Fenomeno de Corrosion

INTRODUCCION

La Corrosión es la causa general de la destrucción de la mayor parte de los materiales naturales o fabricados por el hombre. Si bien esta fuerza destructiva ha existido siempre, no se le ha prestado atención hasta los tiempos modernos, con el avance de la tecnología. El desarrollo de la industria y el uso de combustibles, en especial el petróleo, han cambiado la composición de la atmósfera de los centros industriales y grandes conglomerados urbanos, tornándola más corrosiva.

La producción de acero y las mejoras de sus propiedades mecánicas, han hecho de él un material muy útil, junto con estas mejoras, se está pagando un tributo muy grande a la corrosión, ya que el 25% de la producción mundial anual del acero es destruida por la corrosión. La corrosión de los metales constituye una de las pérdidas económicas más grande de la civilización moderna. La rotura de los tubos de escape y silenciadores de los automotores; el cambio continuo de los serpentines de los calefones domésticos; roturas de los tanques de almacenamiento y tuberías de conducción de agua; el derrumbe de un puente; la rotura de un oleoducto que transporta crudo (aparte del costo que acarrea el cambio del mismo hay que tener en cuenta el problema de contaminación del petróleo derramado, que muchas veces es irreversible, así como también el paro de la refinería).

Sin embargo, no siempre la corrosión es un fenómeno indeseable, ya que el proceso de corrosión es usado diariamente para producir energía eléctrica en las pilas secas, donde uno de las partes fundamentales del proceso es una reacción de corrosión.

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FENOMENO DE LA CORROSION

La corrosión.

La composición y la integridad física de un material sólido, se alteran en un ambiente corrosivo. Si se trata de la corrosión química, un líquido corrosivo disuelve el material. En la corrosión electroquímica, se retiran átomos de metal, del material sólido, como resultado de un circuito eléctrico producido.

El proceso de corrosión, consiste en el deterioro de un material metálico debido a una reacción con productos químicos presentes en el entorno, puede también ser de utilidad. Por ejemplo en el pulido de alta tecnología de las obleas semiconductoras, es un proceso conocido como pulido químico.

El proceso de la corrosión se presenta con la finalidad de reducir el nivel de energía libre de un sistema; ocurre a lo largo de un periodo, ya sea a altas o a bajas temperatura. El secreto para impedir la corrosión consiste en colocar un recubrimiento que evite el contacto con el reactante o aplicar una fuerza impulsora en oposición para reducir la velocidad del proceso. La corrosión química es de especial consideración en muchos sectores y también es importante mencionar que la corrosión no solo debe de ser vigilada si no, que también debe ser tomada en consideración en el diseño de cada uno de los diferentes componentes.

Los siguientes gráficos muestran el proceso de corrosión mediado por oxígeno. Puede verse como el hierro sólido (Fe) es transformado en hierro iónico (Fe+2). Esto es una oxidación (perdida de electrones). EL resultado neto es pérdida de material de hierro de la pieza.

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Tipos de Corrosión

Corrosión Uniforme: la corrosión uniforme o general tiene como particularidad desarrollarse con la misma rapidez a lo largo de toda la superficie, y puede describirse como la corrosión causada por un ácido en un medio acuoso, cuyas propiedades protectoras sean mínimas. Este tipo de corrosión permite ser medida en valores promedios anuales, en largos tramos de superficies expuestas, así por ejemplo, el acero se corroe en el agua de mar a una velocidad relativamente uniforme e igual a 0.13 mm/año.

Corrosión por picadura: se denomina así al tipo de ataque local formado cuando la velocidad de la corrosión es mayor en unas zonas comparadas con otras. Si se produce ataque apreciable confinado en un área fija del metal relativamente pequeña, la cual se convierte en ánodo, las picaduras resultantes se define como profundas. Si el área de ataque es relativamente grande y no tan profundas, las picaduras se consideran superficiales. En ocasiones se expresa la profundidad de las picaduras por el término factor de picadura. Este factor es la relación de la penetración máxima producida en el metal a la penetración media determinada por la pérdida de peso de la muestra. Cuando el factor de picadura es la unidad representa un ataque uniforme. Generalmente las perforaciones crecen en dirección de la gravedad, extendiéndose hacia abajo en superficies horizontales y con menor frecuencia en superficies verticales, requieren tiempo para formarse antes de ser visibles.

Corrosión por Cavitación: es la formación y colapso de burbujas de vapor en la superficie de contacto dinámico metal-líquido, como consecuencia de los cambios en las presiones del líquido. Ocurre cuando el valor de la presión absoluta del fluido es menor a la presión de vaporización del mismo. Los objetos metálicos vecinos sufren daños mecánicos debido a las repetidas ondas de choque producidas por el colapso de las burbujas dentro del fluido.

Corrosión Intergranular: es un tipo de ataque localizado, producida en los espacios limitantes de los granos de un metal y produce pérdida de la resistencia mecánica y de la ductilidad. El material del área limitada atacada, donde están los espacios intergranulares, actúa como ánodo, los cuales a su vez, están en contacto con las superficies de los granos con un tamaño de grano mayor y actúan como cátodos. Este ataque suele ser, con frecuencia, rápido, penetra con profundidad en el metal y algunas veces causa averías catastróficas. Se da en procesos donde la estructura del material es modificada; ejemplo, aceros inoxidables con tratamientos térmicos inadecuados.

 Corrosión Galvánica: la corrosión galvánica o bimetálica es el resultado de la exposición de dos metales distintos en el mismo ambiente, y más notable cuando están conectados eléctricamente en forma directa; en base al potencial relativo de ambos metales. Aquí, el más reactivo (ánodo) se corroerá a expensas del más pasivo (cátodo), ofreciendo protección para el metal catódico. Este tipo de corrosión depende del potencial o tendencia a la corrosión de los metales expuestos, de la mayor o menor cercanía entre los mismos, de la conductividad del ambiente donde se encuentran y del área de contacto.

Corrosión por Fatiga: este tipo de corrosión ocurre si un metal se agrieta cuando está sujeto a repetidos esfuerzos de tracción. La resistencia a la fatiga de un metal será significativamente menor cuanto menor sean los esfuerzos cíclicos en un ambiente corrosivo.

Agrietamiento por Corrosión bajo esfuerzos (Stress Corrosión Cracking)

El agrietamiento por corrosión bajo esfuerzo se produce, cuando un metal en un medio corrosivo específico y a un esfuerzo de tracción constante, se agrieta de inmediato o después de un tiempo dado. En el acero de la industria del gas natural, esto ocurre cuando el ambiente corrosivo es H2S y la resistencia baja a valores mucho menores a cuando hay la presencia del gas.

Corrosión por Hendidura: cuando se tiene alguna discontinuidad en la geometría de la superficie del metal en presencia de un medio corrosivo se puede desarrollar este tipo de corrosión.

Corrosión química.        

Por corrosión química se entiende la destrucción del metal u otro material por la acción de gases o líquidos no electrolíticos (gasolina, aceitesetc.).

Un ejemplo típico de corrosión química es la oxidación química de metales a altas temperaturas.

En la corrosión química, sobre la superficie del metal se forma una película de óxidos. La solidez de esta película es diferente para los diferentes metales y aleaciones. En las aleaciones de hierro con carbono, la película de óxidos es débil, se destruye con facilidad y la oxidación continua realizándose hacia el interior de la pieza.

En otros metales y aleaciones las películas de óxido son muy resistentes. Por ejemplo, al oxidarse el aluminio, sobre su superficie se origina una película firme de óxidos que protege el metal contra la oxidación ulterior.

Ataque por metal líquido: Los metales líquidos atacan a los sólidos en sus puntos más altos de energía como los límites de granos lo cual a la larga generará varias grietas.

Lixiviación selectiva: Consiste en separar sólidos de una aleación. La corrosión grafítica del hierro fundido gris ocurre cuando el hierro se diluye selectivamente en agua o la tierra y desprende cascarillas de grafito y un producto de la corrosión, lo cual causa fugas o fallas en la tubería.

Disolución y oxidación de los materiales cerámicos: Pueden ser disueltos los materiales cerámicos refractarios que se utilizan para contener el metal fundido durante la fusión y el refinado por las escorias provocadas sobre la superficie del metal.

Ataque químico a los polímeros: Los plásticos son considerados resistentes a la corrosión, por ejemplo el teflón y el vitón son algunos de los materiales más resistentes, estos resisten muchos ácidos, bases y líquidos orgánicos pero existen algunos solventes agresivos a los termoplásticos, es decir las moléculas del solvente más pequeñas separan las cadenas de los plásticos provocando hinchazón que ocasiona grietas.

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