Estudiando la corrosión a altas temperaturas (3ªPARTE)

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Desempolvamiento del metal (metal dusting)

El desempolvamiento del metal está relacionado con la carburación y se ha informado en industrias similares. En esta forma de degradación, los productos de la corrosión aparecen como finos polvos formados por carburos, óxido y grafito. La morfología del ataque puede localizarse en forma de picaduras o relativamente uniformes. La aleación fundamental puede o no mostrar evidencias de carburación en la microestructura. El polvo de metal se manifiesta a temperaturas más bajas que la carburización, típicamente entre 425 y 815 ºC. Las tasas máximas de daño metálico se considera ocurre entre 650 y 730 ºC.

Nitruración

La nitruración usualmente ocurre cuando el acero al carbono, bajo al carbono e inoxidable está expuesto a un ambiente que transporta amoniaco a temperaturas elevadas. La producción de amoniaco, ácido nítrico, melanina, y nylon genera tales condiciones. La nitruración puede también resultar de atmósferas de nitrógeno, especialmente bajo condiciones de reducción y altas temperaturas. Hay mucho paralelismo con la carburación; la nitruración ocurre cuando el cromo y otros elementos se combinan con el nitrógeno para formar nitruros frágiles en la microestructura.

Aunque los aceros inoxidables pueden tener una resistencia adecuada, las aleaciones altas en níquel tienden a ser más resistentes. Los contenidos en níquel y cobalto incrementándose también se consideran beneficiosos. Sin embargo, el níquel puro se ha mostrado pobre en resistencia. La aleación 600, con un 72 % de níquel, a menudo se usa en la industria de tratamiento térmico y ocasionalmente en las aplicaciones de refino y petróleo implicando amoniaco a temperaturas superiores a 340 ºC.

Corrosión de halógenos gaseosos

El efecto corrosivo de los halógenos en las aleaciones de pasivación es bien corrosivo en los medios acuosos. Los cloruros y fluoruros también contribuyen a la corrosión a alta temperatura interfiriendo con la formación de óxidos protectores o descomponiéndolos si ya están formados. El principal motivo para la resistencia a la corrosión reducida en la presencia de halógenos es la formación de productos de corrosión volátiles que no son protectores.

Una de las propiedades de los cloruros es la alta volatilidad y puntos de fusión relativamente bajos de estas especies de cloruros. Claramente estas propiedades no son conducentes para establecer una barrera de difusión en las superficies de aleaciones de corrosión.

En las operaciones de refino, la mayoría de los cloruros comúnmente entren en las operaciones e proceso como agua salada o salmuera. Los cloruros orgánicos encuentran su camino en la alimentación de crudo. Estos no se retiran de los desaladores sino que generalmente se retiran en el proceso de destilación. Los cloruros pueden entrar en el proceso aguas abajo.

En las atmósferas de cloro de alta temperatura las adiciones de cromo y níquel al hierro se consideran beneficiosas. Los aceros inoxidables son por lo tanto más resistentes que los aceros de baja aleación. Los aceros inoxidables austeníticos tienden a superar los grados ferríticos (a niveles de cromo equivalentes). Las aleaciones de níquel y basadas en níquel se usan ampliamente bajo tales condiciones. Las aleaciones altas en níquel son significativamente más resistentes que los aceros inoxidables al cloruro pero no al fluoruro, que es más soluble en níquel. Cuando tanto los cloruros como el oxígeno están presentes en el medio ambiente, se eleva una situación de competencia entre la formación de óxidos estables y especies de cloruros volátiles. Por lo tanto, la tasa de degradación puede fluctuar entre un comportamiento parabólico, lineal e híbrido. Las adiciones de Molibdeno y tungsteno se consideran altamente no deseables en tales ambientes de servicio debido a la formación de oxicloruros altamente volátiles. Las adiciones de aluminio se miran como beneficiosas, debido a la formación de una escala de aluminio protector a altas temperaturas.

Depósitos de sal y cenizas de combustible

En muchas aplicaciones industriales, las superficies sometidas a corrosión a alta temperatura no están limpias; más bien, se forman en los componentes depósitos superficiales de ceniza y/o sal. Las reacciones químicas entre estos depósitos y el óxido superficial de protección puede llevar a la destrucción del óxido y ataque corrosivo rápido. En las turbinas de gas, los contaminantes de azufre oxidados en combustible y cloruro de sodio del aire ingerido (atmósferas marinas) tienden a reaccionar para formar sulfatos que son subsiguientemente depositados en las superficies. La presencia de sulfato de sodio, sulfato potásico, y sulfato de calcio junto con el cloruro de magnesio se han informado en tales depósitos para los componentes en la etapa del compresor. El sulfato de sodio usualmente se mira como el componente dominante de los depósitos de sal. La corrosión caliente generalmente se considera ocurre en el rango de temperatura de 800 a 950 ºC, aunque se han informado ataques a temperaturas inferiores.

Los ensayos han indicado que en las aleaciones comerciales basadas en níquel y cobalto, las adiciones de cromo juegan un papel importante en limitar este tipo de  año. Las aleaciones con menos de un 15 % de cromo como adición de aleación se consideran altamente vulnerables al ataque.

Los calentadores de refinerías y calderas que funcionan con combustibles de bajo grado pueden ser vulnerables al daño por corrosión, especialmente si están presentes contaminantes de sodio a altos niveles. Los depósitos de sulfato de sodio y pentóxido de vanadio asumen un papel importante en este tipo de daño de corrosión. El punto de fusión de uno de estos depósitos compuestos mixtos (Na₂SO₄-V₂O₅) puede ser tan bajo como 630 ºC, temperatura a la que tiene lugar un punto de corrosión catastrófica. En estas condiciones de operación severas se requiere el uso de aleaciones de alto contenido en cromo. Una aleación 50Ni-50Cr se ha recomendado por encima del uso de aleaciones de 25Cr-12Ni y aleaciones 25Cr-20Ni para los soportes y láminas de tubos. La corrosión en depósitos de sal y cenizas es también un área problemática en corrosión de incineradores de residuos en el lado del fuego, operaciones de calcinación, y el chorro del gas de los humos.

Corrosión por sales fundidas

El daño de corrosión de sales fundidas puede ocurrir en una gran variedad de materiales y por diferentes mecanismos. Se ha señalado que aunque se han realizado muchos estudios, datos cuantitativos para la selección de materiales y predicción de rendimiento están raramente disponibles. La corrosión de sales fundidas es usualmente aplicable a materiales que retienen la sal fundida, como las usadas en tratamientos térmicos, sistemas de energía nuclear, baterías, células de combustibles, y procesos metalúrgicos extractivos. Algunos factores que pueden hacer las sales fundidas extremadamente corrosivas incluyen lo siguiente:

·       Actuando como un flujo, las sales fundidas desestabilizan las capas de óxido protectoras (a escala microscópica, este efecto contribuye al mecanismo de corrosión de cenizas de combustibles).

·       Las temperaturas altas están típicamente implicadas.

·       Las sales fundidas son generalmente buenos solventes, previniendo la precipitación de los depósitos de superficies protectoras.

·        Reacción química directa entre el material de contención y la sal.

·        La presencia de iones de metales nobles en la sal fundida, más noble que el material de contención en sí misma.

Corrosión en metales líquidos

La corrosión en metales líquidos es aplicable a procesado de metales y aleaciones, producción de metales, refrigerantes de metales líquidos en generación de energía solar y nuclear, sumideros de calor en automoción y válvulas de aeronaves, y operaciones de soldadura. El daño por corrosión a los materiales de contención son usualmente la preocupación. De nuevo, el diseño práctico y los datos de rendimiento son extremadamente limitados. En la selección de materiales necesitan ser considerados varios mecanismos de corrosión. Los problemas más severos proceden de las altas temperaturas y fusiones agresivas. El acero fundido es típicamente visto como una fusión no agresiva, mientras que el litio fundido es mucho más corrosivo. A continuación describimos brevemente los mecanismos de corrosión. Los problemas prácticos se complican por el hecho de que varias de estas formas ocurren simultáneamente. En realidad, pueden requerirse acciones opuestas para efectos individuales que actúan en combinación.

Las reacciones de corrosión pueden ocurrir por un mecanismo de disolución simple, donde el material de contención se disuelve sin efectos de impureza. El material disuelto en una zona caliente puede ser re depositado en un área más fría, posiblemente combinando el problema de la corrosión añadiendo conectores y bloqueos donde tiene lugar la conexión. El daño de disolución puede ser de naturaleza localizada, por ejemplo, por desaleación selectiva. El segundo mecanismo de corrosión es una de las reacciones que implica elementos intersticiales (o impurezas) (carbono, oxígeno, etc.) en el material de contención o fundido. Dos subformas son la formación de productos de corrosión y transferencia elemental.


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