Corrosion Intergranular

RESUMEN: El objetivo de este laboratorio es evaluar el comportamiento de un acero al carbono y un acero inoxidable frente a una prueba de corrosión por picado y corrosión por rendija, al sumergirse durante 72 horas en una solución de cloruro férrico al 10%, según las normas ASTM G46-76 y 48-76. Se identificó que el tipo de picado presente en el acero al bajo carbono fue A5, B2 y C2 Y para el acero inoxidable es A3, B2 y C1. De acuerdo a las cartas estándar en la norma ASTM G46.

INTRODUCCIÓN

Aceros al bajo carbono

El acero al carbono (“carbón Steel” en inglés) es un acero con un contenido en masa de carbono inferior al 2%, sin contenidos mínimos especificados de cromo, cobalto, niobio, molibdeno, níquel, titanio, tungsteno, vanadio o zirconio, con contenidos máximos de 1,65% de manganeso y de 0,6% de silicio. El contenido de azufre se encuentra en torno al 0,05%, para proporcionar las propiedades mecánicas requeridas. Posee un número de diversas fases y poca homogeneidad en la superficie, lo que puede causar las celdas de corrosión locales. La resistencia a la corrosión de este tipo de acero es baja, porque la reducción catódica puede realizarse fácilmente en su superficie, en el caso de la mayoría de los productos de acero bajo en carbono, el óxido de hierro que se produce en la superficie no protege porque no forma una película continua y adherente. Debido a esta condición el acero encuentra una amplia aplicación principalmente debido a su bajo costo, buenas propiedades mecánicas, y facilidad de fabricación.

La corrosión afecta de manera notable al acero al carbono de variadas maneras. Existen diversos tipos de corrosión y clasificaciones, como ejemplo: corrosión por picado, intergranular, galvánica, bajo tensión, selectiva, a altas temperaturas y por rendija entre otras.

Aceros inoxidables

Los aceros inoxidables, como otros materiales, pueden sufrir corrosión por picado, principalmente en medios que contienen cloruros.

Los iones cloruro tienen la característica de poder quebrar (en ciertas condiciones de concentración y temperatura) la película pasiva de los aceros inoxidables, “robando” cationes metálicos de esta película, formando cloruros del metal (normalmente de hierro y de cromo en el caso de los aceros inoxidables) y creando lagunas metálicas en la película pasiva. El metal base tiende a ocupar esas posiciones libres, pero cuando la velocidad de creación de lagunas supera a la velocidad de reposición de cationes metálicos en la película pasiva, la corrosión por picado se transforma en un hecho, la película protectora es rota y el ataque en el metal base ocurre con rapidez, en un proceso auto-catalítico en el que, a veces, la superficie atacada es pequeña, pero la profundidad es grande (la suficiente como para perforar el material). Normalmente, dentro de la picadura acabamos teniendo una gran concentración de aniones cloruros (que migran para la región anódica de corrosión atraídos por las cargas positivas de los cationes metálicos) y un bajísimo pH debido a la hidrólisis de los cloruros metálicos formados. (Hector Mario, 2009).

Como se ha mencionado anteriormente la corrosión por picado se presenta en los aceros inoxidables cuando está en presencia de cloruros, pero esta se puede evitar en gran medida al alearlos con un 2% de molibdeno. (William D. Callister, 1996).

Corrosión por rendija:

La corrosión electroquímica también tiene lugar cuando la concentración de iones o de gases disueltos en la disolución electrolítica es diferente de la concentración que se da entre dos regiones de la misma pieza metálica. Así se forma una pila de concentración y la corrosión ocurre en los sitios de menor concentración. Un buen ejemplo de este tipo de corrosión tiene lugar en grietas y rendijas o debajo de depósitos de suciedad o de productos de corrosión, donde la disolución permanece estancada y existe un empobrecimiento localizado del oxígeno disuelto. La rendija debe ser grande para que la disolución pueda penetrar, no obstante sedicentemente estrecha para que exista estanquidad; generalmente la anchura es de varias milésimas de pulgada, en la figura 1 se presenta la forma en que se presenta la corrosión por aireación diferencial. (William D. Callister, 1996)

Figura 1. Mecanismo de la corrosión por aireación diferencial

En la etapa inicial ocurre corrosión uniforme sobre la superficie y en el interior de la rendija en la etapa inicial.

Etapa inicial:

M→M^++e^-

O_2+2H_2 O+4e^-→4OH^-

Después de cierto tiempo, la solución dentro de la rendija se empobrece en oxígeno, a causa de una inadecuada convección en el oxígeno.

Para balancear la carga positiva de los iones metálicos por disminución del ion hidroxilo, se presenta migración de ion cloruro u otro anión contaminante hacia la rendija.

El cloruro metálico ionizado sufre hidrolisis, con regeneración de ion cloruro

M^++〖Cl〗^- H_2 O→M(OH)+〖Cl〗^-+H^+

El ion cloruro y el hidrogeno aceleran la corrosión. En el exterior de la rendija se acelera la reducción del oxígeno protegiendo catódicamente la zona y localizando la disolución metálica en el interior de la rendija

O_2+2H_2 O+4e^-→OH^-

Los metales que se pasivan sufren de corrosión en rendijas. La película pasivada es vulnerable al ataque por ion cloruro o ion hidrogeno.

Corrosión por picado:

La picadura es otra forma de ataque corrosivo muy localizado, que forma agujeros o pequeños hoyos. Corrientemente las picaduras penetran desde la superficie horizontal hacia el interior en dirección casi perpendicular. Es un tipo de corrosión extremadamente insidioso ya que muchas veces es indetectable, con muy poca pérdida de material, hasta que ocurre un fallo, la forma en que se presenta esta tipo de corrosión se puede observar en la figura 2, además se muestran los mecanismos de reacción que se presentan. (Félix Cesáreo Gómez de León Hijes, 2004)

Figura

...