Post on 13-Jul-2015
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FORMAS DE DETERIORO O FALLAS MÁS
FRECUENTES DE LOS METALES EN SERVICIO
CORROSIÓN FATIGA
CREEP
FRACTURA
FRAGIL
OTRAS
Deterioro
producido como
consecuencia de la
pérdida de
material por
acción del medio
sin acción
mecánica
Condiciones
necesarias:
Cargas fluctuantes
Tensiones elevadas
Tiempo
Shock térmico
Vibraciones
Golpe de ariete
Fallas materiales
Fallas de
fabricación
Fallas de diseño
Cargas externas
Bajas
temperaturas
Cargas dinámicas
Fragilidad por
revenido
Temperaturas
elevadas y
tensiones
relativamente
altas.
Cambios
estructurales y
cambios químicos
DESGASTE
Deterioro
producido por la
combinación de
fuerzas mecánicas
y el medio
circundante.
CORROSIÓN
Definición:
ataque no intencionado
del medio circundante
Se llaman agentes agresivos a aquellos que producen la
corrosión, estos pueden
ser: la atmósfera, el agua de mar, el aire húmedo, los
vapores ácidos, etc.
Características distintivas:
Superficial
Disolución
Electroquímica (metales)
Química (metales y cerámicos)
Absorción, hinchazón y dilución (polímeros)
Degradación por radiación, calor o química (polímeros)
TODOS LOS MATERIALES PUEDEN
SER CORROIDOS
Todos los metales pueden ser usados siempre que
su velocidad de deterioro sea aceptablemente
baja. De este modo en corrosión se estudia la
velocidad con que se deteriora los metales y las
formas en que dicha velocidad puede ser
controlada.
CORROSIÓN METÁLICA: CINÉTICA
Los metales no son atacados con la misma velocidad e incluso algunos presentan
aparente inmunidad frente a ciertos medios. Este comportamiento obedece al hecho que la
cinética del proceso corrosivo muchas veces parece contradecir a la termodinámica. La
velocidad no depende únicamente de la fuerza impulsora (disminución de la energía) sino
que también es afectada por otros factores externos como ser:
Factores que
definen el medio
reactivo
•Concentración
del reactivo
•Contenido de
oxígeno
•pH del medio
•Adición de
inhibidores
•Temperatura
•presión
Factores vinculadas
al material
•Tipo de material,
composición de la
aleación
•Proceso de
elaboración
•Impurezas
•Tratamientos
mecánicos
•Adiciones
protectoras
Factores que definen
las condiciones de empleo
•Estado de la superficie
•Forma de las piezas
•Solicitaciones mecánicas
•Diseño de las uniones
•Envejecimiento (tiempo, temperatura o
radiación UV)
•Modificación de los revestimientos
PÉRDIDAS ECONÓMICAS POR CORROSIÓN
Disminución
de la vida
útil
Caída en la
eficiencia
Rotura
inesperada
Pérdidas
directas
Pérdidas
indirectas
Costo de reposición Interrupciones no programadas
Pérdida de rendimiento
Pérdida de producto
Contaminación de producto
Daño ambiental
Sobrematerial
Accidentes
Seguridad y Confiabilidad
Co
sto
$$
I daños
II la prevención III
Curva III: Costo total ( I + II )
ANÁLISIS DE COSTOS
POTENCIAL
DE
DISOLUCIÓN
- +
+
+
+
+
+ +
+
+
+
+
+
+
+ + +
-
-
-
- - -
-
-
- - - -
-
Fuerza impulsora de la corrosión húmeda
en los metales
CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA
Medio
electrolítico
M
Este potencial entre el metal y el
electrolito no es mensurable pero si se
puede determinar la diferencia de
potencial entre dos especies metálicas
diferentes sumergidas en el mismo
electrolito si los conectamos
eléctricamente entre si.
Cada material, elemento, fase, compuesto, etc. manifiesta un
potencial de disolución diferente frente a un determinado
medio.
CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA O HÚMEDA
Variaciones de composición locales en el electrolito también
dan lugar a potenciales diferentes sobre el mismo metal.
ánodo
cátodo
Solución
ácida
REACCIÓN
ANÓDICA
nn e)dis(M)s(M
MEDIO
(ELECTROLITO)
REACCIONES
CATÓDICAS
Productos
de la
corrosión
2H+ + 2e- → H2 medio ácido o sin oxígeno O2 + 4H+ + 4e-
→ 2 H2O medio acuoso O2 + 2H2O + 4e-
→ 4(OH-) medio acuoso oxigenado
CORROSIÓN ELECTROQUÍMICA O HÚMEDA
Consiste en dos reacciones químicas. Una reacción de oxidación o anódica donde el
metal pierde electrones de valencia formándose cationes que pasan al electrolito.
En la otra reacción denominada de reducción o catódica donde los electrones
cedidos son transferidos a otra entidad química y donde la dilución del metal se ve
impedida.
En consecuencia una reacción electroquímica debe constar de al menos una de
cada una de estas reacciones. La carga neta es nula por lo que la velocidad de
ambas reacciones debe ser la misma y todos los electrones generados en el ánodo
son consumidos en el cátodo. El resultado de todo esto es la disolución del ánodo o
sitios anódicos.
RESUMEN
¿Donde se localizan los sitios anódicos y catódicos en la pieza
metálica?
¿En función de que factores se establece la verdadera densidad
de corriente de corrosión?
CUESTIONES SIN RESPONDER ¡¡¡¡¡¡
CORROSIÓN ELECTROQUIMICA POR HETEROGENEIDAD DEL METAL
Cualquier metal o aleación contiene heterogeneidades físicas o químicas cuyo
potencial de disolución es generalmente distinto al de la matriz. En estos casos
nos encontramos ante un electrodo compuesto que contiene microcátodos y
microánodos en corto circuito y cuya posición es desconocida.
Cuando este electrodo es
sumergido en un electrolito se
produce un proceso
electroquímico donde los ánodos
resultan corroídos. Se establecen
infinitas micropilas galvánicas.
CORROSIÓN ELECTROQUIMICA POR HETEROGENEIDAD DEL
REACTIVO DE ATAQUE
Solución no aireada o estanca:
O2 + 2H2O + 4e- → 4(OH-)
Hierro
O2 O2
Herrumbre
cátodos
ánodos
(HO)-
Fe++
e- e-
Fe(HO)3
Fe+++
Una gota de cloruro de Sodio en una superficie de acero o hierro
E1 – E3 ic =
R2 + R4
e-
R4
E3 E1
R2
CORROSIÓN ELECTROQUIMICA POR HETEROGENEIDAD DEL
REACTIVO DE ATAQUE
Solución aireada uniformemente: En
este caso los cátodos aparecen donde el
oxígeno alcanza la superficie metálica.
La posición de estos puntos varía con
el tiempo, por lo que no es posible
individualizar ánodos y cátodos, los
cuales se desplazan constantemente
por la superficie del metal. La
corrosión se manifiesta de una manera
uniforme en toda la extensión de la
probeta.
Productos
de la
corrosión
Disolverse
Desprenderse
como un gas
Formar un
film
insoluble
adherente Formar un
compuesto
insoluble no
adherente
Para que el proceso electroquímico prosiga con cierta velocidad es necesario como
vemos que los productos de la corrosión generados en el ánodo o en el cátodo sean
continuamente eliminados del lugar.
La disposición de los productos de la reacción (tanto los anódicos como los
catódicos) es frecuentemente decisiva para controlar la velocidad con la cual se
corroe un metal.
PASIVACIÓN
Muchos metales y aleaciones bajo determinadas condiciones (tipo de ambiente,
temperatura, concentración de reactivo, etc.) aumentan su resistencia química e
incluso se convierten en inertes. Este fenómeno se conoce con el nombre de
pasivado
El fenómeno del pasivado resulta de la formación de una capa o film muy delgado de
óxido altamente adherente, compacto e impermeable que se forma sobre la superficie
del metal el cual sirve de barrera protectora.
Metal
MO(óxido metálico adherente) Medio