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CORROSIÓN EN CONTACTO CON MEDIOS
NATURALES
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓNÍndice
1.- Corrosión Atmosférica
2.- Corrosión en Agua
Dulce
3.- Corrosión Marina
4.- Corrosión Mat.
Enterrados
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN
“Deterioro de los materiales metálicos en contacto con el aire a temperatura ambiente”= 50% de las pérdidas por corrosión
1.- Corrosión Atmosférica
• HUMEDAD:• HR < 20-30%: No hay película húmeda. Tendremos una corrosión directa(corrosión seca).• HR > 40-50%: Hay película húmeda = Corrosión electroquímica.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.1.- Película húmeda
Formación de la película húmeda:• Condensación POR CAPILARIDAD: ⇩Radiode curvatura (capilares), ⇧HR.
Grietas, resquicios, contacto, poros!!!
• CONDENSACIÓN POR ADSORCIÓN: Fuerzas de atracción entre las moléculas del agua (polares) y las superficies metálicas.• CONDENSACIÓN QUÍMICA: Fijación del agua por óxidos, hidróxidos, etc.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.2.- Mecanismo
ELECTROLITO =AGUA + CONTAMINANTES
• Contaminantes: SO2, Cl-, Nox
MECANISMO Electroquímico
•Ánodo: Me → Men+ + ne-
•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
Men+ + nOH- → Me(OH)n
Me(OH)n + O2 → MeOnxH2O
¿MECANISMO?
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.- Velocidad de corrosión
Velocidad de Corrosión:1.-Espesor película húmeda.2.- Contaminación atmosférica:
• SO2: Combustiones• Cl-: Atmósferas marinas• NOx: Combustiones
3.- Lluvia ácida.4.-Tiempo de humectación.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.1.- Espesor de película húmeda
• <10 μm: Difícil disolucióndel catión. Velocidad de corrosión despreciable.
• 10-100 μm: La velocidadaumenta con el espesor.
• >100 μm: Control catódico, dificil acceso del O2.
• >1 mm: Inmersión.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.2.- Contaminación. SO2
• Influye a partir de una HR.• Forma H2SO4:
• H2SO4 despolariza la reacción anódica y SO2despolariza la reacción catódica.• Solubilidad del SO2 en agua > Solubilidad del O2, mayor concentración en el electrolito que en aire.
No RevestimientoNecesita Revestimiento
MeSO4 y Me(OH)2FeOOH (goetita) y Fe2O3∙H2O (hematites).
No hay regeneraciónH2SO4 se regeneraNo Férreos (Cu, Zn, Al)Mat. Férreos
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• Distancia al mar
• Dirección del viento.
• DESPOLARIZANTE: Formación de HCl (pH) y aumento conductividad del electrolito.
• DESPASIVANTE: Rotura capa pasiva y corrosión por picaduras.
• Aumento de la corriente de pasivación = aumenta la vel. de corrosión generalizada.
1.3.2.- Contaminación. Cl-
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.2.- Contaminación. NOx
• Menor influencia que SO2 y Cl-
• HR ≈ 50% → Aumentan la velocidad de corrosión.
• HR > 50% → Película húmeda hace de barrera.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.3.3.- Lluvia ácida
En ambientes con alta contaminación, la atmósfera puede tener:
• HCl (combustiones, PVC)
• HNO3 (hidrocarburos)
• H2SO4
• Ácidos orgánicos
La lluvia los hace llegar a las estructuras.
•Efecto: disminución del pH y despolarización
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.4.- Resumen y Protección
Factores:• Tiempo de humectación (cuando película >10 μm).• Atmósfera Rural (no contaminantes).• Atmósfera Urbana e Industrial (SO2 y NO2).• Atmósfera Marina (Cl-)• C=A∙tn A=Corrosión del primer año
n<1 (según metal, atmósfera)
Métodos de protección:• Protección catódica• Pintura anticorrosiva• Disminución de HR• Inhibidores en fase vapor en espacios limitados
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN1.4.- Resumen y Protección
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.- Corrosión en Agua Dulce
• Cuando la película húmeda es >1 mm: Inmersión.
ELECTROLITO = AGUA + Gases (CO2)
MECANISMO = Mecanismo electroquímico
•Ánodo: Me → Men+ + ne-
•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
CUIDADO!!: Pilas de aireación diferencial, corrosión en resquicio.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.1- Agresividad agua dulce. O2
• Solubilidad baja en agua → Control CATÓDICO
• ACERO:
•⇧Velocidad del fluido →⇧Vel. de corrosión hasta llegar a fenómenos de erosión-corrosión.
•>12-15 mlO2/litro → Pasivación.
• En sistemas cerrados el O2 se suele consumir al principio → No corrosión.
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2.2- Agresividad agua dulce. CO2
• Acero: Influencia mínima. A concentraciones muy altas puede formar ácido carbónico.
• Galvanizados: Formación de carbonato básico de Zn → ⇧Vel. corrosión.
• Cobre: Formación de carbonatos y picaduras.
• IS=pHreal – pHs (pCa; pAlc; pK2; pKs)
•IS>0 Tendencia a formar capas protectoras
•IS<0 Agua agresiva
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2.3- Temperatura y pH
• Acero: ⇧Temperatura → ⇧Vel corrosión
•Zinc → A 60ºC de ZnOH a ZnO: catódico!!!
→ pH<6 o pH>12 ⇧Vel. Corrosión.
Pasivación del acero (fragilización por H)
pH>10Poca influencia4<pH<10
Disolución de productos oxidados→⇧Vel. Corrosión
pH<4
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Número de muestra0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30
pH
4
5
6
7
8
9
10
11
12
2.3- Temperatura y pH
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Fe Zn
Fe Zn
2.3- Temperatura y pH
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN2.4- Resistividad
• ⇧Resistividad → Ánodo más localizado
• ⇩Resistividad → Mayor extensión de la pila
Evitar la introducción de O2
Uso de inhibidores para ⇩O2 disuelto
Evitar la formación de pares galvánicos
No superar los 60ºC con acero galvanizado
2.5- Recomendaciones
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.- Corrosión Marina
Agua del mar:• Alta conductividad (0,03 S/cm)• Mayor solubilidad de O2+Agitación→Bajapolarización incluso en profundidad• Cl-!!!→Picaduras
→⇧Velocidad de corrosión generalizada• Corrosión microbiológica• pH≈8,2 →Materia orgánica puede acidificar
→CO2 superficial puede dar pH=9
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.- Corrosión Marina
Puede aparecer todo tipo de corrosiones:•Generalizada (acero 0,12-0,15 mm/año)•Aireación diferencial (fouling)•Galvánica (conductividad)•Por picaduras y SCC (Cl-)•Corrosión-erosión (agitación)•Corrosión-fatiga (hélices)•Microbiológica
•Biofouling: Velo biológico. Aportan sustancias agresivas y provocan aireación diferencial
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.- Corrosión Marina
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN3.1.- Influencia de la profundidad
→Corrosión atmosférica
} Polarización catódica
} No O2, bacterias anaeróbicas
→Lo peor (película de 100 μm} ⇩Contenido de O2
→Mínimo O2 } ⇧Contenido de O2,no mat. orgánica que oxidar
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.- Corrosión Mat. Enterrados
• Conducciones de agua, de gas, petróleo, cables, anclajes.
• Terrenos: ≠composión, ≠granulometría, ≠humedad, ≠pH, ≠resistividad, ≠aireación, ≠NIVEL DE CORROSIVIDAD.
Mecanismo electroquímico (si humedad suf.)
•Ánodo: Me → Men+ + ne-
•Cátodo: O2 + 2H2O + 4e- → 4OH-
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• Granulometrías desde 0,07÷2mm hasta partículas coloidales:
Partículas gruesas: suelos secos y aireados.
Arcillosos: suelos húmedos, conductores, agresivos.
• Zanjas: Relleno menos compacto, más permeable
al O2 y al H2O.En las zonas de asiento condensación
capilar.
4.- Corrosión Mat. Enterrados
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN
Terrenos muy húmedos:
• Reacción anódica despolarizada
• Reacción catódica difícil. Control catódico
Terrenos intermedios: LOS + AGRESIVOS
Terrenos muy secos:
•No película conductora
•Fuerte control anódico
4.1.- Terrenos
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.2.- Factores
• Resistividad: +conductures → +agresivos
• pH →Generalmente neutro o alcalino.
→>9 Corrosión alcalina de anfóteros.
→CO2 puede formar H2CO3 y volverlo ácido, pasando la reacción
catódica a ser reductora de H+
→despolariz. catódica.
• Contenido en sales: Cl- y SO4= rompen la
capa pasiva.
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.3.- Micro y Macropilas
• Terreno resistivo: No Macropilas, Si Micropilas por heterogeneidades → Corrosión generalizada no severa• Terreno conductor: Macropilas → Ataques locales severos en zonas anódicas (zonas arcillosas).• Corrientes vagabundas + electrolito=pila
Región de entrada=cátodoRegión de salida=ánodo
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CORROSIÓNDPTO. DE INGENIERÍA DE MATERIALES Y FABRICACIÓN4.4.- Corrosión por picaduras
• Fenómenos muy localizados de aireación diferencial.
• Fallos locales de revestimiento.
• Zonas de salida de corrientes vagabundas.
• Resquicios donde no alcanza la corriente de protección.
• Efecto de iones agresivos (Cl-).
1.- Corrosión Atmosférica
2.- Corrosión en Agua
Dulce
3.- Corrosión Marina
4.- Corrosión Mat.
Enterrados