Estudio de la corrosión por Hg

CORROSIÓN EN DEPÓSITOS DE ALMACENAMIENTO
DE MERCURIO
C. Muñoz, M. T. Dorado, A. Gómez-Coedo, J.J. de Damborenea, A. Conde
Centro Nacional de Investigaciones Metalúrgicas, CENIM-CSIC
Av. Gregorio del Amo, 8, 28040 Madrid (España)
[email protected]
INTRODUCCIÓN
Debido a los efectos adversos del Hg en la salud humana y el medioambiente, la UE ha
establecido el año 2011 como fecha límite de utilización del Hg en la industria. Como
resultado de este cese en la actividad industrial se estima que sólo de las empresas
cloro-caústicas, se generará un excedente de Hg de unas 12000 Tm cuyo destino
inmediato será su almacenamiento indefinido hasta que políticas alternativas de
re-utilización o estabilización estén disponibles. El objetivo de este trabajo es
establecer el tipo y la profundidad del ataque producido en los distintos recipientes
utilizados en el almacenamiento y transporte que han estado en contacto con Hg
durante largos periodos de tiempo -comprendidos entre 6 y 25 años-.
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Tabla 1. Contenedores estudiados
} El tiempo de exposición al Hg y la capacidad de los contenedores evaluados
se recoge en la Tabla 1.
} El acero utilizado en la fabricación de cada recipiente se ha identificado
mediante GDL.
} Se ha determinado el vaciado de los elementos aleantes promovido por la
exposición al Hg mediante análisis GDL.
} Caracterización de las zonas atacadas mediante SEM y EDS.
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
t uso (años)
Capacidad (Kg)
Bidones
10 y 6
1000
Tanque
25
300000
Tubería
25
-
BIDÓN AISI 316L
- Análisis del acero de los contenedores de almacenamiento de Hg metálico
Tabla 2. Composición química de los aceros
Bidón, 10 años
Bidón, 6 años
Tanque, 25 años
Tubería, 25 años
C
0.028
0.056
0.036
0.030
Si
0.037
0.43
0.45
0.36
Mn
1.25
1.68
1.72
1.39
Depósitos de
CaCO3
P
S
Cr
Ni
Mo AISI
0.034 <0.010 17.30 11.60 2.24 316L
304
0.027 <0.010 18.15 8.65
0.031 0.010 18.45 10.35 0.41 304
0.034 <0.010 17.75 11.50 0.18 304
Hg ocluido
- Pérdida de elementos aleantes en los aceros
% Peso
70 AISI 316L
Fe
70
60
60
50
50
40
40
30
30
20
0
Cr
Ni
10
Mn
0
1
2
3
Profundidad (μm)
4
Fe
AISI 304
Disolución
selectiva de
elementos
aleantes
20
Figura 4. Corte
transversal
Ataque:
40 µm de
profundidad
Cr
AISI
316L > 304 BIDÓN AISI 304
4 µm > 1.5 µm
Ni
10
0
Figura 3. Macrografía del fondo
del Bidón de 10 años.
Detalle de los depósitos de CaCO3
Mn
0
1
2
3
Profundidad (μm)
4
Ataque
intergranular
Figura 1. Perfiles de composición de los elementos aleantes en los Bidones de 10 años
-AISI 316L - (izqda.) y 6 años - AISI 304 - (dcha.)
↑ t exposición
↑ [Ni, Cr, Mn]
↑↑ Pérdida de elementos
aleantes
Picaduras
Profundidad
máx. 10 µm
- Análisis mediante microscopía electrónica de barrido
TUBERÍA AISI 304
b)
a)
Figura 5. Aspecto general superficial
Poros o
defectos
TANQUE AISI 304
a)
Superficie
irregular
1500
1000
c)
Fe
Ca
Figura 6. Aspecto general: a) transversal ; b) superficial
Cr
Ca
O Ni
500
Impurezas procedentes
de la actividad industrial
cloro-caústica
Hg
Fe
2000
Hg
- Análisis del Hg
El análisis del Hg realizado mediante ICP-Ms revela la existencia de una amplia variedad
de impurezas en distintas concentraciones, Figura 7:
Cr Fe Ni
Cl
250
0
Ca
B Na
200
0
1
2
3
4
5
6
KeV
7
8
9
Figura 2. a) Corte transversal; b) aspecto superficial; c) análisis EDS
CONCLUSIONES
} Todas las muestras presentan un buen aspecto.
} Las muestras expuestas al Hg en condiciones estáticas y durante largos periodos
revelan un ataque intergranular con una profundidad máxima de 45 µm. Esto supone
una zona afectada inferior al 1% de espesor total del acero del tanque y de los bidones.
} En condiciones de flujo el ataque es más severo, provocando la regresión de la
superficie y aumentando la rugosidad superficial.
} Dada la elevada presencia de impurezas en el Hg, no es posible concluir que el
ataque desarrollado sea debido exclusivamente al efecto del Hg.
12
Mg
M u e s tra 1
M u e s tra 2
K
Figura 7. Impurezas
presentes en el Hg
Si
10
ppm
Ataque
intergranular y
picaduras
Counts (a.u)
Regresión de la
superficie
b)
Capa
enriquecida
en Al y Ca
8
6
Ag
4
2
0
Al
Li
Be
N
Zn
Ni Cu
Pb
Tl
Sr
As
AGRADECIMIENTOS
Ba
Bi
Los
autores
quieren
agradecer
al
proyecto
LIFE
06/ENV/ES/PREP/03 MERSADE la financiación
recibida y
particularmente a MAYASA y resto de miembros del proyecto por
su colaboración.