Corrosión Atmosférica

De todas las formas de corrosión, la Atmosférica es la que produce mayor cantidad de daños en el material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles, puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes atmosféricos están presentes. Para referirse a esta clase de corrosión es mejor clasificarla según el ambiente.

En este caso sería de ambiente rural. En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica, caracterizada por bajos niveles de compuestos, ácidos y otras especies agresivas. Existen muchos factores que influyen en la corrosión atmosférica. Entre ellos se encuentran, la Temperatura, la Presencia de Contaminantes en el Ambiente y la Humedad.

PREVENSION Y CONTROL DE LA CORROSION EN LAS TUBERIAS 

Métodos de control

Existen cinco métodos primarios de control de la corrosión:

1. Selección de materiales. Cada metal y aleación tiene un comportamiento único e inherente ante la corrosión que se ve reflejado en la posición que toma en la serie electroquímica de metales o en una seriegalvánica. Puede estar en el intervalo de alta resistencia de metales nobles o pasivos –por ejemplo, oro y platino, o en el de baja resistencia de metales activos, como el sodio y el magnesio.Además, la resistencia a la corrosión de un metal depende del ambiente al cual se encuentra expuesto. Tomando en consideración estos puntos, se puede llevar a cabo una buena selección de materiales para un uso específico.2. Recubrimientos. Los recubrimientos para la protección contra la corrosión se pueden dividir en dos grandes grupos: los metálicos y los no metálicos (orgánicos e inorgánicos). Con cualquier tipo de recubrimiento que se seleccione el objetivo es el mismo: aislar la superficie metálica del medio corrosivo. El concepto de aplicación de un recubrimiento con un metal más noble sobre un metal activo se basa en la ventaja de una mayor resistencia a la corrosión del metal noble. Un ejemplo de esta aplicación es el acero recubierto con estaño. 

3. Inhibidores. Así como algunas especies químicas (las sales, por ejemplo) causan corrosión, otras especies químicas la inhiben. Los cromatos, silicatos y aminas orgánicas son inhibidores comunes. Los mecanismos de inhibición pueden ser un poco complejos. En el caso de las aminas orgánicas, el inhibidor es adsorbido sobre los sitios anódicos y catódicos y anula la corriente de corrosión. Otras promueven la formación de una película protectora sobre la superficie del metal. Los inhibidores se pueden incorporar en un recubrimiento protector. Cuando sucede un defecto en el recubrimiento, el inhibidor se dirige desde el recubrimiento hacia el defecto y se controla la corrosión. 4. Protección catódica. La protección catódica suprime la corriente de corrosión que causa el daño en una celda de corrosión e impulsa la corriente para dirigirla a la estructura metálica que se va proteger. De esta manera, se previene la corrosión o disolución del metal. 

5. Diseño. La aplicación de principios de diseño puede eliminar muchos problemas de corrosión y reduce el tiempo y costo asociados con el mantenimiento y reparación. La corrosión ocurre frecuentemente en espacios pequeños o resquicios en los que el medio corrosivo empieza a ser más agresivo. Estas áreas se pueden eliminar o minimizar en el proceso de diseño. Donde la corrosión bajo esfuerzo es posible, los componentes se pueden diseñar para operar en niveles de esfuerzo menores a los que podrían colapsarse.

Siete recomendaciones hay para mitigar la corrosión

1. Aumentar la conciencia acerca de los grandes costos de la corrosión y los potenciales ahorros. 2. Cambiar la errónea concepción de que nada se puede hacer sobre la corrosión.3. Cambiar las políticas, regulaciones, estándares y prácticas de manejo para incrementar los ahorros a través de una gerencia certera.4. Mejorar la educación y el entrenamiento del personal para controlarla.5. Llevar a cabo prácticas de diseño avanzadas para su mejor manejo.6. Predecir la vida y métodos de evaluación de comportamiento avanzados.

Normas y Estándares para la Prevención de la corrosión 

Los métodos de preparación de superficies son las normalizadas por las instituciones SSPC (Steel Structures Painting Council), NACE (National Associatio of Corrosion Engineers) y la SIS (Swedish Institute of Standars)

Norma SSPC-SP-1

Limpieza con solventesSe basa en la acción de los solventes, emulsiones o compuestos para lograr la limpieza. Se usa para remover grasa,polvo y otros materiales contaminantes. No se elimina: herrumbre, escamas de óxido, escama de laminación ni residuos de pintura vieja.Norma SSPC-SP-2 Limpieza con herramientas manuales

Eliminación de oxido, escamas de laminación y pintura suelta con espátulas, piquetas, lijas o cepillos de alambre.

Norma SSPC-SP-3 Limpieza con herramientas mecánicas

Eliminación de óxido, escamas de laminación y pintura suelta, con lijadoras, esmeriles, cepillos mecánicos.Norma SSPC-SP Limpieza con chorro de arena al metal blanco

(Norma NACE Nº1, SIS Sa.3)

Eliminación de todo óxido, escamas de laminación, pinturas y demás materiales extraños visibles, mediante chorro abrasivo (seco o húmedo) de arena o granalla.Norma SSPC-SP-10 Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco (Norma NACE Nº 2, SIS Sa. 2)Limpieza con chorro de arena al metal casi blanco, eliminando todo residuo visible de por lo menos 95% del área de cada pulgada cuadrada.

HERRAMIENTAS Y FORMAS DE MEDIR LA CORROSIÓN 

Medidores de Corrosión Por Ultrasonido Para Tuberías Y VálvulasEstos medidores detectan los ecos de ultrasonidos y son capaces de medir un conjunto casi ilimitado de materiales, desde plásticos y metales hasta aquellos corroídos internamente. La amplia variedad de funciones disponibles mejoran la prestancia de estos medidores, optimizándolos para efectuar mediciones de plásticos extruidos y metales laminados, así como mediciones individuales de cada una de las capas de los materiales multicapas. Estos medidores de espesor por ultrasonido de bajo costo están diseñados sobre todo para los inspectores e ingenieros de mantenimiento responsables de medir el espesor residual de tuberías, depósitos y otras estructuras metálicas corroídas en su interior.

Cómo prevenir la corrosión?

Para prevenirla, debemos considerar que el costo del control de la corrosión dependerá del proyecto y el ingeniero deberá incluir estos aspectos en su diseño. De manera general, es muy difícil proteger la estructura

metálica ante las inclemencias del tiempo, ya sea por un método u otro, sin embargo, si no es proyectado ciertas medidas preventivas, la corrosión se hará presente mucho más rápido de lo planeado.

Entre estas medidas preventivas a considerar antes de su construcción encontramos:

• Evitar grietas en donde se pueda llegar a acumular los depósitos de los solventes y la humedad. Cualquier región donde dos superficies estén muy cerca se considera que es una grieta, por lo que hay que poner atención  a tornillos, remaches, ángulos, soldaduras irregulares, brotes de soldadura, discontinuidades, etc. Cualquier punto donde dos superficies están separadas por una pequeña distancia es una celda de corrosión potencial

• Aislar la humedad tanto como sea posible. Los perfiles deben estar colocados de tal manera que la humedad no se filtre y permita que la pintura se integre de manera adecuada para su mejor mantenimiento

• Evitar todos los pares bimetálicos posibles. La corrosión solamente ocurrirá en una celda galvánica que esté formada, es decir, si dos metales están situados a una distancia en serie galvánica y conectados eléctricamente están inmersos en un mismo electrolito. Para ello se sugiere utilizar un aislante térmico, el cual no debe ser poroso ya que éste podría absorber agua y podría provocar el desarrollo de la corrosión por grietas

• Evitar juntar materiales diferentes.- para prevenir la corrosión es importante la homogeneidad del material, para ello existen cuatro métodos:

Mediante aleaciones de hierro que lo convierten en químicamente resistente es el más satisfactorio pero también el más caro. Un buen ejemplo de ello es el acero inoxidable, una aleación de hierro con cromo o con níquel y cromo

Amalgamar con materiales que reaccionen a las sustancias corrosivas más fácilmente que el acero, quedando éste protegido al consumirse aquellas. Es igualmente satisfactorio pero también costoso. El ejemplo más frecuente es el acero galvanizado que consiste en acero cubierto con zinc

Recubrir electrolíticamente con una capa impermeable que impida el contacto con el aire y el agua, es el más barato y por ello el más común. Este método es válido mientras no aparezcan grietas en la capa exterior, en cuyo caso la oxidación se produce como si no existiera dicha capa

Utilizar pinturas, los recubrimientos más apreciados son los esmaltes horneados, y los menos costosos son las pinturas de minio de plomo

• Analizar la geometría de la estructura para que no favorezca la acumulación de polvo o líquidos

FORMAS DE CORROSIÓN

La corrosión se presenta de diversas formas, puede ser uniforme, por picado, localizada, etc. También aparecen combinadas entre sí, sin embargo usualmente una predomina. Por ello identificar el tipo de corrosión presente es muy valioso tanto para el campo de investigación y diseño como para el de mantenimiento, pues conocido el tipo de corrosión se comprenderá la causa y se buscará la forma de disminuir el ataque.

Podemos dividir la corrosión en seis grandes campos:

- Uniforme

- Localizada (Picado)

- Erosión (cavitación, erosión por corrosión, Fretting corrosión)

- Ataque selectivo (localizado)(ataque en las fases, ataque intergranular)

- Craking (corrosión por tensión, corrosión por fatiga)

- Corrosión por temperaturas elevadas

- Corrosión galvánica Uniforme

El ataque por corrosión uniforme puede ser rápido o lento y puede dejar el metal limpio o cubierto sobre su superficie por productos de corrosión. Un ejemplo de lo último es la oxidación de algunos metales que se encuentran en el aire y son sometidos a elevadas temperaturas (hornallas de la cocina). Casos en los que el metal expone una superficie limpia sucede en algunas soluciones ácidas donde los productos de la corrosión no se encuentran sobre el metal. Corrosión localizada

Cuando la corrosión se encuentra localizada en áreas bien definidas y relativamente pequeñas comparadas con el total de la superficie hablamos de Corrosión Localizada. Ésta es generalmente caracterizada por picado. Corrosión por picado (Pitting corrosión)

Cuando la superficie del metal se encuentra picada se la llama corrosión por picado. Un agujero (pit) puede distinguirse por un borde bien definido que encierra al perímetro del agujero. En general se encuentra alrededor del borde de éste una pequeña pared perpendicular a la superficie del metal consecuencia de los productos de corrosión.

Ataque selectivo

Cuando un metal es procesado el material resultante no es perfectamente homogéneo sino que puede contener inclusiones, segregaciones, constituyentes indeseados en los bordes de grano, más de una fase y otras imperfecciones. Como la corrosión se ve influida muchas veces por la estructura interna del material, clasificamos a la corrosión debida a las imperfecciones de los materiales como ataque selectivo.

Craking

Hablamos de cracking cuando se combina el efecto de la tensión y el de la corrosión tal que culmina en la rotura de la probeta.

Corrosión por tensión

Si se expone al material a un ambiente corrosivo y se lo solicita mediante algún estado tensional se encuentra que el proceso se ve acelerado respecto al estado original (sin tensión). A los casos en que la falla del material esta asociada a la corrosión y a la tensión se la conoce como corrosión por tensión. Corrosión por fatiga

El daño producido por la acción conjunta de la corrosión y de la tensión cíclica en un

metal se conoce como corrosión por fatiga, y fue mencionado por primera vez en 1917 por

B. P. Haigh.

Corrosión a temperaturas elevadas

Las formas de corrosión a temperaturas elevadas son las mismas que a bajas temperaturas, puede ser pitting, uniforme, erosión, etc. La mayor diferencia radica en que el incremento de temperatura acelera tanto las reacciones químicas como el proceso de difusión en las fases sólidas, que resultan en un incremento apreciable de la tasa corrosiva. A su vez si el material debe trabajar tanto a temperaturas elevadas, como a bajas o ambiente, el cambio cíclico de temperatura puede generar rupturas en las laminas protectoras o bien desprendimiento de ésta. Por lo tanto cuando se presente este tipo de situaciones (turbinas, puesta en orbita de vehículos espaciales, etc.) debe analizarse la adherencia de la capa protectora.

Corrosión Galvánica 

Es la más común de todas y se establece cuando dos metales distintos entre sí actúan como ánodo uno de ellos y el otro como cátodo. Aquel que tenga el potencial de reducción más negativo procederá como una oxidación y viceversa aquel metal o especie química que exhiba un potencial de reducción más positivo procederá como una reducción. Este par de metales constituye la llamada pila galvánica. En donde la especie que se oxida (ánodo) cede sus electrones y la especie que se reduce (cátodo) acepta los electrones. El ataque galvánico puede ser uniforme o localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las condiciones. La corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las películas protectoras de corrosión no se forman o son eliminadas por erosión.

Corrosión Erosiva

Corrosión erosiva. Puede ser definida como la aceleración en la velocidad de ataque corrosivo al metal debida al movimiento relativo de un fluido corrosivo y una superficie del metal.

Corrosión Erosiva

Este tipo de corrosión es ocasionada principalmente Entre uniones internas de tuberías ya sea por conexiones donde el fluido siempre tendrá un roce con el metal, sabiendo que no tiene una fluidez constante en la superficie.

PROTECCION A LA CORROSION

La corrosión es inevitable y por lo tanto la elección de un método de protección eficiente y acorde a la situación dará como resultado mayor vida útil del metal reduciendo los costos de mantenimiento. En aeronáutica el tipo de protección más utilizado es el pintado de la aeronave y el clading.

Una técnica ya explicada para proteger al metal es el pasivado, en el que se le genera al metal una delgada capa adherente y no porosa de productos de corrosión reduciendo la tasa de esta. A continuación explicamos otros métodos.

Dentro de los tipos de protección a la corrosión podemos encontrar:

Protección galvánicaProtección Catódica

Protección anódica

RecubrimientosMetálicos

Inorgánicos y Orgánicos

Protección Galvánica

Se basa en la inducción de un potencial a la superficie a proteger con el fin de disminuir la diferencia de potencial entre el metal a corroerse y el que se reduce a la menor posible.

Esto reduce la corriente y por lo tanto la tasa de corrosión.

Podemos dividir a esta técnica en dos clases:

- Protección anódica

- Protección catódica

Como sus nombres lo indican la diferencia entre ambas está en el potencial aplicado es decir, si el metal se hace más anódico o más catódico. La técnica más utilizada es la catódica y es la que analizaremos.

Recubrimientos

Tienen como objetivo cubrir al metal que será afectado mediante una capa protectora que separa química y mecánicamente al metal del medio al que será expuesto.

Podemos clasificarlos en tres categorías:

- Metálicos

- Inorgánicos

- Orgánicos

En aeronáutica los tipos más comunes son las pinturas (orgánico) y el clading (metálico).

Los recubrimientos inorgánicos [1],[5] son poco utilizados en la industria aeronáutica y por lo tanto no los analizaremos.