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1er TRABAJO DE CONTROL EXTRACLASE DE ING. DE MATERIALES II.
Introducción.
Este primer trabajo de control extractase tiene como objetivo fundamental, aplicar los
conceptos recibidos de la termodinámica y la cinética de la corrosión electroquímica
y así poder abordar el análisis de la tendencia a la corrosión en diferentes sistemas.
Para el cumplimiento de este objetivo, el estudiante se tiene que familiarizar con el
dominio y aplicación de las diferentes tablas del apéndice, tablas de potenciales,
diagramas de potenciales y sobre todo la aplicación de las diferentes expresiones y
tablas para determinar la tendencia termodinámica a la corrosión, la velocidad de
corrosión, la velocidad de penetración de la corrosión y analizar el sistema en su
conjunto mediante la representación con las curvas de polarización
correspondientes.
Aunque se orientan en ocasiones problemas netamente teóricos, en lo fundamental
el análisis es teórico práctico, es decir, hay que auxiliarse de datos experimentales
que sirven de preparación para la actividad de laboratorio, hay que hacer uso de los
métodos teóricos prácticos, basados en el empleo de las ecuaciones de Tafel, de
Resistencia a la Polarización y de Corriente Límite de Difusión, entre otras. Deben
repasar además el uso del papel semilogarítmico, cálculo de pendientes, etc.
Como parte de su preparación previa, deben estudiar los problemas resueltos (cuatro
en total), que aparecen de la página 149 a la 158 del texto básico y resolver otros
problemas propuestos. Aclarando que estos problemas adolecen de aspectos
prácticos necesarios para tener una representación física del fenómeno.
Por lo antes expuesto, se recomienda a los estudiantes que realicen la
representación del proceso de corrosión, mediante las curvas de polarización en
general o las rectas de Tafel si se precisa, señalando los diferentes potenciales y
corrientes, además de determinar y realizar un comentario sobre la estabilidad
corrosiva del material en el medio en cuestión.
Los problemas que aparecen seguidamente se asignan a los estudiantes por el
mismo orden en que aparecen en el listado del grupo, el problema 16 se orienta
como autopreparación y se desarrollará en la segunda clase práctica.
Problemas propuestos.
1. Problema 10 página 159, agregando además: c) Realice la representación del
sistema mediante las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
2. Problema 17 página 160, agregando además: Represente el sistema mediante
las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
3. Problema 18 página 161, agregando además: Represente el sistema mediante
las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
4. Problema 19 página 161, agregando además: Represente el sistema mediante
las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
5. Problema 20 página 161, agregando además: Represente el sistema mediante
las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
6. Problema 21 página 161, agregando además: La representación del sistema
mediante las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E) y realizando el
análisis de la estabilidad corrosiva del material.
7. Problema 22 página 161, agregando además: La representación del sistema
mediante las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E) y realizando el
análisis de la estabilidad corrosiva del material.
8. Problema 23 página 162, agregando además: Represente el sistema mediante
las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
9. El acero de bajo contenido de carbono, es ensayado en una solución ácida
obteniéndose los siguientes valores de potencial y densidad de corriente:
Curva Anódica
Curva Catódica
E (mV)
i (µA/cm2)
E (mV)
i (µA/cm2)
-508
0
-508
0
-504
10
-510
10
-502
30
-514
30
-498
50
-518
50
-492
100
-529
100
-479
200
-544
200
-468
300
-562
300
-460
400
-577
400
-458
500
-588
500
-436
800
-611
800
-417
1200
-636
1200
a) Determine la densidad de corriente de corrosión en (µA/cm 2), la velocidad de
corrosión en (g/m2h), por el método de las rectas de Tafel y por el método de
resistencia a la polarización. Compare ambos métodos.
b) Construya los gráficos correspondientes e identifique sus partes.
c) Determine la estabilidad corrosiva del material en cuestión y realice el
comentario correspondiente al respecto.
10. Problema 25 página 162,agregando además: Represente el sistema mediante las
curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E).
11. Problema 26 página 162, agregando además: La representación del sistema
mediante las curvas densidad de corriente (i) vs potencial (E) y realizando el
análisis de la estabilidad corrosiva del material.
12. El potencial de un electrodo de hierro de alta pureza, cuando se polariza
anódicamente en un medio ácido a pH = 4, se corroe con una i corr = 0.001
Amp/cm2, con un potencial de – 0.916 Volts, referido al electrodo de calomel 1 N.
Se quiere conocer sobre este sistema lo siguiente:
a) Represente las curvas de polarización i vs E para el sistema en cuestión.
b) Cuál será el valor del sobrevoltaje de Hidrógeno.
c) Determine la estabilidad corrosiva del hierro en este medio.
13. Problema 27 página 162, agregando además: El cálculo de la velocidad de
corrosión y el análisis de la estabilidad corrosiva del material.
14. Un electrodo metálico es ensayado en un medio corrosivo, obteniéndose los
siguientes valores de Polarización vs Densidad de corriente.
Polarización Anódica
Polarización Catódica
P (mV)
I (mA/cm2)
P (mV)
I (mA/cm2)
10
0.008
10
0.001
20
0.030
20
0.007
40
0.100
30
0.018
60
0.220
50
0.024
80
0.460
100
0.025
130
3.2
200
0.026
180
22
300
0.028
230
145
400
0.050
280
600
500
0.300
a) Construya el gráfico de densidad de corriente vs polarización y de log /i/ vs P.
b) Analice los pasos que controlan el proceso anódico y catódico.
c) Determine la velocidad de corrosión en g/m 2h y la estabilidad corrosiva del
material.
15. En un ensayo experimental para determinar la corrosión del acero de bajo
contenido de carbono en el jugo de caña sulfatado a pH entre 3.6 y 4.2, se
obtienen los siguientes datos de potencial y densidad de corriente para la zona
anódica.
Resultados experimentales
E (mV)
-520
-460
-440
-420
-400
-380
-360
-340
-320
i
(mA/cm2)
0
250
390
480
520
640
720
920
1040
a) Obtenga la curva de polarización en un gráfico de log i vs E, identifique sus
elementos y determine la densidad de corriente de corrosión.
b) Calcule la velocidad de corrosión en g/m2. h, en mm/año y estime la
estabilidad corrosiva del material.
c) Explique las razones por las cuales la determinación se basa solamente en los
datos de la curva anódica.
16. Se realiza la evaluación de la velocidad de corrosión de una muestra de acero de
bajo contenido de carbono en medio acuoso a pH = 3 y saturado de aire, el
resultado fue de 0.58 mm/año y se quieren determinar para el sistema en
cuestión los siguientes parámetros a temperatura y presión normal.
a) Densidad de corriente de corrosión en µA/cm2.
b) La corriente límite de difusión iLD de Oxígeno y el potencial a que se alcanza.
c) La corriente de corrosión producto de la reducción de los iones H+.
d) Si la corrosión principal es ácida o por oxígeno y que pasos controlan.
e) Estabilidad corrosiva del material.
f) Trazado aproximado de las curvas de polarización para el sistema en un
gráfico de /i/ vs E.
Datos:
Ecorr/ECS = - 0.627 V; DH+ = 7.4 *l0-5cm2/s. ; DO2 = 2*105 cm2/s ; bk02 = bkH+ = 0.1
V
δ = 0.05 cm; MFe = 56; CO2 = 8 mg/l = 8 p.p.m.; MO2 = 16; io (O2 / H2O) = 10
A/cm2; iO (H+/H2) = 10 -7 A/cm2.
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