Corrosion Interna y externa en Proyectos dePiping1. INTRODUCCIN

Las caractersticas corrosivas de ciertosproductosy mediosconstituyenun riesgoparalosbienes materiales ylaspersonas.Desde la perspectiva industrial, lacorrosinde los materiales es unausade accidentes frecuentes y por tanto es de inters conocer los fennosy formas de prevencin de stos as como evitar reducciones en la vida de equipos y estructuras.

2.DEFINICINY CONCEPTOS GENERALES

En sumsamplio sentido, corrosin es unataqueque experimentan los metales, por laaccindel medio en que se utilizan (atmsfera, terrenos,agua, etc.), verificndose en elprocesoreacciones qumicas o electroqumicas.Se considera cido a aquella sustancia capaz de liberar un ion hidrgeno (H+), tambin conocido como protn, y base es aquella sustancia que lo acepta en su estructura qumica.Existe una escala que est limitada entre los valores de 0, como mximo de acidez, y 14, como mnimo de basicidad, denominada pH.La corrosin tiene lugar porque hay una diferencia de potencial entre objetos que se conectan elctricamente y la consecuente prdida de iones del metal en el nodo dan comoresultadola corrosin.En elprocesodeben darse cuatro elementos esenciales. Todos deben estar presentesparaque la corrosin tenga lugar.Estos elementos son:1. Un electrolito que es un conductor no metlico en el que la corriente es transportada por el movimiento de iones.2. Un nodo.3. Un ctodo.4. Una conexin entre nodo y ctodo.

3. TIPOS DEPRODUCTOSCORROSIVOS

Segn su composicin y estado fsico, losproductoscorrosivos se clasifican en:cidos.Son los de mayor importancia. Se agrupan en tres tipos dependiendo de su actividad corrosiva:cidos fuertes. Ionizan rpidamente.cidos dbiles. No ionizan rpidamente.cidos oxidantes. Ioniza rpidamente y posee la cualidad de acelerar elprocesode corrosinparticipando en la reaccin catdica.lcalis.Su efecto corrosivo es menor que el de los cidos. El factormsimportante causante de la actividad corrosiva es el ion hidrgeno que se encuentra ausente o en baja concentracin en los lcalis.La reaccinmsfrecuente en suprocesode corrosin es la formacin de compuestos complejos, dondeel metal corrodo se convierte en parte del anin y pueden formarse sales dobles, bsicas o hidrxidosdobles. Los ataques de corrosin en los lcalis estn localizados.Sales.Segn el tipo de sal reaccionarn de una u otra forma con los metales. Se clasifican, dependiendo de su reaccin al disolverse conaguaen:Neutras Neutras de oxidacin cidas cidas de oxidacin Bsicas Bsicas de oxidacinLa corrosividad de las soluciones acuosas de las sales depende de la concentracin de la sal, lapresencia deagentesoxidantes, de la solubilidad deproductosde corrosin y la temperatura.Lasmscorrosivas son las sales cidas, cidas de oxidacin y bsicas.Azufre y sus compuestos.El azufre puede combinarse directamente con los metales y el hidrgeno. En su forma soluble, se encuentra como hidrgeno sulfurado, dixido de azufre o trixido de azufre.El dixido de azufre es elmsactivo, comoproductocorrosivo en la atmsfera.Haluros.Tienen una elevada afinidad electrnica de ah que sean altamente reactivos. Su corrosividad aumenta con la presencia de humedad, a temperatura ambiente.Elmsreactivo es el fluoruro.Compuestos orgnicos.Estos tipos de compuestos no suelen ser corrosivos activos. Suaccincorrosiva va asociada con la de los contaminantes orgnicos.Su baja actividad corrosiva se debe a que no se ionizan rpidamente en soluciones acuosasparaproducir cidos o bases. No son oxidantes y son poco electrolticos.Los compuestos orgnicos de mayor actividad corrosiva son los cidos orgnicos, los anhdridos yaldehidos, los compuestos halogenados y los compuestos con azufre.Gases.Si estn secos, los gases no son corrosivos a temperatura ambiente. Sin embargo, a altas temperaturas son corrosivos, a excepcin de los gases nobles.Metales lquidos.Laaccinde los metales lquidos no implica ninguna reaccin qumica. La importancia delataquedepende de la solubilidad del metal slido atacado en el metal lquido y del grado de la disolucin.Sales licuadas.Su corrosividad aumenta con el tiempo pues se transforman en sales oxidadas con impurezas metlicas.Estos xidos reaccionan con las pelculas de xido protectoras formando compuestos solubles en sal.OtrosproductoscorrosivosLosmsimportantes son las disoluciones del perxido de hidrgeno. Se considera oxidante cuando su concentracin sobrepasa el 60%.Magnesio CincAluminioCadmio Acero al carbono Aceros de bajo contenido en Cr (12-16%): Activos Aceros de alto contenido en Cr (16-30%).Activos Ni-Resist.Aceros inoxidables X6 CrNi 18-10. Activo Aceros inoxidables X5 CrNiMo 17-12.ActivoHastelloy C PlomoEstao Nquel. Activo Inconel. ActivoHastelloy A Hastelloy BBronce Cobre MonelNquel. Pasivado Inconel. Pasivado Aceros con bajo contenido en Cr (12-16%). PasivadosAceros con alto contenido en Cr (16-18%). Pasivados Aceros inoxidables X6 CrNi 18-10.Pasivado Aceros inoxidables X5 CrNiMo 17-12.Pasivado Titanio Grafito

4. MEDIOS CORROSIVOS

El deterioro de materiales por exposicin a medios corrosivos puede ser debido a: Corrosin por el medio ambiente atmosfrico. Corrosin por el terreno. Corrosin por elagua.

4.1 Corrosin por medio ambiente atmosfrico

Msdel 50% de las prdidas totales por corrosin se deben a la corrosin por el medio ambiente atmosfrico.Los factores que influyen en la velocidad de corrosin son: Humedad del aire. Presencia de gases. Presencia de polvo.

La corrosividad de la atmsfera depende de lacombinacin de los factores de contaminacin y de las condiciones climticas.Los ambientes atmosfricos pueden ser industriales, marinos, urbanos y rurales dependiendo del gradode contaminacin y naturaleza de los contaminantes.

4.2 Corrosin por el terreno

Un trozo de metal situado en un terreno se comporta como una pila galvnica.La corrosin es debida a unprocesoelectroqumico donde el terreno se comporta como electrlito y lasdistintas reas del metal son los nodos y ctodos de las pilas electrolticas.Por las diferentes caractersticas del terreno, se producen en el metal dos zonas de diferente potencialelctrico, generndose por ello una corriente elctrica continua.Las caractersticas del electrlito (el terreno) influyen sobre la corrosin en los siguientes aspectos: Densidad: con valor menor de 15 gr./cm3 la agresividad es mnima. Aireacin: con buena aireacin la agresividad es mnima, pero si existe aireacin diferencial conel terreno circundante la agresividad es de importancia considerable. Composicin qumica: los sulfatos y cloruros son perjudiciales, mientras que los carbonatosson beneficiosos. Microorganismos: algunas bacterias transforman los sulfatos en sulfuros ferrosos, por lo quecorroen el material. Resistividad: la corriente que circula por el terreno depende de laresistenciapropia del mismo.4.3 Corrosin poraguaLa corrosividad del agua se debe a la presencia del oxgeno y cloro disuelto. Las variablesmsimportantes que afectan a la corrosin por elaguade mar son: Velocidad delagua Temperatura Contenido en oxgenoLa corrosin aumenta con el contenido de oxgeno y con la temperatura.La corrosin del acero y del hierro se caracteriza por los siguientes factores: Temperatura: la velocidad de corrosin se duplica cada 30C de aumento de temperatura. Concentracin de cloro y oxgeno: la velocidad de corrosin es proporcional al contenido deoxgeno y cloro. Contenido de carbonato clcico (CaCO3): la presencia de esta sustancia reduce la velocidadde corrosin ya que la alcalinidad clcica en elaguaproduce una proteccin sobre las paredes. pH del medio: la velocidad de corrosin se reduce con un pH fuertemente alcalino, mientras quecon un pH fuertemente cido avanza a gran velocidad.

5. FORMAS DE MANIFESTACIN DE LA CORROSIN

Corrosin uniforme.El metal es atacado qumica o electroqumicamente sufriendo una prdida de superficie. El ataque se extiende casi por igual por toda la superficie. El ataque uniforme se pierde, con frecuencia, siendo en determinadas zonas el ataque ms localizado con mayor prdida de metal.An siendo uniforme, si el medio es muy agresivo en poco tiempo la disminucin del espesor en el objetometlico en l es tal que se pierden sus caractersticas mecnicas, por lo tanto, en muy pocas ocasioneses recomendable utilizar un metal sin ninguna proteccin dejndolo a corrosin libre y, cuando se hace,no hay que olvidar sobredimensionar de forma adecuada.Corrosin por picaduras.Este tipo de corrosin denota la existencia de una pequea zona andica frente a una catdica grande.La corrosin se concentra en la zona andica hasta llegar incluso a la perforacin del metal.La rotura local de los revestimientos pasivos que protegen superficies metlicas sumergidas oenterradas, son igualmente origen de picaduras.Corrosin intergranular.Se presenta cuando en los bordes de grano (stos se forman en el proceso de cristalizacin de metales) hay un empobrecimiento de un componente de la aleacin. El ataque se presenta cuando el borde del grano es andico respecto al grano en s (pequea rea andica frente al rea catdica grande). Se trata de una corrosin localizada muy grave.Corrosin selectivaSe presenta en aleaciones en las que los elementos aleantes difieren bastante entre s por sus potenciales electroqumicos. El elemento ms electronegativo, que ser el ms activo y por tanto elnodo, se disuelve quedando una estructura esponjosa de malas propiedades mecnicas.

6. RIESGOS DE LA CORROSIN

El equipo instrumental y/o elctrico puede verse expuesto al efecto de la corrosin. Este efecto se pone de manifiesto rpidamente mediante una degradacin progresiva de varios aos, dependiendo del nivel decorrosividad, de las posibles combinaciones sinrgicas entre los gases contaminantes y las condiciones climatolgicas existentes.La corrosin es, adems uno de los principales factores responsables de la destruccin del acero. Este material es uno de los empleados con ms frecuencia en la industria, es importante pues conocer como acta en l la corrosin para analizar los posibles tratamientos y evitar una degradacin prematura.La corrosin puede aparecer en tanques areos metlicos sin proteccin o con proteccin deficiente, pudiendo provocar la rotura de los mismos y llevar a la explosin.En estructuras areas una proteccin insuficiente puede llevar a la prdida de estabilidad mecnica. En estructuras, tanques o tuberas enterradas puede producirse una corrosin acelerada por corrientes errticasprovocando una prdida de estabilidad mecnica.En maquinaria a la intemperie, sin proteccin, especialmente en zonas cercanas al litoral provoca agarrotamiento de partes mviles, rotura o avera de la misma.La corrosin en instalaciones elctricas lleva a que se produzcan falsos contactos, puentes elctricos, etc.En cuanto a la valvulera, cabe sealar que el estar expuesta a la corrosin provoca un agarrotamiento, peligros de explosin por sobrepresin, maniobra deficiente y control de caudales (lquido o slido) deficiente.

7. PROTECCIN CONTRA LA CORROSIN

Para evitar la corrosin es importante saber seleccionar adecuadamente los materiales, por ello deber tenerse en cuenta los siguientes aspectos:

Se debe conocer el proceso de actuacin de los agentes corrosivos presentes que pueden dar lugar a lacorrosin. Se tendr en cuenta que para la proteccin contra la corrosin pueden utilizarse ms de un material. Se realizarn las pruebas necesarias para comprobar que la seleccin escogida es la ms idnea. El anlisis econmico ser una etapa ms del proceso de seleccin.

Materiales plsticos

Son fuertes, rgidos, ms ligeros que el resto de los materiales y resistentes a la corrosin. Son baratos y ms manejables.

Este tipo de materiales no se oxidan. Pueden clasificarse en:

TermoplsticosSon aquellos que se funden al recibir calor. Entre ellos se encuentran: Hidrocarburos Polietileno de baja densidad, o polietileno ramificado. Es buen aislante de laelectricidad y resistente qumicamente a la corrosin. Polietileno de alta densidad o polietileno lineal. Esnospermeable a los gasesy vapores. Tiene una elevada cristalinidad. Polipropileno. Es el ms ligero de todos. Es sensible a la luz ultravioleta, a laoxidacin y se usa para tubos y guarniciones. Polmeros de cadena carbonada Poliestileno: es ligeramente frgil. Buena resistencia qumica a los lcalis,oxidantes y reductores. Polimetacrilato de metilo. Mejores propiedades mecnicas y resistencia a laintemperie que el poliestireno. Policloruro de vinilo (PVC). Buen plstico trmico, resistente a lcalis, cidos ydisolventes. Tiene un punto de reblandecimiento muy bajo. Termoplsticos de heterocadenaNo hay tomos de carbono en la cadena principal. Polisteres: Alta resistencia al impacto e insolubles en los disolventes comunesa temperatura ambiente. Muy resistente a la corrosin. Poliamidas: Gran resistencia mecnica, tenacidad, elasticidad y resistencia alataque qumico. Policarbonato: Es un polmero amorfo. Es muy quebradizo por su bajaresistencia al ataque de disolventes orgnicos. Polisteres termoplsticos: no son tiles como plsticos estructurales. TermoestablesLas fuerzas de unin entre sus molculas son muy internas.Son ms estables dimensionadamente que los termoplsticos. Tiene mejores propiedades qumicas,trmicas y elctricas.Un ejemplo de polmeros termoestables son las resinas fenlicas, que son productos de la reaccin entreel fenol y el formaldehido.Materiales compuestosEquivalen a una resina reforzada con fibra. Las resinas ms utilizadas son las de polister insaturado formadas a partirde un dialcohol. Tambin suele utilizarse la epoxi por su gran resistencia qumica. Suele mezclarse con estas resinas fibras y cargas: Fibras. La ms utilizada es la de vidrio por aumentar la resistencia al fuego. Cargas. Se utilizan para reducir costos y modificar las propiedades de las resinas durante su procesamiento.Generalmente, son productos de bajo coste, procedentes de depsitos naturales, como, por ejemplo, la tiza o el talco.Materiales cermicos

Poseen una gran estabilidad qumica frente a distintas sustancias corrosivas, son de alta resistencia mecnica y dureza. Se clasifican en cinco grupos:

xidos. Tienen una elevada resistencia a la oxidacin. Los xidos cermicos ms importantes y utilizados son la almina (Al2O3), la circona (ZrO2), la berilia (BeO), la magnesia (MgO), adems de las mezclas de los xidos.Carburos.En ambientes hmedos tienen poca resistencia a la oxidacin. Los ms importantes son el carburo de silicio (SiC), el carburo de boro (B4C), el carburo de titanio (TiC), carburo de tungsteno (WC) y el carburo de uranio (UC).Nitruros. El ms importante es el nitruro de silicio por su elevada resistencia a la oxidacin. Es de granresistencia y dureza.Siliciuros. Suelen utilizarse como abrasivos, refractarios y semiconductores.Boruros. Tienen una gran resistencia a la oxidacin y una alta dureza.

Metales y aleaciones

En ocasiones se utilizan aleaciones metlicas ya que combinando distintos metales se pueden conseguir mejores propiedades.Debido al elevado coste de algunos metales utilizados para evitar la corrosin, se han desarrollado algunos mtodos para mantener la resistencia a la corrosin ms econmicamente.El acero al carbono suele utilizarse para proteger estructuras, tuberas o recipientes. Para mejorar su resistencia se les aade cromo.El Incoloy 825 es muy resistente a la corrosin por la presencia del ion cloruro. Es una aleacin con base de nquel.Los aceros inoxidables son aleaciones con base de acero y con un alto contenido en cromo. Tambin suele aadirse otros elementos como nquel para aumentar ms su resistencia a la corrosin.

8. MTODOS DE PROTECCIN

Existen diversos mtodos para la proteccin contra la corrosin: Mtodos modificando el medio Mtodos modificando el diseo Mtodos por recubrimientos protectores Mtodos modificando el metal Mtodos por planificacin electroqumica

8.1 Mtodos modificando el medio

Son clsicos, dentro de estos mtodos, los siguientes:la deshumidificacin del aire la desaireacin del agua la adicin de inhibidores de corrosin

En un buen nmero de procesos de corrosin electroqumica se establece la intervencin del agua(electrolito) y del oxgeno (reactivo catdico). La eliminacin de uno u otro de estos elementos,necesarios para la corrosin, conlleva la supresin del proceso corrosivo.Los inhibidores se utilizan principalmente en sistemas que utilizan un volumen constante de disolucindel metal.Se clasifican segn su composicin qumica en: Orgnicos Inorgnicos

Segn su actuacin:

Andicos Catdicos De adsorcin

Segn circunstancias de su aplicacin:

De decapado Para soluciones neutras En fase vapor

8.2 Mtodos modificando el diseo

Hay factores que se pueden evitar con un diseo adecuado del equipo o estructura metlica.Como normas bsicas se debe evitar el contacto directo entre metales de muy distintas caractersticaselectroqumicas.

8.3 Mtodos por recubrimientos protectores

Hacen de barrera entre el metal y el agente corrosivo.Se clasifican en:

Orgnicos Inorgnicos Metlicos Por pelculas pasivas

Recubrimientos orgnicosPinturaSon los recubrimientos ms utilizados. Protegen los metales de la corrosin atmosfrica; para ello sedeben limpiar las superficies metlicas y posteriormente aplicar la pintura en forma lquidaendurecindose hasta formar una pelcula slida y compacta. Para que adems proporcionen unaproteccin catdica se utilizan pinturas ricas en cinc. Pero para que la proteccin con pinturas seacompleta se deben aadir sustancias capaces de inhibir la superficie del metal frente al medio ambiente.Las principales caractersticas a tener en cuenta en las pinturas son:

Resistencia a la intemperie o agentes corrosivos. Estabilidad de colorido. Adherencia a la superficie tratada. Rendimiento y fluidez. Terminado decorativo duradero y homogneo.

Lacas

Son combinaciones insolubles, coloreadas y muy estables, que forman algunos materiales con ciertosxidos metlicos. La mayora contienen pigmentos que dotan al recubrimiento orgnico de laspropiedades anticorrosivas necesarias.

Resinas

Son sustancias slidas solubles en aceites y alcohol. Pueden arder en el aire. Se utilizan a menudo pararevestir suelos e impermeabilizar techos.Como tipos principales de resinas pueden distinguirse las resinas verdaderas, las gomorresinas, lasoleorresinas, los blsamos y las lactorresinas.

Recubrimientos inorgnicos

Son numerosos los recubrimientos de este tipo. Por ejemplo; los vitrificados o esmaltes vtreos, que sonrecubrimientos duros, compactos, adyecentes y con una alta resistencia qumica frente a un gran nmerode agentes corrosivos.

Se emplean especialmente para proteger tuberas enterradas en suelos corrosivos.

Recubrimientos metlicos

Este tipo de recubrimiento es importante, ya que permite la eleccin del metal que ms adecuado sea ala superficie a proteger.La proteccin mediante recubrimientos metlicos es muy frecuente en el caso de materiales de hierro yde acero; los dems metales de importancia tcnica son ya, de por s, lo bastante resistentes a lacorrosin, por lo que se recubren slo en casos muy especiales, o por razones distintas a la de mejorarsu resistencia a la corrosin.

Recubrimiento por pelculas pasivas

Impiden el paso del oxgeno y la humedad, deteniendo as la corrosin del resto del metal. Forman unafina capa sobre el metal que protegen, siendo estos recubrimientos compuestos de dicho metal.Muchos metales y aleaciones, como el aluminio, el cinc o los aceros inoxidables, basan su resistencia ala oxidacin en la formacin espontnea de capas protectoras de xido. Otras veces, la capa se creaartificialmente; por ejemplo, el hierro se trata a veces, con cido fosfrico para formar una capaprotectora de fosfato y los aceros se recubren de cromatos.

8.4 Mtodos modificando el metal

Cuando se aaden elementos a un metal base pueden variar las posibilidades de su empleo frente adeterminadas situaciones.En ocasiones puede ser conveniente cambiar completamente la composicin del metal en vez de aadirelementos aleantes para conseguir mejores resultados, por ejemplo, la sustitucin de una tubera deacero por otra de cobre.

8.5 Mtodos por polarizacin electroqumica

Suelen ser econmicos de ah su gran utilizacin. Las tcnicas ms importantes son:

Proteccin andicaMantienen el metal que estn protegiendo en condicin andica pero con la tensin suficiente para quesea posible la pasivacin del metal, disminuyendo as su velocidad de corrosin. Se ha utilizado conxito en recipientes de acero inoxidable para cido sulfrico.

Deteccin catdicaCon una fuente exterior de tensin hacen ms electronegativo el metal que protegen, teniendo en cuentaque la corrosin electroqumica es slo factible en las zonas andicas, y que stas quedan eliminadas dela superficie, favorecida por dicho sistema de proteccin. Se suele utilizar en tuberas enterradas.