estarán ubicados en sitios plenamente identificados, cumpliendo así su función.
A esta protección se debe añadir la ofrecida por los revestimientos, por ejemplo las pinturas, casi la totalidad de los revestimientos utilizados en instalaciones sometidas a una posible corrosión, son pinturas industriales de origen orgánico, pues el diseño mediante ánodo galvánico requiere el calculo de algunos parámetros, que son importantes para proteger estos materiales, como son: la corriente eléctrica de protección necesaria, la resistividad eléctrica del medio electrolítico, la densidad de corriente, el número de ánodos y la resistencia eléctrica que finalmente ejercen influencia en los resultados
CORROSION.
La corrosión es el proceso del deterioro de un material como resultado de un ataque químico en su entorno. Puesto que la corrosión es causada por una reacción química, la velocidad a la que la corrosión tiene lugar depende en cierta medida de la temperatura y de la concentración de reaccionantes y productos.
La corrosión o desgastes de materiales se producen por el ataque químico de los metales, ocurre normalmente por el ataque electroquímico, al poseer electrones libres son capaces de constituir celdas electrónicas en su interior. La mayor parte de los metales son corridos por el agua y la atmósfera. Los metales pueden ser también corroídos por ataque químico directo de soluciones químicas e incluso metales líquidos.
Los materiales no metálicos como cerámicos y polímetros no sufren ataque electroquímico pero pueden deteriorarse por ataque químico directo. Los materiales cerámicos refractarios pueden ser atacados químicamente por altas temperaturas por sales fundidas. Los polímetros orgánicos pueden ser deteriorados por ataque de solventes orgánicos. El agua es absorbida por muchos polímetros orgánicos y causa cambios dimensiónales o cambios en sus propiedades de la acción combinada de oxigeno y radiación ultravioleta puede deteriorar en algunos polímeros orgánicos incluso a temperatura ambiente



CONDICIONES REQUERIDAS PARA QUE EXISTA LA CORROSIÓN.
v Reacción de oxidación: es cuando los metales forman iones que pasan a la solución acuosa, el cual se denomina reacción anódica, y las regiones locales de la superficie del metal donde tiene lugar la reacción de oxidación se denomina regiones anódicas, en esta se desprenden electrones procedentes del metal y se forman cationes metálicos.
Zn —> Zn²+ + 2℮–
El ánodo es el electrodo en el cual, o a través del cual, la corriente positiva pasa hacia el electrolito
v Reacciones de reducción: es en la cual un metal o un no metal reduce su carga de valencia se denomina reacción catódica. Las regiones locales sobre la superficie del metal donde los iones metálicos o no metálicos reducen su carga de valencia se denominan regiones catódicas. En reacción catódica hay un consumo de electrones.
El cátodo es el electrodo en el cual entra la corriente positiva proveniente del electrolito.
v Las reacciones de electrones electroquímica involucran reacciones de oxidación que producen electrones y reacciones de reducción que los consumen. Ambas reacciones de oxidación y de reducción tienen que acontecer al mismo tiempo e igual velocidad global para prevenir una acumulación de carga eléctrica en el metal
v Los metales mas reactivos que el hidrogeno tienen un potencial de reducción estándar negativo y son anódicos respecto al electrodo de hidrogeno. Los metales cuyos potenciales de reducción estándar son positivos con respecto al electrodo de hidrógeno actúan cono catódicas frente del electrodo de hidrógeno
PILAS GALBÁNICAS
Las pilas galbánicas macroscópicas puede construirse con dos electrones de metal distintos sumergidos cada uno en una disolución de sus propios iones. Si en un electrodo de zinc esta sumergido en una solución 1 M de iones Zn²+ y otros de cobres están sumergido en una solución de iones Cu²+, ambas soluciones a 25°C. Ambas soluciones están separadas por un tabique poroso, para evitar que se mezclen, y los dos electrodos están conectados por cable externo en serie por un interruptor y un voltímetro. Cuando el electrón se cierra, los electrones fluyen desde el electrodo de cinc al electrodo de cobre a través del cable, el voltímetro marca un voltaje de -1,10V.
Consideremos una pila galvánica en la que electrodos de hierro y de cobre estad sumergidos en una disolución acuosa de electrolito de carácter ácido en la que inicialmente no hay iones metálicos presentes. Los electrodos de hierro y cobre están conectados mediante un cable externo.
Si un electrodo sencillo de Zn se sitúa en una solución diluida de acido clorhídrico será electroquímicamente corroído porque aparecerán regiones anódicas y catódicas microscópicas en su superficie debido a inhomogeneidades en su estructura y composición.
Consideremos una pila de concentración iónica constituida por dos electrodos de hierro, uno en un electrolito fluido de Fe²+ y el otro en un electrolito concentrado de Fe²+. En esta pila galvánica el electrodo del electrolito diluido será el ánodo ya que conforme al la ecuación de Nernst un potencial mas negativo con respecto al otro.
Las pilas de concentración de oxigeno pueden desarrollarse cuando existe una diferencia en la concentración de oxigeno sobre la superpie mojada de un metal que puede ser oxidado. Las pilas de concentración de oxigeno son particularmente importantes en la corrosión de metales fácilmente oxidable tales como el hierro y que no forman una película protectora de oxido.
Las pilas galvánicas creadas por diferencias por la composición estructura y tención, pueden existir en metales o aleaciones por diferencias en su composición estructura y concentración de tensiones. Estos factores metalúrgicos pueden afectar seriamente la resistencia a la corrosión de metales y aleaciones, ya que se crean regiones anódicas y catódicas de dimensiones variables susceptibles de originar pilas galvánicas de corrosión. Alguno de los factores metalúrgicos importantes que pueden afectar a la corrosión generan pilas como:
v Pilas galvánicas por fronteras intergranulares. En la mayor parte de los metales y aleaciones las fronteras intergranulares son mas químicamente activas (anódicas) que la matriz granular así, las fronteras intergranulares son corroídas o atacados químicamente.
v Pilas electrolíticas multifase. En muchos casos una aleación monofásica tiene mayor resistencia a la corrosión que una aleación multifásica se crean las pilas electroquímicas debido a que una fase convierte en anódica a otra que actúa de cátodo.
v Pilas galvánicas por impurezas. En un metal o aleación pueden conducir a la precipitación de fase intermetálicas que tienen diferentes potenciales con respecto a la matriz metálica.
REACCIONES QUE SE LLEVAN A CABO DURANTE EL PROCESO DE CORROSIÓN
Los metales y aleaciones forman compuestos de óxidos estables cuando son expuestos al aire a temperaturas elevadas. La estabilidad de los óxidos metálicos se muestra por sus puntos de fusión, relativamente altos, en comparación con el metal puro. Aun a temperatura de ambiente, pueden formarse capas superficiales delgadas de óxido sobre algunos metales. Para alguno de estos, la radiactividad con el oxígeno atmosférico (oxidación) puede ser una limitación principal para su aplicación de ingeniería. Para otro las películas de óxido superficial peden proteger al metal contra otros ataques ambientales más serios.
Hay cuatro mecanismos que por lo común se identifican con la oxidación de metales. La oxidación de un determinado metal o aleación puede, en general, caracterizarse por uno de estos cuatro procesos difusionales. Estos incluyen:
v Una película de oxido poroso no protectora a través del cual el oxigeno molecular (O2) pueda pasar y reaccionar continuamente con la interfase metal óxido.
v Una película no porosa a través de los cationes se difunde4n con el fin de reaccionar con el oxígeno en la interfase interna

LOS METALES MÁS REACTIVOS QUE OTRO.
Todos los aceros inoxidables contienen el cromo suficiente para darles sus características de inoxidables. Muchas aleaciones inoxidables contienen además níquel para reforzar aun más su resistencia a la corrosión. Estas aleaciones son añadidas al acero en estado de fusión para hacerlo "inoxidable en toda su masa". Por este motivo, los aceros inoxidables no necesitan ser ni chapeados, ni pintados, ni de ningún otro tratamiento superficial para mejorar su resistencia a la corrosión. En el acero inoxidable no hay nada que se pueda pelar, ni desgastar, ni saltar y desprenderse.
EI acero ordinario, cuando queda expuesto a los elementos, se oxida y se forma óxido de hierro pulverulento en su superficie. Si no se combate, la oxidación sigue adelante hasta que el acero esté completamente corroído.
También los aceros inoxidables se oxidan, pero en vez de óxido común, lo que se forma en la superficie es una tenue película de óxido de cromo muy densa que constituye una coraza contra los ataques de la corrosión. Si se elimina esta película de óxido de cromo que recubre los aceros inoxidables, se vuelve a formar inmediatamente al combinarse el cromo con el oxígeno de la atmósfera ambiente.
El empleo de acero inoxidable estará bajo la dependencia de las características oxidantes del ambiente. Si imperan condiciones fuertemente oxidantes, los aceros inoxidables resultan superiores a los metales y aleaciones más nobles. Sin embargo, en la misma familia de los aceros inoxidables la resistencia a la corrosión varía considerablemente de un tipo al otro. En el grupo al cromo níquel, los tipos 301 y 302 son menos resistentes a la corrosión que los tipos 310 y 316. En el grupo más sencillo al cromo, los tipos 405 y 410 son menos resistentes a la corrosión que los tipos 430 y 442.
La utilización de los aceros al cromo (Serie 400) para fines industriales se debe principalmente a las condiciones de resistencia a la oxidación. Un acero al cromo con el 12 % desarrollará una película de óxido superficial al cabo de varias semanas de exposición a una atmósfera industrial. La película, una vez formada, actúa como barrera contra la corrosión más pronunciada, pero si se ha de tener en cuenta la apariencia del metal, el tipo 410 y el tipo 405 pueden resultar objetables. El tipo 430, con el 17% de cromo, necesita varios meses hasta que se forma la película superficial de óxido, mientras que el tipo 442, con más del 20 % de cromo, se vuelve pasivo en la atmósfera sin que se desarrolle una película de óxido visible. Otro procedimiento para evitar que en condiciones semejantes se forme óxido, consiste en añadir más del 7 % de níquel a una aleación con el 17 % o más de cromo, como son los tipos 301, 302 y 304. En atmósferas que contengan aire salino o humos procedentes de fábricas de productos químicos, la adición de molibdeno aumenta la resistencia a la corrosión, como es el caso con el tipo 316.
Si se revisan brevemente los recientes desarrollos experimentados por los adornos y piezas inoxidables que se emplean en los automóviles, lo que acabamos de decir quedará ilustrado más claramente, Los fabricantes norteamericanos de automóviles han utilizado el tipo 430 para las molduras y adornos de la carrocería y el tipo 301 para los tapa ruedas y embellecedores que son difíciles de conformar. Sin embargo, al aumentar más cada año el uso de sales corrosivas y de abrasivos para acelerar el deshielo de calles y carreteras durante el invierno, también los fracasos del tipo 430 se han incrementado. En cambio, el tipo 301 para los embellecedores ha resistido con buen éxito a los ataques de la corrosión.
Los fabricantes de acero han adoptado el procedimiento de "recocido brillante" para mejorar la resistencia a la corrosión del tipo 430. Este procedimiento evita que el cromo emigre de la superficie. También ha sido desarrollado el tipo 434, con el 17% de cromo y el 1 % de molibdeno para obtener una mayor resistencia a las sales corrosivas empleadas para deshelar las rutas y, al mismo tiempo, para cumplir los requisitos de una fabricación más complicada para muchas piezas de carrocería.
El recocido brillante también ha hecho que se extienda más el uso del tipo 301 para las piezas de carrocería curvadas por medio de cilindros. Cuando los aceros "recocido brillante" son del tipo 301, pueden adquirir un acabado especular con el mismo procedimiento de bruñido del color que los tipos 430 y 434; se podrá utilizar el tipo 301 para las piezas de adorno, al lado de los tipos 430 y 434 para otras piezas, sin que esto plantee problemas con respecto al igualado de los colores.
Los tipos 302 y 301, por ser aleaciones de acero al cromo níquel, poseen mayor resistencia a la corrosión que los tipos 430 y 434.





CAUSAS DE LA COROSIÓN.
El hierro es un metal que se oxida muy fácilmente en contacto con el aire, lo que provoca muchos quebraderos de cabeza para evitar la corrosión de objetos y dispositivos fundamentales en el mundo en que vivimos, por ejemplo, los automóviles, barcos, etc.
La manera más simple de proteger el hierro contra la corrosión es formar una barrera entre el metal y la atmósfera. La barrera puede ser una capa de pintura, de aceite, de una grasa o de un plástico. Pero a veces se utiliza otra técnica: el hierro se recubre de una fina capa de otro metal, como por ejemplo el zinc. Este metal debe tener la propiedad de ser más activo químicamente que el hierro. Este es el sistema de protección que se ilustra en una de las Actividades Prácticas que proponemos en este número:
Un "sacapuntas" y la oxidación de los metales.
Cuando dos metales humedecidos se ponen en contacto, forman una pila electroquímica. En esta pila el metal químicamente más activo hace de polo negativo (ánodo) y el menos activo, de polo positivo (cátodo). Como consecuencia, el metal más activo se corroe más rápidamente, protegiendo así al menos activo. Este tipo de protección se llama protección anódica y el metal que hace de ánodo se llama metal de sacrificio. Por ejemplo cuando el hierro se recubre de una capa de cinc, aunque este último se ralle y se deteriore, esta capa sirve de protección. El cinc es un metal más activo que el hierro y se oxida más rápidamente, actúa de metal de sacrificio y protege al hierro de la corrosión. Lo mismo ocurre cuando tenemos en contacto magnesio con hierro.

CONTROL LA DE CORROSIÓN.
Dentro de las medidas utilizadas industrialmente para combatir la
corrosión están las siguientes:
v Uso de
materiales de gran pureza.
v Presencia de elementos de adición en
aleaciones, ejemplo aceros inoxidables.
v Tratamientos térmicos especiales para homogeneizar
soluciones sólidas, como el alivio de tensiones.
v Inhibidores que se adicionan a
soluciones corrosivas para disminuir sus efectos, ejemplo los anticongelantes usados en radiadores de los automóviles.
v Recubrimiento superficial: pinturas, capas de oxido, recubrimientos metálicos
v Protección catódica.
Como se ha señalado, para que exista la corrosión electroquímica o húmeda, como se le conoce también, es fundamental que se ponga en funcionamiento una pila galvánica que denota la existencia de un ánodo, un cátodo y un electrolito. En el momento en que uno de estos tres elementos básicos para el funcionamiento de una pila falle, ésta dejará de funcionar y por tanto se detendrá la corrosión.

Los sistemas de protección contra la corrosión están basados en la eliminación de alguno de estos elementos o en hacerlos inoperantes.

El procedimiento que elimina todos los ánodos de la superficie metálica haciéndola toda catódica, se conoce con el nombre de protección catódica.

¿Cómo se puede volver catódica una superficie metálica? Existen dos procedimientos diferentes para lograrlo:

a) Conectando el metal que se trata de proteger a otro menos noble que él, es decir, más negativo en la serie electroquímica (Cuadro 3). Este sistema se conoce como protección catódica con ánodos galvánicos o de sacrificio y consiste realmente en la creación de una pila galvánica en que el metal a proteger actúe forzosamente de cátodo (polo positivo de la pila), mientras que el metal anódico se "sacrifica", o sea que se disuelve (Figura 11). Como el metal más comúnmente utilizado en la práctica por su bajo precio y alta resistencia mecánica es el acero, los metales que se puedan conectar a él y que deben tener un potencial más negativo quedan reducidos en la práctica al zinc (Zn), aluminio (Al), magnesio (Mg) y a sus aleaciones.

b) Conectando el metal a proteger al polo negativo de una fuente de alimentación de corriente continua, pura o rectificada, y el polo positivo a un electrodo auxiliar que puede estar constituido por chatarra de hierro, ferro-silicio, plomo-plata, grafito, etc. Este sistema se conoce con el nombre de protección catódica con corriente impresa.
Desde el punto de vista de la termodinámica, 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 potencial - pH, más conocido como diagrama de Pourbaix. Si consideramos este diagrama para el caso del hierro (acero) figura 10, se puede observar en él que están perfectamente delimitadas las zonas de corrosión, inmunidad y pasividad. Para poder pasar el hierro a la zona de inmunidad hay que rebajar su potencial a un valor de 0.62 V con respecto al electrodo de referencia de hidrógeno, que equivale a -0.80 V con respecto al Ag/AgCl. Esta será, pues, otra definición de la protección catódica. La densidad de corriente que será necesario aplicar para conseguir rebajar el potencial de la estructura a proteger (0.80 V) al valor señalado. Éste será un dato de gran valor ya que influirá directamente en la economía del sistema.
Desde un punto de vista cinético, en un sistema cualquiera en el cual tenga lugar el fenómeno -de corrosión, existe un balance perfecto entre las reacciones anódicas y catódicas sobre la superficie del metal. En un diagrama de Evans se ejemplifica lo anterior en la figura 13(a) que representa un diagrama que relaciona la densidad de corriente con el potencial.

Por razones de simplicidad en la construcción gráfica, se acostumbran representar ambos procesos, anódico o de oxidación y catódico o de reducción, en un mismo cuadrante con lo que se obtiene, como se indica en la figura 13(b) el diagrama de Evans, o el de Evans-Tafel si en lugar de utilizar la corriente se emplea el logaritmo de la corriente (Figura 13(c)). Polarizando la superficie del metal que se corroe a un valor igual o inferior a Ea (Figura 13) se anula la reacción anódica en el metal, siendo Ipc la corriente catódica que tendrá que ser suministrada por el sistema de protección catódica.

Cuando la cinética de los dos procesos, anódico y catódico, es tal que una pequeña variación en la corriente catódica provoca una gran variación en la corriente anódica (o sea en la corriente de corrosión), se dice que el sistema está bajo control catódico. Inversamente, cuando una pequeña variación en la corriente anódica produce un gran desequilibrio en el proceso catódico, o sea, en la intensidad de corrosión, se dice que el sistema está bajo control anódico. En la figura 14 se representan ambos casos.
En los sistemas en corrosión en los cuales la reacción catódica predominante es la reducción del oxígeno, O2, agua de mar por ejemplo, según
02+2H20+4e- 4 OH- ,
se tiene un control catódico. La intensidad de corriente depende de la disponibilidad del O2 que llega a la interfase metal/electrolito, la cual está limitada por la velocidad con que el O2 llega del seno del electrolito hasta la interfase.
Por lo general, un sistema de protección catódica puede considerarse como una pila o celda galvánica. Teniendo en cuenta una micropila de corrosión cualquiera, como la que se muestra en la figura 15(a), o un esquema equivalente de la misma (Figura 15(b)), se tiene:

Ia = Ic = Io = Icor
En esta misma figura, Ea es el potencial del ánodo, Ec el potencial del cátodo, Ra la resistencia del ánodo y Rc la resistencia del cátodo. Existe siempre una resistencia asociada al ánodo y al cátodo que limita la corriente producida por una pila de corrosión, Io, que como se desprende del circuito eléctrico de la figura 15(b), debe ser igual a la corriente que circula por ambos electrodos, Ia e Ic, o sea: conocida como la corriente de corrosión de la pila Icorr.
Si se introduce en el sistema anterior un tercer electrodo, un ánodo galvánico, designado como P, tendremos una pila con tres electrodos (Figura 16). Si aplicamos la ley de Kirchoff se obtiene:
Ic = Ia + Ip
La fuerza electromotriz (fem) entre el ánodo y el cátodo es:
Ec - Ea = IcRc,- Ia Ra,
y como
Ic = Ia +Ip,
resulta
Ec - Ea = (Ia+Ip)Rc +IaRa = IaRc+IpRc+IaRa
Ec - Ea = Ia(Rc + Ra) + Ip Rc,

de donde, despejando la se tiene lo siguiente:
Ia =
(Ec - Ea) - IpRc
Rc+Ra

Por otro lado,

Ec - Ea
= I o,
Ra + Rc

y haciendo

Rc
= K,
Ra + Rp

con lo cual se obtiene:

Ia = Io - KIp.
Haciendo que KIp = Io, se tiene que Ia = 0, o sea la condición de que la corriente de corrosión sea cero, para lo cual se tiene que cumplir que
Ip = Io/K = Io
Ra + Rp
Rc

Anulando así la corriente de corrosión, se proporciona el sistema de protección.
SE CONTROLA.
Para prevenir la corrosión se cuentan con varios métodos como pueden ser la protección catódica, la selección de materiales, los recubrimientos, etc.
De todos los métodos de protección el más sencillo y económico es el uso de una barrera que impida que los elementos de la corrosión se unan.

El método seleccionado es el de aplicación de recubrimientos protectores, mediante la aplicación de 2 capas.
Para el esquema 1, el
sistema seleccionado es:
Primera capa: epoxico
Segunda capa: poliuretano
Para el esquema 6 el
sistema seleccionado es:
Primera capa: zinc
Segunda capa: aluminio
La secuencia de actividades para cualquiera de los 2 esquemas la podemos dividir en 2 etapas:
· Preparación de la superficie y aplicación de la primera capa del recubrimiento
· Resane y aplicación de la segunda capa del recubrimiento
Como observamos vamos a aplicar 2 capas de recubrimiento, el cual depende del esquema seleccionado. La preparación de la superficie y aplicación de la primer capa de recubrimiento será realizado en las cañerías vírgenes que lleguen al galpón, luego estas se montan en planta con el daño sobre estas debido a choques, caídas, fricción debido al montaje. Luego viene la segunda etapa que es el resane o curado de las cañerías y la aplicación de la capa de acabado.
En la siguiente tabla observamos el nombre de cada capa de recubrimiento según los esquemas que maneja la planta y el sistema de pintura seleccionado.
Nº capa
Sistema
Nombre pintura
Preparación Superficie
ESQUEMA 1
Primera capa
Epoxico
Sigma CM Miocoat
1-2 mils
SSPC-SP6
Segunda capa
Poliuretano
Sigmadur Gloss
ESQUEM 6
Primera capa
Zinc
Sigma Tornusil
2-3 mils
SSPC-SP10
Segunda capa
Aluminio
Sigmather Silicate
Cabe mencionar que un mils se define como la milésima parte de una pulgada: 1 mils = 1/1000 pulgada
En la tabla adjunta en la parte superior en la columna Preparación Superficie esta referido al requisito mínimo que deberá quedar la cañería luego del arenado, para la posterior aplicación del primer o primera capa, pudiendo observar un arando comercial para el esquema 1 y un arenado al blanco para el esquema6.
3.3 Preparación de la superficie y aplicación de recubrimientos
Preparación de la superficie
Los métodos de preparación de superficies son las normalizadas por las
instituciones SSPC(Steel Structures Painting Council), NACE(National Associatio of Corrosion Engineers) y la SIS(Swedish Institute of Standars)
a. Norma SSPC-SP-1 Limpieza con solventes
Se basa en la acción de los solventes, emulsiones o compuestos para lograr la limpieza. Se usa para remover grasa,polvo y otros materiales contaminantes. No se elimina: herrumbre, escamas de óxido, escama de laminación ni residuos de pintura vieja.
b. Norma SSPC-SP-2 Limpieza con
herramientas manuales
Eliminación de oxido, escamas de laminación y pintura suelta con espátulas, piquetas, lijas o cepillos de alambre.
c. Norma SSPC-SP-3 Limpieza con
herramientas mecánicas
Eliminación de óxido, escamas de laminación y pintura suelta, con lijadoras, esmeriles, cepillos mecánicos.
d. Norma SSPC-SP Limpieza con chorro de arena al metal blanco(Norma NACE Nº 1, SIS Sa.3)
Eliminación de todo óxido, escamas de laminación, pinturas y demás materiales extraños visibles, mediante chorro abrasivo(seco o húmedo) de arena o granalla.
e. Norma SSPC-SP-10 Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco(Norma NACE Nº 2, SIS Sa. 2)
Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco, eliminando todo residuo visible de por lo menos 95% del área de cada pulgada cuadrada.
f. Norma SSPC-SP-6 Limpieza con chorro de arena al metal gris comercial(Norma NACE Nº 3, SIS Sa. 2)
Eliminación de todo óxido, escamas de laminación, pintura y demás materiales extraños de por lo menos 2/3 ó 66% de cada pulgada cuadrada. Se acepta sombra suaves en menos de 1/3 ó 33% de cada pulgada cuadrada.
g. Norma SSPC-SP-7 Limpieza con chorro de arena simple(Norma NACE Nº 4, SIS Sa. 1)
Eliminación con chorro de arena de todo material suelto, excepto residuos de escamas de laminación, óxido y pinturas que estén bien adheridas, exponiendo numerosas y uniformemente distribuidas áreas de metal limpio.
Aplicación de recubrimiento
Los métodos de aplicación de recubrimientos son:
· Brocha
· Rodillo
· Spray convenciona
· Spray sin aire
a. Aplicación de la brocha
Debe fomentarse donde las áreas que van a cubrirse no son sencillas. Para las áreas donde se permite la aplicación, probablemente será necesario que el pintor use además una brocha para cubrir las áreas dificiles, p.ej. los puntos de conexión con pernos, soldaduras, etc. Ete revestimiento es a menudo llamado el evestimiento de faja /strip coat). Cuando se concluye, el revestimiento de faja habrá puesto una capa extra de pintura sobre esas areas que de otro modo no pueden retener un revestimiento aplicado de spray completo, es decir los bordes afilados, etc.
b. Aplicación del rodillo
Aun cuando este método es más rápido que la brocha, particularmente para las áreas grandes, la
calidad del trabajo es generalmente inferior al uso de la brocha desde el punto de vista de protección a largo plazo Normalmente, el revestimiento tiende a ser algo más delgado y más poroso debido a las pequeñas cantidades que el rodillo puede depositar en la película.(efecto wicking)
c. Aplicación del spray convencional
El equipo de spray convencional utiliza(en comparación con el spray sin aire) presiones bajas para esparcir pintura atomizada sobre la superficie preparada. A continuación se describe una unidad convencional de spray:
· La pintura es arrastrada(succionada) por una
presión de alrededor de 20 a 60 psi, a la cabeza del spray. Esta cabeza del sray obliga al material a pasar a través de un orificio estrecho donde es entonces mezclado con un flujo dual de aire. La fuerza del aire que entra en la corriente de pintura produce atomización fina del material el cual se sienta suavemente sobre la superficie a ser revestida.
d. Aplicación del spray sin aire
La aplicación sin aire difiere de la convencional en varios aspectos importantes. La cantidad de revestimiento esparcida a la superficie puede ser de hecho muy alta constituyendo una operación rápida en estructuras o cañerías grandes. La pintura se esparse desde un recipiente, después de haber sido succionada a una bomba
neumática. Esta bomba es normalmente del tipo de presión operacional.
El pistón de la bomba es impulsado hacia arriba y hacia abajo, extrayendo pintura hacia una cámara de compresión y esparciéndola después a una presión mayor. Normalmente la presión de aire que impulsa la bomba será alrededor de 80 a 100 psi. La fuerza de la pintura que se esparce a través de un orificio estrecho forma una llovizna de gotitas. Este proceso no requiere atomización del aire.
3.4
Procedimientos de preparación de superficie y aplicación de recubrimientos protectores - Esquema 1
3.4.1 Para tuberías vírgenes
Condiciones ambientales para los trabajos
En la ejecución del trabajo se tomarán mediciones de las condiciones ambientales, como: humedad relativa, punto de rocío y
temperatura de superficie.
Preparación de superficies
Las cañerías que lleguen al galpón serán arenadas según la Norma SSPC-SP-6 Limpieza con chorro de arena al metal gris comercial.
Aplicación de pintura
Aplicación de una capa de pintura epóxica SIGMA CM MIOCOAT a un espesor de 5 – mils seco, (húmedo en 7 –8 mils) con brocha de metal desnudo.
Evaluación en las etapas de preparación de superficie y aplicación de pintura
En la preparación de la superficie se tendrá especial cuidado que las superficies limpiadas no contengan grasa, polvo, corrosión y otros contaminantes.
3.4.2 Para tuberías montadas
Condiciones ambientales para los trabajos
En la ejecución del trabajo se tomarán mediciones de las condiciones ambientales, como: humedad relativa, punto de rocio y temperatura de superficie.
Preparación de superficies
Las cañerías montadas, se lavarán con agua potable y detergente biodegradable, según norma SSPC-SP, para retirar las adherencias de grasa, polvo, y humedad.
Las zonas con presencia de corrosión serán limpiadas con lija Nº 60 y 80, hasta lograr el metal desnudo, según la norma SSPC-SP2.
Las costuras de soldadura y las zonas con corrosión profunda serán limpiadas con arenado puntual y/o limpieza
manual mecánica.
Aplicación de pintura
o Capa de resane – desmanche
Aplicación de una capa de pintura epóxica SIGMA CM MIOCOAT a un espesor de 5 – mils seco, (húmedo en 7 –8 mils) con brocha de metal desnudo.
o Capa final de poliuretano
Luego de haber lavado las superficies de las tuberías y haber secado, dichas superficies, se aplicara una capa final de pintura Sigmadur Gloss, a un espesor de 1.5 – 2 mils seco aplicado con pistola de succión, equipo convencional, brocha, rodillo o equipo airless, según sea las necesidades.
Evaluación en las etapas de preparación de superficie y aplicación de pintura.
En la preparación de la superficie se tendrá especial cuidado que las superficies limpiadas no contengan grasa, polvo, corrosión y otros contaminantes.
4. RESULTADOS
4.1 Control de calidad
Condiciones Ambientales
Las condiciones ambientales deberán ser las apropiadas para la preparación de superficies y aplicación de revestimientos, mediante la
medición de la temperatura del aire, temperatura del acero, humedad relativa y punto de rocio.
Para realizar la
medición de la temperatura del aire, humedad relativa y punto de rocio usaremos un Higrometro de rotación(Whirling Hygrometer)
Para realizar la medición de la temperatura del acero utilizaremos un termometro magnetico(dial thermometer)
Las 2 condiciones necesarias y suficientes para empezar con los trabajos son:
· La temperatura del acero deberá de estar por lo menos 2 grados encima de la temperatura del punto de rocio.
· La humedad relativa del medio ambiente deberá ser menor de 85%
· La temperatura ambiente esta contemplada en la hoja técnica del recubrimiento
Espesor de película húmeda(EPH)
El espesor de película húmeda deberá asegurar que cuando seque, el espesor que el recubrimiento alcance será el estipulado en el diseño.
Para controlar el EPH, se requerirá un calibrador de espesor de película húmeda, el instrumento más común para medir el EPH es el calibrador de peine. Los dos dientes exteriores del peine son de igual longitud mientras que los dientes internos son progresivamente más cortos.
Espesor de película seca(EPS)
Garantiza una adecuada barrera entre la cañería y el medio ambiente para protejerla de la corrosión.
La medición del EPS es de importancia considerable porque:
· Es el único
valor positivo que puede verificarse en cualquier momento después de la aplicación, sin que se dañe el revestimiento.
· Este
valor puede definirse en las especificaciones
La medición del espesor de la película seca normalmente se efectúa usando un calibrador electrónico o magnético, utilizando la norma SSPC-PA2.
Calculo del EPH en
función del EPS
Entre todos estos contaminantes, el SO2 tiene una importancia especial en los procesos de corrosión atmosférica, a causa de su incidencia directa en la velocidad de corrosión de los metales expuestos a la atmósfera.
Los metales no ferrosos consumen SO2 en las reacciones de corrosión, y sus productos principales son los sulfatos metálicos, mientras que en la oxidación del hierro y del acero los sulfatos ferrosos son hidrolizados formando óxidos y generando ácido sulfúrico.

Una característica importante del SO2 es que es más soluble que el oxígeno, lo cual origina que cuando se producen concentraciones muy bajas en la atmósfera pueden obtenerse películas de humedad sobre la superficie metálica con altas concentraciones de SO2, lo cual ocasiona el deterioro de la misma. Esto tiene una gran importancia, ya que estudios atmosféricos basados en técnicas de química analítica y en computadoras de alto poder resolutivo han llegado a la conclusión de que la composición de la atmósfera se ha convertido en un reservorio de gran cantidad de trazas de especies gaseosas.

A pesar de las bajas concentraciones en que se encuentran estas sustancias, frecuentemente representan un riesgo para la vida de plantas y animales, pueden alterar el clima y constituyen una aportación muy importante a los fenómenos de corrosión.

El cálculo indica que la mayoría de estas sustancias están presentes en la atmósfera a niveles más altos de los esperados en equilibrio termodinámico con el nitrógeno, el oxígeno, el bióxido de carbono y el vapor de agua. La composición de estas trazas está controlada por una serie de mecanismos cinéticos y engloban una combinación complicada de procesos químicos, físicos y biológicos.

Las reacciones químicas entre los constituyentes mayoritarios de la tropósfera son prácticamente inexistentes; en cambio, la formación de muchas especies químicas activas bajo la influencia de la luz solar produce un rápido incremento de reacciones en cadena que desempeñan un papel muy importante en la presencia de trazas en la composición de la atmósfera.

Es necesario caracterizar el flujo de fotones solares en función de la longitud de onda, con el fin de conocer cuáles serán absorbidos o disipados, en su trayectoria a través de las capas bajas de la atmósfera. Los fotones con una longitud de onda de aproximadamente 240 nm son absorbidos por las moléculas de oxígeno o de nitrógeno de la atmósfera y por el ozono, situado principalmente en la estratósfera. Así resulta que existe un filtro natural de fotones en la región espectral comprendida entre 240 y 300 nm, de manera que en la tropósfera sólo es necesario considerar aquellas reacciones químicas que son activadas por fotones de longitud de onda de 300 nm o más.

Una de las principales diferencias entre la química de la tropósfera y la de la estratósfera son los fotones ultravioleta, que tienen energía suficiente para romper el enlace oxígeno, O-O. Esta reacción conduce a la formación de ozono y explica la presencia de mayores cantidades de ozono en la estratósfera que en la tropósfera.

Las corrientes de convección de los vientos dominantes en las capas bajas de la atmósfera ocasionan que se produzca un cierto estancamiento en cada hemisferio, de manera que la difusión de los gases presentes en la tropósfera tarda cerca de dos meses en homogeneizarse en el hemisiferio sur o norte y unos dos años en hacerlo en toda la tropósfera.
La gran mayoría de las especies traza que llegan a la atmósfera están en estado de fase reducida (SH2, NH3, CH4, etc.); en cambio, las sustancias que regresan de la atmósfera a la superficie terrestre, usualmente por dilución en las gotas de lluvia o por sedimentación, están altamente oxidadas (H2SO4, HNO3, CO2, etc.). El escalón entre estas especies reducidas y las oxidadas lo constituyen las reacciones fotoquímicas atmosféricas, dando lugar de esta manera a un ciclo en el cual los gases reducidos son incorporados a la atmósfera, se oxidan fotoquímicamente y regresan a la superficie terrestre.

A principios de siglo se consideraba que las especies atmosféricas reducidas eran oxidadas por el ozono y el peróxido de hidrógeno, noción sostenida por la química atmosférica clásica y que ha persistido durante muchos años. Actualmente son considerados responsables de la mayor parte de estas oxidaciones los radicales libres de alta reactividad, como el hidróxilo y el hidroperoxilo, que están presentes en la atmósfera en concentraciones del orden de las 10 pptV.

Esto nos permite comprobar la importancia del conocimiento de las causas y los factores que influyen en la formación de películas de humedad sobre la superficie metálica. La causa más importante es la precipitación atmosférica (en forma de lluvia o niebla espesa).

Existe también la condensación de humedad, que se origina cuando la humedad relativa de la atmósfera sobrepasa el 100%. Es importante mencionar también la condensación por adsorción, la condensación capilar y la condensación química.

Influencia de la contarninación atmosférica en los procesos de corrosión

Cuando se alcanza el nivel de humedad necesario para la formación de pilas de corrosión, comienza a ser importante un segundo factor: de contaminación atmosférica.

TIPOS DE CORROSIÓN.
Se clasifican de acuerdo a la apariencia del metal corroído, dentro de las más comunes están:
Corrosión uniforme:
Donde la
corrosión química o electroquímica actúa uniformemente sobre toda la superficie del metal. Desde el punto de vista cuantitativo la corrosión por ataque uniforme representa la mayor destrucción de los metales, especialmente de los aceros.
Corrosión galvánica:
Ocurre cuando
metales diferentes se encuentran en contacto, ambos metales poseen potenciales eléctricos diferentes lo cual favorece la aparición de un metal como ánodo y otro como cátodo, a mayor diferencia de potencial el material con más activo será el ánodo. Cuando dos metales están conectados el uno con el otro en el lugar próximo al electrolito una reacción acontece. Esto se llama corrosión galvánica. El metal noble se corroerá por último durante tal reacción.
El empleo de ánodos de sacrificio, generalmente de zinc, es una práctica habitual en la construcción y mantenimiento de embarcaciones náuticas. Estos ánodos se utilizan para proteger de la corrosión galvánica las partes metálicas de las embarcaciones que permanecen en contacto con el agua. Dicha corrosión afecta al casco y a los apéndices, motores y conducciones metálicas, incluso a aquellas partes que están en el interior de la embarcación.El fenómeno de la corrosión se define como la destrucción o deterioro químico o electrolítico de un material, preferentemente metálico, por la reacción con el medio que lo rodea, y viene dado por la tendencia que tienen todos los metales por volver al estado en que se encuentran en la naturaleza, esto es, en forma de óxidos, hidróxidos y sales. La corrosión electroquímica es la que tiene lugar en los metales cuando están en contacto entre ellos o unidos por medio de un conductor de la corriente, llamado electrolito, que en el caso de las embarcaciones náuticas será el agua (el agua del mar conduce mejor la electricidad que el agua del río debido a que las sales que transporta disueltas aumentan su conductividad).El efecto de la galvanización, nombre recibido en honor del científico italiano Luigi Galvani, define a la electricidad desarrollada por contacto de dos metales diferentes, generalmente el cobre y el zinc, sumergidos en líquido. A la descomposición química producida por esta corriente se la denomina electrólisis. Al cuerpo capaz de descomponerse por la acción de la electrólisis se le llama electrolito, y a los conductores que sirven para la entrada y salida de corriente se les denomina electrodos.Al paso de la corriente, los iones que se encuentran en el electrolito se dirigen a uno u otro electrodo según sea su carga. Los que tienen carga positiva, llamados cationes, se dirigen al cátodo o electrodo cargado negativamente y, al revés, los cargados negativamente, llamados aniones se dirigen al ánodo o electrodo cargado positivamente. Este hecho ocasiona la descomposición del electrolito, en este caso el agua, de modo que se descompone en oxígeno e hidrógeno, y aparecen otros elementos o compuestos disueltos en el líquido. Los metales de los barcos o de las instalaciones portuarias desarrollan este fenómeno por el simple hecho de estar sumergidas en el agua. La diferencia de potencial existente entre los distintos metales hace que, inevitablemente, uno de ellos actúe como ánodo. Cuanto más bajo sea el potencial de un metal, más rápidamente será corroído o disuelto y, al mismo tiempo cuanto mayor sea la diferencia de potencial existente entre dos metales, mayor será la corrosión galvánica producida entre ellos, resultando siempre perjudicado el que tiene el potencial mucho más bajo (Esta corrosión puede producirse en una misma pieza debido a que las aleaciones no sean homogéneas).
Corrosión por picaduras:
Aquí se producen hoyos o agujeros por agentes químicos.
La corrosión por picadura se presenta por la formación de orificios en una superficie relativamente inatacada y las picaduras pueden tener varias formas (figura No. 3g).
La forma de una picadura es a menudo responsable de su propio avance, por las mismas razones mencionadas en la corrosión por agrietamiento, es decir, una picadura puede ser considerada como una grieta o hendidura formada por si misma.
Para reducir la corrosión por picadura se necesita una superficie limpia y homogénea, por ejemplo, un metal homogéneo y puro con una superficie muy pulida deberá ser generalmente, mucho más resistente que una superficie que tenga incrustaciones, defectos o rugosidad.
La corrosión por picadura es un proceso lento que puede llevarse meses y años antes de ser visible, pero que naturalmente, causará fallas inesperadas. El pequeño tamaño de la picadura y las minúsculas cantidades de metal que se disuelven al formarla, hacen que la detección de ésta sea muy difícil en las etapas iniciales.
La limpieza de la superficie y la
selección de materiales conocidos, resistentes a la formación de picaduras en un medio ambiente determinado, es generalmente el camino más seguro para evitar este tipo de corrosión.
Corrosión intergranular: Es la que se encuentra localizada en los límites de grano, esto origina pérdidas en la
resistencia que desintegran los bordes de los granos.
Un tratamiento térmico inadecuado del acero inoxidable puede producir una retícula de carburos en los aceros con más del 0,03 por ciento de carbono, o sin adición de titanio o de columbio. El metal que contenga tal retícula es susceptible de corrosión intergranular que podrá ser causa de fracaso en condiciones muy corrosivas y reducir la duración útil en muchos servicios relativamente ligeros. Los procedimientos normales de soldadura introducen en el metal la susceptibilidad a la precipitación de los carburos. Que el acero sea susceptible de corrosión intergranular no significa necesariamente que será atacado por ella. En servicio, el resultado puede ser satisfactorio. Pero la posibilidad de corrosión intergranular deberá ser tenida en cuenta siempre que no quede excluida según la experiencia previa. La precipitación de carburos puede ser eliminada por uno de los tres procedimientos indicados a continuación:
a) Por recocido: una vez terminadas las operaciones de elaboración y de soldadura, el acero deberá ser calentado hasta una temperatura lo suficientemente alta para disolver los carburos, lo que es generalmente entre 1036 ºC y 1150 ºC, para enfriarlo luego con la rapidez suficiente para evitar que se vuelva a precipitar el carburo y utilizando para ello un chorro de aire o agua. Un tratamiento térmico localizado en la zona inmediatamente adyacente a la soldadura no da resultados satisfactorios. Para un recocido efectivo, toda la pieza deberá ser calentada y apropiadamente enfriada con rapidez.
b) Utilizando acero que contenga menos de 0,03 % de carbono.
c) Utilizando un acero estabilizado: el titanio o el columbio se combinan con el carbono y evitan las precipitaciones perjudiciales. Los aceros estabilizados son necesarios para todo servicio que implique prolongadas exposiciones a las temperaturas entre 426º C y 871 ºC.
El peligro inherente a la precipitación de carburo de cromo ha llegado a ser tan bien conocido y tan fácilmente evitado que ocurran pocos fracasos debidos a esta causa.
Corrosión electroquímica

La corrosión electroquímica es un proceso espontáneo que denota siempre la existencia de una zona anódica (la que sufre la corrosión), una zona catódica y un electrolito, y es imprescindible la existencia de estos tres elementos, además de una buena unión eléctrica entre ánodos y cátodos, para que este tipo de corrosión pueda tener lugar. La corrosión más frecuente siempre es de naturaleza electroquímica y resulta de la formación sobre la superficie metálica de multitud de zonas anódicas y catódicas; el electrolito es, en caso de no estar sumergido o enterrado el metal, el agua condensada de la atmósfera, para lo que la humedad relativa deberá ser del 70%.

El proceso de disolución de un metal en un ácido es igualmente un proceso electroquímico. La infinidad de burbujas que aparecen sobre la superficie metálica revela la existencia de infinitos cátodos, mientras que en los ánodos se va disolviendo el metal. A simple vista es imposible distinguir entre una zona anódica y una catódica, dada la naturaleza microscópica de las mismas (micropilas galvánicas). Al cambiar continuamente de posición las zonas anódicas y catódicas, llega un momento en que el metal se disuelve totalmente.

Las reacciones que tienen lugar en las zonas anódicas y catódicas son las siguientes:

ánodo: Me Me n+ + ne-

cátodo: 2H+ + 2e- H2


O2+2H2O + 4e- 4OH-
(medio ácido)
}
(oxidación)
(medio neutro y alcalino)
(reducción)
Ya que la corrosión de los metales en ambientes húmedos es de naturaleza electroquímica, una aproximación lógica para intentar parar la corrosión sería mediante métodos electroquímicos. Los métodos electroquímicos para la protección contra la corrosión requieren de un cambio en el potencial del metal para prevenir o al menos disminuir su disolución.

La protección catódica, en este sentido, es un tipo de protección (electroquímico) contra la corrosión, en el cual el potencial del electrodo del metal en cuestión se desplaza en la dirección negativa. Los principios de la protección catódica pueden ilustrarse mediante un diagrama termodinámico potencial - pH, como se muestra en la figura 10, en el caso del hierro (Fe).

Consideremos un espécimen de acero al carbono sumergido en ácido clorhídrico (HCl) de concentración 0.1 M. El acero se disolverá con desprendimiento de hidrógeno (H2). El potencial de corrosión del espécimen quedará entre los potenciales de equilibrio correspondientes al electrodo de H2 y Fe (puntos A y B en la figura 10).
De acuerdo con el diagrama, hay un camino para prevenir la corrosión mediante un cambio de potencial. Aplicando una corriente catódica, el potencial del espécimen de acero se desplazará en la dirección negativa, hacia la zona de inmunidad, en la cual el metal, termodinámicamente, se encuentra estable (no se puede corroer). Para lograr este desplazamiento del potencial en la dirección negativa, el objeto que se corroe se une eléctricamente a un metal más negativo en la serie electroquímica, un ánodo, formando una celda galvánica en la que actuará como cátodo. Para que el metal esté protegido católicamente, el valor de su potencial de electrodo tiene que quedar por debajo de su potencial de corrosión en la solución mencionada. Su disolución será así prevenida totalmente (protección catódica completa) o al menos disminuirá (protección catódica incompleta). Como consecuencia de la corriente que circule en la celda galvánica formada, en el metal protegido católicamente tendrá lugar el desprendimiento de hidrógeno o la reducción de oxígeno.
Corrosión por fatiga
La corrosión por fatiga es otro de los riesgos que han de ser eliminados. Casi todos los metales y aleaciones, incluso el acero austenítico inoxidable, pueden fallar al agrietarse o quebrarse debido a la corrosión por fatiga en condiciones que impliquen esfuerzos aplicados o tensiones residuales combinadas con agentes ligeramente corrosivos. Las soluciones de cloruro son de lo más perjudicial al provocar el agrietamiento de los aceros inoxidables austeníticos.
El mecanismo causante de la corrosión por fatiga todavía no ha sido determinado. Es principalmente transgranular y puede ir acompañado de ataques de picado. Son muy susceptibles las piezas que han estado sometidas a un fuerte trabajo en frío, pero el acero recocido puede también agrietarse cuando se le somete a condiciones difíciles. Es más fácil que el agrietamiento se produzca en soluciones calientes que en las frías. El tipo 315 y el tipo 317, en la condición de recocido, ofrecen mayor resistencia al ion cloruro que el tipo 302 y el tipo 304. Pero si están bajo tensiones fuertes, pueden fallar lo mismo en un ambiente conducente a la corrosión por fatiga.
Tensiones fuertes y débiles en el mismo elemento producen una condición que fácilmente puede conducir a la corrosión por fatiga en presencia de cloruros. Ha sido investigado cierto número de fracasos debidos a planchas perforadas. Las grietas en forma de rayos que parten de los taladros son típicas del agrietamiento debido a la corrosión por fatiga. Los productores canadienses han resuelto este problema completamente recociendo a fondo las planchas después de taladradas.
Los aceros inoxidables, estirados, embutidos o trabajados en frío se agrietan fácilmente en sistemas que contengan sulfuro de hidrógeno acuoso. Distintos medios, incluso las soluciones cáusticas calientes bajo presión, han causado el agrietamiento según ha sido informado, aunque en la mayoría de estos casos pueden haber sido causadas por impurezas no observadas contenidas en el cloruro.
Para eliminar completamente las tensiones internas, sin perjuicio para la resistencia a la corrosión, se deberá recocer por encima de 926 ºC, con enfriamiento rápido para que los carburos permanezcan en solución. Como no es posible hacer esto con los recipientes grandes, un tratamiento de revenido a 648 º C puede ser suficiente para reducir las tensiones residuales. Este tratamiento a 648 ºC podrá ser aplicado únicamente para los tipos 304 L, 316 L, 317 L, 321 y 347, y para estos metales tan sólo cuando se sepa que el nivel de la tensión en el cual puede ocurrir la corrosión sea más bajo que lo que se espera después de semejante tratamiento térmico a baja temperatura. Cuando se utiliza acero inoxidable como forro para un recipiente de acero al carbono no será posible aligerar las tensiones debido a que los coeficientes de expansión son muy diferentes. Lo mismo ocurre cuando se trata de recipientes de acero inoxidable que lleven soldados refuerzos, soportes o sujeciones de acero al carbono.
Las precauciones generales que indicamos a continuación deberán ser adoptadas para prevenir la corrosión por fatiga:
a) Asegurarse de que no se acumulen sales corrosivas procedentes del material aislante, del goteo o de pulverizaciones o salpicaduras corrosivas en el área del recipiente.
b) Evitar toda cavidad donde se recoja agua durante el ciclo de operaciones, acumulándose una concentración de sales en la cavidad.
c) Especificar que las planchas perforadas deberán ser tratadas para eliminar completamente las tensiones interiores después de haber sido taladradas, si han de ser utilizadas como pantalla para operaciones de las que se sabe corren el riesgo de que se produzca corrosión
d) Elíjanse tubos con buena concentricidad y con unos límites de tolerancia muy estrechos en el grueso de las paredes, para los haces de tubos destinados a los intercambiadores de calor, con el fin de evitar tensiones elevadas y desiguales cuando se los curva para los distribuidores.
e) Evitar el unir por soldadura metales con coeficientes de dilatación diferentes cuando el recipiente deba ser calentado durante las operaciones. Los tipos de la serie 300 se dilatan aproximadamente de 1 a 1 1/2 veces más que los tipos de la serie 400.
f) Utilizar los tipos con el 0,03% como máximo de carbono, 304 L, 316 L, y 317 L, para reparar recipientes respectivamente de los tipos 304, 316 y 317 siempre que se desee reducir localmente las tensiones después de hecha la reparación. Únicamente el acero con el 0,03 % de carbono como máximo deberá ser calentado a más de 426º C siempre que exista el riesgo de que se produzca corrosión intergranular.
g) Evítese el curvado cíclico que repetidamente tensa el acero inoxidable por encima de su resistencia a la deformación o límite de elasticidad. Esto puede formar tensiones interiores que favorezcan la corrosión por fatiga inclusive en un medio de efecto moderado.


Corrosión por erosión
Cuando el
movimiento del medio corrosivo sobre la superficie metálica incrementa la velocidad de ataque debido a desgaste mecánico, este recibe el nombre de corrosión por erosión. La importancia relativa del desgaste mecánico y la corrosión, es a menudo difícil de establecer y varia grandemente de una situación a otra, y el mecanismo de la erosión generalmente se atribuye a la remoción de películas superficiales protectoras, como por ejemplo, películas de óxido formadas por el aire, o bien, productos adherentes de la corrosión.
La corrosión por erosión, generalmente tiene la apariencia de picaduras poco profundas de fondo terso, como se ve en la figura No. 1d, y el ataque puede presentar también una
distribución direccional debido al camino seguido por el agente agresivo cuando se mueve sobre la superficie del metal, tal y como se muestra en la figura No. 3d.
La corrosión por erosión prospera en condiciones de alta velocidad, turbulencia, choque, etc., y frecuentemente se observa en impulsores de
bombas, agitadores y en codos y cambios de dirección de tuberías. Los líquidos con suspensión conteniendo partículas sólidas duras pueden igualmente causar este tipo de problema.
La corrosión por erosión puede ser evitada por cambios de diseño o por
selección de materiales más resistentes.
La corrosión por cavitación y desgaste (fretting) son formas especiales de la corrosión por erosión. La primera es causada por la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie del metal. Las altas presiones producidas por este colapso pueden disolver el metal, remover las partículas protectoras, etc.
La corrosión por desgaste (fretting) ocurre cuando las piezas de metal se deslizan una sobre la otra, causando daño mecánico a una o ambas piezas (Figura No. 3e) y el deslizamiento es generalmente un resultado de la vibración.
La corrosión se cree que juega uno de los siguientes papeles: el calor de la fricción oxida el metal y a continuación el óxido se desgasta, o bien, la remoción
mecánica de las partículas protectoras de óxido, o los productos de la corrosión resultantes, dan como resultado la exposición de superficies limpias del metal al medio agresivo, en tal forma que el fenómeno corrosivo se acelera.
La corrosión por deslizamiento se atenúa utilizando materiales de construcción más duros, empleando lubricación o bien incrementando la fricción hasta un punto tal en que el deslizamiento es imposible.
Corrosión por agrietamiento
Las condiciones ambientales en una grieta, pueden con el
tiempo volverse muy diferentes de las existentes en una superficie limpia y abierta, por lo que un medio ambiente muy agresivo puede desarrollar y causar corrosión en las grietas (figura No.3f).
Las grietas o hendeduras generalmente se encuentran en los empaques, traslapes, tornillos, remaches, etc., y también pueden formarse por depósitos de suciedad, productos de la corrosión y raspaduras en las películas de recubrimiento.
La corrosión por agrietamiento, generalmente se atribuye a los siguientes factores:
a).- Cambios de acidez en la grieta o hendidura.
b).- Escasez de
oxígeno en la grieta.
c).-
Desarrollo de iones diferentes en la hendidura.
d).- Agotamiento de Inhibidor en la grieta.
Al igual que todas las formas de corrosión localizada, la corrosión por agrietamiento no ocurre en todas las combinaciones metal-agente corrosivo, y algunos materiales son más susceptibles para producirla que otros, como por ejemplo aquéllos que dependen de las películas protectoras de óxido formadas por el
aire para adquirir su resistencia a la corrosión, tal y como sucede con el acero inoxidable y el titanio. Estos materiales pueden ser aleados para mejorar su resistencia y el diseño deberá hacerse de tal
manera, que se reduzcan las hendiduras, tratando de mantener las superficies limpias para combatir este tipo de corrosión.
Corrosión atmosférica.
Uno de los factores que determina primariamente la intensidad del fenómeno corrosivo en la atmósfera es la composición química de la misma. El S02 y el NaCl son los agentes corrosivos más comunes de la atmósfera. El NaCl se incorpora a la atmósfera desde el mar. Lejos de éste, la contaminación atmosférica depende de la presencia de industrias y núcleos de población, siendo el contaminante principal por su frecuencia de incidencia sobre el proceso corrosivo el dióxido de azufre (S02), proveniente del empleo de combustibles sólidos y líquidos que contienen azufre.

PROCESO DE CORROSIÓN ATMOSFÉRICA

La corrosión atmosférica es la causa más frecuente de la destrucción de los metales y aleaciones.

El mecanismo de corrosión es de naturaleza electroquímica. El electrolito es una capa de humedad sobre la superficie del metal cuyo espesor varía desde capas muy delgadas (invisibles) hasta capas que mojan perceptiblemente el metal. La duración del proceso de corrosión depende sobre todo del tiempo durante el cual la capa de humedad permanece sobre la superficie metálica.
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.

En el proceso anódico el metal se disuelve en la capa del electrolito, en la cual la concentración se eleva hasta la precipitación de un compuesto poco soluble.
En el proceso catódico, bajo la capa de humedad, la mayoría de los metales expuestos a la atmósfera se corroen por el proceso de reducción de oxígeno.

La resistencia óhmica entre las zonas anódica y catódica de las minúsculas pilas de corrosión que se distribuyen sobre el metal es grande cuando el espesor de la capa de humedad es pequeño.

La corrosión atmosférica puede ser clasificada en:

a) Corrosión seca. Se produce en los metales que tienen una energía libre de formación de óxidos negativa.

b) Corrosión húmeda. Requiere de la humedad atmosférica, y aumenta cuando la humedad excede de un valor crítico, frecuentemente por encima del 70%.

c) Corrosión por mojado. Se origina cuando se expone el metal a la lluvia o a otras fuentes de agua.

FACTORES QUE AFECTAN LOS PROCESOS DE CORROSIÓN ATMOSFÉRICA
La acción conjunta de los factores de contaminación y los meteorológicos determinan la intensidad y naturaleza de los procesos corrosivos, y cuando actúan simultáneamente, aumentan sus efectos. También es importante mencionar otros factores como las condiciones de exposición, la composición del metal y las propiedades del óxido formado, que combinados entre sí influyen en los procesos de corrosión.

Influencia de las condiciones meteorológicas en los procesos de corrosión

La característica atmosférica más importante que se relaciona directamente con el proceso de corrosión es la humedad, que es el origen del electrolito necesario en el proceso electroquímico.

La figura III.1 muestra la relación que existe entre la corrosión atmosférica y el espesor de la capa del electrolito sobre la superficie metálica. Se observa que en espesores pequeños la corrosión no existe, pues la resistencia óhmica de la capa del electrolito sobre la superficie metálica es muy grande y la disolución del metal es difícil. Al aumentar el espesor disminuyen la resistencia de la capa del electrolito y la polarización catódica, lo que origina un aumento en la velocidad de corrosión hasta que alcanza un nivel máximo, que disminuye después con el aumento del espesor. En esta zona, la reacción catódica es determinante en el proceso de corrosión; el factor óhmico y la polarización anódica pierden importancia, pues la difusión de oxígeno en la superficie metálica es muy lenta y por tanto determinante del proceso global.

PRINCIPALES CONTAMINANTES QUE AFECTAN LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN

El NaCl y el SO2 son los principales contaminantes corrosivos de la atmósfera. La correlación entre los niveles de concentración de S02 o NaCl y la velocidad de corrosión es alta, Como se muestra en la figura III.2. También es importante mencionar al sulfuro de hidrógeno, que es el responsable del deslustre de cobre y plata, los compuestos nitrogenados que en solución incrementan la humedad en la superficie de los metales, las partículas inertes (silicio) y las partículas absorbentes (carbón de leña).


Corrosión por expoliación y disolución selectiva
La corrosión por exfoliación es una corrosión subsuperficial que comienza sobre una superficie limpia, pero se esparce debajo de ella y difiere de la corrosión por picadura en que el ataque tiene una apariencia laminar.
Capas completas de material son corroídas (figura No. 3h) y el ataque es
Generalmente reconocido por el aspecto escamoso y en ocasiones apoyado de la superficie.
Al final del ataque, una muestra tiene la apariencia de un mazo de barajas en el cual algunas de las
cartas han sido extraídas. Este mecanismo es bien conocido en las aleaciones de aluminio y se combate utilizando aleaciones y tratamientos térmicos.
La corrosión por disolución selectiva se produce al efectuarse la remoción de uno de los elementos de una aleación siendo el ejemplo más común la eliminación del zinc en aleaciones de
cobre-zinc, conocido con el nombre de dezincificación. Este fenómeno corrosivo produce un metal poroso (figura 3i) que tiene propiedades mecánicas muy pobres y obviamente el remedio a este caso es el empleo de aleaciones que no sean susceptibles a este proceso.
Corrosión de fractura por tensión
La acción conjunta de un esfuerzo de tensión y un medio ambiente corrosivo, dará como resultado en algunos casos, la fractura de una aleación metálica. La mayoría de las aleaciones son susceptibles a este ataque, pero afortunadamente el número de combinaciones aleación – corrosivo que causan este problema, son relativamente pocas. Sin embargo, hasta la fecha, este es uno de los
problemas metalúrgicos más serios.
Los esfuerzos que causan las fracturas provienen de trabajos en frío,
soldadura, tratamiento térmicos, o bien, pueden ser aplicados en forma externa durante la operación del equipo.
Las fracturas pueden seguir caminos Ínter cristalinos o transcristalinos (figura No. 3k) que a menudo presentan una tendencia a la ramificación.
Algunas de las características de la corrosión de fractura por tensión, son las siguientes:
a) Para que esta corrosión exista, se requiere un esfuerzo de tensión.
b) Las fracturas se presentan quebradizas en forma macroscópica, mientras que las fallas mecánicas de la misma aleación, en ausencia de un agente corrosivo especifico, generalmente presentan ductibilidad.
c) La corrosión por esfuerzos depende de las condiciones metalúrgicas de la aleación.
d) Algunos
medios ambientes específicos, generalmente causan fractura en una aleación dada. El mismo medio ambiente no causa fracturas en otras aleaciones.
e) La corrosión por esfuerzo puede ocurrir en
medios ambientes considerados no agresivos para una aleación dada, por ejemplo la velocidad de corrosión uniforme es baja hasta que se presenta una fractura.
f) Largos periodos de tiempo, a menudo años, pueden pasar antes de que las fracturas sean visibles, pero entonces al presentarse, se propagan rápidamente con el resultado de una falla inesperada.
g) La corrosión por esfuerzo, no está completamente entendida en la mayoría de los casos; sin embargo, en la actualidad se dispone de muchos
datos para ayudar al ingeniero a evitar este problema.







REACCIONES ANODICAS Y CATODICAS.




PROTECCIÓN CATÓDICA CON ÁNODOS GALVÁNICOS O DE SACRIFICIO.






DIAGRAMA DE EVANS DE UN SISTEMA EN CORROSIÓN.



Figura 14. Sistema bajo control: (a) anódico, (b) catódico.


(a) Micropila corrosión. (b) Esquema eléctrico equivalente.
ESQUEMA ELÉCTRICO EQUIVALENTE.







RELACIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN DEL HIERRO CON LA CONTAMINACIÓN Y LA HUMEDAD ATMOSFÉRICA


INFLUENCIA DEL ESPESOR DE LA PELÍCULA DE HUMEDAD CONDENSADA SOBRE LA SUPERFICIE METÁLICA EN LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN.



DIAGRAMA POTENCIAL -PH PARA EL HIERRO (FE).
















CONCLUSIÓN.
Se puede determinar que la corrosión es de gran importancia y preocupación, ya que se trata del deterioro de los materiales el cual si no es tratado a tiempo se obtendrá una perdida total del equipo o material que ha sido corroído. CORROSIÓN GALVANICA






Corrosion Galvánica

Republica Bolivariana de Venezuela.
Universidad Gran Mariscal de Ayacucho.
Escuela de Ingeniería en Mantenimiento Industrial.
El Tigre Edo- Anzoátegui.
Fundamentos de corrosión.
Facilitador: Jhonny Contreras.












Corrosion Galvánica








Alumnos:
Marcano Andrelys.
Marín Lusnelkis.
Mata Egnis.
Mesa Julia.







El Tigre, Abril del 2007.

Corrosión
Es el deterioro de un material metálico a consecuencia de un ataque electroquímico por su entorno. Siempre que la corrosión esté originada por una reacción química (
oxidación), la velocidad a la que tiene lugar dependerá en alguna medida de la temperatura, la salinidad del fluido en contacto con el metal y las propiedades de los metales en cuestión.
Corrosión Galvanica o de Dos Metales

Es la mas común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre si actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el
potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones.
Pares galvanicos. En ingeniería de construcción se utiliza una variedad de metales y alecciones diferentes y estos se encuentran a menudo en contacto electrónico. El contacto eléctrico o acoplamiento de materiales diferentes provoca a veces una corrosión localizada la que se llama frecuentemente la corrosión galvanica.

Efectos de la Corrosión Galvanica o de Dos Metales

Define a la electricidad desarrollada por contacto de dos metales diferentes. Generalmente el cobre y el zinc, sumergidos en líquido. A la descomposición química producida por esta corriente se la denomina electrólisis. Al cuerpo capaz de descomponerse por la acción de la electrólisis se le llama electrolito, y a los conductores que sirven para la entrada y salida de corriente se les denomina electrodos.
Factores de la Corrosión Galvanica:
Conductividad del circuito: Tiene que existir el contacto entre metales diferentes en una solución de alta conductividad para que se produzca el ataque galvánico.
Potencial entre ánodo y cátodo: la posición que ocupa cada metal en la serie galvánica determina el potencial y la dirección del flujo de corriente cuando se compone una celda. El metal que ocupa la posición más alta en la serie constituye el cátodo. El otro metal es el ánodo y, debido a ello, es el que resulta atacado por la acción de la celda. El potencial se incrementa cuanto más apartadas unas de otras son las posiciones ocupadas por cada metal en la serie. Los aceros inoxidables en estado pasivo figuran en la serie justo a continuación de la plata, del grafito y del oro.
Polarización: Este efecto es el que se produce sobre los electrodos de una celda galvánica por el depósito sobre los mismos de los gases liberados por la corriente. La evolución de los iones de hidrógeno puede cambiar de pasiva en activa la superficie del acero inoxidable, acelerando así la corrosión del ánodo.
Áreas relativas del cátodo y ánodo: el área relativa de las superficies ejerce un efecto pronunciado sobre el daño producido por la acción galvánica. Un pequeño ánodo con un cátodo grande produce una corriente de elevada densidad y acelera la corrosión en el ánodo. Deberán evitarse las pequeñas áreas del metal menos noble. No se utilizarán piezas de sujeción de aluminio para el acero inoxidable. En cambio, el empleo de piezas de sujeción de acero inoxidable para aluminio da resultados satisfactorios.
Relación geométrica entre superficies de distintos metales: Un borde o una esquina del metal menos noble no deberá estar en contacto con el centro de un área de gran superficie del metal que ha de constituir el cátodo si llega a formarse una celda galvánica.
La corrosión se atribuye frecuentemente a la acción galvánica cuando su verdadera causa se debe efectivamente a unas condiciones anormales de operación. Así por ejemplo, el uso de ácido clorhídrico, para sustituir un material de limpieza normal, puede destruir la película pasiva del acero inoxidable. En tal caso se puede formar una celda galvánica que empezará a funcionar tan pronto como la pieza en cuestión entre en función. El volver a proyectar y a construir una pieza que sea completamente de acero inoxidable puede ser muy costoso y la nueva pieza proyectada puede ser difícil de fabricar.

Celda Galvanica
Una celda galvánica comprende dos metales diferentes con diferentes tendencias hacia la ionización.
Las baterías o pilas galvánicas fueron inventadas en el año de 1800 por el físico italiano Alessandro Volta. A partir del descubrimiento de Luigi Galvani de que el anca de una rana colgada de un gancho de cobre experimenta una contracción cuando se pone en contacto con la superficie de otro metal, lo cual fue erróneamente interpretado por Galvani como “electricidad animal”. Volta descubrió que cuando se ponen en contacto dos metales de diferente tipo se produce una corriente eléctrica. Experimentando con diferentes tipos de metales Volta construyo su primera batería mediante el apilamiento- de ahí el nombre de pila- en una columna de vidrio, de placas alternadas de cobre, papel secante empapado en salmuera, y zinc, sucesivamente hasta completar la columna. Finalmente al unir los dos extremos mediante un cable conductor circula una corriente eléctrica al través del cable. El descubrimiento de Volta hizo posible el manejo controlado de la corriente eléctrica gracias a lo cual fue posible producir la electrólisis, que condujo a importantes descubrimientos como la composición química del agua y de muchas otras sustancias. En la actualidad existe un sinnúmero de artefactos, desde los automóviles hasta los satélites, que dependen para su funcionamiento de diferentes tipos de baterías eléctricas.
Las celdas galvánicas producen energía eléctrica a partir de ciertas reacciones químicas. Esta celda está formada por dos electrodos y, al igual que en la celda electrolítica, la reducción ocurre en el cátodo y la oxidación en el ánodo, pero difiere de ella, en que el cátodo y el ánodo están, cada uno, en soluciones diferentes, ya que es esta celda la solución de iones Zn+², se encuentra separada de la solución que contiene iones Cu+², por medio de una barrera porosa a través de la cual pueden difundirse los iones. Esta separación se hace, porque de esta forma es que se obtendrá la electricidad.
La reacción se lleva a cabo hasta que se cierra el interruptor que se encuentra en el circuito externo. La electricidad que se produce es suficiente para encender una lámpara. El electrodo de Zn pierde electrones, convirtiéndolo en ánodo y ocurriendo oxidación. El electrodo de Cu se convierte en cátodo debido a que gana electrones, ocurriendo la reducción.
Es una sustancia conductora llamada electrolito. A su vez, cada hemicelda está constituida por un electrodo metálico y una solución de una de las sales del metal.
¿Cómo se producen las celdas galvánicas?
Una celda galvánica es un sistema que permite obtener energía a partir de una reacción química de óxido-reducción. Dicha reacción es la resultante de 2 reacciones parciales (hemirreacciones) en las cuales un elemento químico es elevado a un estado de oxidación superior (hemirreacción de oxidación), a la vez que otro elemento es reducido a un estado de oxidación inferior (hemirreacción de reducción). Estos cambios de estado de oxidación implican transferencia de electrones del elemento que se oxida al elemento que se reduce.
El diseño constructivo en una pila determina que cada una de estas 2 hemirreacciones ocurra en “compartimentos” independientes llamados hemiceldas.
Acción galvanica:
La acción galvanica se encuentra restringido generalmente a los cambios en el comportamiento normal con respecto a la corrosión que resulta de la corriente generada un metal esta en contacto con otros diferentes, y ambos se encuentran n una solución corrosiva;
En tal ¨clupa¨ galvanica, se acelerara la corrosión de uno de los metales (aluminio) mientras que se hará mas lenta o se detendrá, la corrosión del otro (acero). Por lo tanto, lo primero a establecer es cual de los metales será afectado en un sentido y cual en el otro. La respuesta a esto se encuentra en la dirección en la cual fluirá una corriente eléctrica desde un metal (ánodo) al otro (cátodo) en la solución corrosiva como resultado del efecto galvanico.
Serie galvanica: La serie galvanica es una clasificación referente a los potenciales de corrosión de varios metales y aleaciones expuestos a un ambiente especifico.
No existe ningún valor absoluto del potencial eléctrico de un metal independiente de los factores que influyen las características corrosivas de la solución en la cual se mide el mismo. Los valores del potencial pueden cambiar de una solución a otra o en cualquier solución cuando esta influenciada por factores tales como la temperatura, aereacion y velocidad de movimiento. Consecuentemente, no hay ninguna forma, salvo la medición del potencial en el ambiente que interesa predecir los potenciales de los metales y la consiguiente dirección del efecto galvanico en ese ambiente.
Magnitud de los efectos galvanices:
Hasta ahora nos hemos ocupado solamente con la dirección de la acción galvanica como se la determina por los potenciales relativos de los metales en una culpa galvanica. Lo que mas nos interesa en una en una manera practica es la intensidad de cualquiera acción galvanica que se produzca. La intensidad esta determinada por la cantidad de corriente y particularmente por la densidad de corriente.
Pares galvanicos. En ingeneria de construcción se utiliza una variedad de metales y alecciones diferentes y estos se encuentran a menudo en contacto eléctrico. El contacto eléctrico o acoplamiento de materiales diferentes provoca a veces una corrosión localizada la que se llama frecuentemente la corrosión galvanica.
Reconocimiento de la corrosión galvanica.
Antes de discutir medios para evitar la corrosión galvanica, es necesario primero estar seguro que se esta produciendo corrosión galvanica
Prevención de la corrosión
-Debe tratarse de utilizar metales que se encuentren cercanos en la serie galvanica.
-Bajo ninguna circunstancia debe conectarse un ánodo pequeño a cátodo grande.
-Si se utilizan metales diferentes hay que aislarlos eléctricamente entre si.
-Si es necesario utilizar metales diferentes y estos no pueden ser aislados, entonces debe diseñarse el componente más anódico como para poder reemplazarse fácilmente.
Reconocimiento de la corrosión:
*Deben encontrarse presente dos metales electrónicos diferentes
*Estos metales deben estar en contacto eléctrico.
*Los metales deben estar expuestos a un electrolito.