PROTECCION ANTICORROSIVA POR

PROTECCION ANTICORROSIVA POR
TERMOROCIADO
1.- Introducción
Los recubrimientos termorociados consisten en depositar metal previamente fundido antes de la
proyección sobre alguna superficie. El metal usado y los sistemas de aplicación usados varían,
pero lo importante consiste en la protección que producen contra la corrosión o las propiedades
de resistencia a la abrasión.
Los recubrimientos termorociados han existido por muchos años y tests de exposición a la
corrosión han probado ser superiores al pintado convencional con zinc.
Este documento pretende informar los usos del termorociado en la aplicación de recubrimientos
no metálicos contra la corrosión alcalina, como una alternativa a la pintura convencional.
Se ha determinado que el aluminio es el metal mas efectivo para la protección del acero en
estructuras expuestas a corrosión salina, por lo que este informe se basa mayormente en su
aplicación.
2.- Aluminio termorociado como alternativa al pintado convencional.Metales termorociados han demostrado producir una mayor vida útil al acero que el sistema de
pintado. El aluminio puede ser dejado a una abierta exposición corrosiva y, a pesar de ello, resistir
más al desgaste corrosivo. Uno de los beneficios obtenidos es que el recubrimiento puede ser
utilizado casi inmediatamente después de ser aplicado, inclusive puede ser aplicado a zonas
parciales (cuando por ejemplo se están haciendo reparaciones con soldadura), no teniendo que
esperar como en la pintura tradicional.
El aluminio termorociado trabaja muy bien en ambientes con elevada temperatura, inclusive por
arriba de los 120ºC.
3. ¿Por qué aluminio por Termorociado?
El termorociado con aluminio protege al acero contra la corrosión alcalina casi hasta el más
severo nivel. Comparativamente con los recubrimientos orgánicos, ofrece un mayor
costo/beneficio por la larga vida de duración. Recubrimientos densos con aluminio o zinc pueden
ser aplicados para resistir las más severas condiciones de corrosión y dar de 5 a 15 años de vida
útil sin prácticamente mantenimiento. Recubrimientos delgados compiten perfectamente en costo
con otros métodos como el cromado o el pintado.
Los recubrimientos termorociados también son excelentes undercoatings para materiales
orgánicos ya que muchas veces el material orgánico falla debido a la corrosión debajo de la
pintura. Recubrimientos delgados permiten sellar el material base (acero) y proteger la pintura.
1
4. Teoría de la Corrosión.Es obviamente imposible cubrir adecuadamente lo extenso y complicado que significa la
corrosión. Existen muchos factores involucrados, tales como los agentes corrosivos, formas de
corrosión, rangos, y metales usados. Por ello se tratará brevemente de la corrosión galvánica
bimetálica debido a que es la consideración más importante cuando se aplica un recubrimiento
para proteger un metal.
La siguiente tabla representa la serie galvánica en agua salada. Aunque el arreglo de los metales
y aleaciones varía en otros medios diferentes al agua salada, es un buen ejemplo ilustrativo de la
protección galvánica.
EXTREMO CORROSIVO
(Anódicos)
Magnesio
Zinc
Aluminio
Cadmio
Fierro o Acero
Cromo
Cromo - Níquel
Inoxidables
Plomo
Latón
Níquel
Bronces
Cobre y aleaciones alto-cobre
Monel
Soldadura de plata
Níquel
Cromo - Níquel
Inoxidables
Plata
Oro
Platino
(13%)
(18-8)
(activo)
(pasivo)
(18-8)
(pasivo)
EXTREMO PROTEGIDO
(Catódicos)
En general, cuando dos metales disimilares o aleaciones están eléctricamente conectadas en un
electrolito, la corriente fluye del metal más noble (catódico) al metal menos noble (anódico), sin
metal, del metal anódico al electrolito, y del electrolito al metal catódico. La cantidad de corriente
que fluye esta sujeta a muchas variables, además de cual es la diferencia de potencial entre los
dos metales. Además de que una corriente muy pequeña fluirá entre metales que se encuentren
juntos en una serie, y el rango de corrosión del metal anódico será alto, mientras el metal catódico
será bajo. En la presencia de un electrolito, la superficie más anódica será corroída en
preferencia a la superficie catódica.
2
5. Recubrimientos Catódicos
Es aparente que por lo anteriormente expuesto que los recubrimientos de metales que son
catódicos al metal base necesariamente deberán ser gruesos para su protección. Por ejemplo, el
acero inoxidable es usado extensivamente para ejes de bombas y turbinas. Latón, bronce, níquel,
acero inoxidable, cobre, etc., son de poco uso en recubrimientos delgados debido a que el metal
base será atacado rápidamente por los poros del recubrimiento. Es por ello que estos materiales
no son usados para aplicaciones como tanques y estructuras a menos que sean sellados
respectivamente.
6. Recubrimientos Anódicos
Del cuadro anterior podemos indicar lo siguiente:
1. Los únicos metales termorociados comúnmente usados anódicos al fierro son cadmio, zinc y
aluminio (magnesio es muy reactivo). Dado que estos metales protegen al fierro por ser ellos
atacados, la porosidad de la aplicación no es importante.
2. Todos los otros materiales metálicos termorociados son catódicos al fierro y solo lo
protegerán con una barrera sin porosidad, produciendo una protección mecánica.
Por estas razones, el zinc y el aluminio son de lejos los materiales más usados para la protección
del fierro y acero contra la corrosión. A pesar que el cadmio es también utilizado, el alto costo y su
toxicidad limitan su aplicación. Recubrimientos con zinc tan delgados como 25 micrones son
totalmente prácticos para cualquier condición atmosférica, aunque espesores mayores son
utilizados por la mayor vida útil que produce.
La acción galvánica, que resulta cuando metales disimilares están eléctricamente conectados en
un electrolito, deben siempre ser considerada y evitada.
7. Selección del Metal
Aluminio y Zinc son dos metales recomendados para la protección atmosférica e inmersión en
agua salada del fierro y el acero.
El Zinc es usado al 99.9% de pureza y no sufre contaminación al ser termorociado. El resultado es
que el zinc termorociado es mucho más puro que el aplicado por inmersión galvánica, dado que el
níquel utilizado en el galvanizado recoge impureza de fierro.
El Aluminio es usado al 99.00% de pureza y es mayormente utilizado.
Para la protección de componentes tomando en comparación costos de métodos como la pintura
o el cromado, recubrimientos delgados de zinc son utilizados por su menor costo. Zinc en
espesores de 25 micrones provee una excelente protección para piezas pequeñas como tuercas,
pernos, etc., los cuales pueden ser preparados y termorociados rápidamente. En el caso del
aluminio, este es más económico que el zinc pero requiere una mayor preparación de la superficie
a recubrir, por lo que en caso de carecer de facilidades de arenado y necesitar un recubrimiento
con poco espesor, se sugiere utilizar zinc.
3
El Zinc posee un potencial electrolítico mayor al aluminio y ofrece una mejor protección en lugares
de difícil acceso o imperfecciones de la superficie.
8. Test de Corrosión de 19 años efectuado en EE.UU por la American Welding Society
En 1974 la American Welding Society completo un estudio de 19 años en protección anticorrosiva
del aluminio y zinc termorociados a aceros de bajo carbono.
A continuación sumarizamos algunos resultados obtenidos:
1. Recubrimientos de aluminio de 0.003” a 0.007” (0.08mm a 0.15mm) de espesor, ambos
sellados y sin sellar, brindaron una completa protección al metal base contra la corrosión por 19
años en agua salada y atmósferas marinas e industriales severas.
2. Zinc termorociado sin sellar requirió 0.012” (0.30mm) de espesor mínimo para dar una
protección total contra agua marina por 19 años. En condiciones severas de atmósferas
marinas e industriales espesores de 0.009” (0.23mm) de zinc sin sellar o 0.003” a 0.006”
(0.08mm a 0.15mm) de zinc sellado brindó 19 años de protección.
3. En condiciones severas de atmósferas marinas, la aplicación de una capa de imprimante y una
o dos capas de aluminio vinílico mejoró la apariencia y extendió la vida útil en 100%.
• En la aplicación del aluminio, el sellado solo mejora la apariencia, dado que en ambos
caso, sellado y sin sellar, produjo una protección libre de oxidación al metal base por 19
años.
• Los únicos paneles zincados con sellador probados en agua salada fueron sellados con
caucho clorinado. Este tipo de sellador no produjo mejoras efectivas.
4. Capas delgadas de aluminio tienen mejor performance, tiene menos tendencia a desarrollar
rajaduras o globos y por lo tanto, mejor expectativa de duración.
5. En lugares aluminizados donde existían rajaduras o desprendimientos, la corrosión no
progreso, sugiriendo la ocurrencia de protección galvánica.
4
El siguiente cuadro muestra una lista de recubrimientos aplicados a paneles de acero.
Tipo de exposición
Recubrimientos con
Recubrimiento con Zinc
Aluminio Termorociado
Termorociado
Exposición al agua salada ( c ) 0.003” (0.08mm) sellado y sin 0.012” (0.30mm) sin sellar
sellar
0.006” (0.15mm) sellado y sin
sellar
Exposición a
Atmósfera 0.003” (0.08mm) a 0.006” 0.009” (0.23mm) sin sellar
(0.5mm) sellado y sin sellar
0.003” (0.08mm) sellado
Marina (d)
Exposición
Industrial
a
Atmósfera 0.003” (0.08mm) a 0.006” 0.009” (0.23mm) sin sellar
0.003” (0.08mm) sellado
(0.15mm) sellado y sin sellar
Fuente: American Welding Society
Notas:
(a) Todos los paneles fueron sellados con imprimante y una o dos capas de
aluminio vinílico o vinil puro.
(b) Los paneles expuestos a condiciones atmosféricas fueron sellados con
imprimante y una capa de aluminio vinílico.
(c) Medidos en marea alta y marea baja.
(d) Medidos en condiciones severas de aire salado y aire marino.
9. Expectativa de Vida de los Recubrimientos
La expectativa de vida de la estructura metálica y la duración de su apariencia estética depende
esencialmente de la calidad de la preparación de la superficie y de las características de
performance del recubrimiento que estará en contacto con el acero. En este contexto, el zinc y el
aluminio juegan un rol fundamental no solo por su resistencia inherente a la corrosión sino
también por su virtud excepcional de protección anticorrosiva activa que imparten al acero.
Estas aplicaciones son económicamente comparativas con pinturas de alta performance, aunque
en un periodo de 20 a 25 años los recubrimientos termorociados ofrecen enormes ahorros por no
requerir mantenimiento.
5
El cuadro muestra la expectativa de vida de diversos recubrimientos anticorrosivos (basado en
B.S. 5493)
Termorociado
Dos paquetes (CRP)
Un paquete (CRP)
Aceite Secante
Años
0
5
10
15
20
25
El Termorociado (como la pintura) tiene ventajas y desventajas:
Ventajas
Desventajas
; Requiere arenado
; Requiere personal técnico
calificado
Vida predecible
Ofrece protección catódica
Buena resistencia a la abrasión
Restricciones ambientales
Puede ser sellado o no
Inspección inmediata
;
;
;
;
;
;
A continuación se enumera algunas características del Aluminio y el Zinc:
Aluminio
♦
♦
♦
♦
Resistente a altas temperaturas
Liviano
Excelente resistencia a ambientes marinos y con polución
Reduce la corrosión
♦
♦
♦
♦
Excelente protección catódica
Excelente resistencia al desgaste mecánico
Vida útil proporcional al espesor aplicado (excepto cuando es sellado)
Usado en imprimantes anticorrosivos
Zinc
6
Metales según el medio corrosivo:
No.
1
2
3
4
5
6
A m b ie n te
P o lu c ió n
A lc a lin o
A c id o
Agua
C a lie n t e
P r o t e c c ió n
c a t ó d ic a
D año
M e c a n ic o
M e ta l
R ecom endado
AL
Zn
AL
AL
Zn
Zn
El aluminio Termorociado soportará muchas soluciones diluidas de ácido (pH 3.5 o mayores) pero
la química del reactivo o la naturaleza de la superficie del recubrimiento son las que darán la
verdadera vida útil. Muchas soluciones diluidas de ácidos nítricos o sulfúricos, o muchos de los
ácidos orgánicos tienen poco efecto en los recubrimientos termorociados de aluminio con
selladores adecuados.
El zinc termorociado tiene muy poca resistencia a casi la mayoría de ácidos, orgánicos o
inorgánicos. Los recubrimientos con zinc son usados generalmente en pHs en el rango de 6 a 12.
El zinc es más resistente a aguas duras que a aguas blandas, tiene poca resistencia a
temperaturas encima de 420ºC en todo tipo de agua.
10. Aplicaciones
A pesar de que el termorociado tiene usándose por más de 20 años en puentes, componentes y
chimeneas, es sólo en los años recientes en que el proceso se está utilizando en construcciones
marinas.
En el Mar del Norte cierto equipamiento especializado, el cual no puede ser mantenido o
reemplazado sin comprometer la seguridad, tales como tuberías de fuego, puentes de acceso
entre plataformas y escaleras de escape, han sido protegidas. Asimismo, han sido protegidas
zonas de difícil acceso en donde el mantenimiento es costoso o están en contacto constante con
el agua.
Podemos mencionar algunas aplicaciones comunes:
7
Transporte Marítimo:
Cazcos: Obra viva y obra muerta
Estructuras internas: Tanques de combustible, agua salada, agua dulce, almacenaje, etc
Estructuras externas: Pastecas, cañones, winches, botavaras, mástiles, etc.
Cubiertas
Construcciones Fijas:
Torres de alta tensión
Torres telefónicas
Chimeneas
Puentes
Tanques de almacenamiento de petróleo, gasolina, gas, etc.
Estructuras marinas de perforación de petróleo o gas
Componentes:
Ejes
Hélices
Bombas sujetas a corrosión
Ventiladores
etc.
8