10 septiembre 2011

Entendiendo en detalle la corrosión y sus efectos (5ª PARTE) Corrosión Galvánica


Ver 4ª PARTE

CORROSIÓN GALVÁNICA
Cuando dos metales o aleaciones disimilares de diferentes posiciones de series electromotrices están en contacto cada uno con un electrolito, se forma un par galvánico que da como resultado la corrosión de uno de los metales, conocido como el ánodo de la pareja. En otras palabras, la corrosión galvánica no afecta al cátodo, que se conoce como metal noble. Esta forma de ataque corrosiva se conoce como corrosión galvánica ya que todo el sistema se comporta como una célula galvánica. La corrosión galvánica también tiene lugar dentro del mismo grupo de metales debido a imperfecciones o heterogeneidades en las superficies del metal o debido a variaciones químicas. Para que tenga lugar la corrosión galvánica se requieren cuatro componentes esenciales: ánodo, cátodo, electrolito, y trayectoria metálica entre el ánodo y cátodo, que completa el circuito.


La corrosión galvánica se produce en equipos como los intercambiadores de calor. Componentes tales como las láminas de tubos, compartimentos de agua, tornillos y bridas, y soportes hechos con materiales menos nobles se corroerán en las siguientes localizaciones:

·       Interfaces entre placas deflectoras y tubos.
·       Entre las áreas de tubos y láminas – tubo.
·       Uniones soldadas.
·       Soporte de intercambiador de calor con tornillos en carcasa o fijadores que sean menos nobles que los materiales de las bridas.
En condensadores de agua de mar refrigerada, los materiales de tubo tales como cobre – níquel, acero inoxidable o titanio son más nobles que los materiales tubo – lámina tales como metal Muntz, latón brass, o bronce aluminio; consecuentemente, las láminas del tubo pueden sufrir ataque galvánico cuando se ajustan con materiales de tubo más noble. Esto también es verdad con tubos hechos de aceros inoxidables resistentes al agua del mar como superferríticos y superausteníticos usados para reemplazar los tubos de aleaciones de cobre en láminas – tubo de metal Muntz. Similarmente, un compartimiento de hierro fundido puede sufrir ataque galvánico porque otros materiales en el condensador son más nobles que el hierro fundido. En general, la corrosión de metal soldado puede eliminarse usando electrodos convenientemente equilibrados.
El control de la corrosión galvánica
El diseño es la forma principal de prevenir o minimizar la corrosión galvánica. Medidas típicas para controlar la corrosión galvánica son:
1.     Elegir combinaciones de metales todo lo cerca que sea posible en la serie galvánica, a menos que el metal más noble se polarice fácilmente.
2.     Eludir efectos de área no favorables, esto es, áreas pequeñas de ánodo y una gran área de cátodo.
3.     Aislar o romper el circuito entre dos metales aplicando revestimientos, introduciendo juntas, arandelas no metálicas, etc., y estar seguros que el contacto metal-a-metal no se restaura en servicio.
4.     Añadir inhibidores de corrosión para hacer decrecer la agresividad del ambiente o controlar la tasa de reacción catódica y/o anódica.
5.     Mantener revestimiento. El revestimiento es el método más común para combatir la corrosión.
6.     La protección catódica es uno de los métodos recomendados para proteger el ánodo. Se usa un ánodo de sacrificio tal como Zn, Al, o Mg que es anódico para los metales estructurales.
Corrosión por picaduras
En vez de una corrosión uniforme en un ambiente corrosivo, un metal muy a menudo sufre ataques localizados que resultan en picaduras. Las picaduras usualmente ocurren con metales que están cubiertos por un film de superficie protectora que está formado por un tratamiento superficial o producido por una reacción con el medio ambiente. La corrosión por picaduras ocurre en aluminio, titanio, aceros inoxidables, níquel, y sus aleaciones. Las picaduras tienen lugar cuando hay una descomposición del film de la superficie protectora. El film protector es una capa de óxido en el caso del acero al carbón y acero inoxidable ferrítico, mientras que es film pasivo en caso de acero inoxidable austenítico. Una vez se inician las picaduras, continúan creciendo de forma auto-sostenida o por proceso autocatalítico; es decir, proceso de corrosión dentro de la picadura produce condiciones que son tanto estimulantes como auto-propagantes. Las picaduras son la forma más agresiva de corrosión y llevan a un fallo prematuro debido a la perforación de la superficie.
Parámetros responsables de la corrosión por picaduras
La corrosión por picaduras es causada por factores tales como (1) factores estructurales y metalúrgicos, (2) factores ambientales, y (3) fenómenos de polarización. Otras causas de picadoras son la fijación de microorganismos, presencia de productos de corrosión, depósitos, etc.
Factores metalúrgicos y estructurales: Los siguientes factores metalúrgicos y estructurales actúan como sitios nucleación para el inicio de corrosión por picaduras:
·       Descomposición de film pasivo, cascarilla o revestimiento aplicado.
·       Estructuras de defectos.
·       Heterogeneidad composicional; inhomogeneidad en la aleación causada por la segregación de aleaciones o por trabajo frío.
·       Parámetros relacionados con la soldadura: Inclusiones, fases múltiples, diferencias en composición dentro de la misma fase, sensitización, golpes de arco, salpicaduras, e inhomogeneidades en los materiales de base pueden actuar como sitios de corrosión potencial.
Factores ambientales
Ciertos agentes químicos, principalmente sales de halogenuros y particularmente cloruros, son bien conocidos productores de picaduras. Los metales pasivos son particularmente susceptibles a las picaduras en ambientes de cloruros. Los iones cloruro se acumulan en áreas anódicas y penetran o disuelven el film pasivo en estos puntos. Las picaduras ocurren también en acero inoxidable y otras aleaciones expuestas a la vida marina cuando después de hidroensayo se deja en agua natural. En este caso, la vida marina muere después de un periodo de exposición. Debido a los sulfitos producidos por la materia orgánica en descomposición, el film de óxido protector o el film pasivo en la superficie del metal se destroza y se inician las picaduras.
Influencia de la polarización en aleaciones pasivas
Las picaduras pueden ocurrir incluso en aleaciones relativamente homogéneas debido a causas electroquímicas. Esto se explica por las curvas de polarización. Si la curva de polarización catódica cruza la curva de polarización anódica en la región activa, la aleación será activa; si la cruza en la región pasiva, será pasiva, y si pasa en la región intermedia, la aleación será en parte activa y en parte pasiva. Si las regiones activas son pequeñas y las regiones pasivas son grandes, la aleación puede picarse. La picadura puede evitarse ya sea incrementando o decreciendo la polarización del cátodo para evitar la región de picadura. También pueden ser útiles cambios en la composición o estructura de la aleación.
Fijación de microorganismos, presencia de productos de corrosión y depósitos
Si se fijan microorganismos en las soldaduras y componentes de acero inoxidable austenítico pueden aparecer costosos fallos de picaduras. Los aceros inoxidables austeníticos forman pequeños tubérculos por acción microbiana, bajo la cual ocurren severas picaduras. O, los sulfuros producidos por microorganismos en descomposición despasivan el acero inoxidable y tiene lugar la corrosión bajo el fouling.
Condición básica para la iniciación y propagación de la corrosión por picaduras
Debe cumplirse una condición básica para la iniciación y propagación de la corrosión. La corrosión tiene lugar cuando el potencial de descomposición anódica del film de la superficie metálica es igual o menor que el potencial de corrosión bajo una condición dada.
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