T E S I S

UNIVERSIDAD VERACRUZANA
INSTITUTO DE INGENIERIA
“EFECTO DEL FLUJO TURBULENTO EN
LA CORROSIÓN DE SOLDADURAS DE ACEROS
DE ALTA RESISTENCIA”
T
E
S
I
S
QUE PARA OBTENER EL GRADO DE:
MAESTRO
EN INGENIERÍA DE CORROSIÓN
P R E S E N T A:
DAVID CABRERA DE LA CRUZ
DIRECTOR DE TESIS:
DR. RICARDO GALVÁN MARTÍNEZ lll
BOCA DEL RIO, VER. 2013
Dedicado para....
Mi abuelita Bernarda† ya que en todos los logros de mi vida siempre estarás ayudándome y
cuidándome como siempre lo hiciste. De nuevo muchas gracias abuelita y no soy el único
que piensa eso ya que tu esencia sigue, tu recuerdo, tu ejemplo, tu valor y tu esfuerzo han
quedado plasmados en nuestra memoria y en nuestra vida, ya que por ti estamos aquí...
A mi madre María Elena de la Cruz que nunca me ha dicho no puedes, o mucho menos no
te apoyare, siempre estás conmigo apoyándome, ayudándome y aconsejándome, gracias por
todo sin ti no hubiera llegado hasta este punto de mi vida y sé que siempre estarás conmigo
y con mi hermano. Gracias a ti soy un profesionista.
A mi padre Oscar Cabrera que por sus acciones me ha enseñado a ser una mejor persona y
ayudado en mi formación académica.
A mi tíos Teresa, Silvia, Genaro, Juan y Magda por su cariño y porque siempre me dan
buenos consejos y están siempre cuando los necesito.
A mis hermanos Carlos y Paty porque siempre están conmigo en las buenas y en las malas.
A mis demás abuelos y tíos.
A la familia Galván Vélez, gracias por la amistad y el apoyo que me han brindado.
A la familia Juárez Constantino y en especial a mi madrina Edith†, que siempre estará en mi
corazón, siempre viste por mí y me quisiste como un hijo mas, eres y serás mi única
madrina.
A mi amigo el señor Mario García y su esposa Roció, por brindarme su amistad y por los
libros que me han obsequiado que han sido parte importante día con día en mi vida.
A mis amigos Daniel "Pancho", David, Milagros, Daniel, Adriana y Vela que siempre me
han brindado su amistad y apoyo.
A mis amigos el Dr. Galvan y el Dr. Orozco por considerarme su amigo y poder disfrutar
de un parcito con ustedes.
He leído muchas tesis de posgrado donde también se lo dedican a la mujer que quieren y
que han marcado su vida, creí que mi tesis se salvaría ya que este espacio no estaba
destinado a nadie, que equivocado estaba ya que también se la dedico a mi novia Fabiola
Aguilar Prado que es una gran mujer y que me ha aceptado tal como soy y me ha brindado
su ayuda incondicional, por preocuparse por mí y por tenerme paciencia por comprender
que mi ausencia era con el fin de obtener esta meta. Te quiero...
DMC
Agradecimientos...
A toda mi familia, mis padres, mis tíos, primos y a mi novia, gracias por todo...
Doy también gracias a Dios por estar siempre presente en mi vida.
A mis amigos del posgrado, Milagros, David, Daniel y Edgar, gracias por los momentos tan
buenos que hemos pasado durante estos dos años, por siempre estar apoyándonos y
dándonos ánimos cuando estábamos a punto de tirar la toalla, por todos esos desvelos
juntos y por su amistad, espero que perdure mucho tiempo.
A mi asesor, Dr. Ricardo Galván Martínez. Gracias por enseñarme y hacer de mi un buen
estudiante, gracias por su gran amistad, la confianza y el apoyo que me ha brindado durante
estos años.
A la unidad anticorrosión: Dr. Ricardo Orozco, Dr. Enrique Martínez†, Dr. Ricardo Galván,
Dr. Alejandro Vargas, Dr. José Luis Ramírez y al Dr. Gonzalo Galicia por brindarme los
conocimientos que he obtenido de ustedes.
A la directora del Instituto de Ingeniería la Dra. Estela Montes Carmona por apoyarme
desde la licenciatura y en los últimos momentos de la maestría, gracias por todo.
Al Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología (CONACyT), gracias por la beca brindada
para la realización de mis estudios de maestría.
Al instituto de investigaciones metalúrgicas de la Universidad Michoacana de San Nicolás
de Hidalgo por permitirme realizar parte del presente trabajo de maestría en sus
instalaciones y en especial al Dr. Rubén Torres.
Al instituto de ingeniería de la Universidad Veracruzana por ser mi casa de estudio así
mismo por realizar parte del presente trabajo de maestría.
"El que da, no debe volver a acordarse; pero el que recibe nunca debe olvidar"
David C.
DMC
La parte más polvorienta de la mayoría de las bibliotecas es la zona
en que se guardan las tesis de los departamentos. Sin lugar a dudas,
las tesis contienen muchas pepitas áureas de conocimientos útiles,
pero ¿quién tiene tiempo o paciencia para rebuscar entre cientos de
páginas una o dos páginas de conocimientos útiles?
Es por ello que la finalidad de la tesis es la publicación científica. Los
hombres y mujeres de ciencia, cuando comenzamos como estudiantes
graduados, no somos juzgados principalmente por nuestra habilidad
en los trabajos de laboratorio, ni por el conocimiento innato de temas
científicos amplios o restringidos, ni, desde luego, por nuestro ingenio
o encanto personal; se nos juzga y se nos conoce (o no se nos conoce)
por nuestras publicaciones. Una tesis por espectacular que sean sus
resultados, no termina hasta que esos resultados se publican.
Sin duda, la mayoría de las personas habrá oído esta pregunta: si un
árbol cae en un bosque y no hay nadie que lo oiga caer, ¿hace
ruido?..La respuesta correcta es "no". El sonido es algo más que
"ondas de presión" y, en realidad, no puede haber sonido sin un
oyente...
David Cabrera de la Cruz
DMC
Índice
ÍNDICE
PAGINA
CAPITULO 1. INTRODUCCIÓN
1.1 INTRODUCCIÓN ................................................................................................................ I
1.2 JUSTIFICACIÓN ............................................................................................................... III
1.3 OBJETIVOS ....................................................................................................................... IV
1.4 HIPÓTESIS ......................................................................................................................... V
CAPITULO 2. ANTECENDENTES
2.1 Corrosión .............................................................................................................................. 1
2.2 Corrosión Proceso Electroquímico ....................................................................................... 2
2.3 Clasificación de los procesos de corrosión ........................................................................... 3
2.3.1 Clasificación según el medio ............................................................................................. 3
2.3.2 Clasificación según su morfología .................................................................................... 3
2.4 Termodinámica de la corrosión ............................................................................................ 4
2.4.1 Energía libre de Gibbs ....................................................................................................... 4
2.4.2 Potencial de Electrodo: Potencial Estándar ....................................................................... 4
2.4.3 Serie de fuerza electromotriz (FEM) ................................................................................. 4
2.4.4 Electrodos de referencia .................................................................................................... 6
2.4.5 Ecuación de Nernst ............................................................................................................ 7
2.4.6 Diagrama de Pourbaix ....................................................................................................... 7
2.5 Cinética de corrosión ............................................................................................................ 9
2.5.1 Ley de Faraday .................................................................................................................. 9
2.5.2 Densidad de corriente de intercambio ............................................................................. 10
2.5.3 Teoría de potencial mixto ................................................................................................ 10
2.5.4 Polarización y sobrepotencial .......................................................................................... 11
2.5.5 Doble capa electroquímica .............................................................................................. 12
2.6 Técnicas electroquímicas .................................................................................................... 14
2.6.1 Ruido Electroquímico (RE) ............................................................................................. 14
2.6.2 Características del Ruido Electroquímico ....................................................................... 15
2.6.3 Efecto del área en las mediciones de RE ......................................................................... 15
2.6.4 Fuentes del Ruido Electroquímico .................................................................................. 16
2.6.5 Métodos de análisis del Ruido Electroquímico ............................................................... 16
2.6.5.1 Series del tiempo .......................................................................................................... 17
2.6.5.2 Métodos estadísticos ..................................................................................................... 18
2.6.5.3 Dominio de la frecuencia............................................................................................. 21
2.6.6 Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIE) ..................................................... 24
2.7 Electrodo Cilíndrico Rotatorio (ECR) ................................................................................ 25
2.7.1 Relaciones empíricas para la transferencia de masa en el flujo turbulento ..................... 27
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
2.7.2 Uso del ECR en los estudios de la corrosión ................................................................... 31
2.8 Aceros API 5L .................................................................................................................... 32
2.8.1 Aceros API 5L – X60 ...................................................................................................... 32
2.8.2 Acero API 5L – X70........................................................................................................ 33
2.8.3 Proceso de soldadura por arco sumergido (SAW)........................................................... 34
2.8.4 Metalurgia de los aceros API y de sus soldaduras........................................................... 35
2.8.5 Características de la unión soldada .................................................................................. 36
2.8.6 Corrosión en soldaduras de aceros al carbono ................................................................ 37
CAPITULO 3. METODOLOGIA
3.1 Materiales y equipo ............................................................................................................ 40
3.2 Maquinado de las muestras de acero API 5L X60 y X70 .................................................. 41
3.3 Evaluación electroquímica mediante las técnicas de RE y EIE. ........................................ 43
CAPITULO 4. RESULTADOS Y ANALISIS
4.1 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X60 MB ............................................................................................... 45
4.1.1 Pruebas electroquímicas del acero API X60 metal base (X60 MB) inmerso en agua de
mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas. .......................................................... 45
4.1.2 Ecorr .................................................................................................................................. 45
4.1.3 Análisis de transientes (E y i) .......................................................................................... 46
4.1.4 Índice de localización IL ................................................................................................. 50
4.1.5 Rn ..................................................................................................................................... 50
4.1.6 Zn ..................................................................................................................................... 51
4.2 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X60 US ................................................................................................ 53
4.2.1 Pruebas electroquímicas del acero API X60 unión soldada (X60 US) inmerso en agua de
mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas. .......................................................... 53
4.2.2 Ecorr .................................................................................................................................. 53
4.2.3 Análisis de transientes (E y i) .......................................................................................... 54
4.2.4 IL ..................................................................................................................................... 58
4.2.5 Rn ..................................................................................................................................... 58
4.2.6 Zn ..................................................................................................................................... 59
4.3 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X70 MB ............................................................................................... 61
4.3.1 Pruebas electroquímicas del acero API X70 metal base (X70 MB) inmerso en agua de
mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas. .......................................................... 61
4.3.2 Ecorr .................................................................................................................................. 61
4.3.3 Análisis de transientes (E y i) .......................................................................... 62, 1, 3, 6, 8
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
4.3.4 IL ..................................................................................................................................... 66
4.3.5 Rn ..................................................................................................................................... 66
4.3.6 Zn ..................................................................................................................................... 67
4.4 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X70US ................................................................................................. 69
4.4.1 Pruebas electroquímicas del acero API X70 unión soldada (X70 US) inmerso en agua de
mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas. .......................................................... 69
4.4.2 Ecorr .................................................................................................................................. 69
4.4.3 Análisis de transientes (E y i) .......................................................................................... 70
4.4.4 IL ..................................................................................................................................... 74
4.4.5 Rn ..................................................................................................................................... 74
4.4.6 Zn ..................................................................................................................................... 75
4.5 Vcorr obtenida por Rn del acero X60MB y X60US.............................................................. 77
4.6 Vcorr obtenida por Rn del acero X70MB y X70US.............................................................. 81
4.7 Vcorr obtenida por Rn del acero X60MB y X70MB ............................................................ 85
4.8 Análisis superficial de las muestras de acero API 5L X60 Y X70 ..................................... 89
4.9 Análisis de resultados de los valores obtenidos de la técnica electroquímica de RE ....... 101
4.10 Discusión de resultados .................................................................................................. 104
CAPITULO 5. CONCLUSIONES.......................................................................................106
BIBLIOGRAFIA
ANEXO:


Anexo A: Resultados de RE obtenidos de la prueba 2
Anexo B: Logros obtenidos como estudiante de la Maestría en Ingeniería de Corrosión
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
ÍNDICE DE TABLAS
PAGINA
Tabla 1. Serie de fuerza electromotriz ........................................................................................ 5
Tabla 2. Correlación entre el índice de picaduras (PI) y el tipo de corrosión ......................... 21
Tabla 3. Composición química del acero API 5L – X60.......................................................... 33
Tabla 4. Composición química del acero API 5L – X70.......................................................... 34
Tabla 5. Composición química del agua de mar sintética ........................................................ 41
Tabla 6. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB .............................................................................. 50
Tabla 7. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 US ............................................................................... 58
Tabla 8. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X70 MB .............................................................................. 66
Tabla 9. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X70 US ............................................................................... 74
Tabla 10. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB y US ................................................................... 103
Tabla 11. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB y US ................................................................... 104
ÍNDICE DE FIGURAS
PAGINA
Figura 1. Corrosión, inverso de la Metalurgia ............................................................................ 1
Figura 2. Celda Electroquímica .................................................................................................. 2
Figura 3. Diagrama de Pourbaix para el fierro ........................................................................... 8
Figura 4. Doble capa electroquímica ........................................................................................ 12
Figura 5. Sesgo de una distribución ......................................................................................... 19
Figura 6. Kurtosis de una distribución ..................................................................................... 20
Figura 7. Aspecto del ruido en corriente producido por un fenómeno aleatorio que se describe
mediante el modelo de Poisson ............................................................................................. 23
Figura 8. Sistema de Electrodo Cilíndrico Rotatorio (ECR) .................................................... 26
Figura 9. Representación esquemática del Electrodo Cilíndrico Rotatorio.............................. 26
Figura 10. Ilustracion del flujo laminar en un conducto circular ............................................. 27
Figura 103. Ecorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética ............................................... 12
Figura 104. Vcorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética ............................................... 11
Figura 11. Proceso de soldadura por arco sumergido SAW ..................................................... 34
Figura 12. Diagrama de fases Fe-Fe3C ..................................................................................... 35
Figura 13. Microestructura del metal depositado en una soldadura de arco sumergido .......... 36
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
Figura 14. Corrosión preferencial en la ZAC de una soldadura de acero al carbono en un
ambiente acuoso .................................................................................................................... 38
Figura 15. Obtención de las muestras de trabajo del acero X60 para el estudio de la corrosión
mediante técnicas electroquímicas........................................................................................ 41
Figura 16. Obtención de las muestras de trabajo del acero X70 para el estudio de la corrosión
mediante técnicas electroquímicas........................................................................................ 42
Figura 17. Electrodo de trabajo para condiciones de flujo turbulento y estático .................... 42
Figura 18. Arreglo experimental utilizado en mediciones de ruido electroquímico, bajo
condiciones de flujo .............................................................................................................. 43
Figura 19. Arreglo experimental de la medición de Impedancia, usando un sistema de tres... 44
Figura 20.Reproducibilidad del Ecorr en función del tiempo de exposición de la muestra de
acero API X60 MB inmerso en agua de mar sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento .............................................................................................................................. 46
Figura 21. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas .......................................................................................... 47
Figura 22. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM ............................................................................................................ 47
Figura 23. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 2000 RPM .......................................................................................................................... 48
Figura 24. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 3000 RPM .......................................................................................................................... 48
Figura 25. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 5000 RPM .......................................................................................................................... 49
Figura 26. Vcorr del acero X60 MB a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética ........................................................................... 51
Figura 27. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM ............................................................................................ 52
Figura 28. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
.............................................................................................................................................. 52
Figura 29. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM......... 52
Figura 30.Reproducibilidad del Ecorr en función del tiempo de exposición de la muestra de
acero API X60 US inmerso en agua de mar sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento .............................................................................................................................. 54
Figura 31. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas .......................................................................................... 55
Figura 32. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 1000 RPM ............................................................................................................ 55
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
Figura 33. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 2000 RPM ............................................................................................................ 56
Figura 34. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 3000 RPM ............................................................................................................ 56
Figura 35. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 5000 RPM ............................................................................................................ 57
Figura 36. Vcorr del acero X60 US a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética ........................................................................... 59
Figura 37. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM ............................................................................................ 60
Figura 38. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
.............................................................................................................................................. 60
Figura 39. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM ......... 60
Figura 40.Reproducibilidad del Ecorr en función del tiempo de exposición de la muestra de
acero API X70 MB inmerso en agua de mar sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento .............................................................................................................................. 62
Figura 41. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas .......................................................................................... 63
Figura 42. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM ............................................................................................................ 63
Figura 43. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 2000 RPM ..................................................................................................... 64
Figura 44. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 3000 RPM ..................................................................................................... 64
Figura 45. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 5000 RPM ..................................................................................................... 65
Figura 45. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas ................................................................................ 1, 3, 6, 8
Figura 46. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM ........................................................................ 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10
Figura 46. Vcorr del acero X70 MB a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética ........................................................................... 67
Figura 47. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM ............................................................................................ 67
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
Figura 48. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
.............................................................................................................................................. 68
Figura 49. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM ......... 68
Figura 50.Reproducibilidad del Ecorr en función del tiempo de exposición de la muestra de
acero API X70 US inmerso en agua de mar sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento .............................................................................................................................. 70
Figura 51. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70 US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas .......................................................................................... 71
Figura 52. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70 US en agua de mar
sintética a 1000 RPM ............................................................................................................ 71
Figura 53. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 2000 RPM ..................................................................................................... 72
Figura 54. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 3000 RPM ..................................................................................................... 72
Figura 55. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 5000 RPM ..................................................................................................... 73
Figura 56. Vcorr del acero X70 US a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética ........................................................................... 75
Figura 57. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM ............................................................................................ 76
Figura 58. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
.............................................................................................................................................. 76
Figura 59. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones de
flujo turbulento (5000 RPM) ................................................................................................ 76
Figura 60. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas. .................................................................... 77
Figura 61. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ................................ 78
Figura 62. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ................................ 78
Figura 63. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60CS inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ................................ 79
Figura 64. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM). ............................... 79
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
Figura 65. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas ..................................................................... 81
Figura 66. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ................................ 82
Figura 67. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ................................ 82
Figura 68. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ................................ 83
Figura 69. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM). ............................... 84
Figura 70. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas ..................................................................... 85
Figura 71. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ................................ 86
Figura 72. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ................................ 86
Figura 73. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ................................ 87
Figura 74. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM) ................................ 87
Figura 75. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas................................................................................... 89
Figura 76. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ............................................. 90
Figura 77. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ............................................. 90
Figura 78. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ............................................. 91
Figura 79. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM) ............................................. 91
Figura 80. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones estáticas .............................................................................. 92
Figura 81. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ........................................ 93
Figura 82. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ........................................ 93
Figura 83. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ........................................ 94
Figura 84. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM) ........................................ 94
Unidad Anticorrosión -UV
Índice
Figura 85. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas................................................................................... 95
Figura 86. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ............................................. 95
Figura 87. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ............................................. 96
Figura 88. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ............................................. 96
Figura 89. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM) ............................................. 97
Figura 90. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones estáticas .............................................................................. 98
Figura 91. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 cordón de soldadura inmerso
en agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM) ........................... 98
Figura 92. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM) ........................................ 99
Figura 93. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM) ........................................ 99
Figura 94. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM). ..................................... 100
Figura 95. Ecorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética ............................................. 101
Figura 96. Vcorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética ............................................. 102
Unidad Anticorrosión -UV
Lista de abreviaturas y de símbolos
LISTA DE ABREVIATURAS Y SÍMBOLOS
SÍMBOLO
AR
A*
A
a
DESCRIPCIÓN
Modelo autoregresivo
Área superficial
Constante en el perfil universal de velocidad
Constante de ecuación de Tafel
UNIDADES
cm2
adimensional
V
B
b
ba
bc
Constante de Stern-Geary
Pendiente de Tafel
Pendiente de Tafel anódica
Pendiente de Tafel catódica
C
Cdc
Cdp
Capacitancia
Capacitancia de la doble capa
Capacitancia de la película
F
F
F
dECR
DTF
Diámetro del ECR
Transformada discreta de Fourier
m
ECR
E
E°
Ecorr
Electrodo cilindro rotatorio
Potencial
Potencial Estándar
Potencial de Corrosión
FFT
F
Transformada rápida de Fourier
Constante de Faraday
C/mol
G
Energía libre de Gibbs
J/mol
H
H+
Entalpia
Ion hidrogeno
IL
i
icorr
io
ilim
IRMS
MB
MEM
Densidad de corriente
Densidad de corriente de corrosión
Densidad de corriente de intercambio
Densidad de corriente limite
Raíz cuadrada media de la corriente
Metal base
Método de máxima entropía
Unidad Anticorrosión -UV
V
V/decada
V/decada
V/decada
mV
mV
mV
mA/cm2
A/cm2
io
A/cm2
A
Lista de abreviaturas y de símbolos
PSD
Densidad de potencia espectral
Rp
RE
Rn
Rtc
Re
Resistencia a la polarización
Ruido electroquímico
Resistencia del ruido electroquímico
Resistencia a la transferencia de carga
Numero de Reynolds
SC
Sh
Numero de Schmidt
Numero deSherwood
t
T
Tiempo
Temperatura
US
Unión soldada
V
Vcorr
Componente de la velocidad del flujo en dirección
Velocidad de Corrosión
Zr
Zi
|Z|
ZAC
Impedancia real
Impedancia imaginaria
Modulo de impedancia
Zona afectada por el calor
α
βa
βc
µ
ѵ
Coeficiente de simetria
Coeficiente de Tafel anodico
Coeficiente de Tafel catodico
Cambio de la energia libre
Sobrepotencial o Polarización
Viscosidad
Viscosidad cinematica
Angulo de fase
Velocidad de rotacion del ECR
Densidad
Densidad de potencia espectral del potencial
Densidad de potencia espectral de la corriente
Unidad Anticorrosión -UV
Ω/cm2
Ω/cm2
adimencional
adimensional
s
°C
m/s
mm/año
Ω/cm2
Ω/cm2
Ω/cm2
adimensional
V
V
J/mol
V
Kg/ms
m2/s
grados
rad/seg
g/ml, g/cm3
Resumen
RESUMEN
En el presente trabajo de investigación se estudió el efecto que tiene el flujo turbulento sobre
la cinética de corrosión del cordón de soldadura y metal base de aceros de alta resistencia y
bajo carbono (aceros API 5L X60 y X70) inmersos en agua de mar sintética (norma ASTM
especificación D-1141) en condiciones de flujo turbulento.
En la evaluación electroquímica de los aceros API X60 y X70 se utilizó la técnica de ruido
electroquímico (RE). Estas mediciones fueron realizadas a diferentes velocidades de flujo
turbulento en diferentes intervalos de tiempo durante 24 horas. Para controlar las condiciones
hidrodinámicas del sistema en el laboratorio se utilizaron Electrodos Cilíndricos Rotatorios
(ECR). Una vez ensayados los electrodos de trabajo se realizó un análisis superficial para
caracterizar la película de productos de corrosión y la morfología de la corrosión mediante
microscopia electrónica de barrido (MEB).
En general se comprobó que el incremento de la velocidad de rotación de los electrodos
aumenta la velocidad de corrosión (Vcorr). Además, en el análisis superficial se pudo observar
que el tipo de corrosión de los aceros en estudio, es del tipo de corrosión localizada. Esto fue
comprobado mediante las micrografías obtenidas por la técnica de microscopia electrónica de
barrido y las series de tiempo obtenidas por ruido electroquímico.
Unidad Anticorrosión -UV
Abstract
ABSTRACT
In the present research was studied the effect of turbulent flow on the kinetics of corrosion of
the weld metal and base of high-strength steels and low carbon (API 5L X60 steels and X70)
immersed in synthetic seawater (ASTM specification D-1141) under conditions of turbulent
flow.
The electrochemical evaluation of API X60 and X70 steels technique was used
electrochemical noise (EN). These measurements were performed at different speeds of
turbulent flow at different time intervals during 24 hours. To control the hydrodynamic
conditions in the laboratory system used rotary cylindrical electrodes (RCE). Once targeted
the working electrodes surface analysis was performed to characterize the corrosion product
film and the corrosion morphology by scanning electron microscopy (SEM).
In general it was found that increasing the rotational speed of the electrodes increases the
corrosion rate (Vcorr). Furthermore, in the surface analysis it was observed that the rate of
corrosion of the steel under consideration is the type of localized corrosion. This was proven
by the technique micrographs obtained by scanning electron microscopy and the time series
obtained by electrochemical noise.
Unidad Anticorrosión -UV
CAPITULO 1
INTRODUCCIÓN, JUSTIFICACIÓN,
OBJETIVOS E HIPÓTESIS
La mayoría de las ideas fundamentales de la ciencia son
esencialmente sencillas y, por regla general pueden ser
expresadas en un lenguaje comprensible para todos.
Albert Einstein
CAPITULO 1. Introducción, justificación, objetivos e hipótesis
1.1 INTRODUCCIÓN
El trabajo que se presenta bajo el título “Efecto del flujo turbulento en la corrosión de
soldaduras de aceros de alta resistencia” ha sido desarrollado en el Instituto de Ingeniería en la
Unidad Anticorrosión (Universidad Veracruzana) y en el Instituto de Investigaciones
Metalúrgicas (Universidad de San Nicolás de Hidalgo, Morelia).
La corrosión es definida como la destrucción o deterioro del material debido a su reacción con
el medio ambiente [1]. Esta definición de la corrosión lleva a la pregunta: ¿Por qué los metales
se corroen? La respuesta está en el campo de la termodinámica, la cual predice cuando una
reacción puede suceder o no. Una segunda pregunta lógica es ¿Cuál es la velocidad de
corrosión o el tiempo de vida útil que tendrá un material metálico o de aleación? La cinética
de corrosión puede ayudar a proporcionar una respuesta a esta pregunta [2]. Para estudiar la
corrosión de un metal se necesita conocer la estructura del metal, su composición química, el
medio corrosivo y el conocimiento electroquímico de las fases que han de seguir los átomos
metálicos en su paso de la estructura metálica al medio corrosivo [3]. La corrosión de
estructuras de acero en contacto con medios electrolíticos que contienen sales minerales es un
fenómeno de gran importancia debido a que la transportación de hidrocarburos a través de
ductos es una parte primordial en la industria petrolera. Los ductos transportan de manera
segura materia prima para refinerías, así como los productos obtenidos de éstas a los mercados
de consumo. Sin embargo, las fallas ocurridas en estos componentes han proporcionado el
aumento de su estudio e investigación, debido a que prácticamente toda la producción
petrolera de México se transporta mediante una extensa red de ductos [4,5].
Los aceros de los cuales están fabricados la mayor parte de los ductos de transporte de
hidrocarburos en territorio mexicano, son aceros bajo carbono fabricados de acuerdo a la
especificación de la API 5L [6]. Estos ductos que transportan hidrocarburos y los recipientes a
presión para el procesamiento de hidrocarburos se fabrican de acero uniendo placas mediante
procesos de soldadura como la soldadura eléctrica por arco sumergido, soldadura eléctrica por
resistencia y soldadura automática al arco en atmosfera inerte, donde la soldadura puede ser
longitudinal o helicoidal realizándose siempre a máquina. Las características generales de los
tubos, así como las de los elementos y piezas especiales que se utilicen en la instalación,
deben corresponder a las especificaciones de la norma API especificación 5L [7].
En la actualidad uno de los mayores retos es el control de la corrosión en la pared interna y
externa de ductos, antes que nada hay que tener presente las zonas más propensas a la
corrosión, ya sea por el tipo de servicio, tipo de componente, el medio en el que está expuesto
o por experiencia que se tenga del proceso. De este modo en corrosión se estudia la velocidad
con que se deterioran los metales y las formas en que dicha velocidad puede ser controlada. La
velocidad a la que tiene lugar este proceso dependerá en alguna medida de la temperatura, la
salinidad del fluido en contacto con el metal, las propiedades de los metales en cuestión y de
la velocidad de flujo. Uno de los grandes retos en el seguimiento de la corrosión es tener la
Unidad Anticorrosión - UV
I
CAPITULO 1. Introducción, justificación, objetivos e hipótesis
habilidad para tener resultados precisos y de forma acelerada, que permitan extrapolar los
resultados obtenidos en el laboratorio con los procesos reales. Este proceso puede ser llevado
a cabo mediante técnicas electroquímicas destructivas y no destructivas que permitan
determinar la velocidad de corrosión (Vcorr) de un metal o aleación inmersa en un medio
corrosivo. Dentro de estas técnicas destructivas (de naturaleza acelerada) podemos mencionar
a las Curvas de Polarización (Cp), y pruebas no destructivas (de naturaleza no acelerada) es
posible mencionar a la técnica de Ruido Electroquímico (RE), ya que se desarrolla sin
perturbar al sistema debido a que no hay aplicación de voltaje [8].
La corrosión bajo condiciones de flujo turbulento depende de muchos parámetros, entre los
cuales se puede mencionar la temperatura, geometría del electrodo, velocidad de flujo, el
medio electrolítico, etc. Además, trabajos de investigación relacionados con este tema
muestran que el mecanismo de corrosión está relacionado con la difusión o transferencia de
masa, siendo una técnica nueva ya que se tiene poca información respecto a estudios de
corrosión en condiciones de flujo turbulento. La corrosión bajo condiciones de flujo
turbulento e influenciado por un proceso de transferencia de masa ha provocado la
introducción de un análisis mediante números adimensionales. Entre los números
adimensionales mas utilizados en este sistema, se pueden mencionar el número de Reynolds,
que define el tipo de flujo existente en el sistema, el número de Sherwood, que define la
velocidad de transferencia de masa y el número de Schmidt, que define las propiedades del
transporte de masa del fluido [9,10].
Utilizando la técnica de Ruido Electroquímico se llevará a cabo un análisis del
comportamiento de las soldaduras de acero de alta resistencia y bajo carbono (X60 y X70),
donde dichas soldaduras se produjeron utilizando el método de soldadura de arco sumergido
[11]. Para simular las condiciones de flujo se utilizará un sistema de Electrodo Cilíndrico
Rotatorio (ECR), el cual ha sido utilizado como un sistema de evaluación hidrodinámico y ha
tenido gran aceptación en el estudio de los fenómenos de corrosión bajo condiciones de flujo
turbulento [12,13]. Esta aceptación es debido a sus características, entre las cuales se pueden
mencionar: propiedades de transferencia de masa definidos, operación en condiciones de flujo
turbulento, cantidad de medio corrosivo pequeña, etc. Para un ECR ubicado dentro de una
celda concéntrica, la transición entre flujo laminar y flujo turbulento ocurre a un número de
Reynolds de 200 (38 RPM aprox.), esto para un cilindro de 0.01m de diametro inmerso en un
fluido de ν=110-6 m2/s (agua pura) [14].
Por último, mediante esta investigación, se ha pretendido profundizar en el estudio del
fenómeno de corrosión de las soldaduras de aceros de alta resistencia y bajo carbono en
condiciones estáticas y de flujo turbulento. No solo se ha procurado aportar datos
experimentales, sino que también se ha considerado imprescindible ahondar en los métodos,
procedimientos e investigaciones relacionadas con las técnicas electroquímicas utilizadas. De
esta forma, la investigación bibliográfica facilita la comprensión y justificación de los
resultados obtenidos.
Unidad Anticorrosión - UV
II
CAPITULO 1. Introducción, justificación, objetivos e hipótesis
1.2 JUSTIFICACIÓN
Actualmente se ha incrementado la demanda de aceros con alta resistencia mecánica y
resistencia al gas amargo para la construcción de ductos que transportan hidrocarburos como
los API 5L X60 y X70. Este es el caso del acero API X70 que ha sido de mayor aceptación
por su composición química ya que responde bien al proceso de laminación en caliente, junto
con el procedimiento de enfriamiento acelerado para alcanzar el límite de fluencia y la
tenacidad que requieren las tuberías de aceros de 36 pulgadas (0.914m) de diámetro en la
industria petrolera [15,16].
Las tuberías para la extracción de petróleo pueden estar sometidos a esfuerzos y a condiciones
de flujo turbulento, acompañada por la agresividad del medio ambiente. Estas condiciones a
las cuales están expuestas, nos impulsan a investigar los posibles defectos que puedan inducir
un fallo en las estructuras, que como ha sido demostrado se encuentran fundamentalmente
localizadas en la zona afectada por el calor (ZAC), región que abarca varios milímetros desde
la línea de fusión de la soldadura. Los cambios microestructurales que en esta región se
producen, son debidos a la energía calorífica aportada por la soldadura, y cuyo ciclo térmico
genera productos de transformación, que dependen fundamentalmente de la temperatura
alcanzada, velocidad de enfriamiento y composición química del metal base. En México se ha
publicado muy poca información referente a los costos causados por el deterioro de este tipo
de aceros, por lo tanto es de suma importancia encontrar la forma de contrarrestar los daños
ocurridos por corrosión mediante el estudio de este fenómeno, buscando encontrar soluciones
prácticas y eficientes que disminuyan los costos del efecto destructivo de la corrosión.
Es por ello que la investigación se realizará con el fin de aportar información técnicocientífica del daño producido por corrosión en las soldaduras de aceros de alta resistencia y
bajo carbono (X60 y X70) en agua de mar sintética de acuerdo a la norma ASTM D-1141, en
condiciones de flujo turbulento debido a que es un método nuevo y hay poca información
respecto al efecto del flujo turbulento en la cinética de corrosión de los materiales metálicos.
Es importante mencionar que en el estudio del fenómeno de corrosión de los aceros X60 y
X70, se utilizará la técnica de ruido electroquímico (RE) que actualmente ha tenido mucha
demanda en los estudios realizados de corrosión, esto debido principalmente a que aunado a
que proporciona información cinética del sistema en estudio, también es utilizada en el estudio
de procesos de corrosión localizada.
La técnica de ruido electroquímico, permitirá tener información acerca de la cinética de
corrosión, esto quiere decir, la velocidad de corrosión ocasionada por el flujo turbulento en la
superficie de las muestras; siendo posible la identificación del tipo de corrosión ya sea:
uniforme, mixta o localizada y se justificará mediante el análisis superficial y la morfología
del acero mediante microscopia electrónica de barrido.
Unidad Anticorrosión - UV
III
CAPITULO 1. Introducción, justificación, objetivos e hipótesis
1.3 OBJETIVOS
Objetivo general.
Estudiar el efecto del flujo turbulento en la corrosión de soldaduras de aceros de alta
resistencia y bajo carbono (X60 y X70) inmersos en agua de mar sintética a diferentes
velocidades de flujo turbulento, presión atmosférica y temperatura ambiente, mediante la
aplicación de la técnica de Ruido Electroquímico (RE).
Objetivos específicos.

Determinar la influencia del flujo turbulento en la velocidad de corrosión de las
soldaduras de los aceros X60 y X70 inmersos en agua de mar sintética a presión
atmosférica y temperatura ambiente.

Determinar mediante microscopia electrónica de barrido la morfología de los
productos de corrosión de los aceros X60 y X70 después de estar expuestas en las
condiciones de estudio.

Aportar información cinética de importancia en el campo de estudio de la corrosión
producida por el agua de mar en condiciones de flujo turbulento y estáticas.

Realizar un estudio electroquímico del fenómeno de corrosión de los aceros X60 y
X70 inmersos en agua de mar sintética a condiciones estáticas, presión atmosférica y
temperatura ambiente, mediante la aplicación de la técnica de Ruido Electroquímico.

Realizar un estudio electroquímico del fenómeno de corrosión de la unión soldada de
los aceros X60 y X70 inmersos en agua de mar sintética a condiciones de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM), presión atmosférica y temperatura
ambiente, mediante la aplicación de la técnica de Ruido Electroquímico.
Unidad Anticorrosión - UV
IV
CAPITULO 1. Introducción, justificación, objetivos e hipótesis
1.4 HIPÓTESIS
CON LA APLICACIÓN DE LA TÉCNICA DE RUIDO ELECTROQUÍMICO (RE) ES
POSIBLE DETERMINAR LA CINÉTICA DE CORROSIÓN QUE OCURRE EN LAS
SOLDADURAS DE ACEROS DE ALTA RESISTENCIA Y BAJO CARBONO EN
CONDICIONES DE FLUJO TURBULENTO INMERSOS EN AGUA DE MAR
SINTÉTICA.
Unidad Anticorrosión - UV
V
CAPITULO 2
ANTECEDENTES
No es posible describir el proceso del movimiento del agua a
no ser que se defina primero qué es la gravitación y cómo se
origina y cesa.
Leonardo da Vinci
CAPITULO 2. Corrosión
2.1 Corrosión
La mayoría de la gente está familiarizada con la corrosión de una forma u otra, en particular la
oxidación de una placa de hierro, la degradación de pilotes de acero o embarcaciones y
accesorios de embarcaciones. Las tuberías son otro tipo importante de materiales sujetos a la
corrosión. Esto incluye las tuberías de agua en el hogar, donde la corrosión ataca sobre todo
desde el interior, así como tuberías de agua subterránea, gas y oleoductos.
Por lo tanto, parece seguro decir que casi todo el mundo está familiarizado con la corrosión,
que se define en términos generales como la degradación o destrucción de un metal, esta
degradación o destrucción se debe al resultado de las interacciones entre el metal y el medio
que lo rodea bajo condiciones de exposición determinadas [17,18,19]. En el estudio de la
corrosión, no solo es importante investigar la tendencia a la corrosión de los diferentes
materiales en diferentes ambientes, también se debe tomar en cuenta la velocidad del proceso,
para poder determinar la vida media del material en cada ambiente [20]. La corrosión de los
metales podría ser considerada como la metalurgia extractiva en sentido inverso como se
ilustra en la figura. 1. La metalurgia extractiva se ocupa principalmente de la extracción del
metal de la mena y el refinado del metal o aleación para su uso [19].
Características
Mina
Mineral de hierro
(Oxido de hierro)
Óxidos de hierro
Transformación del acero en las
refinerías, para diferentes
aplicaciones en la industria
Procesos que incorporan
energía para obtener el
metal
Placas
Tubo
Producto final inestable
Uso: Automóviles,
Techos, Tren, etc.
Tubería
enterrada
Oxido de hierro hidratado
Forma natural
Exposición a la atmosfera,
tierra y agua
Óxidos de hierro + energía
cedida
Figura 1. Corrosión, inverso de la Metalurgia
Unidad Anticorrosión - UV
1
CAPITULO 2. Corrosión
2.2 Corrosión Proceso Electroquímico
La definición más aceptada entiende por corrosión electroquímica “el paso de electrones e
iones de una fase a otra limítrofe constituyendo un fenómeno electródico, es decir,
transformaciones de materiales con la cooperación fundamental, activa o pasiva, de un campo
eléctrico macroscópico, entendiéndose por macroscópico aquel campo eléctrico que tiene
dimensiones superiores a las atómicas en dos direcciones del espacio”. Una celda
electroquímica o celda de corrosión es una celda o pila galvánica en la cual las reacciones
electroquímicas que tienen lugar conducen a la corrosión [21].
La corrosión es un proceso espontáneo en la que es posible identificar cuatro elementos
básicos:
a) zona anódica, donde se lleva a cabo la corrosión y en la cual se liberan electrones como
consecuencia del paso del metal en forma de iones al electrolito.
b) zona catódica, en la que los electrones producidos en el ánodo se combinan con
determinados iones presentes en el electrolito.
c) electrolito, que es donde el metal se encuentra sumergido, enterrado o expuesto al agua de
condensación de la atmósfera (humedad relativa mínima de 70%) [22].
d) Un conductor metálico.
Así, para estudiar el proceso de corrosión debe tomarse en cuenta que éste ocurre al formarse
una pila o celda de corrosión, que se compone de un ánodo, un cátodo, un conductor metálico,
una solución conductora y una diferencia de potencial entre los electrodos como se ilustra en
la Figura 2.
Conductor metálico
Diferencia de potencial
Cátodo
Ánodo
Solución conductora
Figura 2. Celda Electroquímica
Unidad Anticorrosión - UV
2
CAPITULO 2. Corrosión
2.3 Clasificación de los procesos de corrosión
Para su estudio los procesos de corrosión pueden ser clasificados según el medio en el que se
desarrollan o según su morfología. Una posible clasificación es la siguiente:
2.3.1 Clasificación según el medio
Corrosión química: Se estudian bajo esta denominación todos aquellos casos en que el metal
reacciona con un medio no iónico (por ejemplo, oxidación en aire a alta temperatura, etc.).
Corrosión electroquímica: Considerados desde el punto de vista de la participación de iones
metálicos, todos los procesos de corrosión son electroquímicos. Es usual designar la corrosión
electroquímica a la que implica un transporte simultáneo de electricidad a través de un
electrolito. A este importante grupo pertenecen la corrosión en soluciones salinas y agua de
mar, la corrosión atmosférica, la corrosión de suelos, etc. [23].
2.3.2 Clasificación según su morfología
La clasificación según el medio es útil cuando se estudian los mecanismos de ataque; sin
embargo, si se quiere evaluar los daños producidos por la corrosión, resulta muy conveniente
la clasificación según su morfología:
Corrosión Uniforme
El ataque se extiende en forma homogénea sobre toda la superficie metálica, y su penetración
media es igual en todos los puntos. Un ataque de este tipo permite calcular fácilmente la vida
útil de los materiales expuestos a él.
Corrosión Localizada
Debido a su naturaleza recurrente, los procesos de corrosión localizada a menudo causan los
principales problemas prácticos que afectan el desempeño de los materiales metálicos
tecnológicamente importantes, y entre los tipos de corrosión localizada podemos encontrar
[24]:
 Corrosión galvánica
 Corrosión por picadura
 Corrosión hendidura
 Corrosión por esfuerzo
 Corrosión intergranular
 Corrosión cavitación
 Corrosión erosión
Unidad Anticorrosión - UV
3
CAPITULO 2. Termodinámica de la corrosión
2.4 Termodinámica de la corrosión
La Termodinámica predice cuando una reacción puede suceder o no, y cuando la corrosión es
posible. La termodinámica no puede predecir la velocidad a la cual sucederá la corrosión.
2.4.1 Energía libre de Gibbs
El estudio de los cambios de energía (termodinámica) proporciona una herramienta útil para el
entendimiento del fenómeno de corrosión. El cambio de energía libre (ΔG) asociado a una
reacción electroquímica está dada por:
Reacción Catódica
Reacción Anódica
(1)
(2)
donde, n es el numero de electrones intercambiados en la reacción, F es la constante de
Faraday y E es la fuerza impulsora o diferencia de potencial para que se lleve a cabo la
reacción electroquímica. Entonces, se dice que, desde el punto de vista termodinámico, si ΔG
˂ 0 la reacción tiende a ser espontanea, si ΔG > 0 la reacción no será espontanea y si ΔG = 0 la
reacción esta en equilibrio [25].
2.4.2 Potencial de electrodo: Potencial estándar
La medida directa de la diferencia de potencial entre el metal y la solución es
experimentalmente impracticable. En cambio resulta factible formar una pila con dos
electrodos y medir la diferencia de potencial entre ambos.
Es necesario destacar que, a pesar de su nombre, un potencial de electrodo es de hecho el
potencial de una celda electroquímica que contiene un electrodo de referencia cuidadosamente
definido. Los potenciales de electrodo podrían llamarse correctamente potenciales de
electrodo relativos, pero esto se hace muy rara vez. Se debe tener en cuenta que este potencial
de media celda puede ser positivo o negativo dependiendo de la energía de los electrones del
electrodo en estudio. Por consiguiente, cuando esta energía es mayor que la del electrodo
estándar de hidrogeno, el potencial del electrodo es negativo; cuando la energía de los
electrones del electrodo en cuestión es menor que la del electrodo estándar de hidrógeno, el
potencial es positivo [26].
(3)
2.4.3 Serie de fuerza electromotriz (FEM)
Para poner una base cuantitativa, se constituye el diseño de una escala en donde los diversos
metales se colocan en soluciones que contienen sus mismas sales, para iguales condiciones de
temperatura, presión y concentración de los electrolitos. Cada metal se observa en una
reacción electroquímica en equilibrio, en una solución de sus propios iones a una
Unidad Anticorrosión - UV
4
CAPITULO 2. Termodinámica de la corrosión
concentración de un mol de ion por litro de solución, 25°C y una presión atmosférica estándar.
No es posible medir el valor absoluto del potencial de cualquier interfase metal-solución, ya
que para esto se requiere cerrar el circuito eléctrico de medición, con lo que se introduce así
una segunda interfase cuyo potencial absoluto también se desconoce; por lo tanto, se
selecciona una interfase como patrón de referencia contra la cual se puedan medir los demás
potenciales de electrodo. Para esto se seleccionó la reacción de equilibrio de hidrógeno:
(4)
A dicha reacción de equilibrio de hidrógeno se le denomina electrodo estándar de hidrógeno y
se le asigna el valor de cero (ecuación 3), como se muestra en la tabla 1.
Tabla 1. Serie de fuerza electromotriz
Eo (V vs ESH)
Reacción
Au3+ + 3e- = Au
+1.498
Pt2+ + 3e- = Pt
+1.118
Fe3+ + e- = Fe2+
+0.771
O2 + 2H2O + 4e- = 4OH- (pH7)
Cu2+ + 2e- = Cu
+0.82
+0.342
2H+ + 2e- = H2
0.000
2H2O + 2e- = H2 + 2OH- (pH7)
-0.413
Fe2+ + 2e- = Fe
-0.447
Zn2+ + 2e- = Zn
-0.762
Al3+ + 3e- = Al
-1.662
Mg2+ + 2e- = Mg
-2.372
Na+ + e- = Na
-2.71
Considerando una reacción electroquímica, en la cual un ión con carga eléctrica en solución
(Mn+), consume un número n de electrones (e-) y se reduce a una especie M, se tiene:
Mn+ + ne-
Unidad Anticorrosión - UV
M
(5)
5
CAPITULO 2. Termodinámica de la corrosión
Esta reacción que representa una sola reacción de reducción se denomina “media celda”. La
serie FEM, es una escala o lista de medias celdas (metales en equilibrio con sus iones). El
potencial simple de cualquier metal se ha determinado al conectarse a un electrodo estándar de
hidrógeno y midiéndose el potencial de celda resultante.
Cuanto más negativo sea el valor del potencial, mayor será la tendencia a corroerse. Se puede
decir que todos los metales que se encuentren por debajo de la reacción del hidrogeno se
disuelven siempre que estén en contacto con un medio que contenga H+, tal como el agua o las
soluciones acidas. Los metales que se encuentran por encima de esta reacción, son solo
susceptibles a disolverse en presencia de la reacción de reducción de oxidación [26].
2.4.4 Electrodos de referencia
Para medir el potencial convencional entre un electrodo y una disolución, es necesario
disponer de otro electrodo y otra disolución, para los que la diferencia de potencial sea
conocida. Para poder medir esta diferencia de potencial se adoptó un electrodo patrón que es
el electrodo normal de hidrógeno.
Consta de un conductor metálico y un electrodo de referencia. El electrodo de referencia ideal
tiene que ser reversible y obedece a la ecuación de Nernst, presenta un potencial que es
constante en el tiempo y que retorna al original después de haber estado sometido a corrientes
pequeñas, cuya actividad de iones hidrógeno a 25°C es la unidad, de acuerdo con la reacción
de reducción:
2H++2e
H2
(6)
En las condiciones mencionadas, el potencial de este electrodo es únicamente función del pH,
según la siguiente expresión:
E = 0.059
(7)
A continuación se muestran los principales electrodos de referencia [27]:
De Hidrógeno (EEH):
2H+ + 2e-
H2
E° = +0.000V
(8)
Cobre-Sulfato de Cobre:
CuSO4 + 2e-
Cu° +
E° = +0.318V
(9)
Plata-Cloruro de Plata:
AgCl(s) + e-
Ag(s) + Cl-
Unidad Anticorrosión - UV
E° = +0.222V
(10)
6
CAPITULO 2. Termodinámica de la corrosión
Calomelanos:
½ Hg2Cl2 + e-
Hg + Cl-
E° = +0.241V
(11)
Es conveniente mencionar que solo el electrodo de hidrógeno se utiliza en condiciones
termodinámicas y los otros restantes en condiciones fuera del equilibrio (Cinética de
corrosión).
2.4.5 Ecuación de Nernst
La serie representada en la tabla 1 contiene los llamados potenciales normales de electrodo, en
los que se considera que los iones metálicos en solución tienen una actividad igual a la unidad
a 25°C. Pero esta situación no es la habitual. Cuando la actividad es diferente de la unidad, el
potencial electroquímico puede ser calculado a través de la ecuación de Nernst:
(12)
donde E es el potencial del metal cuando la actividad de los iones es
, Eo es el potencial
normal del metal, F= 96500 coulombios y n es la valencia de los iones del metal. Así, por
ejemplo en una solución que contenga iones Fe+2 de actividad igual a 10-3 moles/l, el hierro
cuyo potencial normal de electrodo es -0.44 V tendrá una tensión de equilibrio de:
(13)
La ecuación de Nerts se aplica igualmente a una reacción redox, tomando entonces la forma
de:
(14)
En el caso de la corrosión metálica, la corriente, en sus comienzos, es que la solución este
exenta de los iones metálicos y luego, a medida que avanza el proceso, aumente su
concentración con el tiempo, por lo que raramente coinciden los potenciales calculados con
los reales, en los que, además, intervienen: la posibilidad de reacciones secundarias, la
temperatura y la precipitación de productos de corrosión [28,29,30].
2.4.6 Diagrama de Pourbaix
Los potenciales de electrodo de muchos metales se han medido a partir de datos
termodinámicos. Combinando aquellos datos con los de solubilidad de óxidos e hidróxidos y
las constantes de equilibrio correspondientes, se puede obtener los diagramas de Pourbaix, que
proporcionan información sobre las fases termodinámicamente estables en función del
potencial de electrodo y del pH [31]. En estos diagramas intervienen las reacciones que
implican todos los compuestos susceptibles de formarse. El diagrama Fe-H2O a 25°C se
Unidad Anticorrosión - UV
7
CAPITULO 2. Termodinámica de la corrosión
presenta en la figura 3. Los diagramas de Pourbaix establecen para cada metal las condiciones
de pH y de potencial en las que el metal se corroe, se pasiva o permanece inmune [32].
El diagrama se clasifica en varias zonas de estabilidad de acuerdo al medio en que ocurren las
reacciones y en función de los valores de potencial (ver figura 3).

Zona estable o inmune del metal, en esta zona el metal no reacciona y permanece
inalterable a E bajos y en toda la escala de pH.

Zona de corrosión, en esta existen los iones del metal, lo cual explica que el metal ha
sufrido una reacción de oxidación.

Zona de pasividad, esta es la región donde se han formado productos de corrosión que
protegen al metal.
Los diagramas de Pourbaix proporcionan una base firme termodinámica para interpretar las
reacciones de corrosión. Pero se ha de insistir que, si bien sirven de guía, no han de utilizarse
de una forma ciega para hacer predicciones. No tienen en cuenta la cinética de los fenómenos,
ya que se basan en datos termodinámicos [31].
Figura 3. Diagrama de Pourbaix para el fierro.
Unidad Anticorrosión - UV
8
CAPITULO 2. Cinética de corrosión
2.5 Cinética de corrosión
La cinética de la corrosión permite estimar la velocidad a la cual sucede la destrucción de un
metal o aleación, en un medio determinado mediante el parámetro de velocidad de corrosión
(Vcorr), obteniendo así, la vida útil de un material equipo o estructura. Ya que la corrosión es
un fenómeno en que interviene una reacción anódica y una catódica, en el momento en que se
produce la corrosión la velocidad de oxidación anódica ha de ser igual a la velocidad de
reducción catódica [20].
El estudio de la termodinámica de la corrosión se realiza bajo condiciones ideales, mientras
que el estudio de la cinética se realiza en condiciones no ideales (fuera del equilibrio).
2.5.1 Ley de Faraday
Fue Faraday, quien estableció una relación cuantitativa entre corriente eléctrica y reacción
química; según su ley el paso de 96500 coulombios provoca la disolución o depósito de un
equivalente gramo de sustancia.
Leyes de Faraday:
Primera Ley: La masa (m) de un elemento que se ha descompuesto en un electrodo, es
directamente proporcional a la cantidad de carga eléctrica (Q) que ha pasado a través del
electrodo.
Segunda Ley: Si la misma cantidad de carga eléctrica (Q) se hace pasar por varios electrodos,
la masa (m) del elemento que se descompone en cada uno de ellos será directamente
proporcional a ambos, masa atómica del elemento y al número de moles de los electrones (z)
requeridos para descomponer una mol del elemento del material cualquiera que este sea que se
esté descomponiendo en el electrodo.
La combinación de ambas leyes en una reacción electroquímica de estequiometria conocida,
permite establecer la ecuación que relaciona la densidad de carga con la pérdida de peso:
(15)
donde, (q) es la densidad de carga (carga/área), (M) masa atómica, (n) número de electrones
perdidos por átomo y (F) la constante de Faraday.
La constante de Faraday representa un mol de electrones y su valor se calcula multiplicando el
número de Avogadro NA por la carga de un electrón e- [33]:
F = NA * eF = (6.0225 x1023 moléculas*mol-1) (1.6021 x10-19 C)
Unidad Anticorrosión - UV
(16)
(17)
9
CAPITULO 2. Cinética de corrosión
F = 96500 C*mol-1
(18)
2.5.2 Densidad de corriente de intercambio
Otro concepto electroquímico se refiere a la "densidad de corriente de intercambio", designada
comúnmente con la notación io, y que se menciona aquí muy brevemente y sólo
conceptualmente, recordando que es un parámetro obtenido en condiciones termodinámicas.
La io no es una corriente neta, es solo una manera adecuada de expresar las velocidades de las
reacciones redox en el equilibrio. En las reacciones redox del H se tiene:
(19)
Entonces, es conveniente expresar la velocidad de reacción de intercambio en términos de io,
mediante la ley de Faraday:
(20)
donde, io es la densidad de corriente de intercambio, ra es la reacción anódica, rc es la reacción
catódica, n es el numero de electrones intercambiados, F es la constante de Faraday y a el
peso atómico del metal.
La io es la facilidad de la interface metal/solución, para intercambiar electrones; a mayor io;
mayor facilidad de transferencia de carga.
2.5.3 Teoría de potencial mixto
En el fenómeno de corrosión, aun en la situación más simple, ocurren al menos dos diferentes
reacciones, una anódica y otra catódica, que normalmente se llevan a cabo a la misma
velocidad.
La teoría del potencial mixto es una teoría utilizada en electroquímica que relaciona el
potencial y las corrientes de diferentes componentes que tienen una contribución en el
potencial a una corriente neta cero. En otras palabras, es un potencial de electrodo resultante
de una acción simultánea de más de un par redox, mientras que la corriente neta del electrodo
es cero.
Potencial mixto
La teoría del potencial mixto incluye tanto la polarización anódica y catódica, en la cual la
difusión de especies se relaciona con la corriente que fluye en el electrolito. Los principios de
la teoría del potencial mixto permiten la caracterización de la corrosión electroquímica de
sistemas mediante el desarrollo de un diagrama de Evans si las pendientes de Tafel y las
densidades de corriente de intercambio y al menos un agente oxidante son conocidos.
Unidad Anticorrosión - UV
10
CAPITULO 2. Cinética de corrosión
Los parámetros cinéticos que se determinan a partir de un diagrama de Evans son: el potencial
de corrosión y las densidades de corriente de corrosión. Las curvas de polarización
potenciodinámicas, conocidas también como diagramas de Stern, pueden obtenerse fácilmente
y tienen diferentes características que son útiles en la caracterización del comportamiento
electroquímico de electrodos [34].
2.5.4 Polarización y sobrepotencial
Polarización
Es la disminución de la diferencia de potencial entre los electrodos que tiene lugar al cerrarse
el circuito. Es decir, que de hecho las condiciones de equilibrio no se cumplen cuando
empieza a circular una corriente por el circuito. Este fenómeno puede ser consecuencia de la
variación de las condiciones en la interfase metal-liquido y provoca una variación en las
velocidades de las reacciones anódica y catódica.
Los mecanismos que provocan la polarización pueden ser: a) polarización por concentración,
b) polarización de activación, c) polarización de resistencia.
a) Polarización por concentración. Se refiere a la reacción electroquímica que es controlada
por la difusión en el electrolito.
Para el caso de evolución de hidrogeno, el numero de iones hidrogeno en solución es bastante
pequeño y la velocidad de reducción es controlada por la difusión de iones de hidrogeno en la
superficie metálica. En este caso la velocidad de reducción es controlada por procesos que
ocurren en el seno de la solución, mucho más que las que ocurren en la superficie del metal.
b) Polarización por activación. Está relacionada con la energía de activación necesaria para
que la reacción en un electrodo tenga lugar con la velocidad conveniente. Se debe de superar
la barrera que representa la energía de activación, esto originará por tanto, un sobre voltaje
que se necesitará para que se produzca la reacción anódica o catódica.
c) Polarización por resistencia. Tiene lugar por la caída óhmica IR en el electrolito y en las
interfases metal-disolución. Puede aumentar al formarse películas protectoras de oxidos,
hidróxidos, carbonatos y en general aumenta linealmente con la densidad de corriente. Su
valor es:
(21)
Siendo R la resistencia del electrolito situado en las proximidades del electrodo, e i la
densidad del corriente.
d) Polarización mixta. En la mayoría de los casos se presenta ambas polarizaciones (ηa y ηc)
sobre un electrodo. A velocidades de reacción lentas, la polarización por activación controla,
mientras que en velocidades de reacción más altas, la polarización por concentración llega a
Unidad Anticorrosión - UV
11
CAPITULO 2. Cinética de corrosión
ser la que controla. La polarización total de un electrodo es la suma de las contribuciones de
polarización por activación y polarización por concentración [20]:
(22)
Donde,
es el sobre voltaje total,
voltaje por concentración.
es el sobre voltaje por activación y
es el sobre
Sobrepotencial
Es un parámetro que cuantifica la desviación que sufre una interfase metal-electrolito, al ser
polarizada desde su Ecorr, hasta un valor de potencial distinto (E) y se define como:
(23)
2.5.5 Doble capa electroquímica
Cuando dos fases eléctricamente conductoras están en contacto (por ejemplo un electrodo
metálico y una solución electrolítica) aparece una distribución de cargas en la interfase debido
a la influencia de los dipolos eléctricos superficiales de ambas fases y a una transferencia
directa de portadores de carga, iones o electrones.
Esta distribución de carga eléctrica en la interfase electrodo-electrolito dependerá del tipo de
reacciones que se hayan producido, y por tanto del tipo de metal y electrolito utilizados [35].
Figura 4. Doble capa electroquímica. Contribución óhmica del metal Zmet. Electrolito Zel.
Impedancia de la doble capa Zdl. Impedancia total junto con el electrodo Ztot [36].
Unidad Anticorrosión - UV
12
CAPITULO 2. Cinética de corrosión
Los modelos propuestos por Helmholtz (1879), Gouy (1910), Chapman (1913), Stern (1924),
Graheme (1947) y Devanathan Muller (1963) para el estudio de la doble capa electroquímica,
han tenido como propósito elaborar un modelo de doble capa que permita interpretar como
varía el potencial eléctrico desde la superficie metálica hasta el seno de la solución [34].
La más simple de ellas fue concebida por Helmholtz, según su modelo, las cargas se disponen
en dos capas, una de iones o electrones en la superficie del metal y otra equivalente, de iones
de signo opuesto, adyacente en la solución (doble capa eléctrica o capa de Helmholtz). Debido
a la acción de fuerzas electrostáticas, las cargas tienden a ordenarse a ambos lados de la
interfase en planos paralelos ubicados a la menor distancia posible. En consecuencia la
diferencia de potencial entre el metal y la solución cae bruscamente desde su valor máximo en
la superficie del metal hasta cero, en una zona muy estrecha. Sin embargo, el modelo de
Helmholtz solo es válido si se trabaja con electrolitos muy concentrados [35].
Unidad Anticorrosión - UV
13
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
2.6 Técnicas electroquímicas
Desde un punto de vista práctico, es interesante conocer a priori la resistencia a la corrosión
de un determinado metal o aleación en un medio ambiente específico. Sobre la base de
ensayos en el laboratorio, se pueden llegar a establecer las condiciones ambientales más
fielmente parecidas a la realidad y, por tanto, estudiar el comportamiento de un metal o varios
metales en este medio.
La realización de estos ensayos en el laboratorio puede ser fácil o extraordinariamente difícil,
según la naturaleza del medio estudiado. Mediante la aplicación de las técnicas
electroquímicas.
2.6.1 Ruido Electroquímico (RE)
Introducción
El estudio del ruido electroquímico no trata con señales audibles, sino con oscilaciones en el
potencial y corriente electroquímicas. El ruido electroquímico en potencial se define como las
oscilaciones estocásticas del potencial electroquímico de un electrodo respecto a un electrodo
de referencia, mientras que el ruido electroquímico en corriente es la oscilación estocástica de
una corriente electroquímica. La medición del ruido electroquímico es relativamente simple,
aunque lo importante es la obtención de la información relevante que pueda ser en muchos
casos más problemática [37].
Antecedentes
El origen de esta controversial técnica surge antes de los años 70s. En un principio el ruido
electroquímico fue considerado como una fuente de error que comprometía las mediciones
electroquímicas pues ya que no era un recurso confiable.
A partir de la publicación de Iverson en 1968 [38] es cuando la medición del ruido en
potencial electroquímico toma un carácter más riguroso convirtiéndose en una herramienta útil
en la investigación en el campo de la corrosión, sin embargo, la introducción y la medición del
ruido de la corriente electroquímica entre electrodos cortocircuitados combina con la medición
del ruido en potencial, fue establecido por investigadores de la Universidad de Manchester a
principios de los 80s.
El comité de la ASTM G1 comenzó a considerar el desarrollo de estándares en las mediciones
de ruido electroquímico en 1991, y formó un grupo de trabajo en el tópico (J. R. Kearns,
presidente). El objetivo de este grupo de trabajo fue desarrollar estándares que describirían
instrumentos con métodos para realizar y analizar las mediciones de ruido electroquímico.
Una de las primeras actividades de éste fue el de organizar una conferencia internacional en
Ruido Electroquímico para demostrar la aplicación de esta tecnología e identificar las posibles
aéreas de investigación.
Unidad Anticorrosión - UV
14
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
De esta manera la publicación técnica especial (STP) de la ASTM organizo el primer
simposio internacional de la medición de ruido electroquímico para aplicaciones en corrosión
llevado a cabo en Montreal, Quebec, Canadá del 16 al 17 de mayo de 1994. De las 36
presentaciones de este simposio, 28 artículos fueron aprobados, siendo los principales autores
provenientes de ocho países incluyendo Canadá (4), Francia (4), México (3), Nueva Zelanda
(1), Eslovenia (1), Sudáfrica (2), Reino Unido (3) y los Estados Unidos (10) [39].
En estos años se demostró la importancia de la técnica de analizar fenómenos de corrosión
localizada (picadura y cavitación) y general, estableciendo la sensibilidad de la técnica para la
detección de cambios espontáneos en los procesos de corrosión.
2.6.2 Características del Ruido Electroquímico
Las características del ruido electroquímico varían frecuentemente a lo largo el tiempo, siendo
por esto la señal no estacionaria. La mayor información se obtiene de las oscilaciones en baja
frecuencia (menor de 10 Hz). La amplitud de las oscilaciones es pequeña, siendo su
desviación estándar del orden de µA para el ruido electroquímico en corriente.
El ruido electroquímico al ser un proceso estocástico no determinístico, debe emplear un tipo
de análisis estadístico para la interpretación de los resultados obtenidos. Para emplear este tipo
de herramientas, es necesario definir previamente conceptos que introduzcan los términos más
comunes de esta técnica.

Ruido del Potencial Electroquímico: Es la fluctuación del valor del potencial,
respecto a un electrodo de referencia establecido, a través del tiempo.
 Ruido de la Corriente Electroquímica: Es la fluctuación de corriente de un electrodo
o entre dos electrodos durante un proceso de corrosión.
 Resistencia del Ruido Electroquímico: Es la resistencia análoga a la resistencia a la
polarización (Rp) pero en este caso obtenida a través del ruido electroquímico.
 Impedancia del Ruido Electroquímico: Esto corresponde a una impedancia
(estrictamente como modulo de impedancia) que es comparable con la impedancia
convencional pero estimada a partir de parámetros de ruido electroquímico. Los
términos del espectro de resistencia de ruido y el espectro de impedancia de ruido son
también empleados dentro de esta terminología.
Con estas definiciones, se puede entrar con detalle en el estudio de Ruido Electroquímico, y es
con las series de tiempo, en corriente y en potencial, que se parte para cualquier análisis
posterior de ruido [40].
2.6.3 Efecto del área en las mediciones de RE
Se debe tomar en cuenta el efecto del área de los electrodos de trabajo ya que si bien las
mediciones electroquímicas de potencial son independientes del área y las mediciones
electroquímicas en corriente toman en cuenta el área del electrodo, en el caso del ruido
Unidad Anticorrosión - UV
15
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
electroquímico el efecto del área dependerá de los procesos que se estén generando y como
regla general se puede considerar que la potencia del ruido en corriente es proporcional al área
y que la potencia del ruido en potencial es inversamente proporcional al área del electrodo
[41].
2.6.4 Fuentes del Ruido Electroquímico
Un registro de ruido electroquímico surge como consecuencia de la superposición en el
tiempo de una serie de señales individuales. Estos registros serán, por tanto, el resultado de la
suma de distintos eventos, asociados a la cinética anódica, catódica o ambas, que tienen lugar
simultáneamente. Dichos eventos pueden ser de distinta naturaleza, dependiendo de las
características del sistema estudiado. A continuación se mencionan algunos fenómenos que,
de acuerdo con la bibliografía, suelen ser la causa de la aparición de ruido electroquímico
[42].







Evolución de hidrogeno: Nucleación de la burbuja, crecimiento y desprendimiento
[43].
Cambios en la velocidad de transporte de masa [44].
Intercambio de iones y átomos en la superficie como consecuencia del equilibrio
dinámico del metal con el medio.
Difusión en la propagación de una micro-grieta.
Iniciación de picaduras, picaduras metaestables y crecimiento de picaduras estables
[45].
Rozamiento y abrasión.
Fenómenos asociados a sistemas pasivos [46].
2.6.5 Métodos de análisis del Ruido Electroquímico
A veces es necesario realizar varios tipos de análisis de datos para evaluar los parámetros que
son útiles para un caso particular en RE. La primera forma de análisis es la evaluación directa
de las mediciones de potencial y corriente y su variación. Otro tipo de análisis se realiza
mediante el cálculo de los valores estadísticos (media, desviación estándar, sesgo, kurtosis,
etc) o por análisis de la señal en frecuencia. Ambos parámetros, estadísticos y cálculos de
frecuencia se basan en la premisa de la estacionariedad de la señal. Por lo tanto, son las
técnicas más adecuadas para el estudio de los fenómenos estacionarios, tales como corrosión
general [47].
1. El dominio o series de tiempo. Este considera las fluctuaciones instantáneas de corriente o
potencial como una función del tiempo. Dentro de este dominio esta el análisis de transientes
y los métodos estadísticos de análisis de datos: Media, varianza, desviación estándar, Sesgo,
Kurtosis y Resistencia del Ruido.
Unidad Anticorrosión - UV
16
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
2. El dominio de la frecuencia. Este dominio examina las señales de RE (corriente y
potencial) en función de la frecuencia, aunque un potencial en el dominio del tiempo es un
valor que varia como una función del tiempo y la misma señal en el dominio la frecuencia
varia como una función de la frecuencia, en ambos casos las señales tendrán un ángulo de fase
y una amplitud a cada frecuencia dada.
En este dominio se puede mencionar el análisis de la densidad de potencia espectral y la
impedancia de RE.
3. El dominio de Laplace. Este dominio puede ser considerado como una extensión del
dominio de la frecuencia. Generalmente este dominio se utiliza mucho en el análisis de
circuitos eléctricos [48].
2.6.5.1 Series del tiempo
El método más simple de análisis y el más directo, es el examinar las series de tiempo para la
identificación de detalles que son característicos de los tipos de corrosión particulares. Por
ejemplo, la detección visual de transitorios de rompimiento y repasivación o de oscilaciones
asociadas a resquicios o corrosión por picadura [37].
1. Ruido del potencial

El potencial de un electrodo de trabajo es medido con un electrodo de referencia
comercial.
 El potencial es medido entre dos electrodos de trabajo idénticos. En este caso los dos
electrodos típicamente producirán igual cantidad de ruido, provocando que la medición
de la desviación estándar sea de
veces mayor que la correspondiente a un solo
electrodo.
Para el segundo caso, la medición del ruido en potencial puede reducirse o incrementarse
dependiendo de la forma en que los electrodos sean conectados. Cuando el ruido en potencial
es medido entre dos electrodos y estos están efectivamente conectados en serie, el ruido en
potencial se incrementa, sin embargo, cuando el área de un solo electrodo se incrementa y esta
se encuentra en paralelo con la anterior (área) entonces el ruido en potencial se reduce.
2. Ruido de la corriente
Al igual que la medición de ruido en potencial también existen dos formas de medir el ruido
en corriente, las cuales se definen a continuación.

Las oscilaciones instantáneas en el flujo de corriente que tienen lugar en un solo
electrodo de trabajo son registradas cuando se emplea un control de tipo
potenciostático.
Unidad Anticorrosión - UV
17
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas

O bien, el flujo de corriente registrado entre dos electrodos de trabajo también puede
ser utilizado.
El primer método es el indicado cuando se quiere estudiar transitorios de corriente
individuales, tales como estudios de iniciación de picado, mientras que la segunda opción se
usa cuando se quiere registrar simultáneamente el ruido en potencial y el ruido en corriente,
siempre y cuando los electrodos sean idénticos [40].
2.6.5.2 Métodos estadísticos
Los métodos estadísticos simples tratan a la serie del tiempo como una colección de
potenciales o corrientes individuales, ignorando la relación entre un valor y el siguiente. La
serie de tiempo está definida completamente por la distribución de sus valores.
1. Media ( ): la media en potencial se refiere a un potencial de corrosión promedio cuyas
fluctuaciones a lo largo del tiempo de la recolección de datos puede estar relacionado a los
cambios que ocurren en el proceso de corrosión que se lleva a cabo. La media en corriente se
esperaría que tuviese un valor de cero cuando se realiza la medición entre dos electrodos
idénticos lo cuál en la práctica no ocurre debido a pequeñas diferencias en el comportamiento
de cada uno de los dos electrodos. Cuando los electrodos son diferentes, el valor de la media
proporciona aún más información. La media corresponde al primer momento.
(24)
2. Varianza (m2): Equivale al segundo momento. La varianza en corriente es mayor si la
velocidad a la que se lleva a cabo la corrosión es alta o si el fenómeno de corrosión tiende a
ser más localizado. La varianza en potencial decrece con altos valores de la velocidad de
corrosión, pero se incrementa si el proceso de corrosión es más localizado.
(25)
3. Desviación estándar (σ): La desviación estándar de un registro temporal es uno de los
parámetros estadísticos más simples para medir la magnitud de las fluctuaciones en señales de
ruido electroquímico. Normalmente, los valores de este parámetro se asocian con la velocidad
de corrosión. De esta forma, cuanto mayor sea la desviación estándar de un registro mayor
será la velocidad de corrosión del sistema estudiado. Se le relaciona con la distancia que van
tomando los valores con respecto a la trayectoria que sigue la serie de tiempo [49].
(26)
4. Raíz cuadrada media (rms): el valor de rms es la raíz cuadrada del valor promedio del
cuadrado del valor de potencial o corriente (con tendencia). En términos prácticos es una
Unidad Anticorrosión - UV
18
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
medida de la energía disponible de la señal, incluyendo el efecto de cualquier valor medio de
potencial o corriente de dc.
(27)
5. Sesgo (skew) (g1): el skew es la medida de la simetría de la distribución, está normalizada
respecto a una distribución normal, de tal manera que el valor indica meramente la forma de la
distribución, y es independiente de la media y la desviación estándar. Se obtiene al dividir el
tercer momento entre la desviación estándar, y puede tener un valor positivo, negativo o de
cero [50].
(28)
Si en una serie de tiempo los transientes se presentan en una sola dirección con respecto a su
distribución, estarán entonces claramente sesgadas y la medición puede contener información
útil para detectar cuáles son los transientes asociados a las picaduras metaestables. La figura 5
ilustra este caso.
Figura 5. Sesgo de una distribución [41].
6. Kurtosis (g2): medida de la figura que adquiere la distribución comparada con la
distribución normal. Se obtiene del cociente del cuarto momento y la desviación estándar. La
figura 6 ilustra este caso.
Unidad Anticorrosión - UV
19
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
(29)
7. Coeficiente de variación (cdv): este es la desviación estándar dividida por la media y es
una medida del nivel de ruido de la señal comparada con su valor medio.
(30)
Figura 6. Kurtosis de una distribución [41].
8. Índice de localización (IL): El índice de localización se define como el cociente de la
desviación estándar de la corriente medida (σi), entre la raíz cuadrada media (RMS) de la
corriente medida. En términos generales se puede decir que es una medición de la señal,
incluyendo el efecto de la corriente directa o la media de la corriente.
Entonces se tiene que el IL es [51, 52]:
(31)
Así valores de IL cercanos a 1, indica que el proceso está siendo dominado por corrosión
localizada. Mientras que valores cercanos a 0, indica que el proceso está siendo dominado por
corrosión uniforme. En términos generales el rango de valores del IL se puede observar en la
tabla 2.
Unidad Anticorrosión - UV
20
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
Tabla 2. Correlación entre el índice de picaduras (PI) y el tipo de corrosión [44, 53 -56].
Rango de valores del índice de picadura
0.001 < PI < 0.01
0.01 < PI < 0.1
0.1 < PI < 1.0
Tipo de corrosión esperada
Corrosión Uniforme
Corrosión Mixta
Corrosión Localizada
Sin embargo, Eden [53] menciona en sus trabajos relacionados con el RE, que el IL debe ser
utilizado con mucho cuidado, ya que un valor cercano a 1, no siempre indica corrosión
localizada.
9. Resistencia de ruido (Rn): Recientemente en ruido se ha utilizado considerablemente en la
investigación de los fenómenos de corrosión, encontrándose en forma empírica equivalente a
la resistencia a la polarización (Rp), siendo un sustento mas solido en la evaluación de la
corrosión un forme por medio de la técnica de ruido electroquímico, inclusive se ha
encontrado la relación entre un análisis teórico en resistencia en ruido basado en los
fundamentos teóricos electroquímicos, llegando a la conclusión que la resistencia en ruido es
equivalente a la Rp y en realidad es una forma especial de resistencia de polarización lineal
llamada resistencia estadística de polarización lineal [57, 58].
La Rn se obtiene dividiendo la desviación estándar del potencial medido (σE) entre la
desviación estándar de la corriente medida (σi) [13]:
(32)
Finalmente multiplicamos el Rn por el área total expuesta:
(A)
(33)
Una vez obtenida la Rn, se puede calcular la corriente de corrosión (icorr), haciendo una
similitud entre la Rn y la Rp, utilizando la ecuación de Stern y Geary [59,60]:
(34)
2.6.5.3 Dominio de la frecuencia
El análisis matemático de la señal de ruido electroquímico se ha venido transformando en los
llamados espectros de densidad de energía tanto para potencial como para corriente. Estos
espectros permiten determinar a partir de la señal original de ruido (E, i vs t) la amplitud de las
frecuencias presentes en la señal. Para este propósito existen numerosos algoritmos
matemáticos que hacen esta determinación, tales como:
Unidad Anticorrosión - UV
21
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas







Modelo de Movimiento Promedio (MA)
Modelo Autorregresivo (AR)
Modelo de Movimiento Autorregresivo (ARMA)
La Transformada de Wavelet
Modelo Mecánico General de Halfort
La Transformada rápida de Fourier (FFT)
Método de Máxima Entropía (MEM)
Los dos últimos métodos son los que han tenido mayor aplicación en los últimos años, esto,
debido a la relativa facilidad de aplicación y la no muy complicada interpretación de los
espectros. La FFT produce un espectro ruidoso mientras que el MEM produce un espectro más
plano. Sin embargo la FFT puede llegar a ser tan plana y la MEM tan ruidosa dependiendo del
orden de magnitud usado en el algoritmo.
1. Método de la Transformada de Fourier (FFT): Los datos experimentales de RE en el
dominio del tiempo al dominio de la frecuencia permite la observación de la dependencia de la
frecuencia en los fenómenos del RE que se estén investigando. FFT puede procesar de manera
directa la información en ondas seno que se necesitarán para combinarse con objeto de
obtener la señal observada. Cuando el cálculo se limita a un conjunto finito se puede usar la
transformada discreta de Fourier (DTF), que normalmente está desarrollado en los algoritmos
de la transformada rápida de Fourier. La densidad de espectro de potencia se determina como
la amplitud al cuadrado de las ondas de seno dividido por la separación de la frecuencia. Este
método produce un ruido espectral el cuál se puede limpiar [61].
2. Método de Máxima Entropía (MEM): en este método se puede usar como primer paso la
función de autocorrelación (ACF), la cual genera un valor promedio del producto del voltaje
(o corriente) en un tiempo y del voltaje (o corriente) en un tiempo posterior. Este método no
genera ruido espectral mientras no se usen espectros de alto orden [62].
Una vez obtenido el registro de tiempo su representación en el dominio de la frecuencia
obtenida mediante algoritmos matemáticos: la transformada rápida de Fourier y el método de
máxima entropía. En ambos casos se obtiene una curva, en función del logaritmo de la
frecuencia, que representa la amplitud del ruido (dB) o la densidad de potencia espectral
(PSD) – siendo la amplitud del ruido la raíz cuadrada de la densidad de potencia espectral – .
La curva resultante (ver figura 7), describe un tramo rectilíneo, independiente de la frecuencia,
en el rango de las bajas frecuencias, y un tramo inclinado en el rango de las altas que se
designa genéricamente por ruido del tipo 1/fn.
Unidad Anticorrosión - UV
22
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
Figura 7. Aspecto del ruido en corriente producido por un fenómeno aleatorio que se describe
mediante el modelo de Poisson.
Este tipo de curvas es consecuencia del carácter aleatorio o parcialmente aleatorio de los
transitorios de corriente y de potencial que pueden ser descritos mediante una función de
probabilidad de Poisson:
(35)
Función que queda reducida a una distribución exponencial de la forma:
(36)
Cuando la probabilidad de que no ocurra ningún evento es nula – determinista –. Si a
continuación se determina la transformada de Fourier de dicha distribución exponencial, se
obtiene una función cuya amplitud tiene la forma 1/fn.
Esto es cierto, de forma general, para el ruido de potencial en condiciones de circuito abierto,
sin embargo, cuando se determinan procesos de corrosión uniforme están teniendo lugar, la
amplitud del ruido en corriente y su densidad de potencia espectral (por sus siglas en ingles
PSD) son independientes de la frecuencia, describiendo lo que se denomina “ruido blanco”.
Son precisamente las variaciones de aspecto ocurridas en estas curvas las que a lo largo de los
años se han tratado de entender y relacionar con los diferentes tipos de corrosión en los
distintos sistemas [63,64].
3. Impedancia del Ruido Electroquímico (Zn): PSD = espectro de densidad de potencial y
corriente.
(37)
Unidad Anticorrosión - UV
23
CAPITULO 2. Técnicas electroquímicas
4. Análisis de wavelets: Una función wavelet es capaz de superar los límites del análisis de
Fourier y se ha utilizado ampliamente en los campos de la química analítica. El análisis de
wavelets parece ser más versátil al extraer más componentes contenidos en los datos
generados por la técnica de ruido electroquímico, mostrando el peso relativo de sus
contribuciones. Las transformadas de los wavelets son una posibilidad para el estudio de
señales no-estacionarias, las cuáles son difíciles si se tratan con el análisis de Fourier [65].
2.6.6 Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIE)
La técnica de EIE, es un método electroquímico utilizado en estudios de corrosión, el cual se
basa en el uso de una señal de corriente alterna (CA) que es aplicada a un electrodo (metal) y
determinando la respuesta en corriente.
En el procedimiento experimental más comúnmente usado, se aplica una pequeña señal de
potencial (E) a un electrodo y se mide su respuesta en corriente (I) a diferentes frecuencias.
No obstante, en ciertas circunstancias, es posible aplicar una señal pequeña de corriente y
medir la respuesta en potencial del sistema. Así, el equipo electrónico usado procesa las
mediciones de potencial – tiempo y corriente – tiempo, dando como resultado una serie de
valores de impedancia correspondientes a cada frecuencia estudiada. Esta relación de valores
de impedancia y frecuencia se denomina “espectro de impedancia” [66].
El uso de la técnica de impedancia puede proporcionar diferente información sobre un sistema
de corrosión:




Resistencia del electrolito, Rs.
Resistencia a la polarización, Rp, frecuentemente llamada resistencia a la transferencia
de carga, la cual se utiliza para calcular la velocidad de corrosión.
Impedancia de Warburg, la cual proporciona información sobre los procesos
controlados por difusión.
Capacitancia, CdI, la cual proporciona información sobre las propiedades de la capa
dialéctica y películas [67].
Para modelar un proceso de corrosión electroquímica se pueden usar circuitos eléctricos
equivalentes. La reacción de corrosión puede simularse por una o más resistencias, y la doble
capa electroquímica puede simularse por una combinación de resistencias, capacitancia e
inductancia [68].
Unidad Anticorrosión - UV
24
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
2.7 Electrodo Cilíndrico Rotatorio (ECR)
Muchos procesos industriales involucran el movimiento de líquidos corrosivos sobre
estructuras metálicas, por lo que se entiende que la influencia del flujo en los procesos de
corrosión es una materia importante que debe ser considerada en el diseño y operación del
equipo industrial. La necesidad de minimizar costos en el manejo de fluidos demanda altas
velocidades de flujo. Desafortunadamente esto lleva a aumentar el riesgo de corrosión en los
equipos. Algunas de las tareas en que se sufren estos problemas son: tecnología marina,
producción de gas y petróleo, industrias de energía, etc.
Cuando se realizan pruebas electroquímicas a estos sistemas se puede obtener información
acerca de:




La velocidad de corrosión y la forma en que se da esta
Criterios de diagnostico
Mecanismos por efecto del flujo
Características hidrodinámicas y parámetros como: La velocidad de transporte de
masa, grado de turbulencia, esfuerzos de corte, etc.
Es por ello que el uso del Electrodo Cilíndrico Rotatorio (ECR) como un sistema de
evaluación hidrodinámico ha tenido gran aceptación en el estudio de los fenómenos de
corrosión bajo condiciones de flujo turbulento [69,70]. Esta aceptación es debido a sus
características, entre las cuales se pueden mencionar: Propiedades de transferencia de masa
definidos, operación en condiciones de flujo turbulento, cantidad de medio corrosivo pequeña,
etc. [71,72]. Se ha encontrado que para un ECR, la transición entre el flujo laminar y
turbulento ocurre a bajas velocidades de rotación. Esta transición se ha sugerido que ocurre a
valores de número de Reynolds de aproximadamente 200. Para valores superiores a 200 Re,
este valor es aproximadamente equivalente a una velocidad periférica de 0.002m s-1 (38rpm),
para un cilindro de 0.01m de diámetro inmerso en un fluido de ν=1x10-6 m2/s (agua pura) [73].
El objetivo del cilindro rotatorio (ver figuras 8 y 9) es construir un experimento de laboratorio
que cumpla con condiciones similares del mecanismo de corrosión que pueda ocurrir en una
planta industrial. La hipótesis que para obtener la misma interacción fluido-metal en el
laboratorio y en la planta, el aparato usado para simular la geometría de la planta debe ser
operado de manera que el esfuerzo de corte sea el mismo que el encontrado en la geometría de
la planta [74].
Unidad Anticorrosión - UV
25
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
Figura 8. Sistema de Electrodo Cilíndrico Rotatorio (ECR)
Figura 9. Representación esquemática del Electrodo Cilíndrico Rotatorio: A) Vista lateral del
equipo, B) Vista de frente [75].
Unidad Anticorrosión - UV
26
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
Silverman asumió que el efecto del flujo, que presenta un modelo simulado, en la velocidad de
corrosión, es igual al que presenta el flujo en una situación real, por ejemplo en una tubería. El
siguiente enunciado es la base que ha utilizado Silverman para justificar el uso del ECR.
Cuando se desea simular sistemas donde la velocidad del fluido afecta la velocidad de
corrosión, el uso de una geometría, está basado en: “Si la velocidad de corrosión es sensible a
la velocidad de un fluido en una geometría, las condiciones pueden ser reproducidas para que
se presente el mismo mecanismo en una geometría simulada” [74].
El tipo de flujo que se presenta en el desplazamiento de un fluido por un canal es muy
importante en los problemas de dinámica de fluidos. Cuando los fluidos se mueven por un
canal cerrado de cualquier área de corte transversal, se puede presentar cualquiera de dos tipos
diferentes de flujo, dependiendo de las condiciones existentes [76]. El primer tipo de fluido es
el conocido como “flujo laminar”. Este tipo de fluido se da preferentemente cuando las
velocidades del fluido son bajas, y a estas velocidades las partículas del fluido se mueven
completamente como líneas rectas, por lo que el movimiento del fluido se considera en forma
de capas o en láminas paralelas al origen de referencia. En la figura 10 se muestra una forma
de visualizar el flujo laminar en un conducto circular. Anillos concéntricos de fluido se
trasladan siguiendo una trayectoria recta y uniforme. Hay poca mezcla o ninguna de fluido a
través de los “limites” de cada capa, conforme el flujo se desplaza por el conducto. Si
inicialmente el fluido en el tubo esta como se muestra en la figura (10a), después de un corto
intervalo de tiempo las capas se habrán desplazado como en la figura (10b).
Figura 10. Ilustracion del flujo laminar en un conducto circular [77,78]
El segundo tipo de flujo es el conocido como “flujo turbulento”. En este las partículas no
tienen una trayectoria definida, dejan de ser rectas y presentan un gran desorden, se dice
entonces que ocurre un mezclado completo del fluido. Una característica de los flujos
turbulentos es la existencia de elementos en los que el flujo se mueve muy rápido y de forma
aleatoria. Estos elementos son conocidos como remolinos o “eddies” [79].
2.7.1 Relaciones empíricas para la transferencia de masa en el flujo turbulento
Se sabe que el cambio de flujo laminar a flujo turbulento depende de la velocidad con la que
el flujo se está moviendo. Reynolds desarrollo un criterio para poder determinar si el flujo es
laminar o turbulento [80]. El numero de Reynolds (Re), define la velocidad relativa del fluido
Unidad Anticorrosión - UV
27
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
en función de una longitud característica “l”, es decir, la relación entre fuerzas convectivas y
viscosas del fluido, definiendo el flujo laminar o turbulento. La longitud característica “l” se
define de acuerdo al sistema bajo estudio. El número de Reynolds se define como:
(38)
Donde u es una velocidad característica del fluido del sistema en estudio y v es la viscosidad
cinemática del fluido.
Como ya se ha mencionado anteriormente, las velocidades de flujo bajas se considera al flujo
como laminar y a velocidades altas el flujo es turbulento. Uno de los parámetros que indica el
tipo de flujo presente es el número de Reynolds. Con este se puede observar que la transición
del flujo en un rango de velocidades depende de: la geometría del sistema, la viscosidad y la
rugosidad de la superficie. Otros parámetros (números adimensionales) que ayudan en el
estudio de la corrosión en ambientes con flujo de fluidos son: el numero de Shcmidt (Sc) y el
numero de Sherwood (Sh), los cuales se definen como:
El número de Schmidt (Sc) es un número asociado a las propiedades de la transferencia de
masa del fluido y se define, para una especie “i”, como:
(39)
Donde Di es el coeficiente de difusión de la especie “i” en el fluido.
El número de Sherwood (Sh) se asocia al coeficiente de transferencia de masa (K) de una
especie “i” en el fluido y se expresa como:
(40)
En términos generales, para un sistema electroquímico Ki se puede definir como la velocidad
de transferencia de masa de una especie i que tiene lugar en un fluido dividido por la
diferencia de concentración de i, entre el seno de la solución y la superficie del electrodo.
Para sistemas electroquímicos controlados por transporte de masa, la densidad de corriente de
difusión limite, iLim, puede ser expresada como:
(41)
Donde ΔC es el gradiente de concentración. El coeficiente de transferencia de masa, K, para
un ΔC dado puede entonces ser obtenido mediante iLim usando métodos electroquímicos. Esta
técnica puede también ser aplicada a procesos de corrosión controlados por difusión.
Unidad Anticorrosión - UV
28
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
Basados en la definición del coeficiente de transferencia de masa para una especie i, en un
proceso electroquímico catódico controlado por la difusión, se puede correlacionar la densidad
de corriente límite (iLim) con la Ki de acuerdo a:
(42)
El número de Sherwood puede rescribirse en función de la densidad de corriente límite como:
(43)
Donde n es el número de electrones involucrados en la reacción electroquímica, F es la
constante de Faraday, y Ci es la concentración de i en el seno de la solución.
Los análisis hidrodinámicos han demostrado que los números adimensionales Re, Sc y Sh
pueden relacionarse con la siguiente expresión:
(44)
donde C, x y y son constantes que se determinan experimentalmente y dependen de las
condiciones hidrodinámicas de cada sistema en estudio [81]. Por ejemplo: Berger y Hau
propusieron una expresión entre en Sh, Re y Sc para la región turbulenta en tubos lisos para un
Reynolds (8x103< Re < y 2x105) y un Sc (1000 < Sc < 6000):
(45)
Chilton-Colborn, mostraron que el exponente del número de Reynolds es de 0.80 para
tuberías:
(46)
Shemilt y colaboradores mencionan que el exponente del Reynolds en tubos es menor a 0.86,
en caso de que un oxido en la superficie influya en el transporte de masa.
Eisenberg y colaboradores mostraron que el flujo es dependiente de la velocidad de corrosión
en un cilindro rotatorio tomando un valor de 0.7 para un flujo turbulento:
(47)
Nesic y colaboradores obtuvieron una correlación entre los coeficientes de transferencia de
masa y los valores estimados usando la correlación de Berger y Hau para un tubo liso y la
correlación de Eisenberg y colaboradores, para la geometría del flujo en el cilindro rotatorio
[82,83]. Cuando la relación global de corrosión está limitada por la transferencia de masa, la
rapidez de corrosión es igual a la densidad de corriente de difusión límite:
Unidad Anticorrosión - UV
29
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
(48)
En esta ecuación, se puede observar que la velocidad de corrosión es linealmente proporcional
al coeficiente de transferencia de masa.
En 1954 Eisenberg, Tobias y Wilke [84] publicaron lo que ahora es considerado como el
estudio básico sobre las características de la transferencia de masa en un electrodo cilíndrico
rotatorio. Eisenberg y sus colaboradores se basaron en el estudio electroquímico de la reacción
de reducción-oxidación de los iones de Fe(CN)6 -3 / Fe(CN)6 -4, determinando la relación entre
la densidad de corriente medida de una especie electroáctiva “i” en solución (iLim, i) y la
velocidad de rotación de un electrodo cilíndrico (
). Esta relación está dada por la
siguiente ecuación:
(49)
donde n es el número de electrones involucrados, f es la constante de Faraday, dECR es el
diámetro del cilindro rotatorio, Cb, i es la concentración en el seno de la solución de la especie
iónica “i” involucradas en la reacción electroquímica, v es la viscosidad cinemática del
entorno y Di es el coeficiente de difusión de la especie “i”.
La ecuación para el electrodo cilíndrico rotatorio propuesta por Eisenberg y sus colaboradores
predice, a una temperatura constante, una relación lineal entre la iLim, i medida y la velocidad
de rotación del electrodo, u, elevada a la 0.7:
(50)
donde la constante A es igual a:
(51)
Los estudios del análisis de flujo en el electrodo cilíndrico rotatorio indican que la longitud
característica “l”, usada en los cálculos del Re y el Sh, es igual al diámetro del cilindro (dECR).
Entonces la ecuación puede también ser expresada en términos de los números adimensionales
como:
(52)
La ecuación anterior busca caracterizar un sistema electroquímico donde ocurre una reacción
electroquímica controlada por el transporte de masa, los valores para la constante a y el
exponente b pueden ser determinados experimentalmente para obtener una correlación del
transporte de masa con respecto a las propiedades físicas del electrolito, los parámetros de
flujo dentro de la celda electroquímica y la geometría de la celda.
Unidad Anticorrosión - UV
30
CAPITULO 2. Electrodo Cilíndrico Rotatorio
La primera correlación sistemática haciendo uso de todos los parámetros medidos U, d, v
(=η/ρ), C, D y iL fue deducida por Eisenberg [84], quien demostró que la dimensión critica d
estaba en factor del diámetro del cilindro rotatorio R1 mas que del espacio anular (R2-R1). La
ecuación de velocidad de transferencia de masa para una geometría específica comúnmente es
derivada mediante una correlación empírica de los datos experimentales obtenidos dentro de
ciertos límites. Esta usualmente tiene la siguiente forma:
(53)
En la ecuación anterior, a, m y n son constantes empíricas. Típicamente, ½<m<1 y ¼<n<1
[81].
2.7.2 Uso del ECR en los estudios de la corrosión
Un proceso de corrosión puede ser influenciado, de diferentes maneras, por el movimiento
relativo entre el metal y el entorno corrosivo. Este movimiento relativo puede aumentar la
transferencia de calor y masa de los reactivos hacia y desde la superficie del metal que se
corroe, con el consiguiente aumento en la velocidad de corrosión. Además, si están presentes
partículas sólidas, la eliminación de las películas protectoras, la erosión y el desgaste sobre la
superficie metálica puede ocurrir. La corrosión de la estructura metálica en un flujo turbulento
es complejo, pero este problema se ha estudiado principalmente en la industria petrolera.
El tipo más común de las condiciones de flujo que se encuentran en procesos industriales es
turbulento y de acuerdo con el aumento de la necesidad de describir la corrosión de metales en
condiciones de flujo turbulento algunos sistemas hidrodinámicos de laboratorio se han
utilizado con diferentes grados de éxito. Entre estos sistemas hidrodinámicos, es posible
mencionar al electrodo cilindro rotatorio (ECR).
Estudios de aceros bajo carbono como los aceros API especificación 5L, han sido poco
estudiados en condiciones de flujo turbulento utilizando el ECR, así como en aleaciones
metálicas, siendo una herramienta útil para la comprensión de los procesos de transferencia de
masa, los efectos de las películas superficiales, los fenómenos de inhibición, etc. [85-88], es
por ello que se deben realizar más investigaciones que involucren el flujo turbulento en los
procesos de corrosión para tener una mayor información y conocimiento del efecto del flujo
turbulento en corrosión.
Unidad Anticorrosión - UV
31
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
2.8 Aceros API 5L
Los aceros al carbono API 5L se dividen o clasifican en dos tipos los PSL1 Y PSL2, estas
clasificaciones definen los diferentes estándares y requerimientos técnicos. Existen diferentes
grados estándar de aceros A25, A, B, X42, X46, X52, X56, X60, X65, X70 y X80. La
composición química y las propiedades mecánicas de grados intermedios están sujetas a
acuerdos entre el cliente y el fabricante, debiendo ser consistentes con los correspondientes
requerimientos para los cuales el material es intermedio. Debido a la alta demanda de
fabricación de estos aceros para el transporte de crudo, gas y combustible, se debe tener en
cuenta un especial cuidado con las características del acero para evitar en todos sus sentidos
alguna falla [89].
Los materiales comúnmente utilizados para construir oleoductos y gasoductos son los aceros
que pertenecen a la especificación API-5L (Americam Petroleum Institute), normativa más
importante a nivel internacional para tubería de conducción, en particular en tubos de acero de
bajo contenido de carbono (0.08-0.12 wt.%) y de baja aleación (aceros con V, Ti, Nb). El
acero API X70 y X60 es uno de los aceros utilizados para la construcción de tuberías por la
industria del petróleo en México, generalmente para el transporte de hidrocarburos [14,90,91].
2.8.1 Aceros API 5L – X60
Los aceros comúnmente usados para construir gasoductos y oleoductos pertenecen a la serie
API 5L. Se designa con una X seguida de dos cifras, que representan los dos primeros dígitos
del valor mínimo del límite de fluencia, por ejemplo un acero API – X60 designa un acero
cuyo límite de fluencia es de 60000 lb/plg2 como mínimo.
Los procesos termodinámicos y de soldadura también han sido considerados. Así por ejemplo,
se ha recomendado utilizar temperaturas de laminación relativamente altas durante los pasos
finales de laminación gruesa con el propósito de obtener microestructuras ferriticas uniformes.
Durante los procesos de soldadura, se recomienda obtener zonas afectadas por el calor con
poca dureza, a fin de asegurarse la ausencia de hidrogeno, el cual se relaciona directamente
con el agrietamiento de esta zona.
Es conocido que las propiedades finales de este tipo de aceros, está directamente relacionada
con su microestructura final. Las propiedades de interés en estos aceros son la tensión,
tenacidad, ductilidad y soldabilidad. El control de la microestructura final inicia durante la
solidificación y continúa durante el calentamiento, la laminación en caliente y subsecuentes
procesos, como lo es el conformado de tubos. Por lo que una comprensión de los factores que
guían a la manipulación de la austenita es esencial para obtener una microestructura optima al
final del proceso de fabricación de tubos. Para tal propósito, se le han añadido pequeñas
cantidades de elementos, tales como Titanio, Niobio y Vanadio para formar carburos y
nitruros y/o carbonitruros, con el fin de obtener tamaños de granos finos y mejorar el límite de
fluencia y la tenacidad, reduciendo la temperatura de transición de impacto.
Unidad Anticorrosión - UV
32
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
Actualmente en la fabricación de los aceros, se controlan las partes por millón de los
elementos intersticiales tales como el Carbono y el Nitrógeno, se ha disminuido el contenido
de Azufre a niveles de 0.002% en peso (reduciendo al susceptibilidad al agrietamiento
inducido por Sulfuros) y el contenido de Fosforo (para reducir la tendencia al endurecimiento
en las regiones segregadas), de tal forma que los aceros resultantes presentan microestructuras
de granos ferriticos con niveles muy bajos de inclusiones no metálicas mediante el control de
la morfología de los Sulfuros, lo cual mejora también el comportamiento de la tenacidad y la
resistencia a la degradación por gas amargo, del acero resultante.
La composición de la aleación puede afectar en gran medida la susceptibilidad a fracturarse.
Por ejemplo, para lograr las mejoras en las propiedades mecánicas de los aceros microaleados,
se ha disminuido el contenido de Carbono esto con el fin de lograr un aumento en la tenacidad
a baja temperatura, y la resistencia se ha compensado con la adición de elementos
microaleantes.
El acero motivo de nuestro estudio es un acero microaleado con la composición química
mostrada en la tabla 3.
Tabla 3. Composición química del acero API 5L – X60 [92,93].
API 5L
X60
C
Mn
Si
P
S
Al
Nb
Cu
Cr
Ni
V
Ti
Ca
B
0.12
1.57
0.14
0.011
0.002
0.043
0.09
0.32
0.32
0.17
0.004
0.015
0.005
0.004
2.8.2 Acero API 5L – X70
Son considerados como aceros de baja aleación y alta resistencia, normalizados por la
especificación API 5L y son utilizados comúnmente para la construcción de gasoductos y
oleoductos. Se designa con una X seguida de dos cifras que representan el valor mínimo del
límite de fluencia (YS). El acero API X-70 es uno de los tantos aceros para tubería utilizados
por la industria del petróleo, ya que son generalmente utilizados para el transporte de fluidos,
el numero 70 significa que el límite de fluencia mínima es de 70 000 lb/in2.
Con respecto a la composición química del acero, debe ser diseñada de tal forma que responda
al proceso de laminación en caliente controlado, junto con el procedimiento de enfriamiento
acelerado para alcanzar el límite de fluencia y la tenacidad que requieren las tuberías de aceros
de diámetro mayores, en donde el acero con especificación y grado API 5L X-70 ha sido el de
mayor aceptación.
Unidad Anticorrosión - UV
33
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
La composición química del acero que satisface las propiedades mecánicas del X-70, con
resistencia al gas amargo, es de tipo Fe-C-Mn-Nb. El acero motivo de nuestro estudio es un
acero microaleado con la composición química mostrada en la tabla 4.
Tabla 4. Composición química del acero API 5L – X70 [94,95].
API 5L C
Mn Si
P
S
Al
Nb
Ni
Mo V
Ti
Cb
B
1.60
0.025
0.020
0.043
0.09
0.17
0.25
0.015
0.050
0.004
X70
0.037
0.35
0.06
2.8.3 Proceso de soldadura por arco sumergido (SAW)
En la fabricación de tubos API 5L con costura, la unión longitudinal de la placa preformada
como un cilindro (costura) se realiza mediante un proceso de soldadura automático o
semiautomático que utiliza un electrodo con un núcleo de alambre cuyo propósito es conducir
la energía eléctrica por el arco y proporcionar el metal adecuado para el depósito como
muestra la figura 11.
Figura 11. Proceso de soldadura por arco sumergido SAW.
La soldadura de arco sumergido se emplea cuando se requiere una gran velocidad de
aportación. El método funde una considerable cantidad de metal base, así como de varilla de
relleno. La estructura granular del cordón se parece mucho a la de la fundición. La mayor
parte de las soldaduras por arco sumergido se realizan en instalaciones automáticas, en las que
Unidad Anticorrosión - UV
34
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
posicionadores y porta piezas mantienen la pieza y regulan la distorsión, estando las
condiciones totalmente bajo control automatizado.
Las características principales de la soldadura por arco sumergido son:





Temperatura de la llama de 3500 a 4000°.
El estado del metal de aporte durante la soldadura es fluido.
No se necesita la aplicación de fuerza mecánica para la soldadura.
Toda clase de hierros y algunos metales no ferrosos son soldables
Puede emplearse en trabajos de reparación.
Los tubos ya fabricados, siguiendo esta especificación pueden ser normalizados y templados,
relevados de esfuerzos sub-críticos y los grados X pueden ser enfriados y templados. Sin
embargo según el tratamiento térmico aplicado, varia la microestructura y esto se ve reflejado
en las propiedades mecánicas del material.
2.8.4 Metalurgia de los aceros API y de sus soldaduras
Durante el proceso de enfriamiento de una fundición el metal liquido comienza a solidificarse
en una fase (austenita) + liquido y al seguir enfriando, se alcanza la temperatura de la
transformación eutectoide y precipitan de esta austenita, simultáneamente, fase alfa (ferrita) y
Fe3C (cementita) en forma del eutectoide perlita. La perlita a mayores aumentos se distingue
por tener una estructura laminar. Por lo tanto, la microestructura esta, formada por colonias de
carbono bajos (0.025 < %C < 0.8 como se muestra en la figura 12) están dentro del grupo de
los aceros hipoeutectoides.
Figura 12. Diagrama de fases Fe-Fe3C
Unidad Anticorrosión - UV
35
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
La microestructura de la soldadura por arco sumergido generalmente son compuestas de una
compleja mezcla de constituyentes microestructurales. Los depósitos de arco sumergido en
aceros de alta resistencia abarcan los siguientes constituyentes microestructurales:

Ferrita proeutectoide, en masivo equiaxial o como venas finas de austenita delineada
anteriormente en el límite de grano.

Ferrita Widmanstatten (como listones paralelos a la ferrita emanados anteriormente en
los límites de grano de la austenita).

Ferrita acircular, una estructura resistente encontrada dentro del cuerpo de los granos
austeníticos.

Austenita conservada o listones de martensita (referida algunas veces como fases de
austenita-martensita).

Otros productos, incluyendo Perlita y Bainita.
La microestructura de la ferrita en la soldadura son ilustrados en la figura 13.
Figura 13. Microestructura del metal depositado en una soldadura de arco sumergido. (a)
Ferrita proeutectoide, (b) Ferrita sideplate y (c) Ferrita acircuar [96].
2.8.5 Características de la unión soldada
El suministro de calor durante el proceso de soldadura es un factor que afecta la temperatura y
velocidad de enfriamiento del cordón de soldadura y consta de varias zonas: 1) Zona de
fusión, 2) Interface de soldadura, 3) Zona afectada por el calor y 4) Zona de metal base no
afectada.
Unidad Anticorrosión - UV
36
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
1. Zona de Fusión
Consiste en una mezcla de metal de aporte y de metal base que se ha fundido por completo.
Esta zona se caracteriza por un alto grado de homogeneidad entre los metales componentes
que se han fundido durante la soldadura. La solidificación en la zona de fusión se asemeja a
un proceso de fundición. En la soldadura, el molde se forma por medio de los bordes o
superficies no fundidos de los componentes que se están soldando. La diferencia significativa
entre la solidificación en fundición y la soldadura es que en esta ultima ocurre un crecimiento
de grano epitaxial. La estructura de grano en el área de fusión cerca de la zona afectada
térmicamente tiende a imitar la orientación cristalográfica de la zona afectada por el calor
circundante. Mas hacia el centro de la zona de fusión se desarrolla una orientación
preferencial, en la cual los granos están aproximadamente perpendiculares a los límites de la
interface de soldadura.
2. Interface de soldadura
Es un estrecho límite que separa la zona de fusión de la zona afectada por el calor. La interfase
consta de una banda completa y delgada de metal base fundido o parcialmente fundido
durante el proceso de fusión (el fundido se localiza dentro de los granos), el cual se ha
solidificado inmediatamente después y antes de mezclarse con el metal en la zona de fusión.
Por tanto, su composición química es idéntica a la del metal base [97].
3. Zona afectada por el calor
Cuando partes estructurales son soldadas por fusión, en la junta, el material de ambos
componentes es calentado hasta su punto de fusión bajo condiciones de restricción impuestas
por la geometría del sistema. Debido a este severo ciclo térmico la estructura original del
material y sus propiedades son modificadas en una región cercana a la soldadura. Este
volumen de material afectado térmicamente se lo denomina usualmente como zona afecta por
el calor (ZAC).
Desde un punto de vista metalúrgico la zona afectada por el calor de una soldadura por fusión
en aceros puede ser dividida en tres zonas: supercrítica, intercrítica y subcrítica. La zona
supercrítica puede, a su vez, ser dividida en otras dos: la zona recristalizada de grano grueso
(ZRg), cercana a la línea de fusión y la zona recristalizada de grano fino (ZRf), que
corresponde al material que no alcanzó temperaturas demasiado elevadas (<1100ºC) (29) [98].
2.8.6 Corrosión en soldaduras de aceros al carbono
El comportamiento de la corrosión en las soldaduras de los aceros al carbono producido por
soldadura de fusión depende de muchos factores; La corrosión en las soladuras de los aceros
al carbono puede ser debido a efectos metalúrgicos, como es el caso de la corrosión de la zona
afectada por el calor y/o del cordón de soldadura, o puede estar asociada con los aspectos
Unidad Anticorrosión - UV
37
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
geométricos, tales como la concentración de esfuerzos en la punta de la soldadura, o la
creación de grietas debido al diseño de unión. Además, las condiciones ambientales
específicas pueden inducir corrosión localizada tales como la temperatura, la conductividad
del fluido corrosivo o el espesor de la película liquido corrosiva en contacto con el metal. En
algunos casos, ambos factores geométricos y metalúrgicos pueden influir en el
comportamiento, tal como en “Stress Corrosión Cracking” (SCC). La corrosión preferencial
de piezas soldadas de aceros al carbono se ha investigado desde 1950 [99].
1. Corrosión en el cordón de soldadura
Los cordones de soldadura de oleoductos y gasoductos constituyen una de las zonas críticas
más susceptibles donde podría iniciarse la corrosión, esto debido a la presencia de entallas
(deformaciones por esfuerzos) o concentradores de tensión, defectos superficiales,
inclusiones, heterogeneidades estructurales que lleva consigo la unión soldada y cuando se
encuentran presentes en los ductos agua, ácido sulfhídrico, bióxido de carbono y alta presión
de operación, tenemos el cuadro ideal para que se desarrolle el mecanismo de corrosión y
agrietamiento por hidrógeno inducido [100].
2. Corrosión en la zona afectada por el calor (ZAC)
La región más susceptible al agrietamiento es la zona afectada por el calor y esto se debe a la
transformación inducida por el calor de la soldadura y que proporciona las condiciones para la
corrosión por esfuerzos (SCC) y/o daño por hidrógeno. Estos tipos de corrosión en equipos
para servicio amargo han sido investigados con profundidad durante varias décadas. Por
ejemplo, en México destaca el trabajo de R. Galván y colaboradores. Sobre la corrosión de
aceros de alta resistencia en presencia de H2S [101, 102].
Un ejemplo de la corrosión preferencial en la ZAC de una soldadura de un acero al carbono se
ilustra en la figura 14:
Daño por corrosión
Figura 14. Corrosión preferencial en la ZAC de una soldadura de acero al carbono en un
ambiente acuoso.
Unidad Anticorrosión - UV
38
CAPITULO 2. Aceros API 5L X60 y X70
Las transformaciones metalúrgicas que ocurren a través del cordón de soldadura y de la zona
afectada por el calor y las microestructuras resultantes pueden significativamente alterar la
velocidad de corrosión intrínseca del acero. En muchos casos, la causa subyacente del
problema de la corrosión es la diferencia de potencial electroquímico entre el metal de
soldadura y el metal base [99].
Unidad Anticorrosión - UV
39
CAPITULO 3
DESARROLLO EXPERIMENTAL
No existen conocimientos más elevados o más
bajos, sino un conocimiento único que emana
de la experimentación.
Leonardo da Vinci
CAPITULO 3. Metodología experimental
3.1 Materiales y equipos
En el desarrollo experimental del presente trabajo se utilizaron los siguientes materiales,
equipos y sustancias:
El material utilizado para la experimentación proviene de secciones de tubos de aceros API
X60 y X70 siendo maquinados para obtener muestras de forma cilíndrica para las mediciones
en condiciones estáticas y de flujo turbulento mediante la técnica de ruido electroquímico.
Materiales.

Electrodo de trabajo. Muestras cilíndricas de cordón de soldadura y metal base de
aceros API X60 y X70

Electrodo de referencia: Electrodo saturado de calomel

Electrodo auxiliar: Electrodo de grafito

Material de vidrio diverso: Vaso de precipitado, pipeta, varilla, matraz, etc.

Celda electroquímica de acrílico

Papel abrasivo grado 220, 400 y 600

Parafilm

Capilar de Luggin
Equipos.

Potenciostato/Galvanostato

Computadora con software Corrwie 2.0

Electrodo cilíndrico rotatorio

Microscopio electrónico de barrido

Microscopio óptico

Taladro
Unidad Anticorrosión - UV
40
CAPITULO 3. Metodología experimental
Medio de prueba.


La solución electrolítica utilizada fue agua de mar sintética de acuerdo a la norma
ASTM D-1141 (ver tabla 5).
Se utilizó un capilar de luggins como conector de las celdas, compuesto por una
solución solidificante rica en sales (agar agar).
Tabla 5. Composición química del agua de mar sintética [103].
Componente
Concentración gr/L
NaCl
24.53
MgCl2
5.20
Na2SO4
4.09
CaCl2
1.16
KCl
0.695
NaHCO3
0.201
3.2 Maquinado de las muestras de acero API 5L X60 y X70
Se rebeló la microesturctura de los aceros X60 y X70 para delimitar la zona de metal base,
zona afectada por el calor y zona de fusión, se obtuvieron cilindros que abarcaran dichas
zonas para cada acero como se muestra en las figuras 15 y 16. Cabe mencionar que las
muestras cilíndricas se obtuvieron mediante un corte con chorro de refrigerante, con la
finalidad de no aplicar calor y que modificara su microestructura.
Figura 15. Obtención de las muestras de trabajo del acero X60 para el estudio de la corrosión
mediante técnicas electroquímicas
Unidad Anticorrosión - UV
41
CAPITULO 3. Metodología experimental
Figura 16. Obtención de las muestras de trabajo del acero X70 para el estudio de la corrosión
mediante técnicas electroquímicas
Todas las muestras ó electrodos de trabajo fueron maquinados en forma cilíndrica presentando
un área total de exposición al medio corrosivo de 3.13 cm2 para condiciones estáticas (0 RPM)
y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) para ser colocados en el porta muestras
del ECR (ver figura 17).
Todas las muestras fueron pulidas con papel abrasivo grado 100, 220, 320, 400 y 600.
Después de pulirse las muestras, fueron enjuagadas con agua destilada y desengrasadas con
acetona y finalmente colocadas en un desecador.
Porta muestras
Contacto eléctrico
Muestras de acero X60
y X70
0.9 cm
Área: 3.13 cm2
Área: 3.13 cm2
Área de inserción
de las muestras
Aislante
(Teflón)
Figura 17. Electrodo de trabajo para condiciones de flujo turbulento y estático
Unidad Anticorrosión - UV
42
CAPITULO 3. Metodología experimental
3.3 Evaluación electroquímica mediante las técnicas de RE y EIE.
 Ruido electroquímico (RE)
Se utilizo un sistema de tres electrodos, compuesto por dos electrodos de trabajo
nominalmente idénticos (ET1 y ET2) y un electrodo de referencia (ER) de calomel (ver figura
18).
controlador
Controlador
ECR
ET 2
ET 1
ER
Figura 18. Arreglo experimental utilizado en mediciones de ruido electroquímico, bajo
condiciones de flujo
Se tomo un total de 1200 puntos con una velocidad de barrido de 1 mV por segundo. Las
mediciones se llevaron a cabo bajo diferentes condiciones de flujo (100, 1000, 2000, 3000 y
5000 RPM) y en condiciones estáticas durante 24 horas.
 Espectroscopia de Impedancia Electroquímica (EIE)
Se utilizo un sistema de tres electrodos, compuesto por un electrodo de trabajo (ET1) un
electrodo de referencia (ER) de calomel y un electrodo auxiliar (EA) de grafito. El rango de
frecuencia que se empleo fue de 10000 a 0.01Hz, y una amplitud de voltaje de 10 mV.
Las lecturas fueron tomadas al inicio de la experimentación y a las 24 horas de exposición de
la muestra (ver figura 19).
Unidad Anticorrosión - UV
43
CAPITULO 3. Metodología experimental
Controlador
EA
ER
ET
Figura 19. Arreglo experimental de la medición de Impedancia, usando un sistema de tres
electrodos.
Unidad Anticorrosión - UV
44
CAPITULO 4
RESULTADOS Y ANÁLISIS
La inteligencia consiste no sólo en el conocimiento, sino
también en la destreza de aplicar los conocimientos en
la práctica.
Aristóteles.
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.1 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X60 MB
4.1.1 Pruebas electroquímicas del acero API X60 metal base (X60 MB) inmerso en agua
de mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas.
Se llevo a cabo el monitoreo de la corrosión del acero bajo carbono X60 metal base (X60
MB). Dichas muestras fueron sumergidas en una solución de agua de mar sintética,
haciéndose las mediciones electroquímicas en condiciones estáticas y turbulentas (1000, 2000,
3000 y 5000 RPM).
Se realizaron 2 experimentos para el seguimiento del Ecorr y para las técnicas de RE y EIE.
Para fines prácticos cada experimento realizado independientemente se mencionara como:
prueba 1 y prueba 2. En la presentación de resultados a excepción del Ecorr, se muestran las
dos pruebas, para el caso del análisis de RE y EIE RE solo se muestra la prueba 1, la prueba 2
se podrá observar en el anexo A.
4.1.2 Presentación de la comparación del potencial de corrosión (Ecorr) con respecto al
tiempo del acero X60 MB de las pruebas 1 y 2
Se realizo la medición del Ecorr con respecto al tiempo de exposición como primer paso en las
evaluaciones electroquímicas. La figura 20 muestra el Ecorr de las pruebas efectuadas con el
fin de corroborar la reproducibilidad del acero API X60 metal base inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La determinación del potencial de corrosión del acero X60MB en condiciones estáticas y
dinámicas mostraron una buena reproducibilidad indicando la variación del potencial de
corrosión respecto a la velocidad de flujo en las dos pruebas, se puede observar que a medida
que aumento la velocidad de flujo el Ecorr se volvió más electropositivo (ver figura 20). A
continuación se muestran la diferencia de potencial entre cada prueba.
1. En las mediciones en condiciones estáticas X60MB la diferencia de potencial fue de
9mV
2. En las mediciones a 1000RPM X60MB la diferencia de potencial fue de 32mV
3. En las mediciones a 2000RPM X60MB la diferencia de potencial fue de 26mV
4. En las mediciones a 3000RPM X60MB la diferencia de potencial fue de 8mV
5. En las mediciones a 5000RPM X60MB la diferencia de potencial fue de 9mV
Unidad Anticorrosión - UV
45
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-650
Prueba 1-ESTATICO
-510
Prueba 2-ESTATICO
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
-670
-690
-710
-730
-750
-770
-790
-810
-830
-850
Prueba 1-3000RPM
Prueba 2-3000RPM
-530
-550
-570
-590
-610
-630
-650
0
200
400
600
800
1000
1200
0
200
400
TIEMPO (Seg)
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
-470
Prueba 2-1000RPM
-515
-500
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
Prueba 1-1000RPM
-530
-560
-590
-620
-650
-680
-710
-740
Prueba 1-5000RPM
Prueba 2-5000RPM
-530
-545
-560
-575
-590
-605
-620
-635
-770
-800
-650
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
Prueba 1-2000RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-520
Prueba 2-2000RPM
-540
-560
Figura 20.Reproducibilidad del Ecorr en
función del tiempo de exposición de la muestra
de acero API X60 MB inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento.
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
4.1.3 Presentación y análisis de transientes del RE con respecto al tiempo del acero X60
MB en condiciones estáticas y de flujo turbulento
Las figuras 21 a 25 muestran las mediciones electroquímicas del RE del análisis de potencial
(E) y corriente (i) con respecto al tiempo, del acero X60 MB en condiciones estáticas y de
flujo turbulento. Es importante mencionar que T0, T12 y T24 corresponden a los tiempos de
exposición del X60 MB inmerso en agua de mar sintética.
Unidad Anticorrosión - UV
46
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-720
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
-730
A
-740
-750
-760
-770
-780
-790
-800
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
T0-ESTATICO
B1
T12-ESTATICO
3.E-04
2.E-04
2.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-ESTATICO
3.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
1.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
-5.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 21. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-600
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-620
-640
-660
-680
-700
-720
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
3.E-04
B1
2.E-04
2.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-1000 RPM
3.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
1.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
-5.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 22. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
47
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-580
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
A
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
5.E-04
5.E-04
B1
T0-2000 RPM
3.E-04
B2
T24-2000 RPM
1.E-04
CORRIENTE (A)
1.E-04
CORRIENTE (A)
T12-2000 RPM
3.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-7.E-04
-9.E-04
-1.E-03
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-7.E-04
-9.E-04
-1.E-03
-1.E-03
-1.E-03
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 23. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-540
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
-560
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
5.E-02
5.E-02
B1
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
B2
T24-3000 RPM
3.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
3.E-02
1.E-02
-6.E-03
-3.E-02
-5.E-02
1.E-02
-6.E-03
-3.E-02
-5.E-02
-7.E-02
-7.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 24. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
48
CAPITULO 4. Resultados y análisis
POTENCIAL (mV vs ESC)
-510
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
A
-530
-550
-570
-590
-610
-630
-650
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T0-5000 RPM
2.E-03
T12-5000 RPM
B1
1.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
1.E-03
B2
T24-5000 RPM
2.E-03
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 25. Análisis de RE en las series de tiempo del acero X60 MB en agua de mar sintética
a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Comentarios.
El Ecorr mostro para las condiciones estáticas y dinámicas (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) que
al inicio de la prueba (T0) tienen los valores de Ecorr mas electropositivos esto debido a que el
material estaba activo debido a la limpieza mecánica efectuada antes de iniciarse la prueba
(ver figura 21A a la 25A), conforme transcurre el tiempo de exposición de las muestras (T12 y
T24) el Ecorr disminuye a valores más electronegativos en condiciones estáticas y dinámicas
esto debido a la formación de productos de corrosión sobre la superficie del material expuesto
al medio corrosivo. En las figuras 21B a 23B se muestran transientes de corriente grandes y
muy frecuentes esto atribuido a la agresividad del medio sobre la superficie del metal en
condiciones estáticas y dinámicas (1000 y 2000 RPM), Uruchurtu [37] y colaboradores
mencionan en sus estudios realizados que este comportamiento es debido a un decaimiento
transitorio o corrimiento de la señal de potencial, a medida que se desarrolla el producto de
corrosión o película sobre la superficie la cual suministra la barrera creciente al oxigeno,
presentando transientes de corrientes constantes y significativas con respecto al tiempo de
exposición. En lo que representa a las figuras 24B y 25B las oscilaciones de corriente son mas
puntuales con valores de corriente positivos y negativos altos esto debido al efecto mecánico y
de acuerdo a estudios de A. Legat y V. Dolecek [104] mencionan que este tipo de transitorios
es característico a un tipo de corrosión localizada.
Unidad Anticorrosión - UV
49
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.1.4 Índice de localización IL
En la tabla 6 se muestran los resultados obtenidos a partir del cálculo del valor de índice de
picadura o índice de localización dividiendo la desviación estándar de la corriente medida (σi),
entre la raíz cuadrada media de la corriente medida (IRMS), en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM).
Tabla 6. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB.
Índice de Localización (IL) X60 MB
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
Estatico
1000
2000
3000
5000
Tiempo de exposición (hrs.)
0
0.87
0.93
0.92
0.89
0.93
2
0.93
0.93
0.92
0.87
0.92
4
1
1
0.96
1
1
6
0.9
0.92
0.92
0.93
0.87
8
0.9
0.92
0.93
0.92
0.87
10
0.91
0.89
0.93
0.93
0.93
12
0.88
0.9
0.92
0.93
0.92
14
0.96
1
0.99
1
0.95
16
0.92
0.93
0.92
0.93
0.92
18
0.89
0.92
0.93
0.93
0.91
20
0.92
0.9
0.93
0.93
0.91
22
0.96
0.95
0.95
1
0.98
24
0.93
0.91
0.9
0.93
0.92
Comentarios.
Los resultados del índice de localización presentados en la tabla 6 muestran el tipo de
corrosión que sufre el acero X60 MB en los diferentes tiempos de exposición en condiciones
estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) utilizadas en el desarrollo del
presente trabajo de investigación. Los IL en todos los tiempos de exposición y en ambas
condiciones (estáticas y de flujo turbulento) presentan un tipo de corrosión localizada.
4.1.5 Seguimiento de la resistencia del ruido (Rn) con respecto al tiempo
La figura 26 muestra la Vcorr calculados a partir de los datos experimentales de Rn en función
del tiempo del acero X60 MB en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
En la figura 26 se puede observar que la menor Vcorr se obtuvo en condiciones estáticas y la
mayor Vcorr se obtuvo a 5000 RPM. El aumento y disminución de la Vcorr, a condiciones de
flujo es atribuido principalmente la formación y rompimiento de la película de productos de
corrosión en la superficie del metal, esto debido a la acción de los iones cloruro y al esfuerzo
de corte sobre la superficie del metal.
Unidad Anticorrosión - UV
50
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
CAPITULO 4. Resultados y análisis
ESTATICO
0.5
1000 RPM
2000 RPM
3000 RPM
5000 RPM
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 26. Vcorr del acero X60 MB a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética
4.1.6 Impedancia del RE, Zn
Las figuras 27 a 29 muestran diagramas de Bode, en los cuales se observa los espectros de
impedancia obtenidos por la técnica de EIE y el método de análisis de RE, impedancia del RE
(Zn), en condiciones estáticas y de flujo turbulento del acero API X60 MB.
Para analizar los procesos de carga o masa involucrados mediante la medición de RE se utilizo
el método de máxima entropía (MME) para obtener los espectros de potencia del potencial y
de la corriente de la Zn.
Las figuras 27 a 29 de los diagramas de Bode y la Zn del acero X60 MB en condiciones
estáticas y de flujo turbulento, al inicio (T0) y al finalizar la experimentación (T24) muestran
la buena correlación que existen a bajas frecuencias, se puede observar una similitud en las
pendientes obtenidas por Bode y Zn en condiciones estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000
y 3000 RPM), las oscilaciones de estos procesos a bajas frecuencias están asociados a la
presencia de productos de corrosión en la superficie del metal, como lo menciona M.A.
Hernández [40] en sus estudios sobre películas de oxido en la intercara metal-recubrimiento.
para el caso de 5000 RPM (ver figura 29) el espectro de Zn a las 24 horas se desplazo más
hacia bajas frecuencias, esto puede ser atribuido a que ocurre un proceso de difusión.
Uruchurtu [22] en sus investigaciones reporta que para un acero al carbono este tipo de
señales es atribuido a un proceso de difusión o a la presencia de óxidos sobre la superficie.
Unidad Anticorrosión - UV
51
CAPITULO 4. Resultados y análisis
100000
100000
0 RPM
T0 Zn
T24 Zn
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
T0 EIE
T24 EIE
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
100
10
1
1.E-03
1000 RPM
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 27. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM
100000
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
2000 RPM
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
3000 RPM
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 28. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
5000 RPM
10000
/ Z / (ohm*cm2)
1000
100
10
1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 29. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM
Unidad Anticorrosión - UV
52
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.2 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X60 US
4.2.1 Pruebas electroquímicas del acero API X60 unión soldada (X60 US) inmerso en
agua de mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas.
Se llevo a cabo el monitoreo de la corrosión del acero X60 unión soldada (X60 US). Dichas
muestras fueron sumergidas en una solución de agua de mar sintética, haciéndose las
mediciones electroquímicas en condiciones estáticas y turbulentas (1000, 2000, 3000 y 5000
RPM).
Se realizaron 2 experimentos para el seguimiento del Ecorr y para las técnicas de RE y EIE.
Para fines prácticos cada experimento realizado independientemente se mencionara como:
prueba 1 y prueba 2. En la presentación de resultados a excepción del Ecorr, se muestran las
dos pruebas, para el caso del análisis de RE y EIE RE solo se muestra la prueba 1, la prueba 2
se podrá observar en el anexo A.
4.2.2 Presentación de la comparación del potencial de corrosión (Ecorr) con respecto al
tiempo del acero X60 US de las pruebas 1 y 2
Se realizo la medición del Ecorr con respecto al tiempo de exposición como primer paso en las
evaluaciones electroquímicas. La figura 30 muestra el Ecorr de las pruebas efectuadas con el
fin de corroborar la reproducibilidad del acero API X60 unión soldada inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La determinación del potencial de corrosión del acero X60US en condiciones estáticas y
dinámicas mostraron una buena reproducibilidad indicando la variación del potencial de
corrosión respecto a la velocidad de flujo en las dos pruebas, se puede observar que a medida
que aumento la velocidad de flujo el Ecorr se volvió más electropositivo (ver figura 30). A
continuación se muestran la diferencia de potencial entre cada prueba.
1. En las mediciones en condiciones estáticas X60US la diferencia de potencial fue de
5mV
2. En las mediciones a 1000RPM X60US la diferencia de potencial fue de 12mV
3. En las mediciones a 2000RPM X60US la diferencia de potencial fue de 10mV
4. En las mediciones a 3000RPM X60US la diferencia de potencial fue de 2mV
5. En las mediciones a 5000RPM X60US la diferencia de potencial fue de 2mV
Los potenciales de corrosión (Ecorr) permanecen estables en la prueba 1 y en la prueba 2
conforme transcurrió el tiempo de exposición de las muestras, teniendo una buena correlación
con los resultados obtenidos en los diferentes análisis en estas dos pruebas.
Unidad Anticorrosión - UV
53
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-650
Prueba 1-ESTATICO
-510
Prueba 2-ESTATICO
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
-670
-690
-710
-730
-750
-770
-790
-810
-830
-850
0
200
400
600
800
1000
Prueba 1-3000RPM
Prueba 2-3000RPM
-530
-550
-570
-590
-610
-630
-650
1200
0
TIEMPO (Seg)
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
-470
Prueba 2-1000RPM
-515
-500
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
Prueba 1-1000RPM
-530
-560
-590
-620
-650
-680
-710
-740
-770
Prueba 1-5000RPM
Prueba 2-5000RPM
-530
-545
-560
-575
-590
-605
-620
-635
-800
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-650
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
Prueba 1-2000RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-520
Prueba 2-2000RPM
-540
-560
Figura 30.Reproducibilidad del Ecorr en
función del tiempo de exposición de la muestra
de acero API X60 US inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
4.2.3 Análisis de transientes del RE con respecto al tiempo del acero X60 US en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Las figuras 31 a 35 muestran las mediciones electroquímicas del RE del análisis de potencial
(E) y corriente (i) con respecto al tiempo, del acero X60 US en condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Es importante mencionar que T0, T12 y T24 corresponden a los tiempos de
exposición del X60 US inmerso en agua de mar sintética.
Unidad Anticorrosión - UV
54
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-720
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
A
-730
-740
-750
-760
-770
-780
-790
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
9.E-03
9.E-03
T0-ESTATICO
B1
T12-ESTATICO
B2
T24-ESTATICO
4.E-03
-1.E-03
-1.E-03
-6.E-03
-6.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
4.E-03
-1.E-02
-2.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-3.E-02
-1.E-02
-2.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-4.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 31. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-600
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-620
-640
-660
-680
-700
-720
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-04
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
6.E-04
B1
4.E-04
2.E-04
CORRIENTE (A)
2.E-04
CORRIENTE (A)
B2
T24-1000 RPM
4.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
-1.E-03
-1.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 32. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
55
CAPITULO 4. Resultados y análisis
POTENCIAL (mV vs ESC)
-560
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
5.E-04
5.E-04
B1
T12-2000 RPM
3.E-04
3.E-04
1.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-2000 RPM
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-7.E-04
B2
T24-2000 RPM
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-7.E-04
-9.E-04
-9.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 33. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
POTENCIAL (mV vs ESC)
-560
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
B1
2.E-04
0.E+00
CORRIENTE (A)
0.E+00
CORRIENTE (A)
B2
2.E-04
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
T0-3000 RPM
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
T12-3000 RPM
-1.E-03
T24-3000 RPM
-1.E-03
-1.E-03
-1.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 34. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
56
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-550
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
A
-555
-560
-565
-570
-575
-580
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T12-5000 RPM
B1
8.E-02
8.E-02
3.E-02
-2.E-02
-7.E-02
B2
T24-5000 RPM
1.E-01
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-5000 RPM
1.E-01
3.E-02
-2.E-02
-7.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 35. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60 US en agua de mar
sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Comentarios.
El Ecorr mostró para las condiciones estáticas y dinámicas (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) que
al inicio de la prueba (T0) tienen los valores de Ecorr mas electropositivos esto debido a que el
material estaba activo ósea libre de productos de corrosión sobre la superficie de la muestra
expuesta al medio corrosivo (ver figura 31A a la 35A), conforme transcurre el tiempo de
exposición de las muestras (T12 y T24) el Ecorr disminuye a valores más electronegativos en
condiciones estáticas y dinámicas esto debido a la formación de productos de corrosión sobre
la superficie del material. En las figuras 31B a 34B se muestran transientes muy frecuentes y
grandes lo cual es atribuido al proceso de corrosión, aunque es del tipo corrosión localizada,
se está llevando de forma acelerada en la superficie del metal, Uruchurtu [37] y colaboradores
mencionan en sus estudios que este comportamiento es debido a un decaimiento transitorio o
corrimiento de la señal de potencial, a medida que se desarrolla el producto de corrosión o
película sobre la superficie la cual suministra la barrera creciente al oxigeno, presentando
transientes de corrientes constantes y significativas con respecto al tiempo de exposición,
mediante este tipo de estudio se puede establecer diferencias entre los sistemas con una
cinética catódica y anódica rápida y un sistema lento, como es el caso de la figura 35B, que
muestra transientes de corriente altas y puntuales esto debido a que cuando un ataque
localizado se origina en la superficie del metal, la carga necesaria para mantener el
Unidad Anticorrosión - UV
57
CAPITULO 4. Resultados y análisis
crecimiento del daño dependerá de la lenta regeneración de la película de productos de
corrosión, este aumento de corrientes puede ser atribuido al efecto mecánico de corte sobre la
superficie del metal y la disminución de las transientes a la regeneración de la película de
productos de corrosión y debido a la difusión de especies electroactivas del seno de la
solución a la superficie del metal debido al flujo turbulento tal como lo menciona Genesca y
colaboradores [70] en sus estudios con aceros API utilizando el ECR .
4.2.4 Índice de localización IL
En la tabla 7 se muestran los resultados obtenidos a partir del cálculo del valor de índice de
picadura o índice de localización dividiendo la desviación estándar de la corriente medida (σi),
entre la raíz cuadrada media de la corriente medida (IRMS), en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM).
Tabla 7. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 US.
Índice de Localización (IL) X60 US
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
Estatico
1000
2000
3000
5000
Tiempo de exposición (hrs.)
0
0.92
0.93
0.91
0.93
0.92
2
0.75
0.92
0.93
0.92
0.91
4
0.68
1
0.98
0.94
0.98
6
0.76
0.92
0.92
0.91
0.9
8
0.7
0.93
0.93
0.92
0.91
10
0.65
0.93
0.92
0.93
0.87
12
0.65
0.89
0.92
0.93
0.88
14
0.48
0.95
0.95
0.97
0.98
16
0.61
0.91
0.93
0.92
0.87
18
0.89
0.92
0.92
0.91
0.86
20 22
24
0.9 0.37 0.54
0.89 0.99 0.9
0.93 1 0.93
0.92 1 0.92
0.85 0.94 0.89
Comentarios.
Los resultados del índice de localización presentados en la tabla 7 muestran el tipo de
corrosión que sufre el acero X60 US en los diferentes tiempos de exposición en condiciones
estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM), Presentando un tipo de
corrosión localizada en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
4.2.5 Seguimiento de la resistencia del ruido (Rn) con respecto al tiempo
La figura 36 muestra la Vcorr calculados a partir de los datos experimentales de Rn en función
del tiempo del acero X60 US en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La figura 36 muestra la Vcorr de las muestras de acero X60 US en condiciones estáticas y
dinámicas, mostrando la menor Vcorr en condiciones estáticas y la mayor Vcorr a 5000 RPM. La
Unidad Anticorrosión - UV
58
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Vcorr aumento conforme a mayor velocidad de flujo. Es importante mencionar que las Vcorr del
X60 US presenta el mismo comportamiento que el X60 MB que aumenta y disminuye
conforme transcurre el tiempo de exposición, lo cual es atribuido en el caso de la ruptura de
película y aumento de la Vcorr al esfuerzo de corte (Efecto mecánico del movimiento del flujo
sobre la superficie del metal) y a la acción de los iones cloruro. En el caso de la disminución
de la Vcorr se atribuye principalmente a la regeneración de dicha película de productos de
corrosión.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.7
ESTATICO
0.6
1000 RPM
2000 RPM
3000 RPM
5000 RPM
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 36. Vcorr del acero X60 US a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética
4.2.6 Impedancia del RE, Zn
Las figuras 37 a 39 muestran diagramas de Bode, en los cuales se observa los espectros de
impedancia obtenidos por la técnica de EIE y el método de análisis de RE, impedancia del RE
(Zn), en condiciones estáticas y de flujo turbulento del acero API X60 US.
Se utilizo el método de máxima entropía (MME) para obtener los espectros de potencia del
potencial y de la corriente de la Zn.
Las figuras 37 a 39, muestran buena correlación que existe a bajas frecuencias, entre los
espectros de impedancia obtenidos mediante el método de EIE y el método de Zn de la técnica
de RE. Esto debido a la tendencia similar que tienen los dos métodos en condiciones estáticas
y de flujo turbulento (1000, 2000 y 3000 RPM), en 5000 RPM (ver figura 39) presentan
escalas diferentes esto debido a la difusión de las especies electroactivas del seno de la
solución a la superficie del metal como en la muestra X60MB a 5000 RPM.
Unidad Anticorrosión - UV
59
CAPITULO 4. Resultados y análisis
100000
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
1000 RPM
0 RPM
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
100
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 37. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM
100000
100000
2000 RPM
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
3000 RPM
100
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 38. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
100000
5000 RPM
10000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
/ Z / (ohm*cm2)
1000
100
10
1
0.1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 39. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X60 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM
Unidad Anticorrosión - UV
60
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.3 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X70 MB
4.3.1 Pruebas electroquímicas del acero API X70 metal base (X70 MB) inmerso en agua
de mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas.
Se llevo a cabo el monitoreo de la corrosión del acero bajo carbono X70 metal base (70 MB).
Dichas muestras fueron sumergidas en una solución de agua de mar sintética, haciéndose las
mediciones electroquímicas en condiciones estáticas y turbulentas (1000, 2000, 3000 y 5000
RPM).
Se realizaron 2 experimentos para el seguimiento del Ecorr y para las técnicas de RE y EIE.
Para fines prácticos cada experimento realizado independientemente se mencionara como:
prueba 1 y prueba 2. En la presentación de resultados a excepción del Ecorr, se muestran las
dos pruebas, para el caso del análisis de RE y EIE RE solo se muestra la prueba 1, la prueba 2
se podrá observar en el anexo A.
4.3.2 Comparación del potencial de corrosión (Ecorr) con respecto al tiempo del acero
X70 MB de las pruebas 1 y 2
Se realizo la medición del Ecorr con respecto al tiempo de exposición como primer paso en las
evaluaciones electroquímicas. La figura 40 muestra el Ecorr de las pruebas efectuadas con el
fin de corroborar la reproducibilidad del acero API X70 metal base inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La determinación del potencial de corrosión del acero X70MB en condiciones estáticas y
dinámicas mostraron una buena reproducibilidad indicando la variación del potencial de
corrosión respecto a la velocidad de flujo en las dos pruebas, se puede observar que a medida
que aumento la velocidad de flujo el Ecorr se volvió más electropositivo (ver figura 40). A
continuación se muestran la diferencia de potencial entre cada prueba.
1. En las mediciones en condiciones estáticas X70MB la diferencia de potencial fue de
3mV
2. En las mediciones a 1000RPM X70MB la diferencia de potencial fue de 6mV
3. En las mediciones a 2000RPM X70MB la diferencia de potencial fue de 7mV
4. En las mediciones a 3000RPM X70MB la diferencia de potencial fue de 13mV
5. En las mediciones a 5000RPM X70MB la diferencia de potencial fue de 6mV
Los potenciales de corrosión (Ecorr) permanecen estables en la prueba 1 y en la prueba 2
conforme transcurrió el tiempo de exposición de las muestras. Teniendo una buena correlación
con los resultados obtenidos en los diferentes análisis en estas dos pruebas.
Unidad Anticorrosión - UV
61
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-700
Prueba 1-ESTATICO
-510
Prueba 2-ESTATICO
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
-710
-720
-730
-740
-750
-760
-770
-780
-790
-800
0
200
400
600
800
1000
Prueba 2-3000RPM
-530
-550
-570
-590
-610
-630
-650
1200
0
TIEMPO (Seg)
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-550
-500
Prueba 1-1000RPM
Prueba 2-1000RPM
-515
POTENCIAL (mV vs ESC)
-560
POTENCIAL (mV vs ESC)
Prueba 1-3000RPM
-570
-580
-590
-600
-610
-620
-630
-640
Prueba 1-5000RPM
Prueba 2-5000RPM
-530
-545
-560
-575
-590
-605
-620
-635
-650
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-650
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
Prueba 1-2000RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-520
Prueba 2-2000RPM
-540
-560
Figura 40.Reproducibilidad del Ecorr en
función del tiempo de exposición de la muestra
de acero API X70 MB inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento.
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
4.3.3 Análisis de transientes del RE con respecto al tiempo del acero X70 MB en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Las figuras 41 a 45 muestran las mediciones electroquímicas del RE del análisis de potencial
(E) y corriente (i) con respecto al tiempo del acero X70 MB en condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Es importante mencionar que T0, T12 y T24 corresponden a los tiempos de
exposición del X70 MB inmerso en agua de mar sintética.
Unidad Anticorrosión - UV
62
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-720
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
A
-730
-740
-750
-760
-770
-780
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-04
6.E-04
B1
T12-ESTATICO
B2
T24-ESTATICO
4.E-04
4.E-04
2.E-04
2.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-ESTATICO
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 41. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-550
T0-1000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-590
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
7.E-04
7.E-04
T12-1000 RPM
B1
5.E-04
3.E-04
3.E-04
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
B2
T24-1000 RPM
5.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-1000 RPM
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 42. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
63
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-550
A
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
-590
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
B1
T0-2000 RPM
5.E-04
B2
T24-2000 RPM
3.E-04
CORRIENTE (A)
3.E-04
CORRIENTE (A)
T12-2000 RPM
5.E-04
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 43. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
T0-3000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
A
-600
-630
-660
-690
-720
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
8.E-04
8.E-04
B1
T12-3000 RPM
6.E-04
6.E-04
4.E-04
4.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-3000 RPM
2.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
B2
T24-3000 RPM
2.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-6.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 44. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
64
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-560
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
-565
A
-570
-575
-580
-585
-590
-595
-600
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
5.E-02
T12-5000 RPM
5.E-02
B1
3.E-02
7.E-03
7.E-03
-1.E-02
-3.E-02
-5.E-02
B2
T24-5000 RPM
3.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-5000 RPM
-1.E-02
-3.E-02
-5.E-02
-7.E-02
-7.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 45. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 MB en agua de
mar sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Comentarios.
El Ecorr mostro para las condiciones estáticas y dinámicas (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) que
al inicio de la prueba (T0) tienen los valores de Ecorr mas electropositivos esto debido a que el
material estaba activo, libre de productos de corrosión sobre la superficie de la muestra
expuesta al medio corrosivo (ver figura 41A a la 45A), conforme transcurre el tiempo de
exposición de las muestras (T12 y T24) el Ecorr disminuye a valores más electronegativos en
condiciones estáticas y dinámicas esto debido a la formación de productos de corrosión sobre
la superficie del material. En las figuras 41B a 44B se muestran transientes de corriente
grandes esto atribuido a la agresividad del medio sobre la superficie del metal en condiciones
estáticas y dinámicas, presentando las transientes mas grandes a 5000 RPM (ver figura 45 B)
este comportamiento puede ser atribuido al efecto de corte sobre la superficie del metal que
genero transientes de corriente altas, de acuerdo a estudios de Uruchurtu y A. Legat [37, 104]
este aumento y disminución es atribuido a la formación rompimiento y posterior regeneración
de una película de productos de corrosión, generando este tipo de transientes característicos de
un proceso de corrosión localizada.
Unidad Anticorrosión - UV
65
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.3.4 Índice de localización IL
En la tabla 8 se muestran los resultados obtenidos a partir del cálculo del valor de índice de
picadura o índice de localización dividiendo la desviación estándar de la corriente medida (σi),
entre la raíz cuadrada media de la corriente medida (IRMS), en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM).
Tabla 8. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X70 MB.
Índice de Localización (IL) X70 MB
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
Estatico
1000
2000
3000
5000
Tiempo de exposición (hrs.)
0
0.88
0.93
0.87
0.88
0.71
2
0.92
0.93
0.89
0.72
0.92
4
1
1
0.93
0.92
1
6
0.89
0.86
0.88
0.72
0.92
8
0.89
0.9
0.87
0.73
0.92
10
0.91
0.89
0.92
0.72
0.91
12
0.91
0.88
0.87
0.66
0.92
14
0.98
0.98
0.94
0.72
1
16
0.9
0.9
0.83
0.8
0.91
18
0.86
0.91
0.86
0.58
0.92
20
0.92
0.89
0.85
0.64
0.92
22
24
0.98 0.9
0.94 0.89
0.89 0.9
0.93 0.62
0.96 0.92
Comentarios.
Los resultados del índice de localización presentados en la tabla 8 muestran el tipo de
corrosión que sufre el acero X70 MB en los diferentes tiempos de exposición en condiciones
estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM), Presentando un tipo de
corrosión localizada en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
4.3.5 Seguimiento de la resistencia del ruido (Rn) con respecto al tiempo
La figura 46 muestra la Vcorr calculados a partir de los datos experimentales de Rn en función
del tiempo del acero X70 MB en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La figura 46 muestra la Vcorr de las muestras de acero X70 MB en condiciones estáticas y
dinámicas, se puede observar que la menor Vcorr se obtuvo en condiciones estáticas y la mayor
Vcorr se obtuvo a 5000 RPM. El aumento y disminución de la Vcorr, es debido a la formación y
rompimiento de la película de productos de corrosión en la superficie. La Vcorr aumento
conforme aumento velocidad de flujo.
Unidad Anticorrosión - UV
66
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
CAPITULO 4. Resultados y análisis
ESTATICO
0.5
5000 RPM
1000 RPM
0.5
0.4
0.4
0.3
0.3
0.2
0.2
0.1
0.1
0
2000 RPM
3000 RPM
0
0
4
8
12
TIEMPO (H)
16
20
24
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 46. Vcorr del acero X70 MB a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética
4.3.6 Impedancia del RE, Zn
Las figuras 47 a 49 muestran diagramas de Bode, en los cuales se observa los espectros de
impedancia obtenidos por la técnica de EIE y el método de análisis de RE, impedancia del RE
(Zn), en condiciones estáticas y de flujo turbulento del acero API X70 MB.
Para analizar los procesos de carga o masa involucrados mediante la medición de RE se utilizo
el método de máxima entropía (MME) para obtener los espectros de potencia del potencial y
de la corriente de la Zn.
Las figuras 47 a 49, muestran buena correlación que existe a bajas frecuencias de las
pendientes, entre los espectros de impedancia obtenidos mediante el método de EIE y el
método de Zn de la técnica de RE. Se puede observar una similitud en las pendientes obtenidas
por Bode y Zn en condiciones estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000 y 3000 RPM), las
oscilaciones de estos procesos a bajas frecuencias están asociados a la presencia de productos
de corrosión en la superficie del metal.
para el caso de 5000 RPM (ver figura 49) el espectro de Zn a las 24 horas se desplazo hacia
bajas frecuencias, esto puede ser atribuido a que ocurre un proceso de difusión. Este
comportamiento es similar al obtenido en el acero X60MB y X60US.
Unidad Anticorrosión - UV
67
CAPITULO 4. Resultados y análisis
100000
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
1000 RPM
0 RPM
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
100
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 47. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM
100000
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
3000 RPM
2000 RPM
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
100
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 48. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
100000
5000 RPM
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
10000
/ Z / (ohm*cm2)
1000
100
10
1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 49. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 MB, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 5000 RPM
Unidad Anticorrosión - UV
68
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.4 Presentación de resultados de la técnica de RE en condiciones estáticas y de flujo
turbulento del acero X70US
4.4.1 Pruebas electroquímicas del acero API X70 unión soldada (X70 US) inmerso en
agua de mar sintética bajo condiciones estáticas y dinámicas.
Se llevo a cabo el monitoreo de la corrosión del acero bajo carbono X70 unión soldada (70
US). Dichas muestras fueron sumergidas en una solución de agua de mar sintética, haciéndose
las mediciones electroquímicas en condiciones estáticas y turbulentas (1000, 2000, 3000 y
5000 RPM).
Se realizaron 2 experimentos para el seguimiento del Ecorr y para las técnicas de RE y EIE.
Para fines prácticos cada experimento realizado independientemente se mencionara como:
prueba 1 y prueba 2. En la presentación de resultados a excepción del Ecorr, se muestran las
dos pruebas, para el caso del análisis de RE y EIE RE solo se muestra la prueba 1, la prueba 2
se podrá observar en el anexo A.
4.4.2 Comparación del potencial de corrosión (Ecorr) con respecto al tiempo del acero
X70 US de las pruebas 1 y 2
Se realizo la medición del Ecorr con respecto al tiempo de exposición como primer paso en las
evaluaciones electroquímicas. La figura 50 muestra el Ecorr de las pruebas efectuadas con el
fin de corroborar la reproducibilidad del acero API X70 unión soldada inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La determinación del potencial de corrosión del acero X70US en condiciones estáticas y
dinámicas mostraron una buena reproducibilidad indicando la variación del potencial de
corrosión respecto a la velocidad de flujo, presentando el mismo comportamiento que en
X70MB (ver figura 50). A continuación se muestran la diferencia de potencial entre cada
prueba.
1. En las mediciones en condiciones estáticas X70US la diferencia de potencial fue de
15mV
2. En las mediciones a 1000RPM X70US la diferencia de potencial fue de 13mV
3. En las mediciones a 2000RPM X70US la diferencia de potencial fue de 3mV
4. En las mediciones a 3000RPM X70US la diferencia de potencial fue de 25mV
5. En las mediciones a 5000RPM X70US la diferencia de potencial fue de 6mV
Unidad Anticorrosión - UV
69
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-650
-450
Prueba 1-ESTATICO
Prueba 2-ESTATICO
Prueba 1-3000RPM
-470
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
-670
-690
-710
-730
-750
-770
-790
-810
-830
Prueba 2-3000RPM
-490
-510
-530
-550
-570
-590
-610
-630
-850
0
200
400
600
800
1000
-650
1200
0
TIEMPO (Seg)
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-500
Prueba 1-1000RPM
Prueba 2-1000RPM
-510
POTENCIAL (mV vs ESC)
POTENCIAL (mV vs ESC)
-520
-540
-560
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
Prueba 1-5000RPM
Prueba 2-5000RPM
-525
-540
-555
-570
-585
-600
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
-480
Prueba 1-2000RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-500
Prueba 2-2000RPM
-520
-540
Figura 50.Reproducibilidad del Ecorr en
función del tiempo de exposición de la muestra
de acero API X70 US inmerso en agua de mar
sintética en condiciones estáticas y de flujo
turbulento.
-560
-580
-600
-620
-640
-660
-680
0
200
400
600
800
1000
1200
TIEMPO (Seg)
4.4.3 Análisis de transientes del RE con respecto al tiempo del acero X70 US en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Las figuras 51 a 55 muestran las mediciones electroquímicas del RE del análisis de potencial
(E) y corriente (i) con respecto al tiempo del acero X70 US en condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Es importante mencionar que T0, T12 y T24 corresponden a los tiempos de
exposición del X70 US inmerso en agua de mar sintética.
Unidad Anticorrosión - UV
70
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-725
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
-730
A
-735
-740
-745
-750
-755
-760
-765
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T0-ESTATICO
4.E-04
B1
T12-ESTATICO
2.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-04
B2
T24-ESTATICO
4.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 51. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70 US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
POTENCIAL (mV vs ESC)
-590
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-04
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
6.E-04
B1
4.E-04
2.E-04
CORRIENTE (A)
2.E-04
CORRIENTE (A)
B2
T24-1000 RPM
4.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
-8.E-04
-1.E-03
-1.E-03
-1.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 52. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X70 US en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
71
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-550
A
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
-590
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-02
B1
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
3.E-02
B2
T24-2000 RPM
2.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-02
0.E+00
-2.E-02
-4.E-02
0.E+00
-2.E-02
-3.E-02
-5.E-02
-6.E-02
-6.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 53. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-530
A
-560
-590
-620
-650
-680
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
9.E-04
9.E-04
B1
T12-3000 RPM
7.E-04
7.E-04
5.E-04
5.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-3000 RPM
3.E-04
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
B2
T24-3000 RPM
3.E-04
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 54. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
72
CAPITULO 4. Resultados y análisis
-520
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
-530
A
-540
-550
-560
-570
-580
-590
-600
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T0-5000 RPM
8.E-03
B1
T12-5000 RPM
6.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
6.E-03
B2
T24-5000 RPM
8.E-03
4.E-03
2.E-03
0.E+00
-2.E-03
4.E-03
2.E-03
0.E+00
-2.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura 55. Análisis de RE en las series de tiempo de la muestras de acero X70 US en agua de
mar sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Comentarios.
El Ecorr mostro para las condiciones estáticas y dinámicas (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) que
al inicio de la prueba (T0) tienen los valores de Ecorr mas electropositivos esto debido a que el
material estaba activo ósea libre de productos de corrosión sobre la superficie de la muestra
expuesta al medio corrosivo (ver figura 51A a la 55A), conforme transcurre el tiempo de
exposición de las muestras (T12 y T24) el Ecorr disminuye a valores más electronegativos en
condiciones estáticas y dinámicas esto debido a la formación de una película de productos de
corrosión sobre la superficie del material. En las figuras 51B, 52B y 54B se muestran
transientes muy frecuentes y grandes lo cual es atribuido al proceso de corrosión, aunque es
del tipo corrosión localizada, se está llevando de forma acelerada en la superficie del metal,
Uruchurtu [37] y colaboradores mencionan en sus estudios que este comportamiento es debido
a un decaimiento transitorio o corrimiento de la señal de potencial, a medida que se desarrolla
el producto de corrosión o película sobre la superficie la cual suministra la barrera creciente al
oxigeno, presentando transientes de corrientes constantes y significativas con respecto al
tiempo de exposición, en las figura 53B y 55B se aprecian transientes de corriente altas y
puntuales esto debido a que cuando un ataque localizado se origina en la superficie del metal,
la carga necesaria para mantener el crecimiento del daño dependerá de la lenta regeneración
de la película de productos de corrosión, este aumento de corrientes puede ser atribuido al
Unidad Anticorrosión - UV
73
CAPITULO 4. Resultados y análisis
efecto mecánico de corte sobre la superficie del metal y la disminución de las transientes a la
regeneración de la película de productos de corrosión y debido además a la difusión de
especies electroactivas del seno de la solución a la superficie del metal debido al flujo
turbulento.
4.4.4 Índice de localización IL
En la tabla 9 se muestran los resultados obtenidos a partir del cálculo del valor de índice de
picadura o índice de localización dividiendo la desviación estándar de la corriente medida (σi),
entre la raíz cuadrada media de la corriente medida (IRMS), en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM).
Tabla 9. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X70 US.
Índice de Localización (IL) X70 US
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
Estatico
1000
2000
3000
5000
Tiempo de exposición (hrs.)
0
0.91
0.93
0.93
0.67
0.89
2
0.89
0.92
0.93
0.8
0.66
4
0.95
0.98
1
0.52
0.7
6
0.85
0.9
0.92
0.55
0.71
8
0.89
0.93
0.92
0.9
0.79
10
0.85
0.9
0.93
0.51
0.79
12
0.87
0.93
0.93
0.52
0.66
14
0.95
1
1
0.62
0.79
16
18 20 22
24
0.9 0.87 0.92 0.93 0.9
0.91 0.92 0.9
1 0.93
0.93 0.93 0.93 0.93 0.92
0.49 0.6 0.53 0.63 0.49
0.69 0.8 0.65 1
0.5
Comentarios.
Los resultados del índice de localización presentados en la tabla 9 muestran el tipo de
corrosión que sufre el acero X70 US en los diferentes tiempos de exposición en condiciones
estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM), Presentando un tipo de
corrosión localizada en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
4.4.5 Seguimiento de la resistencia del ruido (Rn) con respecto al tiempo
La figura 56 muestra la Vcorr calculados a partir de los datos experimentales de Rn en función
del tiempo del acero X70 CS en condiciones estáticas y de flujo turbulento.
Comentarios.
La figura 56 muestra la Vcorr de las muestras de acero X70 US en condiciones estáticas y
dinámicas, la menor Vcorr se obtuvo a condiciones estáticas y la mayor Vcorr se obtuvo a 1000
RPM. El aumento y disminución de la Vcorr, es debido a la formación y rompimiento de la
película de productos de corrosión en la superficie. La Vcorr aumento conforme aumento la
Unidad Anticorrosión - UV
74
CAPITULO 4. Resultados y análisis
velocidad de flujo. Es importante mencionar que las Vcorr del X70 US presenta el mismo
comportamiento que el X70 MB que aumenta y disminuye conforme transcurre el tiempo de
exposición, lo cual es atribuido en el caso de la ruptura de película y aumento de la Vcorr al
esfuerzo de corte (Efecto mecánico del movimiento del flujo sobre la superficie del metal) y a
la acción de los iones cloruro. En el caso de la disminución de la Vcorr se atribuye
principalmente a la regeneración de dicha película de productos de corrosión.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.4
0.35
ESTATICO
1000 RPM
3000 RPM
5000 RPM
2000 RPM
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 56. Vcorr del acero X70 US a diferentes velocidades de rotación y en condiciones
estáticas inmerso en agua de mar sintética
4.4.6 Impedancia del RE, Zn
Las figuras 57 a 59 muestran diagramas de Bode, en los cuales se observa los espectros de
impedancia obtenidos por la técnica de EIE y el método de análisis de RE, impedancia del RE
(Zn), en condiciones estáticas y de flujo turbulento del acero API X70 US.
Para analizar los procesos de carga o masa involucrados mediante la medición de RE se utilizo
el método de máxima entropía (MME) para obtener los espectros de potencia del potencial y
de la corriente de la Zn.
Las figuras 57 a 59, muestran buena correlación que existe a bajas frecuencias, entre los
espectros de impedancia obtenidos mediante el método de EIE y el método de Zn de la técnica
de RE, siendo similares a los obtenidos en las muestras de X60 (MB y US) y el X70 MB,
presentando espectros característicos de transferencia de carga y para el caso de las 5000 RPM
se presento un proceso de difusión.
Unidad Anticorrosión - UV
75
CAPITULO 4. Resultados y análisis
100000
100000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
1000 RPM
0 RPM
1000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
/ Z / (ohm*cm2)
10000
100
10
1
1.E-03
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
100
10
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 57. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones
estáticas (0 RPM) y 1000 RPM
100000
100000
10000
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
3000 RPM
2000 RPM
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
10000
1000
/ Z / (ohm*cm2)
/ Z / (ohm*cm2)
1000
100
10
100
10
1
0.1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1
1.E-03
1.E+04
1.E-02
1.E-01
1.E+00
f (HZ)
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 58. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24). 2000 y 3000 RPM.
100000
5000 RPM
T0 Zn
T24 Zn
T0 EIE
T24 EIE
10000
/ Z / (ohm*cm2)
1000
100
10
1
1.E-03
1.E-02
1.E-01
1.E+00
1.E+01
1.E+02
1.E+03
1.E+04
f (HZ)
Figura 59. Comparación de los espectros de impedancia obtenidos a partir de EIE y Zn del
acero X70 US, al inicio de la experimentación (T0) y a las 24hrs (T24), en condiciones de
flujo turbulento (5000 RPM)
Unidad Anticorrosión - UV
76
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.5 Comparación de la Vcorr obtenida por Rn del acero X60MB con el X60US en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Todas las comparaciones de Vcorr se desarrollaron a condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Las velocidades de rotación fueron: 1000, 2000, 3000 y 5000RPM, inmersos en
agua de mar sintética. Las figuras 60 a 64 muestran las Vcorr obtenidas por el método de
análisis de RE, resistencia del ruido Rn, se obtiene dividiendo la desviación estándar del
potencial medido (σE) entre la desviación estándar de la corriente medida (σi).
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.4
EST - X60MB
EST- X60US
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 60. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas.
En la figura 60 se presentan los valores de la Vcorr en condiciones estáticas del acero X60
metal base (MB) y X60 unión soldada (US) presentando la Vcorr menor el metal base. Este
comportamiento puede ser atribuido principalmente a que la unión soldada presenta
inhomogeneidad en su microestructura debido principalmente al tratamiento térmico aplicado.
En la figura 61 se presenta la comparación de la Vcorr en condiciones de flujo turbulento
(1000RPM) del acero X60 metal base (MB) y X60 unión soldada (US) presentando valores
similares de Vcorr en ambas muestras aproximadamente hasta las 10 horas de exposición,
teniendo un aumento considerable en la Vcorr el X60MB hasta finalizar el tiempo de
exposición. Es importante mencionar que bajo estas condiciones de flujo turbulento, la Vcorr
de las dos muestras tendieron a aumentar y disminuir a medida que transcurrió el tiempo de
exposición. Este comportamiento de aumento de la Vcorr como ya se menciono anteriormente,
es atribuido principalmente al efecto mecánico del flujo sobre la pared del metal (esfuerzo de
corte). En el caso de la disminución de la Vcorr, esta se atribuye a la regeneración de la película
de productos de corrosión que cubre la muestra metálica y que lo protege parcialmente.
Unidad Anticorrosión - UV
77
CAPITULO 4. Resultados y análisis
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
1000RPM - X60MB
1000RPM- X60US
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 61. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
2000RPM - X60MB
2000RPM- X60US
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 62. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
En la figura 62 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (2000RPM) del acero X60 metal base (MB) y X60 unión soldada (US)
teniendo un comportamiento similar ambas muestras desde el inicio y hasta finalizar el tiempo
de exposición, aumentando la Vcorr conforme aumento el tiempo de exposición de 24 horas de
las muestras de acero X60MB y X60US.
Unidad Anticorrosión - UV
78
CAPITULO 4. Resultados y análisis
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
3000RPM - X60MB
3000RPM- X60US
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 63. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60CS inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
En la figura 63 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (3000RPM) del acero X60 metal base (MB) y X60 unión soldada (US) siendo
el X60US el que tuvo la menor velocidad de corrosión durante todo el tiempo de exposición
de las muestras. Es importante mencionar que ambas curvas de Vcorr presentan un aumento y
disminución lo cual es un comportamiento similar al observado en las Vcorr a 1000 RPM.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.7
5000RPM - X60MB
5000RPM- X60US
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 64. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X60US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM).
Unidad Anticorrosión - UV
79
CAPITULO 4. Resultados y análisis
En la figura 64 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (5000RPM) del acero X60 metal base (MB) y X60 unión soldada (US) se
observa un aumento y disminución en ambas muestras alcanzando un valor de Vcorr similar
aproximadamente a las 12 horas de exposición de las muestras, el aumento de la Vcorr como ya
se menciono anteriormente, puede ser atribuido al esfuerzo de corte y a la acción de los
cloruros, mientras que la disminución de la Vcorr se atribuye principalmente a la regeneración
de la película de productos de corrosión formada sobre la superficie del metal. Además, es
posible mencionar que las Vcorr en forma general correspondieron a las Vcorr del acero X60US.
Unidad Anticorrosión - UV
80
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.6 Comparación de la Vcorr obtenida por Rn del acero X70MB con el X70US en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Todas las comparaciones de Vcorr se desarrollaron a condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Las velocidades de rotación fueron: 1000, 2000, 3000 y 5000RPM, inmersos en
agua de mar sintética.
Las figuras 65 a 69 muestran las Vcorr obtenidas por el método de análisis de RE, resistencia
del ruido Rn, se obtiene dividiendo la desviación estándar del potencial medido (σE) entre la
desviación estándar de la corriente medida (σi).
En la figura 65 se presentan los valores de la velocidad de corrosión en condiciones estáticas
del acero X70 metal base (MB) y X70 unión soldada (US) obteniendo la velocidad de
corrosión menor el acero X70MB sin tener cambios considerables de la Vcorr durante todo el
tiempo de exposición, obteniendo la mayor Vcorr el X70US, esto puede ser atribuido como ya
se menciono a que la unión soldada presenta inhomogeneidad en su microestructura debido
principalmente al tratamiento térmico aplicado,
alcanzando la Vcorr mas alta
aproximadamente a las 12 horas de exposición de la muestra.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.06
EST - X70MB
EST- X70US
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 65. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas
En la figura 66 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (1000RPM) del acero X70 metal base (MB) y X70 unión soldada (US)
teniendo una Vcorr constante durante todo el tiempo de exposición el X70MB y menor en
comparación a la muestra de X70US que aumento su Vcorr conforme aumento el tiempo de
Unidad Anticorrosión - UV
81
CAPITULO 4. Resultados y análisis
exposición de la muestra. Es importante mencionar que ambas curvas de Vcorr presentan el
mismo comportamiento de la Vcorr encontrado en condiciones estáticas.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
1000RPM - X70MB
1000RPM- X70CS
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
Figura 66. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
2000RPM - X70MB
0.25
2000RPM- X70US
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 67. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
En la figura 67 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (2000RPM) del acero X70 metal base (MB) y X70 unión soldada (US)
Unidad Anticorrosión - UV
82
CAPITULO 4. Resultados y análisis
teniendo un comportamiento similar en la Vcorr de la muestra X70MB a 1000 RPM. La
muestra de X70US fue la que presento la mayor Vcorr. Este aumento de la Vcorr en la unión
soldada como ya se menciono anteriormente, puede ser atribuido al esfuerzo de corte y la
disminución de la Vcorr es debido a la regeneración de la película de productos de corrosión
que se deposita sobre la superficie de la muestra metálica.
En la figura 68 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (3000RPM) del acero X70 metal base (MB) y X70 unión soldada (US) siendo
el X70MB el que presento la menor velocidad de corrosión en comparación a la muestra de
X70US hasta las 22 horas de exposición teniendo el X70MB un aumento en la Vcorr siendo la
más alta de las dos muestras y finalmente presento una disminución de su Vcorr a las 24 horas
de exposición, este aumento y disminución de la Vcorr puede ser atribuido al rompimiento y
regeneración de la película de productos de corrosión sobre la superficie del material debido al
efecto mecánico de corte. El X70US fue aumentando su Vcorr conforme transcurrió el tiempo
de exposición.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.16
3000RPM - X70MB
3000RPM- X70US
0.14
0.12
0.1
0.08
0.06
0.04
0.02
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 68. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
En la figura 77 se presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de
flujo turbulento (5000RPM) del acero X70 metal base (MB) y X70 unión soldada (US) se
observa un aumento y disminución en ambas muestras alcanzando un valor de Vcorr mayor en
la muestra de X70MB, este aumento y disminución puede ser atribuido al efecto mecánico de
corte sobre la superficie del metal como ya se había mencionado anteriormente.
Unidad Anticorrosión - UV
83
CAPITULO 4. Resultados y análisis
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.45
5000RPM - X70MB
0.4
5000RPM- X70US
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 69. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X70MB y X70US inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM).
Unidad Anticorrosión - UV
84
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.7 Comparación de la Vcorr obtenida por Rn del acero X60MB con el X70MB en
condiciones estáticas y de flujo turbulento
Todas las comparaciones de Vcorr se desarrollaron a condiciones estáticas y de flujo
turbulento. Las velocidades de rotación fueron: 1000, 2000, 3000 y 5000RPM, inmersos en
agua de mar sintética.
Las figuras 70 a 74 muestran las Vcorr obtenidas por el método de análisis de RE, resistencia
del ruido Rn, se obtiene dividiendo la desviación estándar del potencial medido (σE) entre la
desviación estándar de la corriente medida (σi).
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
Presentando la velocidad de corrosión menor el X70MB en condiciones estáticas y de flujo
turbulento, teniendo la mayor Vcorr el X60MB durante todo el tiempo de exposición de las
muestras, aumentando la Vcorr conforme paso el tiempo de exposición en las condiciones
estáticas y de flujo turbulento el X60MB, este comportamiento se puede atribuir a la
composición química de dichos aceros API 5L, teniendo una mayor resistencia a la corrosión
el acero X70 por su bajo contenido de carbono, en comparación al X60 (Ver tabla 3 y 4).
0.028
EST - X60MB
EST- X70MB
0.024
0.02
0.016
0.012
0.008
0.004
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 70. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas
En la figura 70 se muestra la Vcorr con respecto al tiempo de las muestras de acero X60MB y
X70MB, obteniendo la menor Vcorr el X70MB, y teniendo un aumento y disminución de la
Vcorr el X60MB durante todo el tiempo de exposición, esto puede ser atribuido a que la
película de productos de corrosión era muy inestable generando la variación del daño al
material.
Unidad Anticorrosión - UV
85
CAPITULO 4. Resultados y análisis
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
1000RPM - X60MB
1000RPM- X70MB
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 71. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
2000RPM - X60MB
2000RPM- X70MB
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 72. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
Las figuras 71 y 72 presentan el mismo comportamiento en sus dos curvas de Vcorr,
obteniendo la Vcorr mas baja y constante el X70MB, mientras que el acero X60MB aumento su
Vcorr con respecto al tiempo de exposición de la muestra.
Unidad Anticorrosión - UV
86
CAPITULO 4. Resultados y análisis
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.35
3000RPM - X60MB
3000RPM- X60MB
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 73. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.6
5000RPM - X60MB
5000RPM- X70MB
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
4
8
12
16
20
24
TIEMPO (H)
Figura 74. Comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60MB y X70MB inmersos en
agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM)
La figura 73 presenta los valores de Vcorr más bajos para el 70MB en comparación al X60MB,
pero teniendo un aumento de la Vcorr a las 22 horas aproximadamente de exposición.
Unidad Anticorrosión - UV
87
CAPITULO 4. Resultados y análisis
En la figura 74 presenta la comparación de la velocidad de corrosión en condiciones de flujo
turbulento (5000RPM) del acero X60 metal base (MB) y X70 metal base (MB) teniendo un
aumento y disminución de la Vcorr durante todo el tiempo de exposición de las muestras, este
aumento y disminución puede ser atribuido al efecto mecánico de corte sobre el metal,
teniendo la Vcorr mas alta el acero X60 aproximadamente a las 12 horas de exposición,
teniendo el mismo comportamiento que en las condiciones estáticas y en 1000, 2000 y 3000
RPM.
Unidad Anticorrosión - UV
88
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.8 Análisis superficial de las muestras de acero API 5L X60 Y X70 metal base y cordón
de soldadura
Se realizo el análisis superficial del proceso de corrosión mediante microscopia electrónica de
barrido, de las muestras de acero API X60 y X70 sumergidas en agua de mar sintética bajo
diferentes condiciones de flujo turbulento y en condiciones estáticas. Este análisis permitió
identificar la morfología del ataque corrosivo para cada una de las condiciones de flujo
utilizadas en el desarrollo del presente proyecto de investigación.
Morfología de la corrosión del acero X60 y X70 metal base y unión soldada
Para determinar el tipo de ataque corrosivo que sufrieron los aceros se utilizarón muestras
evaluadas electroquímicamente con un tiempo de exposición de 24 horas. Como resultado se
obtuvo que la morfología del ataque corrosivo presente en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) fue del tipo de corrosión localizada en las
muestras del acero X60 y X70 metal base y unión soldada. Es importante mencionar que la
corrosión localizada no es del tipo picadura, ya que este tipo de corrosión se debió al
desprendimiento de la película de productos de corrosión formada en la superficie del metal
asociada a la corrosión por hendiduras, mostrando más daño localizado en las condiciones de
flujo turbulento atribuyéndose a un tipo de erosión-corrosión esto debido a la película de
productos de corrosión que se desprendía debido al efecto mecánico de corte.
Las figuras 75 a la 79 se presentan las micrografías realizadas a las muestras de acero API 5L
X60 metal base en condiciones estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM).
Figura 75. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas
Unidad Anticorrosión - UV
89
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Comentarios
Se puede observar en la figura 75 el daño localizado en condiciones estáticas. Estos resultados
concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes de corriente y potencial,
índice de localización y los resultados obtenidos con la resistencia del ruido.
Figura 76. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
Figura 77. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
Comentarios.
En las figuras 76 y 77 se presenta un tipo de corrosión más agresivo esto debido al flujo
turbulento, al analizar la morfología revelan que en su mayoría son del tipo de corrosión por
Unidad Anticorrosión - UV
90
CAPITULO 4. Resultados y análisis
hendiduras. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de
transientes de corriente y potencial, índice de localización y resistencia del ruido.
Figura 78. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
Figura 79. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM)
Comentarios
En la figura 78 se muestra un tipo de corrosión por hendidura y afectado también por erosión corrosión ya que se muestran líneas esto debido al flujo turbulento, pero es importante señalar
que los daños fueron agresivos ya que los resultados obtenidos con los métodos de análisis de
transientes de corriente y potencial, índice de localización y los resultados obtenidos con la
Unidad Anticorrosión - UV
91
CAPITULO 4. Resultados y análisis
resistencia del ruido indicando un tipo de corrosión localizo y una Vcorr alta comparada con las
condiciones estáticas y con 2000 RPM (condiciones de flujo turbulento). para el caso de 5000
RPM (figura 79) se muestra la superficie del material completamente dañando esto debido a
las condiciones mecánicas de flujo.
Las figuras 80 a la 84 se presentan las micrografías realizadas a las muestras de acero API 5L
X60 unión soldada representada con la abreviatura X60ZAT en condiciones estáticas y de
flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM).
Figura 80. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones estáticas
Comentarios
La figura 80 muestra las micrografías de las muestras de acero X60 unión soldada inmerso en
agua de mar natural sintética en condiciones estáticas, en las cuales se observa la superficie de
la muestra de trabajo mostrando un ataque corrosivo localizado. Es importante mencionar que
la agresividad del ataque corrosivo es menor en comparación a las velocidades de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM). Este comportamiento concuerda con el presentado
en el análisis de transientes de corriente y potencial y con los resultados obtenidos en el
método de Rn.
Las figuras 81 a la 84 muestran las micrografías de las muestras de acero X60 unión soldada
inmerso en agua de mar natural sintética en condiciones de flujo turbulento (1000, 2000, 3000
y 5000RPM) , en las cuales se observa la superficie de la muestra de trabajo mostrando un
ataque localizado severo. Este comportamiento concuerda con el presentado en el análisis de
transientes de corriente y potencial y con los resultados obtenidos en el método de Rn.
Unidad Anticorrosión - UV
92
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 81. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
Figura 82. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
Unidad Anticorrosión - UV
93
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 83. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
Figura 84. Morfología del ataque corrosivo del acero API X60 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM)
Comentarios
Es importante mencionar que las micrografías presentan una buena correlación con los
métodos aplicados para el estudio de la corrosión en metal base y la unión soldada,
presentando un tipo de corrosión localizada.
Unidad Anticorrosión - UV
94
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Las figuras 85 a la 89 se presentan las micrografías realizadas a las muestras de acero API 5L
X70 metal base en condiciones estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM).
Figura 85. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones estáticas
Comentarios
Se puede observar en la figura 85 el daño localizado en condiciones estáticas. Estos resultados
concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes de corriente y potencial,
índice de localización y los resultados obtenidos con la resistencia del ruido.
Figura 86. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
Unidad Anticorrosión - UV
95
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 87. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
Comentarios.
En las figuras 86 y 87 se presenta un tipo de corrosión más agresivo esto debido al flujo
turbulento generándose líneas en la superficie del material debido al efecto mecánico de corte.
Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes de
corriente y potencial, índice de localización y resistencia del ruido.
Figura 88. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
Unidad Anticorrosión - UV
96
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 89. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 metal base inmerso en agua de
mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM)
Comentarios.
En las figuras 88 y 89 se presenta un tipo de corrosión localizado esto debido al flujo
turbulento generándose daños profundos en la superficie del material debido al efecto
mecánico de corte. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de
transientes de corriente y potencial, índice de localización y resistencia del ruido.
Las figuras 90 a la 94 se presentan las micrografías realizadas a las muestras de acero API 5L
70 unión soldada representada con la abreviatura X70ZAT en condiciones estáticas y de flujo
turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM).
Es posible decir que las micrografías obtenidas mediante el microscopio electrónico de
barrido después de 24 horas de exposición son del tipo corrosión localizada, cabe aclarar que
no principalmente debe ser picadura ya que el acero al carbono no genera una capa pasiva,
pero si productos de corrosión que se llegan a depositar sobre la superficie del metal
protegiendo ligeramente al metal expuesto y generándose el daño cuando se llega a desprender
esa capa.
Unidad Anticorrosión - UV
97
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 90. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones estáticas
Comentarios
Se puede observar en la figura 90 el daño localizado en condiciones estáticas. Estos resultados
concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes de corriente y potencial,
índice de localización y los resultados obtenidos con la resistencia del ruido.
Figura 91. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 cordón de soldadura inmerso
en agua de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (1000 RPM)
Comentarios
Se puede observar en la figura 91 el daño localizado en condiciones de flujo turbulento (1000
RPM). Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes
Unidad Anticorrosión - UV
98
CAPITULO 4. Resultados y análisis
de corriente y potencial, índice de localización y los resultados obtenidos con la resistencia del
ruido
Figura 92. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (2000 RPM)
Comentarios
Se puede observar en la figura 92 el daño localizado en condiciones de flujo turbulento (2000
RPM). Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis de transientes
de corriente y potencial, índice de localización y los resultados obtenidos con la resistencia del
ruido
Figura 93. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (3000 RPM)
Unidad Anticorrosión - UV
99
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Figura 94. Morfología del ataque corrosivo del acero API X70 unión soldada inmerso en agua
de mar sintética en condiciones de flujo turbulento (5000 RPM).
Comentarios
Se puede observar en las figuras 93 y 94 el daño localizado en condiciones de flujo turbulento
(3000 y 5000 RPM), se puede observar líneas generadas por el flujo turbulento en la
superficie del metal. Estos resultados concuerdan con los obtenidos en el método de análisis
de transientes de corriente y potencial, índice de localización y los resultados obtenidos con la
resistencia del ruido.
Unidad Anticorrosión - UV
100
CAPITULO 4. Resultados y análisis
4.9 Análisis de resultados de los valores obtenidos de la técnica de RE
Se llevo a cabo el monitoreo de la corrosión del acero bajo carbono X60 y X70 metal base
(X60MB y X70MB) y X60 y X70 unión soldada (X60US y X70US). Las muestras fueron
sumergidas en una solución de agua de mar sintética, realizando un seguimiento del potencial
de corrosión en condiciones estáticas (0RPM) y turbulentas (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM).
La figura 95 presenta los Ecorr en función de la velocidad de flujo (0, 1000, 2000, 3000 y
5000RPM) en el agua de mar sintética de las muestras de acero MB (X60 y X70) y US (X60 y
X70).
POTENCIAL (mV vs ESC)
-530
-580
-630
-680
X60 MB
X60 US
X70 MB
X70 US
-730
-780
0
1000
2000
3000
4000
5000
RPM
Figura 95. Ecorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética
En la figura 95 se puede observar como los potenciales de corrosión (Ecorr) en condiciones
estáticas (0RPM) para las diferentes muestras fueron los más electronegativos, esto atribuido a
la formación de una película de productos de corrosión que se deposito sobre la superficie de
las muestras que protegía a las muestras de la agresividad del electrolito en comparación a las
condiciones de flujo turbulento, ya que a medida que aumento la velocidad de flujo el Ecorr se
volvió más electronegativo esto atribuido a la dificultad del traslado de las especies
electroactivas del seno de la succión hacia la superficie de las muestras. Galván y
colaboradores [105] describen este mismo comportamiento en sus estudios utilizando los
ECR. Es importante mencionar que las muestras de trabajo (X60 y X70MB y X60 y X70US)
mantuvieron la misma tendencia en condiciones estáticas y las diferentes velocidades de flujo
turbulento.
Unidad Anticorrosión - UV
101
CAPITULO 4. Resultados y análisis
La figura 96 presenta las velocidades de corrosión (Vcorr) en función de la velocidad de flujo
(0, 1000, 2000, 3000 y 5000RPM) en el agua de mar sintética de las muestras de acero MB
(X60 y X70) y US (X60 y X70).
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.07
0.06
X60MB
X70MB
X70 US
X60 US
1000
2000
3000
4000
0.05
0.04
0.03
0.02
0.01
0
0
5000
RPM
Figura 96. Vcorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética
En la figura 96 se puede observar que las Vcorr en el acero X60 y X70 metal base son las que
obtuvieron menor Vcorr, en comparación a las muestras de la unión soldada, este
comportamiento es atribuido a que la unión soldada de las muestras de X60 y X70 contenían
la zona afectada por el calor, siendo la más propensa a sufrir daños por corrosión esto debido a
los fundentes tipo consumibles de los electrodos en el proceso SAW usando recubrimientos
básicos. En agua de mar, la velocidad de corrosión para una soldadura hecha usando
consumibles protegidos con un fundente básico puede ser tan alta para el cordón de soldadura
de un electrodo consumible protegido con fundente de rutilo [99].
Es importante mencionar que las muestras de metal base (X60 y X70) mantuvieron el mismo
comportamiento teniendo un aumento en la velocidad de corrosión (Vcorr) cuando las
condiciones de flujo cambiaron de estáticas a dinámicas, siendo el X70 la que obtuvo la Vcorr
mas baja, como ya se había mencionado antes esto es debido a que contiene menos carbono
que el X60.
Unidad Anticorrosión - UV
102
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Para el caso de las muestras de cordón de soldadura también mantuvieron el mismo
comportamiento de aumento y disminución de la Vcorr siendo el X70US la que obtuvo la
menor Vcorr. Se puede observar que la Vcorr es similar en las cuatro muestras a las 2000 RPM,
este comportamiento tanto en las muestras de metal base y las de cordón de soldadura puede
ser atribuido a que a estas condiciones de flujo puede haber un comportamiento de densidad
de corriente límite (ilim) formado por dos componentes: ilim de difusión lenta de las especies
electroactivas del seno de la solución hacia el metal y la ilim reacción. La corriente límite es
debida a la reducción del oxigeno siendo este proceso dependiente del flujo.
En las tablas 10 y 11 se presentan los valores del índice de localización obtenidos a partir del
cálculo del valor de índice de picadura o índice de localización dividiendo la desviación
estándar de la corriente medida (σi), entre la raíz cuadrada media de la corriente medida
(IRMS), en condiciones estáticas y de flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) de las
muestras de acero X60 y X70 metal base y unión soldada inmersos en agua de mar sintética.
De acuerdo a los valores de la tabla 2 del rango de índice de picadura los resultados muestran
que en todas las velocidades de flujo turbulento y en condiciones estáticas para las muestras
de acero X60 y X70 metal base y unión de soldadura tuvieron valores mayores a 0.1 indicando
con esto un tipo de corrosión localizada en la superficie de las muestras expuestas al agua de
mar sintética. Este tipo de corrosión puede ser justificado con el análisis superficial con
microscopia electrónica de barrido como se muestra en el capítulo 4.8.
Tabla 10. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB y US.
Índice de Localización (IL)
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
0
2
4
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.87
0.93
0.92
0.89
0.93
0.93
0.93
0.92
0.87
0.92
1
1
0.96
1
1
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.92
0.93
0.91
0.93
0.92
0.75
0.92
0.93
0.92
0.91
0.68
1
0.98
0.94
0.98
Tiempo de exposición (hrs.)
Unidad Anticorrosión - UV
6
8
10
12
14
Acero API 5L X60 MB
0.9 0.9 0.91 0.88 0.96
0.92 0.92 0.89 0.9
1
0.92 0.93 0.93 0.92 0.99
0.93 0.92 0.93 0.93
1
0.87 0.87 0.93 0.92 0.95
Acero API 5L X60 US
0.76 0.7 0.65 0.65 0.48
0.92 0.93 0.93 0.89 0.95
0.92 0.93 0.92 0.92 0.95
0.91 0.92 0.93 0.93 0.97
0.9 0.91 0.87 0.88 0.98
16
18
20
22
24
0.92
0.93
0.92
0.93
0.92
0.89
0.92
0.93
0.93
0.91
0.92
0.9
0.93
0.93
0.91
0.96
0.95
0.95
1
0.98
0.93
0.91
0.9
0.93
0.92
0.61
0.91
0.93
0.92
0.87
0.89
0.92
0.92
0.91
0.86
0.9 0.37 0.54
0.89 0.99 0.9
0.93 1 0.93
0.92 1 0.92
0.85 0.94 0.89
103
CAPITULO 4. Resultados y análisis
Tabla 11. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB y US.
Índice de Localización (IL)
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
0
2
4
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.88
0.93
0.87
0.88
0.71
0.92
0.93
0.89
0.72
0.92
1
1
0.93
0.92
1
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.91
0.93
0.93
0.67
0.89
0.89
0.92
0.93
0.8
0.66
0.95
0.98
1
0.52
0.7
Tiempo de exposición (hrs.)
6
8
10
12
14
Acero API 5L X70 MB
0.89 0.89 0.91 0.91 0.98
0.86 0.9 0.89 0.88 0.98
0.88 0.87 0.92 0.87 0.94
0.72 0.73 0.72 0.66 0.72
0.92 0.92 0.91 0.92
1
Acero API 5L X70 US
0.85 0.89 0.85 0.87 0.95
0.9 0.93 0.9 0.93
1
0.92 0.92 0.93 0.93
1
0.55 0.9 0.51 0.52 0.62
0.71 0.79 0.79 0.66 0.79
16
18
20
0.9
0.9
0.83
0.8
0.91
0.86
0.91
0.86
0.58
0.92
0.92
0.89
0.85
0.64
0.92
22
24
0.98 0.9
0.94 0.89
0.89 0.9
0.93 0.62
0.96 0.92
0.9 0.87 0.92 0.93 0.9
0.91 0.92 0.9
1 0.93
0.93 0.93 0.93 0.93 0.92
0.49 0.6 0.53 0.63 0.49
0.69 0.8 0.65 1
0.5
4.10 Discusión de resultados
Uruchurtu [12] en sus estudios del RE en condiciones hidrodinámicas utiliza un diseño de
anillos en un mismo porta-electrodo, tal que, uno trabaja como electrodo de trabajo 1; otro,
como electrodo de trabajo 2 y el tercero como electrodo de referencia siendo un sistema muy
complejo y difícil de reproducir por su elevado costo. Robert A. Cottis [43,44], Juan
Mendoza y colaboradores [106] utilizan una celda electroquímica típica de 3 electrodos
(electrodo de trabajo, electrodo de referencia y electrodo auxiliar) para las mediciones de RE
en condiciones de flujo utilizando solo un ECR.
Es por ello que la determinación de la cinética de corrosión de las muestras de acero API X60
y X70 en agua de mar sintética bajo condiciones de flujo turbulento mediante la te aplicación
de la técnica de ruido electroquímico (RE), se diseño un sistema electroquímico utilizando dos
electrodos cilíndricos rotatorios (ECR) unidos por un puente salino (ver figura 18), para el
estudio del RE y poder determinar el comportamiento electroquímico de las muestras a
diferentes velocidades de flujo turbulento. Se encontró que el sistema es dependiente de tanto
el tiempo de exposición como de las condiciones de flujo turbulento.
Es importante mencionar que hay poca información respecto al estudio de la corrosión
utilizando dos ECR, siendo un sistema nuevo para el estudio de la corrosión en condiciones de
flujo turbulento. Galván y colaboradores [8] han utilizado este sistema en sus estudios de la
corrosión localizada a 1000 y 5000 RPM. Debido a la poca información se realizo un análisis
Unidad Anticorrosión - UV
104
CAPITULO 4. Resultados y análisis
más extenso en las velocidades de rotación (1000, 2000, 3000 y 5000 RPM) y en condiciones
estáticas para una mejor comparación, así como un mejor diseño de la celda electroquímica y
el puente salino utilizando los dos ECR con el fin de implementar este sistema para las
mediciones de ruido electroquímico siendo un sistema más económico y práctico.
La utilización de la técnica de ruido electroquímico para investigar la corrosión del sistema en
estudio y el empleo del sistema electroquímico utilizando dos electrodos cilíndricos rotatorios
para simular el efecto de la velocidad de fluido turbulento, constituyen una herramienta
importante para la evaluación y selección de materiales en la corrosión, además el
procedimiento de laboratorio propuesto, proporciona información importante al investigador o
ingeniero de campo, que puede ser usada para el diseño de una estrategia de control de la
corrosión en interior de ductos de transporte.
Unidad Anticorrosión - UV
105
CAPITULO 5
CONCLUSIONES
Es absolutamente imposible demostrarlo todo.
Aristóteles
CAPITULO 5. Conclusiones
5. CONCLUSIONES
En el presente trabajo de investigación, del estudio de la corrosión de soldaduras de aceros de
alta resistencia API 5L X60 y X70 metal base y unión soldada en condiciones estáticas y de
flujo turbulento (1000, 2000, 3000 y 5000RPM) inmersos en agua de mar sintética, hizo
posible las siguientes conclusiones.
Influencia del flujo turbulento en el equilibrio dinámico

El efecto del comportamiento del potencial de corrosión (Ecorr) de las muestras de
acero API 5L X60 metal base (MB) y unión soldada (US) inmerso en agua de mar
sintética, mostro que a medida que aumento la velocidad de rotación el potencial se
volvió más electronegativo influenciado por el efecto mecánico de corte sobre la
superficie de las muestras.

El mismo comportamiento se presento en los Ecorr de las muestras de acero API 5L
X70 metal base (MB) y unión soldada (US) inmerso en agua de mar sintética, a
medida que aumento la velocidad de rotación los Ecorr se volvieron más
electronegativos.
Por lo tanto, estos Ecorr están relacionados directamente a la Vcorr de las muestras, así como a
la velocidad del flujo turbulento. Al respecto Genescá [86] menciona que al aumentar la
velocidad del fluido puede ocurrir un aumento en la velocidad de corrosión y una variación
del Ecorr dado por un incremento de las especies electroactivas en la superficie del electrodo, o
una disminución en la interfase metal electrolito por difusión.
Influencia del flujo turbulento en las series del tiempo

El análisis de transientes de potencial y corriente con respecto al tiempo de las
muestras de trabajo mostraron un aumento y disminución de las transientes de
corriente durante todo el tiempo de exposición de las muestras de acero X60 y X70
metal base y unión soldada, mostrando la susceptibilidad de la formación de una
película de oxido sobre la superficie de las muestras, por lo que cada transiente en las
graficas de corriente con respecto al tiempo, represento el inicio de la corrosión
localizada, formación, ruptura (disolución del acero (Fe), caracterizado por un proceso
de transferencia de carga) y posteriormente a la regeneración de la película de oxido.

El método de análisis de transientes de corriente y potencial en las series de tiempo
presento resultados que se correlacionan bien con los obtenidos con el método de
índice de localización y morfología de la corrosión.
Galván [48] en sus estudios también atribuye las oscilaciones estocásticas de potencial y
corriente debido a la presencia de una película de productos de corrosión en la superficie del
electrodo y el rompimiento debido al efecto mecánico de corte.
Unidad Anticorrosión - UV
106
CAPITULO 5. Conclusiones
Cinética de corrosión

Por medio de la técnica de Ruido Electroquímico y en específico el método de
resistencia del ruido (Rn) se puede realizar un seguimiento de la velocidad de corrosión
de las muestras de acero API 5L X60 y X70 metal base y unión soldada inmersos en
agua de mar sintética en condiciones estáticas y de flujo turbulento.

Las Vcorr menores se presentaron en las muestras de trabajo X60 y X70 metal base y
unión soldada a condiciones estáticas (0 RPM).

De acuerdo a los resultados de Rn, de las muestras de acero X60 y X70 metal base y
X60 unión soldada presento el ataque corrosivo más severo en la velocidad de flujo de
5000 RPM.

La Vcorr más severa para el X70 unión soldada se presento a 1000 RPM.

En la comparación de la Vcorr de las muestras de acero X60 y X70 metal base, la que
presento el ataque corrosivo más severo fue el X60 aumentando su Vcorr con respecto
al tiempo de exposición, mayor tiempo de exposición mayor Vcorr.

Se obtuvo un aumento y disminución en la velocidad de corrosión (Vcorr) cuando las
condiciones de flujo cambiaron de estáticas a dinámicas. Este aumento y disminución
puede ser atribuido al efecto mecánico de corte y a un proceso de difusión.
Genescá [86] ha encontrado en estudios relacionados que bajo condiciones de flujo turbulento
aumenta o disminuye significativamente la velocidad de corrosión, el mecanismo de
corrosión puede llegar a estar controlado por el proceso de difusión o por el efecto mecánico
de corte sobre la superficie del metal.
Morfología de la corrosión

Los resultados muestran que en todas las velocidades de flujo turbulento y en
condiciones estáticas para las muestras de acero X60 y X70 metal base y unión
soldada tuvieron valores mayores a 0.1 indicando con esto un tipo de corrosión
localizada (corrosión por hendidura).

El análisis superficial realizado a las muestras libres de productos de corrosión
determino que la morfología de la corrosión fue corrosión localizada.

El análisis superficial presento resultados que se correlacionan bien con los obtenidos
con los métodos de análisis de transientes de corriente y potencial en las series de
tiempo y de índice de localización.
Unidad Anticorrosión - UV
107
CAPITULO 5. Conclusiones
Los resultados obtenidos con los diferentes métodos de análisis de ruido electroquímico,
resistencia del ruido, impedancia de ruido, índice de localización y análisis de transientes de
corriente y potencial, presentaron buena correlación.
Sugerencias para trabajos futuros

Continuar perfeccionando el conductor eléctrico entre las dos celdas para tener una
mayor área de contacto con los electrodos.

Trabajar en un diseño de celdas que contenga 3 electrodos de trabajo nominalmente
idénticos utilizando 3 ECR en las mediciones de ruido electroquímico.

Realizar siempre la calibración de los ECR con el objetivo de comprobar la veracidad
de las mediciones que se realicen.

Es conveniente realizar un estudio de Espectroscopia de Impedancia Electroquímica
(EIE) en las mismas condiciones dinámicas, para comparar los valores de la
transferencia de carga con la Resistencia del Ruido, llegando así a una mejor
comparación de la técnica de RE y Rtc.
Unidad Anticorrosión - UV
108
BIBLIOGRAFÍA
Yo no procuro conocer las preguntas; procuro
conocer las respuestas.
Confucio
Citas y referencias bibliográficas
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[68] Silverman D. C., “”Corrosion prediction in complex environments using electrochemical
impedance spectroscopy”, Electrochimica Acta, Vol.38, No.14, p. 2075-2078: Printed in Great
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Unidad Anticorrosión - UV
Citas y referencias bibliográficas
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[86] Galvan-Martinez, R., Mendoza-Flores, J., Duran-Romero, R., & Genesca-Llongueras, J.,
"Rotating Cylinder Electrode Study on the Influence of Turbulent Flow on the Anodic and
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[87] Galvan-Martinez, R., Mendoza-Flores, J., Duran-Romero, R., & Genesca-Llongueras, J.
"Effect of Turbulent Flow on the Anodic and Cathodic Kinetics of API X52 Steel Corrosion
Unidad Anticorrosión - UV
Citas y referencias bibliográficas
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[88] Galvan-Martinez, R., Orozco-Cruz, R., Torres-Sanchez, R., & Martinez, E. A., "
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[91] P. Martínez-Ortiz et al, Científica, Vol.14 Núm. 2, p. 81-87, 2010.
[92] Justo Román Romero Romero, “Corrosión inducida por bacterias sulfato reductoras
termófilas de 60°C en la unión soldada del acero API 5L – X60”, Tesis de Maestría, UMICH,
Morelia-Michoacán, p. 40-42, 2009.
[93] José M. Mendoza Rangel, “Determinación de la velocidad de corrosión en uniones
soldadas por arco sumergido de tuberías de acero API X-60 y API X-65 en una solución
norma NACE con acido sulfhídrico (H2S)”, Tesis de Maestría, UMICH, Morelia-Michoacán,
p. 4,5, 2004.
[94] José E. Flores Chan, “Estudio de la corrosión inducida por BSR termófilas de 60°C
aisladas del petróleo crudo; en el material base y zona afectada térmicamente, del acero API
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[95] Gonzalo A. Colli Sansores, “Corrosión inducida por bacterias sulfato reductoras
termófilas en el acero API X-70”, Tesis de Maestría, UMICH, Morelia-Michoacán, p. 37,
2005.
[96] Hernández Gonzales C. y Treviño Ortuño Cristian I., “Propagación de grietas por fatiga
en soldadura longitudinal de acero sumergido de tubos de acero API 5L grados X52 y X60”,
Tesis de Licenciatura, Instituto Politécnico Nacional, Departamento de Ingeniería
Metalúrgica, p. 14-17.
[97] Mikell P. Groover, “Fundamentos de manofactura moderna: Materiales, procesos y
sistemas”, Ed. Pearson, p. 724, 1997.
[98] L. A. de Vedia y H. G. Svoboda, “Introducción a la metalurgia de la soldadura”, p. 138,
139, 2004.
[99] J. R. Davis David & Associates, “Corrosion of carbon steel and low-alloy steel
weldments”, ASM International, p. 19-21, 2006.
Unidad Anticorrosión - UV
Citas y referencias bibliográficas
[100] Segundo A. Távara Aponte y Jose F. Barboza Rodríguez, “Influencia de los cordones de
soldadura sobre la resistencia a la corrosión del acero API 5L X-52, en agua sedimentada de
crudo de petróleo”, Jornadas SAM - CONAMET – AAS, P. 41-50, 2001.
[101] G. Garcia-Cerecero et al., “Estudio Electroquímico de la Corrosión de la Soldadura
GMAW en Tubería Grado API 5L X52 en Ambiente Amargo”, 7° Foro de ingeniería e
investigación en materiales, p. 224-229, Vol. 7, 2010.
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analysis of electrochemical noise", Corrosion science, Corrosion-Vol. 51, No.4, p. 294- 299,
2005.
[105] D. Cabrera de la Cruz, R. Orozco-Cruz, R. Torres-Sánchez, R. Galván Martínez.
"Cinética de corrosión de soldaduras de aceros API X70 mediante la técnica de ruido
electroquímico". 9° Foro de ingeniería e investigación en Materiales. Morelia, Mich., Mexico,
P. 226-232, Vol. 9 (2012).
[106] Juan Mendoza-Flores et al, "Effects of turbulent flow on the efficiency of triazole based
inhibitors", Paper NACE 02491, Corrosion 2002.
Unidad Anticorrosión - UV
ANEXO
Hace falta inteligencia, incluso talento, para condensar y centrar
los datos en una presentación clara y sencilla que se lea y
recuerde. La ignorancia y la arrogancia se manifiestan en unos
carteles abarrotados, complicados y difíciles de leer.
Mary Helen Briscoe
Anexo A
Anexo A: Resultados de RE obtenidos de la prueba 2
A 1.1 Transientes (E y i) del RE con respecto al tiempo del acero X60 MB en condiciones
estáticas y de flujo turbulento
-700
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
-705
A
-710
-715
-720
-725
-730
-735
-740
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
T0-ESTATICO
B1
T12-ESTATICO
3.E-04
2.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-ESTATICO
3.E-04
2.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
1.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
-5.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A1. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-570
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
-590
A
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
T0-1000 RPM
B1
T12-1000 RPM
3.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-1000 RPM
2.E-04
2.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-4.E-04
-5.E-04
-6.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A2. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A1
Anexo A
-540
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
-560
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-04
5.E-04
B1
T0-2000 RPM
1.E-04
3.E-04
-4.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
1.E-04
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
-7.E-04
-9.E-04
-9.E-04
-1.E-03
-2.E-03
T12-2000 RPM
-2.E-03
T24-2000 RPM
B2
-1.E-03
-1.E-03
-3.E-03
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A3. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-540
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
-560
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
3.E-04
4.E-03
B1
T0-3000 RPM
2.E-04
T12-3000 RPM
3.E-03
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-3000 RPM
3.E-03
2.E-04
5.E-05
0.E+00
-5.E-05
-1.E-04
2.E-03
2.E-03
1.E-03
5.E-04
0.E+00
-2.E-04
-2.E-04
-5.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A4. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A2
Anexo A
-420
T0-5000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-440
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
A
-460
-480
-500
-520
-540
-560
-580
-600
-620
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-02
5.E-02
T0-5000 RPM
B1
T12-5000 RPM
3.E-02
CORRIENTE (A)
2.E-02
CORRIENTE (A)
B2
T24-5000 RPM
4.E-02
4.E-02
0.E+00
-2.E-02
-4.E-02
-6.E-02
2.E-02
1.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
-8.E-02
-3.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A5. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60MB en agua de mar
sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
A 1.2 Transientes (E y i) del RE con respecto al tiempo del acero X60 US en condiciones
estáticas y de flujo turbulento
-720
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
A
-730
-740
-750
-760
-770
-780
-790
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-04
4.E-04
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
3.E-04
B1
2.E-04
2.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-ESTATICO
3.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
1.E-04
0.E+00
-1.E-04
-2.E-04
-3.E-04
-4.E-04
-5.E-04
-4.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A6. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A3
Anexo A
-560
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
-580
A
-600
-620
-640
-660
-680
-700
-720
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
2.E-03
1.E-02
T0-1000 RPM
B1
T12-1000 RPM
B2
T24-1000 RPM
0.E+00
1.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
-1.E-02
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
-2.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-5.E-02
-4.E-03
-6.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A7. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60US en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
POTENCIAL (mV vs ESC)
-560
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
5.E-04
4.E-03
B1
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
B2
T24-2000 RPM
3.E-03
3.E-04
1.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-03
-1.E-04
-3.E-04
-5.E-04
1.E-03
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
-4.E-03
-7.E-04
-5.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A8. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60US en agua de mar
sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A4
Anexo A
POTENCIAL (mV vs ESC)
-560
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
A
-580
-600
-620
-640
-660
-680
-700
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-03
1.E-03
5.E-03
B1
T0-3000 RPM
B2
5.E-04
0.E+00
3.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
4.E-03
2.E-03
1.E-03
0.E+00
-1.E-03
-5.E-04
-1.E-03
-2.E-03
-2.E-03
T12-3000 RPM
-3.E-03
-2.E-03
-3.E-03
T24-3000 RPM
-3.E-03
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A9. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60US en agua de mar
sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-550
T0-5000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-555
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
A
-560
-565
-570
-575
-580
-585
-590
-595
-600
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
6.E-02
1.E-01
T0-5000 RPM
5.E-02
B1
T12-5000 RPM
B2
T24-5000 RPM
8.E-02
4.E-02
6.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
3.E-02
2.E-02
1.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
4.E-02
2.E-02
0.E+00
-2.E-02
-4.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-6.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A10. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X60US en agua de mar
sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A5
Anexo A
A 1.3 Transientes (E y i) del RE con respecto al tiempo del acero X70 MB en condiciones
estáticas y de flujo turbulento
-730
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
A
-740
-750
-760
-770
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
4.E-02
4.E-02
T0-ESTATICO
B1
T12-ESTATICO
3.E-02
2.E-02
1.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
B2
T24-ESTATICO
3.E-02
2.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-4.E-02
1.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-5.E-02
-5.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A11. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7MB en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-550
T0-1000 RPM
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-590
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
7.E-04
7.E-04
T12-1000 RPM
B1
2.E-04
-3.E-04
-3.E-04
-8.E-04
-1.E-03
-2.E-03
-2.E-03
B2
T24-1000 RPM
2.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-1000 RPM
-8.E-04
-1.E-03
-2.E-03
-2.E-03
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A12. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7MB en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A6
Anexo A
-550
POTENCIAL (mV vs ESC)
A
-570
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
-590
-610
-630
-650
-670
-690
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
3.E-03
3.E-03
B1
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
B2
2.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-03
1.E-03
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
1.E-03
0.E+00
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
-3.E-03
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A13. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7MB en agua de mar
sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-540
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
A
-560
-580
-600
-620
-640
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
B1
T12-3000 RPM
3.E-03
-2.E-03
-2.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-3000 RPM
3.E-03
-7.E-03
-1.E-02
-2.E-02
B2
T24-3000 RPM
-7.E-03
-1.E-02
-2.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A14. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7MB en agua de mar
sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A7
Anexo A
-520
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
A
-525
-530
-535
-540
-545
-550
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T0-5000 RPM
3.E-02
B1
T12-5000 RPM
2.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-02
B2
T24-5000 RPM
3.E-02
1.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
1.E-02
0.E+00
-1.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-3.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A15. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7MB en agua de mar
sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
A 1.4 Transientes (E y i) del RE con respecto al tiempo del acero X70US en condiciones
estáticas y de flujo turbulento
-730
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-ESTATICO
T12-ESTATICO
T24-ESTATICO
A
-735
-740
-745
-750
-755
-760
-765
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
T0-ESTATICO
4.E-04
T12-ESTATICO
B1
2.E-04
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
2.E-04
B2
T24-ESTATICO
4.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0.E+00
-2.E-04
-4.E-04
-6.E-04
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A16. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7US en agua de mar
sintética en condiciones estáticas. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A8
Anexo A
-500
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-1000 RPM
T12-1000 RPM
T24-1000 RPM
A
-550
-600
-650
-700
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
2.E-03
T0-1000 RPM
2.E-03
B1
T12-1000 RPM
9.E-04
CORRIENTE (A)
9.E-04
CORRIENTE (A)
B2
T24-1000 RPM
-1.E-04
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
-1.E-04
-1.E-03
-2.E-03
-3.E-03
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A17. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7US en agua de mar
sintética a 1000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-550
A
POTENCIAL (mV vs ESC)
-570
-590
T0-2000 RPM
T12-2000 RPM
T24-2000 RPM
-610
-630
-650
-670
-690
-710
-730
-750
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
B1
T12-2000 RPM
8.E-03
3.E-03
3.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-2000 RPM
8.E-03
-2.E-03
-7.E-03
-1.E-02
B2
T24-2000 RPM
-2.E-03
-7.E-03
-1.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A18. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7US en agua de mar
sintética a 2000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A9
Anexo A
-470
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
T24-3000 RPM
A
-500
-530
-560
-590
-620
-650
-680
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
B1
T0-3000 RPM
T12-3000 RPM
B2
T24-3000 RPM
1.E-02
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
1.E-02
5.E-03
0.E+00
-5.E-03
-1.E-02
5.E-03
0.E+00
-5.E-03
-1.E-02
0
200
400
600
800
1000
0
200
400
TIEMPO (seg)
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A19. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7US en agua de mar
sintética a 3000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
-530
POTENCIAL (mV vs ESC)
T0-5000 RPM
T12-5000 RPM
T24-5000 RPM
-540
A
-550
-560
-570
-580
-590
-600
-610
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (Seg)
9.E-03
9.E-03
B1
T12-5000 RPM
-1.E-02
-1.E-02
-2.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-5.E-02
-6.E-02
B2
T24-5000 RPM
-1.E-03
CORRIENTE (A)
CORRIENTE (A)
T0-5000 RPM
-1.E-03
-2.E-02
-3.E-02
-4.E-02
-5.E-02
-6.E-02
-7.E-02
-7.E-02
0
200
400
600
TIEMPO (seg)
800
1000
0
200
400
600
800
1000
TIEMPO (seg)
Figura A20. Mediciones de RE en las series de tiempo del acero X7US en agua de mar
sintética a 5000 RPM. Potencial vs tiempo (A), Corriente vs tiempo (B1 y B2).
Unidad Anticorrosión - UV
A 10
Anexo A
A 1.5 Resultados de los valores obtenidos de la técnica de RE
La figura A21 presenta los Ecorr en función de la velocidad de flujo (0, 1000, 2000, 3000 y
5000RPM) en el agua de mar sintética de las muestras de acero X60 yX70MB y X60 y
X70US.
POTENCIAL (mV vs ESC)
-510
-560
-610
-660
X60 MB
-710
X60 US
X70 MB
X70 US
-760
0
1000
2000
3000
4000
5000
RPM
Figura A21. Ecorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética.
La figura A21 presenta las velocidades de corrosión (Vcorr) en función de la velocidad de flujo
(0, 1000, 2000, 3000 y 5000RPM) en el agua de mar sintética de las muestras de acero X60
yX70MB y X60 y X70US.
VELOCIDAD DE CORROSIÓN, Vcorr (mm/año)
0.5
0.45
X60MB
X70MB
X70 US
X60 US
1000
2000
3000
4000
0.4
0.35
0.3
0.25
0.2
0.15
0.1
0.05
0
0
5000
RPM
Figura A22. Vcorr con respecto a la velocidad de flujo (RPM) de las muestras de acero X60 y
X70MB y X60 y X70US inmersos en agua de mar sintética
Unidad Anticorrosión - UV
A 11
Anexo A
A 1.6 Índice de localización IL
Tabla A1. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X60 MB y US.
Índice de Localización (IL)
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
0
2
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.91
0.92
0.91
0.43
0.86
0.88
0.93
0.91
0.48
0.87
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.92
0.93
0.92
0.93
0.9
0.89
0.9
0.93
0.92
0.93
Tiempo de exposición (hrs.)
4
6
8
10
12
14
Acero API 5L X60 MB - Prueba 2
0.97 0.86 0.88 0.89 0.86 0.95
1
0.93 0.93 0.93 0.88 0.97
0.76 0.92 0.9 0.9 0.88 0.92
0.61 0.45 0.59 0.65 0.77 0.72
0.98 0.92 0.92 0.89 0.89
1
Acero API 5L X60 US - Prueba 2
1
0.86 0.87 0.92 0.85
1
0.95 0.91 0.9 0.91 0.92 0.93
0.9 0.93 0.93 0.92 0.91 0.99
1
0.92 0.93 0.89 0.91
1
0.97 0.92 0.92 0.92 0.91
1
16
18
20
22
0.85
0.92
0.85
0.65
0.89
0.88
0.92
0.92
0.7
0.91
0.86 0.91 0.8
0.85 1 0.92
0.93 1 0.88
0.75 0.75 0.67
0.92 1 0.91
0.89
0.93
0.92
0.93
0.92
0.87
0.93
0.89
0.93
0.91
0.9
0.91
0.92
0.92
0.92
0.96
0.95
0.9
0.96
1
24
0.92
0.93
0.92
0.88
0.9
Tabla A2. IL obtenidos a partir de la técnica de RE en sus diferentes velocidades de flujo y en
condiciones estáticas del acero X70 MB y US.
Índice de Localización (IL)
Velocidad
de
Rotación
(RPM)
0
2
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.9
0.94
0.98
0.99
0.85
0.93
0.78
0.91
0.92
0.86
Estatico
1000
2000
3000
5000
0.95
0.94
0.99
0.99
0.97
0.94
0.89
0.96
0.55
0.94
Tiempo de exposición (hrs.)
Unidad Anticorrosión - UV
4
6
8
10
12
14
Acero API 5L X70 MB - Prueba 2
0.97 0.89 0.88 0.87 0.85 0.98
0.94 0.86 0.96 0.92 0.92
1
1
0.93 0.95 0.86 0.89
1
0.88 0.9 0.97 0.24 0.86 0.93
0.83 0.82 0.98 0.99 0.84 0.86
Acero API 5L X70 US - Prueba 2
0.93 0.91 0.92 0.91 0.9 0.94
1
0.88 0.89 0.9 0.98 0.97
0.93 0.92 0.91 0.96 0.92 0.88
0.61 0.58 0.89 0.54 0.53 0.55
0.98 0.99 0.91 0.83 0.77 0.83
16
18
20
22
0.86
0.9
0.92
1
0.92
0.91
0.92
0.86
0.96
0.88
0.76 1 0.87
0.88 0.92 0.86
0.95 1 0.96
0.78 1 0.92
0.98 0.81 0.77
0.84
0.92
0.92
0.51
0.91
0.93
0.88
0.99
0.48
0.94
0.9
0.87
0.78
0.48
0.83
0.97
0.95
0.72
0.58
0.94
24
0.97
0.81
0.88
0.47
0.96
A 12
Anexo B
Anexo B: Logros obtenidos como estudiante de la Maestría en Ingeniería de Corrosión
Publicación en revista internacional:

R. Galván-Martínez, D. Cabrera-de la Cruz, G. Galicia-Aguilar, A. Contreras, R.
Orozco-Cruz, Electrochemical Characterization of the Structural Metals Immersed in
Natural Seawater: “In situ" Measures. Materials Science Forum. Articulo enviado y
aceptado para su Publicación. Revista arbitrada e Indexada , Agosto del 2012.
Artículos en memorias de congresos nacionales e internacionales:

D. Cabrera de la Cruz, R. Orozco-Cruz, R. Torres-Sánchez, R. Galván Martínez.
"Cinética de corrosión de soldaduras de aceros API X70 mediante la técnica de ruido
electroquímico". 9° Foro de ingeniería e investigación en Materiales. Morelia, Mich.,
Mexico. 5-7 de diciembre, 2012.
Vol. 9 (2012) 226-232. ISBN 970-9798-08-1

David Cabrera de la Cruz, Ricardo Orozco Cruz, Ruben Torres Sánchez and Ricardo
Galván Martínez “Effects of turbulent flow on the corrosion of pipeline steel weld in
seawater: an electrochemical noise study”. XXI International Materials Research
Congress. Cancún, Q. Roo, México. 12 al 17 de agosto de 2012. Publicación en proceso.

D. Cabrera-de la Cruz, R. Orozco-Cruz, R. Galván-Martínez. “Análisis “in situ” de la
corrosión de metales inmersos en agua de mar.” XXVII Congreso Nacional de la
Sociedad Mexicana de Electroquímica y 5TH Meeting of The Mexican Section ECS.
Toluca, México. 11 de junio al 15 de junio de 2012

Galván-Martínez Ricardo, Uscanga-Cruz Yaraset, Cabrera-De la Cruz David, OrozcoCruz Ricardo. “Análisis “in situ” de la corrosión de metales estructurales inmersos en
agua de mar”. XXXIII Encuentro Nacional y II congreso Internacional de la AMIDIQ.
San José del Cabo, BCS, México. 01 al 04 de mayo del 2012

E. A. Martínez; D. A. Marín; D. Cabrera de la Cruz y D. M. Hernández. “Efecto de
fases intermetálicas en la sensitización de aceros inoxidables duplex fundidos”, 33
Congreso Internacional de Metalurgia y Materiales, Saltillo, Coahuila, México. 9 al 11 de
noviembre de 2011.
Memoria en Extenso.
Presentación o ponencias de artículos en congresos nacionales e internacionales

Presentación de la conferencia: Cinética de corrosión de soldaduras de aceros API X70
mediante la técnica de ruido electroquímico". D. Cabrera de la Cruz, R. Orozco-Cruz,
R. Torres-Sánchez, R. Galván Martínez. 9° Foro de ingeniería e investigación en
Materiales. Morelia, Mich., Mexico. 5-7 de diciembre, 2012
Unidad Anticorrosión - UV
B1
Anexo B

Presentación de la conferencia: Effects of turbulent flow on the corrosion of pipeline
steel weld in seawater: an electrochemical noise study”. David Cabrera de la Cruz,
Ricardo Orozco Cruz, Rubén Torres Sánchez and Ricardo Galván Martínez. XXI
International Materials Research Congress. Cancún, Q. Roo, México. 12 al 17 de agosto
de 2012.

R. Galván-Martínez, Y. Uscanga-Cruz, D. Cabrera-de la Cruz, A. Contreras, R. OrozcoCruz “Electrochemical caracterization of the estructural metals immersed in natural
seawater: “in situ" measures”. XXI International Materials Research Congress. Cancún,
Q. Roo, México. 12 al 17 de agosto de 2012.

Presentación de la conferencia: Análisis “in situ” de la corrosión de metales inmersos en
agua de mar. D. Cabrera-de la Cruz, R. Orozco-Cruz, R. Galván-Martínez. XXVII
Congreso Nacional de la Sociedad Mexicana de Electroquímica y 5TH Meeting of The
Mexican Section ECS. Toluca, México. 11 de junio al 15 de junio de 2012.

Presentación de la conferencia: Análisis de la corrosión de un acero API X60 inmerso
en un medio electrolítico a diferentes pH. David Cabrera de la Cruz, Sheila Rosado
Tamariz, Ricardo Orozco Cruz, Ricardo Galván Martínez, 1er Congreso Estatal de
Posgrado e Investigación de la UV, México. 1 de septiembre de 2011.
Unidad Anticorrosión - UV
B2