Pruebas de corrosionF. Jahell Alvarado Babun

Pruebas de corrosiny Introducciny Una gran cantidad de pruebas de corrosin son hechas cada ao.

El valor y la credibilidad de los datos obtenidos depende de los detalles involucrados. y Muchas pruebas no son realizadas apropiadamente y la informacin obtenida es errnea. y Pruebas de corrosin bien planeadas y ejecutadas usualmente resultan en pruebas vlidas para una futura reproduccin de estas y fiabilidad

Clasificacin de las pruebas dey Es importante para estas pruebas duplicar las condiciones

actuales del servicio de la planta tan fielmente como sea posible.

Clasificacin de las pruebas de corrosiny Se dividen en cuatro tipos.

Pruebas de laboratorio 2. Pruebas de planta piloto 3. Pruebas de planta o pruebas de planta en servicio. 4. Pruebas de campo.1.

Propsitos de la prueba de corrosiny y

y y

Evaluacin y seleccin de materiales para un ambiente especfico o una aplicacin definida Evaluacin de materiales o aleaciones nuevas o viejas, para poder determinar qu material y en qu medio ambiente sera plausible. Control de la resistencia a la corrosin de un material, o corrosividad del medio ambiente o entorno. Estudio de los mecanismos de corrosin, u otras investigaciones y desarrollos

Especmenes y materialesy El primer paso en este tipo de pruebas involucra los

especmenes (en este paso se forman las bases de informacin de los materiales) se existe informacin errnea o no conocida, los datos obtenidos podran llegar a ser nulos. y Metales y aleaciones estn disponibles por medios como el forjado por la fundicin o ambas. Por ejemplo si el equipo ser hecho por materiales forjados, es deseable probar los especmenes de cuyo origen es la forja.y La resistencia de corrosin de materiales hechos por forja y por

fundicin es generalmente la misma.

Especmenes y materialesy El tamao y forma de los especmenes pueden variar.

Muestras planas son usualmente preferidas principalmente por su facilidad de manejo y su facilidad en la preparacin de la superficie. y Especmenes ms comnmente usados y sus dimensiones son de 1/16 a de pulgada de grosor, 1 pulgada de ancho y 2 pulgadas de largo( esto en pruebas de laboratorio)

Preparacin de la superficiey La superficie de el espcimen aprobar debe ser idntica a la

superficie del equipamiento actual o al que se usarn la planta, sin embargo esto es algunas veces imposible debido que la superficie de metales comerciales y aleaciones varan. y Una condicin estndar de la superficie es deseable y necesaria para facilitar la comparacin con otros resultados o resultados de otras fuentes.

Preparacin de la superficiey La preparacin de la superficie comnmente es hecha a base

de pulimento con lijas o equivalentes del nmero 120. En caso de que la superficie sea demasiado irregular se puede maquinar para normalizar la superficie, para que ste no sea demasiado rugosa o spera.luego de emparejar la superficie con maquinado o algn otro mtodo se da un acabado con abrasivos del nmero 120

Medicin y pesadoy Despus de la preparacin de la superficie del espcimen,

ste debe de ser cuidadosamente medido, para el clculo de rea de superficie, (se requiere de esta manera puesto que dentro del clculo de la velocidad de corrosin uno de los parmetros requeridos es el rea de superficie). y Despus de la medicin el espcimen es desengrasado introduciendolo a un solvente como acetona, secado y despus pesado. y El espcimen debe de ser expuesto al ambiente de corrosin inmediatamente despus de esto, el manejo directo de el espcimen no recomendado.

Tcnicas de exposiciny Puntos a considerar para la exposicin correcta del

espcimen en el laboratorio o la planta:1. 2. 3.

4.

5.

El medio corrosivo debe tener fcil acceso al espcimen Los soportes no deben fallar durante la prueba Los especmenes deben de estar aislados elctricamente con respecto algn otro metal, a menos que se requieran efectos galvnicos. El espcimen debe de estar apropiadamente posicionado si se requieren efectos de inmersin completa, parcial o de fase vapor para su estudio. Para pruebas de planta, los especmenes deben de estar tan accesibles como sea posible.

Pruebas de laboratorio en soluciones a temperatura de ebullicin

Porta muestras para pruebas de plantas piloto

Soporte para porta muestras

Espcimen de prueba ( propela mezcladora)

Ensamble tipo carrete para pruebas en planta.

Porta muestras para pruebas dentro de tuberas.

Duracin de la prueba.y Es importante seleccionar el tiempo y nmero de periodos

de exposicin. y Al menos 2 periodos deben de ser usados, este procedimiento provee informacin sobre cambios en la velocidad de corrosin respecto al tiempo y puede ayudar a descubrir errores de pesado.

Duracin de la prueba.2000 ! Horas _ duracin _ de _ la _ prueba milesimas _ de _ pu lg aday Esta frmula est basada en la regla general de que entre ms baja

sea la velocidad de corrosin, ms larga ser la prueba. y Ejemplo: Si un espcimen tiene una velocidad de corrosin de 10 milsimas de pulgada por ao (MPY), la prueba debe correrse por 200 horas. y Un mnimo de dos semanas y preferentemente un mes es recomendado para pruebas en plantas.

Duracin de la prueba.y En pruebas de campo expuestas a corrosin atmosfrica,

corrosin en el suelo usualmente la velocidad de corrosin es muy lenta y se pueden necesitar hasta aos para proveer resultados definitivos.

Pruebas de intervalos planeadosy Este tipo de pruebas involucra no slo los efectos acumulados

de la corrosin de varias ocasiones en varias condiciones, si no tambien la velocidad inicial de corrosion de el metal fresco. y Las velocidades o el desgaste en unidades de tiempo se refieren en el diagrama de la tabla siguiente como A1,A2 y B. y El intervalo de tiempo por lo general se considera como de un da en un intervalo de pruebas que se extiende sobre un periodo total de varios dias.

Pruebas de intervalos planeadosy La comparacion para el desgaste de corrosion A1 para el intervalo

de tiempo de 0-1 con desgaste de corrosion B para el intervalo de tiempo de t a t+1 muestra la magnitud y direccion de cambio en la corrosividad del medio que puede haber ocurrido durante el tiempo total de la prueba. y La comparacion de A2 con B donde A2 es el desgaste de corrosion calculado al restar At de At+1, muestra la magnitud y direccion de cambio de lo corrosible de el especimen metalico durante la prueba. y Esta comparacin puede ser tomada como un criterio para los cambios y estabulado en la siguiente tabla, en esta tabla tambin sern todas las posibles combinaciones de cambios en la corrosividad del medio y lo corrosible de el metal.

Pruebas de intervalos planeados

y Especmenes idnticos puestos en el mismo fluido corrosivo; las

condiciones de la prueba son constantes para el tiempo de esta(t+1); A1, At,At+1,B, representan el desgaste de corrosin experienciado por cada espcimen;A2 es calculado al restar At de At+1.

Pruebas de intervalos planeados

Aereaciony Es la presencia de oxgeno disuelto en un entorno lquido,

ste puede tener una profunda influencia en la corrosin. y Algunos metales y aleaciones son ms rpidamente atacados en presencia de oxgeno mientras que otros pueden tener una mejor resistencia a la corrosin. y Cobre, latn, bronce y otros aleaciones de cobre tienen un incremento en el ataque de la corrosin en la presencia de oxgeno, particularmente en soluciones cidas. y Aluminio y aceros inoxidables algunas veces muestran mejor resistencia a la corrosin a la presencia de aire.

Limpieza de los especmenes despus de la exposiciny Este es un paso importante en las pruebas de corrosin.es

importante examinar los especmenes antes de su limpieza, en ocasiones la observacin visual de los especmenes despus de la prueba puede proveer informacin til relacionada a las causas o mecanismos de la corrosin. y El cambio en el peso del especmenes comnmente usado para el clculo de la velocidad de corrosin. De acuerdo a esto la remocin completa o incompleta de los productos de corrosin es directamente reflejada en la velocidad de corrosin

Limpieza de los especmenes despus de la exposiciny Los productos de la corrosin pueden ser clasificados como

prdida, disponibles para remocion, adherentes, protectores y no protectores. y Los mtodos de limpieza se pueden clasificar como:1. 2. 3.

Mecnicos (uso de cepillos) Qumicos (uso de solventes) electrolticos

Limpieza de los especmenes despus de la exposiciny Aluminio y sus aleaciones: limpieza al sumergir en cido

ntrico concentrado (cerca del 70%) a temperatura ambiente por varios minutos. y Cobre y sus aleaciones: Limpieza en cido sulfrico (cinco a 10%) o cido hidro clorhdrico (15 a 20%) a temperatura ambiente durante varios minutos, acompaado de un cepillado. y Hierro y acero: Un mtodo electroltico es comnmente usado, se usa cido hidroclrico o cido sulfrico tibio, otro mtodo consiste en exponerlo a hidrxido de sodio (20%) conteniendo cerca del 10% de polvo de zinc

Limpieza de los especmenes despus de la exposiciny Acero inoxidable y aleaciones: empieza por medio de

y y y y

poltica en soluciones acusas. El tratamiento con hidrxido de sodio y polvo de zinc es usado. Tambin se puede usar cido ntrico en concentraciones del 70% Plomo y sus aleaciones: La limpieza se da al sumergir en cido actico hirviendo (1%) agnesio y sus aleaciones: sumergir por 15 minutos en una solucin de cromato de plata(1%) y cido cromico(15%). Nquel y sus aleaciones: Sumergir en cido hidro clorhdrico (15 a 20%) o cido sulfrico (10%) a temperatura ambiente. Zinc y sus aleaciones: Sumergir en acetato de amonio a temperatura ambiente y cepillar ligeramente

Temperaturay Es uno de los ms importantes factores en corrosin. Es

importante que la temperatura de la superficie del espcimen se conozca. y En ocasiones la velocidad de corrosin aumenta o disminuye con la temperatura. y Un ejemplo de esto es la corrosin del acero inoxidable 188S en cido ntrico, la corrosin se incrementa desde una baja velocidad de corrosin hasta miles de mils por ao como resultado del incremento de la temperatura a cerca de 100 Fahrenheit.

Temperaturay Las pruebas de corrosin en laboratorio son comnmente

hechas en en baos de aceite o agua a temperatura controlada. y La tolerancia en el control de la temperatura no debe superar los 2 Fahrenheit. y El bao debe ser lo suficientemente grande y los calentadores deben de estar apropiadamente espaciados para obtener una distribucin de temperatura apropiada.

Temperatura

y Efectos de la temperatura en la corrosin del acero inoxidable 18-8S

en cido ntrico 65%

Expresiones estndar para la velocidad de corrosin.y Una expresin de velocidad de corrosin apropiada debe

involucrar:1. 2. 3. 4. 5.

Unidades conocidas Clculos fciles con un mnimo de oportunidad de error. Conversin posible de vida en aos. Penetracin cifras completas sin redondear decimales.

Expresiones estndar para la velocidad de corrosin.y Frmula para el clculo de mils por ao:

534W Mils _ por _ ao ! DATy Mils milsimas de pulgadas de penetracin. y Equivalencias de velocidades de penetracin:

Expresiones estndar para la velocidad de corrosin.

y Comparacin de Mils de penetracin por ao (MPY) y sus

equivalentes metricos.

Corrosin Galvanica

y Mtodo para conducir la corrosin galvanica se muestra la siguiente figura

Altas temperaturas y altas presionesy Autoclaves son comnmente usadas en pruebas a altas

temperaturas y altas presiones. y Aguas conteniendo cloruros son puestas en el autoclave. La condensacin que se forma en la parte superior del autoclave gotea sobre el espcimen para dar lo que se llama condiciones de condensacin de fase vapor. y stos una buena prueba de corrosin por tensin

Altas temperaturas y altas presiones

y Espcimen de corrosin por tensin y porta muestras para una prueba

autoclave

Altas temperaturas y altas presiones

y Esquema de seccin transversal de un autoclave para pruebas de corrosin

por tensin usando agua con contenidos de cloruros altas temperaturas.

Corrosin por erosiny En la siguiente imagen podemos ver la cubierta no metlica

que contiene el espcimen, el cual es un disco que se encuentra girando a determinadas revoluciones. y El lquido que se encuentra en el tanque de cristal de 30 galones es recirculado y bombeado directamente hacia la cara del disco rotante. y El tanque es un tanque abierto y por eso no es recomendado para lquidos que involucren vapores txicos o lquidos altamente voltiles

Corrosin por erosin

corrosin por grietasy En la siguiente figura se muestra un porta muestras para el

estudio de corrosin por grietas, los materiales estudiar se fijan entre dos tiras de acero inoxidable 316

corrosin por grietasy Este tipo de pruebas se evalan al estimar el porcentaje de

rea atacada, midiendo la profundidad de las picaduras. y Otro mtodo de prueba usa dos discos que se mantienen juntos por un tornillo y una tuerca del mismo material.

Corrosin intergranulary Cualquier prueba de corrosin puede ser considerada como

una prueba para corrosin intergranular, esto es porque los especmenes deben de ser examinados buscando ataques localizados. y Sin embargo existen muchas pruebas diseadas primordialmente para mostrar la susceptibilidad a la corrosin intergranular. y Ejemplo clsico: prueba de corrosin para acero inoxidable en cido ntrico, esta prueba se usa para evaluar el tratamiento trmico de este tipo de aceros

Prueba Huey para aceros inoxidablesy Consiste en la exposicin en cido ntrico (65%) por cinco

perodos de 48 horas cada uno.(ASTM A-262). y El material sensibilizado por este medio exhibe una alta velocidad de corrosin. y Un ejemplo de una velocidad de corrosin aceptable es 18 mpy para una relacin tipo 304, 30 mpy para CF-8, y 24 para un tipo 304L

Prueba Streicher para aceros inoxidablesy M.A. Streicher de la compaa Du pont desarroll una

prueba a base de cido Oxalico. y Este consiste en pulir un espcimen de tamao pequeo o parte del espcimencon una lija del N 000 virtiendo sobre esta superficie pulida cido oxlico al 10% durante 1.5 minutos bajo una corriente con una densidadde 1 A/cm2 . y Se busca que el espcimen sea el nodo. y Despus de esto examinar la superficie usando una magnificacin de 250 a 500x

Prueba Streicher para aceros inoxidablesy Una estructura tipo paso indica un tratamiento trmico

apropiado

Prueba Streicher para aceros inoxidablesy Mensaje una estructura de cuneta indica una susceptibilidad a la

corrosin intergranular

Prueba de Warreny Esta prueba propone el uso de cido ntrico al 10% y 3% de

cido fluorhdrico a una temperatura de entre 70 y 80 C para evaluar el acero tipo 316L. y Dos perodos de dos horas cada uno o cinco de media hora son usados. y Este tipo de entorno ataca severamente material que contiene carburo de cromo precipitado. y Si el radio de ser velocidad de corrosin del material sensibilizado (1 hr a 1250 F) es menor a 1. 5 el acero es aceptable.

y La naturaleza de la picadura (localizacin al azar y largos tiempos

Picadura

y y

y

y

de incubacin) hace difcil ejecutar una prueba de resistencia a la corrosin por picadura. La determinacin por medio del peso perdido es prcticamente inservible, as como otro tipo de pruebas. El mejor procedimiento es exponer el espcimen tan grande como sea posible por un tiempo tan grande como sea posible (al menos un mes). Existen muchos mtodos en los que se evalan la mxima profundidad de la picadura, el nmero de picaduras por unidad de rea, e incluso anlisis estadsticos completos. Lo indicado es evitar el uso de materiales muestran este tipo de corrosin por picadura.

Corrosin por tensin.y En este tipo de prueba usualmente del especmenes puesto

en tensin por dos mtodos:1. 2.

Deformacin constante. Carga constante.

y y

La forma comn de un especmen es de U, horquilla. Como se muestra en la siguiente imagen. La tensin aplicada es usualmente alta, de 50% 100% de su lmite de cedencia.

Corrosin por tensin.

NACE mtodos de pruebay NACE (National Association of Corrosion Engineers) y En la siguiente tabla se muestran los distintos tipos de

pruebas que la Nace ha desarrollado para ensayos de corrosin.

NACE mtodos de prueba

Prueba de baja velocidad de tensin (SSRT)y En esta prueba el espcimen es sometido a una tensin

creciente en un medio ambiente determinado. y Este procedimiento da como resultado una ruptura de la pelcula superficial y tiende a eliminar el tiempo de iniciacin requerido para producir una grieta en la superficie. y En la siguiente imagen se puede ver un montaje para este tipo de prueba.

Prueba de baja velocidad de tensin (SSRT)

Polarizacin lineal.y Esta prueba es realizada usando circuitos simples, y puede ser

usada para monitorear la corrosin continuamente bajo una variedad de condiciones de entorno. y Su medicin requiere de slo algunos minutos. El potencial qumico del metal se mantendr estable durante este tiempo. y Se puede usar tanto la manera tpica de tres electrodos ( trabajo, referencia, contador), o se puede prescindir del electrodo de referencia

y Sonda de tres electrodos montada en

una tubera.

Polarizacin lineal.

Instrumentacin electrnica.y El

potenciostato es uno de los instrumentos ms importantes, este permite el control preciso de las fuerzas en los procesos de transferencia de carga. y Existen otros instrumentos como lo ampermetros de resistencia cero, los detectores de fase sensible y los electrometros de alta inoperancia, que han contribuido al estudio de la corrosin.

Corrosin en vivoy La corrosin en vivo se puede dar en dispositivos

ortopdicos, o en dispositivos quirrgicos es que soporten una especie de carga. y el desgaste mecnico debido a la corrosin no es un punto tan importante ya que en la mayora de este tipo de aleaciones la corrosin es lenta. y Existen riesgos biolgicos que involucran a los productos de la corrosin, ya que stos pueden ser causantes de cncer, como por ejemplo algunos compuestos que contienen nquel.

Corrosin en vivoy Es difcil simular las condiciones complejas existentes dentro de

un organismo vivo en el laboratorio, y la nica manera de obtener datos correctos es haciendo pruebas de corrosin en vivo. y Las medidas electroqumicas especialmente la polarizacin lineal es ideal para este tipo de estudios en vivo, ya que stas son rpidas, sensitivas y no requieren corrientes que produzcan daos biolgicos. y Luego de terminar la prueba el implante se retira del organismo y se valora su prdida de peso. y La siguiente imagen ilustra una prueba para corrosin en vivo.

y Aparato para medir el nivel de

corrosin en vivo en una rata de laboratorio.

Corrosin en vivo

y Esta grfica muestra la velocidad de

corrosin de una pieza de acero de bajo carbono implantado en un perro.

Corrosin en vivo

Prueba de corrosin en pinturas.y Las pinturas y algunos otros recubrimientos protectores son

evaluados en el laboratorio y en el campo al exponer paneles de lminas de metal que han sido recubiertas. y stos espcimenes se exponen a entornos marinos, industriales, o atmsferas urbanas. y La prueba puede durar varios aosy son frecuentemente inspeccionadas para su evaluacin.

Prueba de corrosin en pinturas.y Normalmente los bordes de las piezas en prueba sufren ms

daos y ms rpidamente que las zonas ms planas en el espcimen.

Falla _ en _ el _ borde ! 0.2 Falla _ en _ el _ planoy Por ejemplo si el radio determinado en la prueba es de .2, y

la falla en uno de los bordes es detectada despus de seis meses, la proteccin en la superficie plana ser de cerca de 30 meses.

Pruebas en agua marinay Este tipo de pruebas se realizan a las orillas de la playa, en la y

y

y

y

periferia del mar. La compaa internacional de nquel (INCO) famoso por este tipo de pruebas tiene sus instalaciones de pruebas en la playa de Wrightsville. Varios tipos de pruebas se realizan dentro de las instalaciones como por ejemplo corrosin por erosin, fatiga por corrosin, parece orgnicos. Equipos de prueba como bombas e intercambiadores de calor estn en los muelles, donde se realizan las pruebas este tipo de maquinaria. Se colocan tambin paneles metlicos a distintas distancias de la playa para poner a prueba aleaciones, pinturas, especmenes metlicos recubiertos, etc.

y LaQue centro de tecnologa de

pruebas de corrosin

Pruebas en agua marina

y Paneles expuestos a medios

ambientes salinos

Pruebas en agua marina

Corrosin en plsticos y elastomerosy Los materiales polimricos se corroen por procesos distintos a los

asociados a la corrosin metlica. y En estos ocurren procesos fisicoqumicos ms que reacciones electroqumicas. y Los materiales polimricos normalmente son atacados por:y Expansin. y Disolucin. y Rotura de enlaces debido a: y Reacciones qumicas (oxidacin). y Calor. y Radiacin ( luz solar ).

y stas pueden ocurrir en combinacin

Corrosin en plsticos y elastomerosy Disolucin y expansin con o sin ruptura de enlaces son las

principales causas de ataque a este tipo de materiales durante la exposicin en lquidos. y En esta una interfase multi capa se forma entre el lquido y el slido, pequeas cantidades de solvente penetran el polmero formando una capa de infiltracin, sobre de esta, slido expandido y capas de gel contienen grandes cantidades de solvente. y Un gradiente de concentracin se extiende desde el slido hasta la solucin, como se puede ver en la siguiente imagen.

Corrosin en plsticos y elastmeros

y interfase polmero-solvente.

Monografa de las velocidades de corrosin

Interpretacin de los resultadosy Los resultados que se obtienen del laboratorio de pruebas de

y y y y

campo debe de ser interpretada con precaucin, debido a discrepancias que pueden existir relacionados a los materiales del equipo en los procesos actuales, medios ambientes y condiciones. La velocidad de corrosin aceptable depende de muchos factores incluyendo el costo. Miles de diferentes tipos de pruebas de corrosin se hacen. Los tipos de pruebas pueden variar desde rpido y sucio hasta arreglos exticos y complicados. Lo ms importante de todo esto es la recopilacin correcta de los datos y su correcta interpretacin.

Bibliografay CORROSION ENGINEERING Mars G. Fontana Third

Edition McGraw-Hill y Yael