ESCUELA SUPERIOR POLITECNICA DE CHIMBORAZO

Asignatura: Corrosión

Profesor: Ing. Luis López

Fecha: 2013-04-29

Nombres: Alfonso Gallegos, Mauricio Márquez, Jhonnatan Quito

SEGÚN LA NOBLEZA, LA CORROSIÓN ATACA

Los metales están constantemente expuestos a la acción de la atmósfera, que como se sabe, está compuesta principalmente de 79 partes de nitrógeno y 21 partes de oxigeno.

Como el nitrógeno es un gas muy poco activo, puede decirse que prácticamente inerte, toda la acción atmosférica depende de la actividad del oxigeno, que no es mucha por estar en estado molecular (con enlaces homopolares formando moléculas de O2).

Y como, por otra parte, los metales son muy estables, resulta que, sin la intervención de otro agente, la acción del oxigeno solo sobre los metales resulta muy débil.Los agentes colaboradores del oxigeno son principalmente dos: el calor y la humedad.

El oxigeno con el calor produce la oxidación de los metales.

Y el oxigeno con la humedad produce la corrosión.

Ambos procesos son completamente distintos, aunque se emplean generalmente protecciones comunes para prevenirlos. Específicamente nos enfocaremos en un tipo de corrosión, la corrosión galvánica,

Corrosión.- Se define la corrosión, en general, como la destrucción lenta y progresiva de un metal por la acción de un agente exterior.

Como en la atmósfera siempre existe humedad a la temperatura ambiente, los metales se destruyen más por corrosión que por la oxidación. Siendo sus efectos mucho mayores en los metales que se encuentren en contacto directo con agua, como por ejemplo, las estructuras marinas.

El hierro, en presencia de la humedad y del aire, se transforma en óxido y, si el ataque continúa, termina por destruirse todo él.La corrosión, en el caso de los metales, es el paso del metal del estado libre al combinado mediante un proceso de oxidación.La corrosión es, hasta cierto punto, un proceso evolutivo, natural y, en consecuencia, lento.

Para que un metal pase del estado libre al estado combinado, es preciso que ceda electrones (en términos químicos que se oxide). Así, en el hierro pueden tener lugar las transformaciones:

Fe → Fe2+ + 2e- (de metal a ion ferroso)

Fe2+ → Fe3+ + e- (de ion ferroso a férrico)

Estas transformaciones solo tienen lugar en presencia de elementos capaces de captar electrones (oxidantes: O2, S, Cl2, Br2, I2, H+, etc.).

Así, con el oxigeno seco, a temperatura elevada, tiene lugar la reacción:

Con oxigeno húmedo, a la temperatura ambiente:

Mecanismo según el cual se produce el orín o herrumbre del hierro.

Por tanto, la acción corrosiva del aire es un efecto combinado de la humedad, contaminaciones gaseosas (principalmente óxidos de azufre) y partículas sólidas.

Depende, por tanto también, de la situación geográfica, pues los productos de corrosión son distintos: en el aire del campo son óxidos o carbonatos, en las zonas industriales se encuentra ácido sulfúrico, mientras que junto al mar, contienen algunas sales.

En los distritos fabriles, a causa de los ácidos, es más rápida la corrosión, mientras que junto al mar o las ciudades, más profunda, como consecuencia de la mayor conductividad eléctrica de la lluvia y la tendencia a formarse cloruros o sulfatos solubles.

Se manifiesta principalmente en el hierro, níquel y cobre.La corrosión causa pérdidas enormes y desgracias incalculables, debidas a accidentes producidos por la rotura de piezas debilitadas por la oxidación y la corrosión.

Ocasiona fallos en las instalaciones industriales (roturas de calderas, tuberías de conducción de gas o hidráulicas, cascos de buques, estructuras metálicas, etc.). Desde el punto de vista económico la corrosión ocasiona pérdidas muy cuantiosas; solo en EE.UU. supone unos veinte mil millones de dólares anuales. A partir de este dato es fácil comprender el hecho de que la corrosión sea responsable de que de 1/4 a 1/3 de la producción mundial de acero se dedique a la reposición de las estructuras metálicas deterioradas.

Tipos de CorrosiónLa corrosión es un fenómeno muy complejo, cuyas verdaderas causas y forma de actuar no se han aclarado por completo.

En su clasificación según la Forma, de acuerdo la Corrosión Localizada, tomaremos muy en cuenta lo que es el Ataque Galvánico, o Corrosión Galvánica.

La corrosión galvánica es un proceso electroquímico en el que un metal se corroe preferentemente cuando está en contacto eléctrico con un tipo diferente de metal (más noble) y ambos metales se encuentran inmersos en un electrolito o medio húmedo. Por el contrario, una reacción galvánica se aprovecha en baterías y pilas para generar una corriente eléctrica de cierto voltaje. Un ejemplo común es la pila de carbono-zinc donde el zinc se corroe preferentemente para producir una corriente. La batería de limón es otro ejemplo sencillo de cómo los metales diferentes reaccionan para producir una corriente eléctrica.

Cuando dos o más diferentes tipos de metal entran en contacto en presencia de un electrolito, se forma una celda galvánica porque metales diferentes tienen diferentes potenciales de electrodo o de reducción. El electrolito suministra el medio que hace posible la migración de iones por lo cual los iones metálicos en disolución pueden moverse desde el ánodo al cátodo.

Esto lleva a la corrosión del metal anódico (el que tienen menor potencial de reducción) más rápidamente que de otro modo; a la vez, la corrosión del metal catódico (el que tiene mayor potencial de reducción) se retrasa hasta el punto de detenerse. La presencia de electrolitos y un camino conductor entre los dos metales puede causar una corrosión en un metal que, de forma aislada, no se habría oxidado.

Incluso un solo tipo de metal puede corroerse galvánicamente si el electrolito varía en su composición, formando una celda de concentración.

Corrosión Galvánica También conocida como corrosión bimetálica. Ocurre cuando dos metales diferentes se acoplan electrolíticamente en presencia de un ambiente corrosivo. Uno de ellos se corroe preferentemente mientras el otro es protegido de dicha corrosión.

Cualquier metal se corroe cuando se acopla con otro con un potencial más positivo o más noble en la serie galvánica. Al mismo tiempo, el metal más noble se protege de la corrosión.Si dos metales de distinta tensión galvánica, como el hierro y el cobre, puestos en contacto, se sumergen en una solución de cloruro sódico, la sal se ioniza según la ecuación:

Los iones Cl- van al ánodo (positivo), formado por el hierro, al contacto con él se descargan y lo atacan, formando cloruro ferroso.

Los iones Na+ van al cátodo (negativo), formado por el cobre, donde se descargan y reacciona con el agua.

La sosa (Na O H) reacciona sobre el cloruro ferroso, dando hidróxido ferroso.

El hidróxido ferroso (O H)2 Fe se oxida con el oxigeno disuelto en la solución y se transforma en “orín”, producto muy complejo de composición variable y cuyo constituyente fundamental es el oxido férrico hidratado Fe2 O3 H2O.

El hidrogeno formado en el cátodo formaría una capa gaseosa alrededor de él, que lo aislaría parando la reacción, o sea, la corrosión, si el oxigeno disuelto en la solución no lo quemase a medida que se forma. Por tanto, el oxigeno tiene una doble acción: como oxidante del hidróxido ferroso y como despolarizante del cátodo, siendo esto último de importancia capital, hasta el punto de que la marcha de la corrosión depende de la velocidad de la despolarización.

Un ejemplo común de corrosión galvánica es la oxidación de las láminas de acero corrugado, que se generaliza cuando el recubrimiento de zinc de protección se rompe y el acero subyacente es atacado. El zinc es atacado preferentemente porque es menos noble, pero cuando se consume, se produce la oxidación en serio del acero.

Con una lata recubierta de estaño, como las de conservas, ocurre lo contrario porque el estaño es más noble que el acero subyacente, por lo que cuando se rompe la capa, el acero es atacado preferentemente.

Factores que influyen en la Corrosión Galvánica

El uso de una capa protectora entre metales diferentes evitará la reacción de los dos metales.

Tamaño relativo de ánodo y cátodo: Esto se conoce como "efecto de la zona". Como es el ánodo el que se corroe más rápido, cuanto más grande sea el ánodo en relación con el cátodo, menor será la corrosión. Por el contrario, un ánodo pequeño y un cátodo grande hará que el ánodo se dañe fácilmente. La pintura y el revestimiento pueden alterar las zonas expuestas.

La aireación del agua de mar. El agua pobremente aireada puede afectar a los aceros inoxidables, moviéndolos más hacia el final de una escala anódica galvánica.

Grado de contacto eléctrico - Cuanto mayor es el contacto eléctrico, más fácil será el flujo de corriente galvánica.

Resistividad eléctrica del electrolito - Al aumentar la resistividad del electrolito disminuye la corriente, y la corrosión se hace más lenta.

Rango de diferencia de potencial individual entre los dos metales: Es posible que los distintos metales podrían solaparse en su gama de diferencias de potencial individual. Esto significa que cualquiera de los metales podría actuar como ánodo o cátodo dependiendo de las condiciones que afectan a los potenciales individuales.

Cubierta del metal con organismos biológicos: Los limos que se acumulan en los metales pueden afectar a las zonas expuestas, así como la limitación de caudal de agua circulante, de la aireación, y la modificación del pH.

Óxidos: Algunos metales pueden ser cubiertos por una fina capa de óxido que es menos reactivo que el metal desnudo. Limpiar el metal puede retirar esta capa de óxido y aumentar así la reactividad.

Humedad: Puede afectar a la resistencia electrolítica y al transporte de iones. Temperatura: La temperatura puede afectar a la tasa de resistencia de los metales a

otros productos químicos. Por ejemplo, las temperaturas más altas tienden a hacer que los aceros sean menos resistentes a los cloruros.

Tipo de electrolito - La exposición de una pieza de metal a dos electrolitos diferentes (ya sean diferentes productos químicos o diferentes concentraciones del mismo producto) pueden causar que una corriente galvánica fluya por el interior del metal.

Prevención de la Corrosión Galvánica

Hay varias maneras de reducir y prevenir este tipo de corrosión.

Una manera es aislar eléctricamente los dos metales entre sí. A menos que estén en contacto eléctrico, no puede haber una celda galvánica establecida. Esto se puede hacer usando plástico u otro aislante para separar las tuberías de acero para conducir agua de los accesorios metálicos a base de cobre, o mediante el uso de una capa de grasa para separar los elementos de aluminio y acero. El uso de juntas de material absorbente, que puedan retener líquidos, es a menudo contraproducente. Las tuberías pueden aislarse con un recubrimiento para tuberías fabricado con materiales plásticos, o hechas de material metálico recubierto o revestido internamente. Es importante que el recubrimiento tenga una longitud mínima de unos 500 mm para que sea eficaz.

Corrosión por deterioro del revestimiento.

Otra forma es mantener a los metales secos y / o protegidos de los compuestos iónicos (sales, ácidos, bases), por ejemplo, pintando o recubriendo al metal protegido bajo plástico o resinas epoxi, y permitiendo que se sequen.

Revestir los dos materiales y, si no es posible cubrir ambos, el revestimiento se aplicará al más noble, el material con mayor potencial de reducción. Esto es necesario porque si el revestimiento se aplica sólo en el material más activo (menos noble), en caso de deterioro de la cubierta, habrá un área de cátodo grande y un área de ánodo muy pequeña, y el efecto en la zona será grande pues la velocidad de corrosión será muy elevada.

También es posible elegir dos metales que tengan potenciales similares. Cuanto más próximos entre sí estén los potenciales de los dos metales, menor será la diferencia de potencial y por lo tanto menor será la corriente galvánica. Utilizar el mismo metal para toda la construcción es la forma más precisa de igualar los potenciales y prevenir la corrosión.

Ánodos de sacrificio (aluminio) montados al vuelo en una estructura metálica

de acero para prevenir la corrosión.

Las técnicas de galvanoplastia o recubrimiento electrolítico con otro metal (chapado) también puede ser una solución. Se tiende a usar los metales más nobles porque mejor resisten la corrosión: cromo, níquel, plata y oro son muy usados.3

La protección catódica mediante ánodos de sacrificio: Se conecta el metal que queremos proteger con una barra de otro metal más activo, que se oxidará preferentemente, protegiendo al primer metal.2 Se utilizan uno o más ánodos de sacrificio de un metal que sea más fácilmente oxidable que el metal protegido. Los metales que comúnmente se utilizan para ánodos de sacrificio son el zinc, el magnesio y el aluminio.

Esto es habitual en los calentadores de agua y tanques de agua caliente de las calderas. La falta de regularidad al reemplazar los ánodos de sacrificio en los calentadores de agua disminuye severamente la vida útil del tanque. Las sustancias para corregir la dureza del agua (ablandadores) de agua tienden a degradar los ánodos de sacrificio y los tanques más rápidamente.

Bibliografía

TEORIA Y PRÁCTICA DE LA LUCHA CONTRA LA CORROSION. MADRID: C.S.I.C., Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, 1984.

MATERIALES NO METALICOS RESISTENTES A LA CORROSION. Luis Bilurbina y Francisco Liesa. Barcelona; Marcombo, 1990.

ILLUSTRATED CASE HISTORIES OF MARINE CORROSION. LONDON: Published for the European Federation of Corrosion, 1990.

Doyle, D.P. and Wright, T. E., "Quantitative Assessment of Atmospheric Galvanic Corrosion", Galvanic Corrosion, ASTM STP 978, H.P.Hack, Ed., American Society for Testing and Materials, Philadelphia, 1988, pg. 168.