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LECCIÓN 12.- PROTECCIÓN DE LOS METALES. DISTINTOS MÉTODOS

- Medidas que afectan al material: La selección de materiales.

- Medidas que afectan al medio.

- Medidas que modifican la interfase.

- Medidas que separan metal y medio (cambian la interfase)

Existen muchos métodos y combinación de métodos diferentes para evitar o reducir la

corrosión. Hay que hacer un planteamiento general de todos ellos, prestando atención

preferente a los de base electroquímica. Se trata de forzar en la superficie del metal un

potencial eléctrico, para el cual la velocidad de corrosión sea despreciable o se reduzca

sustancialmente. Existirán unos determinados potenciales de protección, limitados por unos

potenciales críticos.

Obtendremos esos potenciales gracias a una corriente continua de polarización, que

forzará al potencial natural de corrosión a valores más negativos o más positivos, para llevarlo

a zonas de inmunidad o de pasividad, hecho que se observa en los diagramas de Pourbaix, para

el hierro en agua a 25 ºC (Figura 1).

Esto se refleja en las llamadas protección catódica o anódica respectivamente, y a la

corriente que fluye se la denomina, corriente de protección.

También podemos disminuir la velocidad de corrosión al imponer modificaciones en la

interfase metal/medio, que desplazan las pendientes de las curvas de polarización,

paralelamente, hacia intensidades decrecientes, como en el caso de los inhibidores de

corrosión.

El deterioro por corrosión es solo un factor a tener en cuenta, entre muchos otros, en

los procesos industriales y por tanto, resultaría absurdo recurrir a superaleaciones en la

construcción de una instalación metálica, si se puede alcanzar la vida en servicio prevista para

la misma con acero al carbono debidamente protegido.

Los procesos de corrosión y sobre todo, los de corrosión marina, son de naturaleza

electroquímica, en los que existen procesos parciales anódicos y catódicos, como se refleja en

la (Figura 2).

Esas semirreacciones anódicas y catódicas, quedan caracterizadas por las curvas de

polarización E – log I (potencial-logaritmo de la intensidad) correspondientes, como se

observa en la (Figura 3).

Estos diagramas de Evans, prolongación de los tramos rectos de la figura, permiten un

análisis gráfico intuitivo del proceso de corrosión y permiten determinar:

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- La icorr (intensidad de corrosión, proporcional a la velocidad de corrosión), intersección de las prolongaciones de los tramos rectos en las curvas de polarización.

- El potencial Ea (potencial de activación anódico) de iniciación del proceso parcial anódico que separa los campos de estabilidad del metal E < Ea, del de estabilidad de sus iones (que son los productos de corrosión), E > Ea.

Para poder llegar a una ordenación de los distintos sistemas de protección, se puede hacer

pensando que la corrosión es un proceso heterogéneo. En el caso más sencillo intervienen:

1.- Una fase reactiva, metálica o no.

2.- Un medio agresivo, sólido, líquido o gas.

3.- Una interfase en la cual transcurre la reacción.

Por lo que los métodos o medidas de protección se podrán clasificar, teniendo en

cuenta:

a) Medidas que afectan al material b) Medidas que afectan al medio. c) Medidas que modifican la interfase. d) Medidas que separan metal y medio (cambian la interfase).

MEDIDAS QUE AFECTAN AL MATERIAL: LA SELECCIÓN DE MATERIALES.

Podemos decir que, normalmente, una buena elección disminuye los problemas, pero

no siempre es posible hacerla ya que a veces, se llega a un compromiso entre resistencia a la

corrosión, precio y resistencia mecánica, pero aun en estos casos, interesan materiales que

mantengan la velocidad de corrosión por debajo de ciertos límites, como en el caso de las

aleaciones con metales más nobles, adición de pasivantes, con constituyentes catódicos

activos para favorecer la pasivación, por ejemplo, la adición de molibdeno en los aceros

inoxidables austeníticos para reforzarles ante ataques de corrosión por picadura.

Algunas de las aleaciones más resistentes a la corrosión son:

Aceros inoxidables al Fe y Ni con elementos pasivantes de Cr y Mo, para la industria química.

Aceros refractarios con Cr, Al y Si resistentes al calor por formación de óxidos con poco

defectos reticulares y por lo tanto, con poca movilidad.

Bronces al aluminio y cuproníqueles. Zn, Al o Ni con Cu. Para agua de mar, potable caliente,

ácidos no oxidantes, tubos en cambiadores de calor, hélices, cuerpos de bomba.

Aceros patinables. Elementos más nobles y más activos pero pasivantes. Para protección en

medios naturales.

Aleaciones de aluminio. Con Mg, Mn, Si y Cu que mejoran las propiedades mecánicas y físicas.

Con una buena resistencia a la corrosión atmosférica. Uso en arquitectura. Resiste a ciertos

ácidos como el nítrico, acético y ácidos grasos.

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Aleaciones de níquel. El Cu mejora en condiciones reductoras. El Cr en oxidantes y el Mo en

ambas. Resistentes a álcalis (bases) calientes, ácidos orgánicos e inorgánicos diluidos y no

oxidantes y a la atmósfera.

Aleaciones de titanio. Muy resistente al agua del mar, atmósferas industriales y muchos

medios químicos.

Las medidas protectoras que afectan a los materiales deben preverse ya en la etapa de

diseño.

MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO.

La mas empleada es la eliminación del agente agresivo, por ejemplo el O2, CO2 disuelto

en agua, el SO2, el ácido clorhídrico de los gases calientes o productos de combustión, el agua

de los combustibles o disolventes orgánicos, los compuestos de azufre en el crudo petrolífero,

la humedad en ciertas atmósferas, etc.

A veces se disminuye la corrosión disminuyendo la velocidad del fluido o aumentando la

resistividad del medio y casi siempre, disminuyendo la temperatura.

Por lo general no se puede modificar el medio de ataque, en la industria porque viene

impuesto por el proceso y en otros casos, como en la naturaleza, porque se presenta en

cantidades ilimitadas, como en el caso del agua del mar para los barcos.

En la gráfica (Figura 4) se observa la influencia de la eliminación de O2 y del aumento de

la resistividad en torno a una estructura enterrada, respectivamente, en los procesos parciales

anódicos y catódicos, de la pila de corrosión.

Algunos ejemplos de modificación del medio, para disminuir la velocidad de corrosión

podrían ser:

- Disminución de la cantidad de O2 disuelto en el agua, en los circuitos de calefacción, por lo

que estos, no deben de vaciarse cuando termina la temporada de calefacción, ya que el

oxígeno contenido ha ido disminuyendo con el tiempo

- Eliminación del CO2 en el agua, para una mejor protección por recubrimiento protector de

carbonatos.

- Disminución de la dureza del agua, para evitar las incrustaciones, sobre todo en circuitos de

intercambio de calor.

- Disminución del agua en los combustibles, para evitar la corrosión, ya que se elimina el

componente que actúa como electrolito, el agua es electrolito y el combustible no.

- Disminución del azufre en combustibles, disminuye la corrosión en las columnas de las

refinerías, por contacto con gases calientes y productos de combustión.

- Control de la humedad relativa o de la contaminación, en las atmósferas en ambientes

cerrados para evitar la corrosión.

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- Aumentar la resistencia de los suelos en obras y oleoductos, creando en torno a ellos un

lecho de caliza, por ejemplo.

MEDIDAS QUE MODIFICAN LA INTERFASE.

Fundamentalmente la protección catódica y anódica y los inhibidores de corrosión. No

entrarían dentro de este tipo de métodos, aquellas medidas que tienen como propósito, la

formación de nuevas interfases con propiedades distintas, ya que es un cambio del sistema

metal/medio agresivo, como es el caso de los recubrimientos metálicos o aquellos que

impiden total o parcialmente el contacto entre el medio y el metal, como son los

recubrimientos orgánicos o los que producen capas de conversión.

MEDIDAS QUE SEPARAN METAL Y MEDIO (CAMBIAN LA INTERFASE).

En este método de protección se incluyen todo recubrimiento que aísle, al menos en

cierta extensión, el material metálico del medio agresivo. En muchos casos el aislamiento no es

perfecto, por lo que para asegurar la protección, se le hace desempeñar a esos recubrimientos

un papel polivalente, por ejemplo incorporando inhibidores o forzándoles a actuar como

ánodos de sacrificio, como en las pinturas ricas en cinc o en los recubrimientos más activos

que el metal base.

Existe un muy amplio número de recubrimientos, pero entre los más importantes estarían

los siguientes:

a) Sistemas de pintura en capa gruesa. b) Recubrimientos de plásticos. c) Recubrimientos bituminosos. d) Cintas adhesivas. e) Recubrimientos de hormigón. f) Recubrimientos por conversión química. g) Recubrimientos metálicos.

Los sistemas de pinturas son los más utilizados en la protección de los cascos de los

buques, las empresas especializadas, aquellas encargadas de realizar el pintado del barco, es la

que especificará el mantenimiento del mismo en cuanto a la pintura en particular, por lo que

no tiene mucho interés el explicar las acciones que van dirigidas a dicho mantenimiento.

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