Informe Corrosin

TIPOS DE CORROSIN

B.M Yuli Stefanny 1, M.R Erika Daniela 2 1COD.2093299 2COD.2093281

5 de Febrero de 2015

Resumen Las formas en que la corrosin puede presentarse en los metales son muy variadas y dependen de factores como el ambiente, el electrolito, los elementos aleantes, la geometra, entre otros. En este informe se muestran los resultados obtenidos al someter ciertos metales a diferentes sistemas y la forma como estos reaccionan durante un periodo de tiempo. Palabras clave: corrosin, picado, galvnica, salina, empaques.

1. Introduccin

La corrosin es un proceso espontneo de destruccin que experimentan los metales en contacto con algn medio, convirtindose en xidos y produciendo un gradual deterioro de ellos. Por esto es de vital importancia entender los diferentes comportamientos que puede presentar y la forma como se pueden ver afectados los materiales. El picado, las rendijas, la corrosin galvnica y el ataque en ambientes salinos son algunos de los tipos ms comunes de corrosin. A continuacin se presenta algunos resultados obtenidos al analizarlos.

2. Objetivos 2.1. Objetivo General

Identificar algunas de las formas de corrosin que pueden presentarse en los metales.

2.2. Objetivos Especficos

Registrar cada tipo de corrosin estudiada: galvnica, picado, empaques, ambientes salinos.

Detallar el fenmeno por el cual ocurre cada uno de estos tipos de corrosin.

Explicar el cambio en los sistemas con el paso del tiempo.

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3. Metodologa

Figura 1. Mapa Conceptual con la Metodologa.

CORROSIN

Galvnica

Preparar 400ml de NaCl al 10%

Lavar, Pulir, lminas y tornillos de cobre y

acero.

Introducir cada arreglo en un vaso de

precipitado con la solucin inicialmente

preparada.

Empaques

Preparar 600ml de NaCl al 10%

Colocar una banda elstica alrededor de

cada lmina

Ubicar cada arreglo en un vaso de precipitado

y agregar la solucin de NaCl.

Dejar los sistemas durante 30 das.

Picado

Preparar 800ml de NaCl al 10%

Colocar en 4 vasos de precipitados: 1 Lmina de Fe, 2 de Ac. Inox y 1

de Al.

Aadir solucin de NaCl al 5% y agregar 5 ml de

solucin de Cloruro Ferrico a una de los vasos con Ac. Inox.

Ambientes salinos

Preparar 50ml de NaCl al 10%

Humedecer la arena con la solucin de NaCl en diferentes zonas del

material

Ubicar cada lmina en un vidrio reloj y Sellar

con bolsas de polietileno

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4. ANLISIS DE RESULTADOS:

4.1 AMBIENTES SALINOS:

Imagen 1. Disposicin de los tres sistemas en ambiente salino.

Imagen 2. Disposicin de los tres sistemas en ambiente salino luego de los 30 das.

Al pasar el tiempo se observa como la agresin hacia el metal se torna ms fuerte. Al observar el estado de las lminas se aprecia mayor ataque corrosivo sobre el latn, una capa de xido abundante rodea el grumo de arena aadido; esta capa presenta diferentes tonalidades de marrn y una capa verdosa representando el estado inicial y final de los xidos de cobre. En la lmina de acero al carbono se observ tambin cierto ataque pero no tan agresivo como en el latn, aqu solo se atac la pequea zona que rodea los grumos de arena.

En cuanto a la lmina de acero inoxidable, como era de esperarse no se observ ningn cambio, por lo menos aparentemente.

Para la lmina de acero al carbono se est aumentando su nmero de oxidacin e interactuando con los iones Cl- provenientes de la humedad en la arena. Las reacciones qumicas observadas en este sistema son:

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DISOCIACIN:

NaCl = Na+ + Cl-

ANDICA:

Fe = Fe2+ + 2e-

Fe2+ + 2Cl- = FeCl2

CATDICA:

O + H2O +2e- = 2OH-

Na+ + OH- = Na(OH)

SUPERFICIE DE LA LMINA:

FeCl2 +H2O = Fe(OH)2 + HCl.

En cuanto a la lmina de de latn se observa

en ella el mayor ataque, el latn se comporta

como nodo y por lo tanto, el zinc y el cobre

pasan a la solucin sobre la superficie:

Cu = Cu++ + 2e-

Zn = Zn++ + 2e-

Finalmente, al observar la lmina de acero inoxidable se no se present ningn tipo de ataque corrosivo sobre esta, al cabo del tiempo no hubo ningn cambio en la apariencia superficial; Los aceros inoxidables si se oxidan, pero en vez de xido comn, lo que se forma en la superficie es una tenue pelcula de xido de cromo muy densa que constituye una coraza contra los ataques de la corrosin. Sin embargo, bajo condiciones de un medio altamente corrosivo como lo son las atmosferas salinas (presencia de iones Cl-), estos aceros inoxidables tienden a corroerse en reas determinadas formando picaduras profundas (pitting), esto como consecuencia de que el ion cloruro ataca la capa protectora de cromo hasta abrirse paso al acero. en este tipo de materiales, generalmente el dao se presenta cuando ya es irremediable.

Teniendo en cuenta los elementos componentes de un acero inoxidable (Fe, Cr, Ni), las reacciones durante este proceso de corrosin son:

Por otro lado en la zona catdica se deposita

cobre en una cantidad equivalente al cobre

que pasa a la solucin en el nodo, y el paso

del zinc en el nodo est equilibrado por la

reduccin de oxgeno en el ctodo:

Cu++ + 2e- = Cu

O + H2O + 2e- = 2(OH)-

En consecuencia de lo anterior las reacciones

que finalmente tienen lugar son:

DISOCIACIN

NaCl = Na+ + Cl-

NODO

Zn = Zn2+ + 2e-

Zn2+ + 2Cl- = ZnCl2

Cu = Cu2+ + 2e-

Cu = Cu+ + e-

CTODO

O + H2O +2e- = 2OH-

Na+ + OH- = Na(OH)

SUPERFICIE DE LA LMINA

ZnCl2 +H2O = Zn(OH)2 + HCl

DISOCIACIN

NaCl = Na+ + Cl-

NODO

Fe = Fe2+ + 2e-

Fe2+ + 2Cl- = FeCl2

Ni = Ni2+ + 2e-

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Ni2+ + 2Cl- = NiCl2

Cr = Cr3+ + 3e-

Cr3+ + 3Cl- = CrCl3

CTODO

O + H2O +2e- = 2OH-

Na+ + OH- = Na(OH)

A). Este tipo de corrosin se puede prevenir haciendo uso de inhibidores como hidrxidos, cromatos o silicatos que reducen las picaduras.

De igual forma un movimiento de la solucin sobre la superficie metlica reduce y previene el picado, que de otra manera ocurrira si el lquido estuviera estancado.

Modificar el ambiente por remocin de los iones agresivos y eliminacin de agentes oxidantes, y un recubrimiento catdico u andico, son otras formas de proteccin para este tipo de corrosin.

B). Escala de metales ms y menos

resistentes en ambientes salinos.

Serie galvnica de algunos metales en ambientes salinos tropicales

Activo o andico

Magnesio

Aleaciones de magnesio

Zinc

Acero

Plomo

Estao

Bronce al manganeso

Nquel(activo)

Cobre

Bronce al silicio

Nquel(pasivo)

Plata

Grafito

Oro

Nobel o catdico Platino

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4.2 CORROSIN GALVNICA:

Imagen 3. Disposicin de las lminas de hierro y cobre con tornillos de los mismos materiales ubicados en la lmina contraria.

Imagen 4. Lminas de hierro y cobre con tornillos de los mismos materiales ubicados en la lmina contraria despus de 30 das.

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Al cabo de los 30 das al estar en contacto los

diferentes metales (que adems tienen

diferencia de rea grande) con el electrolito

conductor se crea una capa oxidada. En la

primera probeta compuesta por la lmina de

hierro y el tornillo de cobre, este ltimo acta

como ctodo y la lmina de hierro acta como

nodo, llevndose a cabo el proceso de

corrosin en esta ltima. El deterioro de la

lmina de hierro se hace evidente debido al

tamao del nodo, ya que este no

proporciona la suficiente proteccin a la

lmina de hierro.

Es por esta razn que debe tenerse cuidado al unir metales distintos porque la diferencia en sus potenciales electroqumicos puede conducir a su corrosin. En el caso del cobre se cre una capa oxidada mucho mayor a comparacin de la zona oxidada en el acero.

Hay varias maneras de reducir y prevenir este tipo de corrosin.

Una manera es aislar elctricamente los dos metales entre s. A menos que estn en contacto elctrico, no puede haber una celda galvnica establecida

Otra forma es mantener a los metales secos y / o protegidos de los compuestos inicos (sales, cidos, bases), por ejemplo, pintando o recubriendo al metal protegido bajo plstico o resinas epoxi, y permitiendo que se sequen.

Revestir los dos materiales y, si no es

posible cubrir ambos, el revestimiento se

aplicar al ms noble.

Elegir dos metales que tengan potenciales similares. Cuanto ms prximos entre s estn los potenciales de los dos metales, menor ser la diferencia de potencial y por lo tanto menor ser la corriente galvnica. Utilizar el mismo metal para toda la construccin es la

forma ms precisa de igualar los potenciales y prevenir la corrosin.

La proteccin catdica mediante nodos de sacrificio.

CASO COTIDIANO:

En la vida cotidiana este tipo de corrosin se da asociada a pequeos volmenes de solucin estancados en poros, superficies vedadas, juntas superpuestas, depsitos superficiales y en rendijas asociadas a tornillos y cabezas de remaches. A continuacin se muestran imgenes en las que se puede ver los mecanismos de reaccin que se presentan en este tipo de corrosin.

Imagen 5. Caso cotidiano.

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4.3 CORROSIN POR PICADO

Imagen 6. Disposicin de diferentes metales y electrolitos.

Imagen 7. Corrosin de los metales sumergidos en los electrolitos despus de 30 das.

Gran cantidad de estudios realizados sobre el

comportamiento del aluminio y sus

aleaciones han demostrado su excelente

resistencia a diversos medios corrosivos, pero

este tiende a atacarse localmente en medios

que contienen cloruros como lo muestra la

figura, esto debido a que la capa pasiva no es

completamente protectora.

En la lmina de hierro completamente

sumergida se dio la formacin de un producto

de corrosin que no se disuelven en la

solucin y que contribuye a la formacin de

una capa sobre la lmina y otra parte que se

precipita. En esta situacin el picado puede

ser ms peligroso debido a que esta capa

puede ocultar el punto de picado, que solo

ser visible hasta que el material falle. A

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diferencia de este caso, en la lmina de hierro

pero sumergida solo 2/3 se observa como los

cloruros afectan de manera significativa la

resistencia de los materiales pues como se

observa, la regin de la placa que no estuvo

en contacto con el electrolito qued mucho

menos atacada que la regin que si hizo

contacto.

La lmina de Acero Inoxidable inicialmente

contaba con ciertas discontinuidades las

cuales sirvieron como puente para acelerar el

proceso de picado que se present al paso del

tiempo pues adems de que una superficie

poco homognea contribuye a esto, el simple

hecho de estar en presencia de cloruros es un

factor grave para los aceros inoxidables.

Este problema puede controlarse Mediante el

uso de inhibidores o recubrimientos, Por

proteccin catdica, Disminucin de

concentracin de iones agresivo como el Cl

en el ambiente de trabajo, Eliminando grietas,

hendiduras y bolsas estancadas en los

diseos, Airear o circular la solucin, utilizar

un material que sea resistente al medio

corrosivo, Proporcionar un ambiente

homogneo.

Un ejemplo clsico es EL AUTOMVIL:

Empiezan apareciendo manchitas y picaduras

minsculas en los parachoques, que si bien no

afectan su resistencia mecnica, s deslucen

su presentacin. Posteriormente, se pueden

localizar puntos aislados de ataque en las

partes cubiertas por molduras que iban

fijadas en agujeros de la carrocera; cada vez

que lavamos el coche observamos la afluencia

de herrumbre que sale de debajo de tales

molduras.

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4.4 CORROSIN POR EMPAQUES:

Imagen 8. Disposicin de las lminas con empaques.

Imagen 9. Corrosin en lminas con empaques despus de 30 das.

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La lmina de latn present un cambio de

coloracin y de brillo gracias a la formacin de

una capa de xido lo cual se evidencia que el

material si experiment corrosin al inicio del

proceso; tambin se evidencia en la

coloracin de la solucin que pas de

transparente a un ligero color celeste debido

a la presencia de iones Cu2+.

De manera general este tipo de material es

resistente a los ambientes salinos pues no

mostr mayor deterioro.

Se observa lo ocurrido con el acero de bajo

carbono, obviamente se evidencia el proceso

de disolucin activa en el que se encuentra.

Primeramente se produce la oxidacin del

hierro:

Fe0 Fe2+ + 2e-

Oxidacin del hierro (II) a hierro (III) y

formacin de xido de hierro (III), Fe2O3 (en

realidad se forma el compuesto n-hidratado,

es decir, precipita con cierta cantidad no

homognea de molculas de agua y su

frmula se representa como Fe2O3nH2O).

El xido de hierro (III) es un compuesto

insoluble y precipita en forma de herrumbre

sobre la superficie del metal. Es este xido de

hierro (III) el que conocemos habitualmente

como xido (decimos que el hierro est

oxidado) y tiene color rojizo o anaranjado.

En el acero inoxidable se observa un dao en

la parte donde se encuentra la liga, se

observan productos de corrosin en la

solucin pasando de coloracin transparente

a una coloracin levemente marrn indicando

que si hubo intercambio inico entre el

material y el electrolito.

Mtodos para controlar este tipo de

corrosin:

Usar juntas soldadas a tope, perfectas y

continuas.

Evitar ngulos vivos y zonas pasivas.

Inspeccionar los equipos y remover

depsitos frecuentemente.

Diferencia de este tipo de corrosin de las

dems:

Las regiones con diferentes concentraciones

de oxgeno se comportan como una cpula de

corrosin. Las zonas de baja concentracin se

dan dentro de la rendija y actan como

nodos donde el metal se oxida. Dentro de la

rendija aumenta la concentracin de iones

positivos y si hay presencia de halogenuros en

el medio (Cl, por ejemplo) estos migran hacia

la rendija formndose FeCl dentro de la

misma. Luego por hidrlisis se genera un

exceso de iones hidrgeno acelerndose

notablemente la velocidad de corrosin

Caso cotidiano de corrosin por rendijas:

La corrosin se aprecia en a veces en plantas

qumicas mal proyectadas, sobre todo en que

serpentines de calefaccin o similares estn

demasiado prximos unos a otros. El acero

inoxidable austentico, substancia

maravillosamente resistente cuando estn

presentes trazas de oxgeno es susceptible a

la rotura en condiciones anaerbicas como

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loas que pueden haber en rincones

inaccesibles, como es el caso de esta

experiencia donde aquellos lugares donde

estaba el metal en contacto con el material

polimrico se presentaba mayor deterioro.

5. CONCLUSIONES

Los tipos de corrosin tienen una

caracterstica definida de dao que las

hace diferente de las dems tomando

como la ms grave el tipo de corrosin de

tipo localizado como es el caso de la

corrosin por picaduras o la corrosin por

rendijas.

La seleccin de materiales es una buena

herramienta contra el control de la

corrosin pues se observ que el latn y

el acero inoxidable pueden llegar a

tolerar ciertas formas de corrosin o por

lo menos no degradarse de manera

prematura.

El latn fue el material ms resistente a la

corrosin en empaques.

El acero inoxidable fue el material ms

resistente a la corrosin en medio salino.

6. REFERENCIAS

http://www.tdx.cat/bitstream/handle/1

0803/6045/25Mtbp25de29.pdf;jsessioni

d=F48B2ECFFF66F420113822C667C1702

F.tdx2?sequence=25 estudio del

comportamiento frente a la corrosin

http://revistademetalurgia.revistas.csic.e

s/index.php/revistademetalurgia/article/

viewFile/793/804 COMUNICACIN

Corrosin por picaduras del aluminio y de

la aleacin Al-6201 en soluciones de

NaCK*) R. Vera(*), R. Schrebler(*>, G.

Layana^ \ F. Orellana' ) y A. Olgun^ '

LA CORROSION EN LA VIDA DIARIA

http://bibliotecadigital.ilce.edu.mx/sites/

ciencia/volumen1/ciencia2/09/htm/sec_

6.html

BOTIA, INSE. Ingeniera de Corrosin.

Instituto Nacional del Acero. Bogot

1985.

JONES. DENNY A. Principles and

Prevention of Corrosion, Second Edition,

Prentice Hall, 1996.