Medicion De Velocidades De Corrosion

INFORME DE LABORATORIO

MEDICIÓN DE VELOCIDADES DE CORROSIÓN

AUTORES: José Luis León, Kenny Alejandro Velasco

OBJETIVOS:

Medir las velocidades de corrosión en una pieza metálica.

Estudiar los métodos gravimétrico y electroquímico de medición de la corrosión.

Establecer la diferencia entre ambos métodos y su aplicación

RESUMEN

Las características corrosivas de ciertos productos y medios constituyen un riesgo para los bienes materiales y las personas, de esta manera cuando un material sufre corrosión es importante considerar de manera específica que acción tiene la velocidad de reacción con la que un material tiende a deteriorarse, de este modo es necesario conocer a priori la resistencia a la corrosión, en otras palabras la vida útil del mismo en un medio ambiente especifico. Por consiguiente para conocer estas condiciones es necesario determinar unos caracteres por medio de pruebas de laboratorio permitiendo medir la velocidad de reacción a partir de métodos de pérdida de peso, pérdida de peso como la prueba de inmersión total y los métodos electroquímicos los cuales son resistencia eléctrica y resistencia a la polarización lineal.

INTRODUCCIÓN

Los metales y aleaciones no responden del mismo modo a todas las influencias de los numerosos factores que participan de la corrosión. Por tanto, no es práctico establecer procedimientos estándar universales de laboratorio para los ensayos de corrosión, con excepción de las pruebas de inspección.

Uno de los métodos para determinar el factor de resistencia química, denominado ensayo de inmersión total, representa un método moderado que da resultados razonablemente concordantes con los obtenidos a gran escala, considerando más variables. El tamaño y la forma de las piezas varían de acuerdo con la finalidad del ensayo, la naturaleza del material y el aparato que se utilice.

MARCO TEORICO

Existen ciertos factores para evaluar la corrosión (Fig. 1) y su importancia para controlarla. Para esto es necesario determinar la velocidad de corrosión.

Fig.1 Importancia de la evaluación para el control de la corrosión.

Las pruebas de corrosión se dividen en: Pruebas de laboratorio, de planta o campo, y de servicios; en este informe nos enfocaremos en los métodos usados en las pruebas de laboratorio.

Pruebas de laboratorio: Las muestras son expuestas a líquidos de plantas reales o ambientes de éstas simulados. Para esto, se utilizan los siguientes métodos:

• Método de pérdida de peso:

En este método se relaciona el daño causado por la corrosión con la pérdida de peso en los materiales. Para esto se realizan pruebas de inmersión total en estas se expone una pieza pequeña de metal en ambientes corrosivos, para posteriormente calcular la pérdida de peso del material. Es uno de los métodos más frecuentes en estudios de corrosión, ya que los resultados son considerados confiables.

• Métodos electroquímicos:

Acá tenemos métodos de resistencia eléctrica y de resistencia a la polarización lineal.

Resistencia eléctrica:

Se basa en los cambios en la resistencia de piezas metálicas debido a la disminución de su sección transversal, en esta prueba se expone las muestras a un ambiente corrosivo y conectar un equipo que permita hacer lecturas periódicas para traducir la velocidad de corrosión como la pérdida de peso entre cada dos lecturas, estas pruebas no se pueden realizar si el ambiente es un electrolito, y no permite identificar si hay corrosión localizada.

Resistencia a la polarización lineal:

En este método se aplica un sobre-potencial, respecto del potencial de equilibrio, tan pequeño que no altere el sistema, pero suficiente para conocer el comportamiento del electrodo frente a las reacciones de oxidación y reducción. Según este método la corrosión electroquímica está determinada por la ecuación 1, donde Icorr es la densidad de corriente de corrosión, Rp es la resistencia a la polarización y ba y bc son constantes para el metal.

Es un método no destructivo, permite estimar la vida útil del material, y la velocidad de corrosión, solamente mide corrosión general y es difícil usar para índices bajos de corrosión.

MATERIALES Y EQUIPOS

Láminas de hierro de igual dimensión.

400 ml de Ácido Clorhídrico al 10%.

400 ml de solución de NaCl al 5%.

Miliamperímetro de baja resistencia interna.

Electrodo de Hiero de 1 cm2.

PROCEDIMIENTO

1. Se preparó 400 ml de solución ácido Clorhídrico al 10%, para esto, medir 40 ml ácido y completar el volumen con aprox. 400 ml de agua destilada.

2. Se preparó 400 ml de solución de NaCl al 5%, para lo cual, pesar 20 gr de sal y agregar aprox. 400 ml de agua destilada.

• Método electroquímico:

1. Fue montada una celda (Fig.2) que contenga solución de ácido clorhídrico al 10% preparada con ácido concentrado y dos electrodos, uno de hierro limpio y desengrasado y otro de alambre de platino.

2. Se montó la misma celda anterior pero con una solución de agua salina al 5%.

Fig.2 Montaje método electroquímico.

3. Una vez montadas las celdas, se tomaron inmediatamente lecturas durante 40 minutos de la cantidad de corriente en microamperios y del tiempo transcurrido, con intervalos aproximados de dos minutos.

• Método gravimétrico o de diferencia de peso:

1. Se preparó (ver norma ASTM G1-90), dimensionó y limpió dos probetas de hierro

(Fig. 3).FALTA FOTO

2. Se colocó cada una de las probetas de hierro en un vaso que contenía solución de ácido clorhídrico al 10% y cloruro de sodio al 5%, como se muestra en la Fig. 4.

Fig.4 Montaje método pérdida de peso.

3. Transcurridos 8 días, sacar las probetas, limpiarlas, eliminar el óxido formado, lavar, secar y pesar.

FALTA FOTO

RESULTADOS Y ANÁLISIS DE RESULTADOS

a) Se tomaron los datos obtenidos en el método electroquímico y se graficó corriente vs tiempo.

ITERACIÓN TIEMPO (min) Corriente i (mA) HCl Corriente i (mA) NaCl

1 0 332 85,6

2 2 304,4 83,7

3 4 301,3 97,8

4 6 301,2 107,5

5 8 300,1 115,2

6 10 299,7 121,5

7 12 299 126,9

8 14 296,1 131,7

9 16 292 135,7

10 18 291,7 139,7

11 20 291,2 143,5

12 22 291,6 146,8

13 24 291,7 149,5

14 26 292 152

15 28 291,8 153,8

16 30 291,8 155,9

17 32 292,6 157,8

18 34 291,7 159,5

19 36 291,7 160,8

20 38 293,2 162

21 40 292,4 163,1

Gráfica 1. Corriente HCL vs tiempo

Gráfica 2. Corriente HCL vs tiempo

Gráfica 3. Corriente HCL, NaCl vs tiempo

b) Calcular la velocidad de corrosión por el método de diferencia de peso, utilizando las siguientes ecuaciones.

Para solución en NaCl:

W= 890 mg

D= 7.87 g/cm3

A= 11,6578 in2

T= 169 h

mpy =534*890mg/(7.87g/cm3*11,6578in2*169h)

Velocidad de corrosión en medio salino 30,6516 mpy.

Para solución en HCl:

W= 7350 mg

D= 7.87 g/cm3

A= 11,6578 in2

T= 169 h

mpy =534*7350mg/(7.87g/cm3*11,6578in2*169h)

Velocidad de corrosión en medio salino 253,134 mpy.

ANÁLISIS

Para solución en NaCl:

W= 890 mg

A= 0,01 dm2

T= 7 días

m.d.d =890mg/(0,01dm2*7días)

Velocidad de corrosión en medio salino 12714,28 m.d.d.

Para solución en HCl:

W=

A=

T= 7 días

ANÁLIISIS

Para solución en NaCl:

K=0.28938 mg/C

A=

T= 7 días

I=

Para solución en HCl:

K=0.28938 mg/C

A=

T= 7 días

I=

ANÁLISIS

d) ¿Cuál método da la medida más exacta? Explicar las razones de la diferencia.

RTA: El método de diferencia de peso es el método más exacto, ya que se tiene en cuenta la diferencia de masas, para esto se miden pesos mediante una balanza electrónica que disminuye el porcentaje de error, mientras que el método de la resistencia eléctrica, no es el más preciso, pero es más eficaz, y nos permite tener una idea preliminar, mediante un valor aproximado; esto se debe a que pueden existir variaciones en las condiciones ambientales, (presión, temperatura, humedad, etc.), o alteraciones debido a movimientos inesperados, es importante la distancia entre los dos electrodos para evitar el error.

e) Explicar la reacción que ocurre en las áreas anódicas y catódicas respectivamente, incluyendo los iones que se forman en cada una de ellas.

RTA: En nuestro laboratorio pudimos observar que mediante los potenciales de reducción el Platino actúa como cátodo ya que es más pasivo que el Hierro, los cuales se encuentran en una misma concentración.

Podemos observar que en la reacción total:

Investigando el potencial de reducción de cada reacción tenemos:

Ecelda= 1.2+0.04 = 1.24 voltios

Donde el total de electrones transferidos son 2.

Resultando una reducción en el platino y una oxidación en el hierro.

f) Observar los cambios de color que se presentan en los sistemas con pares galvánicos, definir quiénes forman el par y qué tipo de protección ocurre.

RTA: Llevado a cabo la recolección de datos después de un periodo de tiempo prolongado pudimos observar, primero que todo, que en el recipiente que contenía solución salina tomo un color naranja muy fuerte, cuando pudimos retirar el material que habíamos sumergido encontramos que había un precipitado con unas características muy fangosas. Esto quiere decir que el Hierro se combina con la solución salina y el oxígeno para darnos un precipitado de color naranja. Esto debido a que el material que se sumergió salió sin tantos daños en comparación a el de la solución acida, que termino corroyendo el materia dejándolo poroso y desgastado

Mientras tanto, en el recipiente que contenía acido, Se pudo observar que al suspender los cupones de hierro en la solución de HCl, se formaron pequeñas burbujas alrededor del cupón; estas eran burbujas de hidrogeno en estado gaseoso que se generaban durante la reacción, las cuales con el tiempo serán las responsables del daño en el material. Después del tiempo de haber sumergido el cupón metálico en la solución salina, se observó que los productos de corrosión se precipitaron hacia el fondo del recipiente y su color era algo verdoso.

CONCLUSIONES

• Aunque el método gravimétrico proporciona una medida más exacta de la velocidad de corrosión del material expuesto a un ambiente agresivo, el largo tiempo de duración del ensayo y necesidad de la destrucción del material, hacen más viable el uso de método electroquímico.

• A medida que transcurre el tiempo en el que el material está expuesto a un ambiente agresivo, se crea una fina capa de productos de corrosión en la superficie del material, la cual disminuye la velocidad de corrosión ya que obstaculiza el paso de los iones hacia el metal.

BIBLIOGRAFIA

http://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm12/fcm12_2.html, Octubre 2014

http://www.textoscientificos.com/quimica/corrosion, Noviembre 2014

Corrosión y control de corrosión, Herbert H. Uhlig, Edit. Urmo, S.A. de Ediciones, 1979.

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