DETERIORO

O

DAÑO

EN

SERVICIO

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.

Consecuencias:

deterioro de sus

propiedades

Mecánicas

Físicas

Aspecto

ROTURA INUTILIZACIÓN

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

CORROSIÓN METÁLICA: UN PROCESO NATURAL

E IRREVERSIBLE

Energía

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

SERIE GALVÁNICA: POTENCIALES DE DISOLUCIÓN

ESTÁNDAR (para agua aireada)

Más

catódicos

Más

anódicos

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