CORROSION

DEFINICION

Degradación química o electroquímica de un elemento en presencia del ambiente. Siendo solo característica de los metales

Advisory Circular: AC 43-4B Federal Aviation Administration

Identificación y tratamiento del ataque corrosivo en estructuras y motores de aeronaves

•Frecuencia de inspección •Identificación de corrosión •Tratamiento

Responsabilidad del operador!!

Corrosión Química: Refiere al ataque resultante de la exposición directa de la

superficie de un metal a un líquido o gas cáustico.

Los agentes más comunes causantes de este efecto son: •Derrame de ácido de baterías. •Gases provenientes de baterías. •Residuos en zonas cercanas a baños. •Residuos provenientes de inadecuada limpieza. •Residuos de soldadura (resina higroscópica).

Ataque químico en compartimiento de baterías

Corrosión Electroquímica: Refiere a una reacción químicamente

similar a la electrolítica que se genera en una batería. Esta reacción requiere un medio (usualmente agua) capaz

de conducir una pequeña corriente.

Flujo de electrones Comienza la corrosión

Metal en contacto con un agente corrosivo (otro metal con diferente electronegatividad)

Se conectan mediante un medio (Líquido o gas)

El metal se deteriora por oxidación

Corrosión Electroquímica: Celda Galvánica

El elemento con mayor electronegatividad tiende a ganar electrones (se reduce), mientras que el de menor electronegatividad tiende a ceder electrones (se oxida).

La acción de oxidación tiende a volver al metal a su condición natural (menor energía). Minerales: Bauxita, Cromita, Ferrita, etc.

Ejemplo: chapa de aleación de aluminio con impurezas de cromo

superficiales, medio con alta humedad.

Se genera picado en la superficie del aluminio, pequeño concentrador de tensiones, fenómeno conocido como Fatiga por corrosión.

Ejemplo: Toma de ala de aeronave con insertos metálicos

Insertos

Ejemplo: Corrosión galvánica entre la superficie de un metal y un

elemento de fijación, tornillo.

Corrosión Metal - Gas

• Las moléculas de gas en contacto con la superficie del metal forma productos de corrosión.

• Dependiendo del metal y el medio (Temperatura, humedad, etc.) la tasa de corrosión puede variar. Por ejemplo, el aluminio en aire es muy activo y la corrosión actúa rápidamente sobre la superficie.

• Tanto en este tipo de corrosión como la metal – liquido, el metal genera una capa o película con los productos de la corrosión sobre la superficie del metal más estables que el propio metal, película pasiva.

• Esta película puede ser continua y protectora o bien contener grietas (cracks), poros y ser relativamente “no-protectora”.

Generalizada Localizada

Picado, difícil de medir la profundidad, se utiliza Eddy Current, Rayos X o ultrasonido

Corrosión Metal - Metal

• Corrosión por fricción (Fretting Corrosion): Efecto que se produce en la interface de contacto de dos superficies (una o ambas metálicas) sujetas a un movimiento relativo entre ellas.

La superficie sufre una especie de erosión y oxidación consecuencia de la remoción de la película protectora, incrementando la tasa corrosiva.

Frecuentemente causa de falla en: • Resortes de suspensión • Dientes de los engranajes • Rodamientos • Sistemas de hélices de paso variable • Juntas de contacto • Sistemas de unión entre chapas de recubrimiento de aeronaves • Sistemas de unión de cualquier parte de maquinaria vibratoria.

Riostras estructurales

Corrosión Metal - Metal

Superficies Móviles

Rozamiento

Corrosión Metal - Metal

Corrosión Metal - Metal

Como minimizar el efecto:

1) Combinar materiales de mayor dureza con otros de menor dureza. (el de menor dureza fluirá por corte en lugar de generar desgaste del componente principal).

2) Minimizar el movimiento relativo entre superficies en el diseño. (difícil de cumplir, se cree que hasta el movimiento a nivel atómico puede comenzar con este efecto). Minimizar el slip en la superficie mediante el aumento en la carga si y solo si se asegura que el slip sea prevenido, en caso contrario la situación puede revertirse y causar mayor daño.

3) Uso de lubricantes. (Esta es sin duda

una de las mejores soluciones para este tipo de fallas cuando la carga no es tan elevada).

4) Uso de amortiguadores elásticos.

Poseen bajo coeficiente de fricción y utilizados como juntas reducen el arrastre de material. Son utilizados bajo cargas mecánicas moderadas.

Ataque Selectivo:

La corrosión se ve influida muchas veces por la estructura interna del

material. Los materiales no son perfectamente homogéneo, contienen inclusiones, constituyentes indeseados en los bordes de grano, más de una fase u otras imperfecciones.

• Un ejemplo: Es el caso de los aleaciones de aluminio serie 2000 (2024T3) si se le hace un tratamiento térmico a bajas temperaturas la microestructura queda formada por granos de cobre y en sus bordes precipita CuAl2 (Aluminato de Cobre), componente que se comportará anódico con respecto al grano si se expone al metal a una solución de NaCl (Cloruro de Sodio) u otro electrolito como el medio ambiente, se genera entonces una celda galvánica.

Ejemplo de chapa luego de 6 años de exposición

Corrosión Bajo Tensión: Crecimiento de una fisura iniciado producto de la corrosión:

Corrosión por tensión, corrosión por fatiga.

CPT: Caso del 2024 T3 bajo tensión constante.

CPF: Debida a la acción conjunta de la corrosión y las cargas cíclicas. El límite de fatiga se ve seriamente reducido respecto al de un medio no corrosivo.

El daño producido por la corrosión por fatiga es mayor que la suma del daño causado por tensiones cíclicas y corrosión en

forma separada

Corrosión Bajo Tensión: Reducción del límite de fatiga de un material

Efecto de la corrosión por picado (Pitting corrosion) en la curva S-N de una probeta sin entalla

Corrosión a temperaturas elevadas: Las formas de corrosión a temperaturas elevadas son las mismas que a bajas temperaturas. Las altas temperaturas aceleran tanto las reacciones químicas como el proceso de difusión en las fases sólidas, que resultan en un incremento apreciable de las tasa corrosiva.

Materiales sometidos a cambios cíclicos de temperatura pueden generar rupturas en las laminas protectoras o bien desprendimiento de ésta. Ante esta situación (turbinas, puesta en orbita de vehículos espaciales, etc.) debe analizarse la adherencia de la capa protectora.

PROTECCION CONTRA 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 cladding.

Tipos de protección

- Protección galvánica

Protección Catódica y anódica

- Recubrimientos

• Metálicos (Recubrimientos

nobles, ánodos de sacrificio)

• Inorgánicos y Orgánicos (pinturas,

lacas y barnices)

Recubrimientos Nobles: Recubrimientos catódicos respecto al metal que se protege. Película metálica no se deteriora con el tiempo pero no es perfectamente continua.

Recubrimientos de sacrificio: Recubrimiento anódico respecto al metal. Película protectora se corroe con el tiempo y va perdiendo su capacidad protectora. Este es el caso del ALCLAD

Requerimiento de las pinturas

• Proveer una buena barrera al aire y agua: pinturas son permeables, se

debe aplicar capas múltiples para incrementar la cantidad de pigmentos.

• Inhibidores contra la corrosión: los pigmentos incorporados en el “prime coat” actúan como capa pasivante entre el metal, la pintura, y el agua. Los pigmentos más destacados son el Pb3O4 (plomo rojo) y el cromato de Zinc (ZnCrO4), este ultimo el más utilizado.

• Proveer una larga vida a bajo costo: bajo costo y alta durabilidad se traduce en bajo costo de mantenimiento (despintado, repintado del avión, más el costo laboral).

Uno de los factores más importantes en la vida de la pintura es la adecuada preparación de la superficie metálica (generalmente más importante que la calidad de la pintura): limpiado de toda suciedad, aceites y grasas de la superficie como el removido completo de todo producto de corrosión.

El “prime coat” debe ser aplicado sobre la superficie metálica seca, se obtiene una buena adherencia. Si es necesario, previa aplicación de la primer capa, puede realizarse un tratamiento de superficie con fosfato o wash primer, mejora la adherencia de la primer capa al metal y provee una buena resistencia a la rajadura de ella.

METODOS DE PREVENCION Y CONSIDERACIONES DE DISEÑO

La corrosión depende en gran medida de las condiciones ambiente que rodean a la aeronave, hay inspección periódica que el manual de la aeronave contemplará dentro de un periodo de tiempo. Es la experiencia quien determina fundamentalmente el periodo de inspección.

Existen varios métodos para detectar la corrosión:

- Inspección Visual

- Inspección por Tintas penetrantes

- Inspección por Ultrasonido

- Inspección por Rayos X

- Eddy Current

- Inspección por partículas magnéticas

Inspección visual

Planificar un recorrido estándar y observar con linterna y lupa. Presencia

de polvillo blanco o gris en las chapas o alrededor de los remaches son signos de corrosión de aleaciones de Aluminio y magnesio. Las ampollas en pinturas son puntos donde probablemente haya corrosión debajo.

Una vez detectada debe clasificarse el daño (algunos manuales proporcionan pautas para clasificarlo) a efectos de analizar la continuidad de la pieza.

La corrosión por fricción, muy común en todas la juntas, uniones con pernos y remaches. Puede presentarse usualmente como manchas oscuras alrededor de la cabeza de los remaches.

Inspección visual

Mala aislación de equipos eléctricos, falta de masa, puede originar corrosión galvánica de las zonas contiguas al equipo. Las chispas producen ácido nítrico si hay humedad en el ambiente, de aquí que los espacios eléctricos confinados deben airearse convenientemente

Zonas importantes a inspeccionar

• Compartimento de baterías.

• Zonas de desagües de baños.

• Zonas de almacenamiento de combustible.

• Interior de las estructuras por posible condensación.

• Zonas de salidas de gases a alta temperatura.

• Zonas propensas a la erosión (admisión de aire).

• Zonas donde pueda circular corriente (el circuito de encendido del motor se cierra a través de la estructura).