CORROSION QUIMICA
UNIVERSIDAD NACIONAL JOSE FAUSTINO SANCHEZ CARRION
INGENIERIA METALURGICA
Noveno Ciclo
Título:
Corrosión Química
Autores: Cristhofer Miguel Gordillo Velásquez
Ingeniero: RODRIGUEZ ESPINOZA RONALD FERNANDO
Lima, Mayo 2018
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CORROSION QUIMICA
AGRADECIMIENTO
En primer lugar le damos gracias a dios por ser nuestro guía y permitirnos cumplir
en esta etapa de formación universitaria, en segundo lugar a nuestros padres quienes día
a día se esforzaron por sacarnos adelante sin que nada nos falte, por su amor y sacrificio,
a nuestros hermanos y demás familiares e amigos quienes siempre estuvieron en todo
momento apoyándonos incondicionalmente.
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CORROSION QUIMICA
INDICE
1.
INTRODUCCION ................................................................................................... 4
2.
CONCEPTO ............................................................................................................ 5
3.
PREGUNTAS ACERCA DE LA CORROSIÓN ................................................. 6
3.1
¿QUÉ MATERIALES SON AFECTADOS POR LA CORROSIÓN? .......... 6
3.2 ¿QUÉ MÉTODOS QUE SE UTILIZAN A NIVEL INDUSTRIAL PARA
EVITAR LA CORROSIÓN? ........................................................................................ 7
3.3 ¿EN UN METAL, QUÉ FACTORES FAVORECEN LA APARICIÓN DE
CORROSIÓN? ............................................................................................................... 7
3.4
TIPOS DE CORROSIÓN ................................................................................... 7
3.4.1
CORROSIÓN UNIFORME: ....................................................................... 7
3.4.2
CORROSIÓN GALVANICA: .................................................................... 8
3.4.3
CORROSIÓN POR PICADURAS: ............................................................ 9
3.4.4
CORROSIÓN POR HENDIDURAS:....................................................... 10
3.4.5
CORROSIÓN INTERGRANULAR: ....................................................... 11
3.4.6
CORROSIÓN MICROBIOLOGICA: ..................................................... 11
METODOS PARA MINIMIZAR LA CORROSIÓN ....................................... 12
4.
4.1
PROTECCIÓN CATÓDICA ........................................................................... 12
4.2
PROTECCION ANODICA .............................................................................. 13
4.3
PINTURA PARA LA CORROSION............................................................... 14
4.4.
INHIBIDORES .................................................................................................. 16
5.
4.4.1.
CONCEPTO ............................................................................................... 16
4.4.2
CARACTERISTICAS ............................................................................... 16
4.4.3
TIPOS DE INHIBIDORES ....................................................................... 17
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES .................................................. 18
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CORROSION QUIMICA
1.
INTRODUCCION
La corrosión es la causa general de la destrucción de la mayor parte de los
materiales naturales o fabricados por el hombre. Si bien esta fuerza destructiva ha
existido siempre, no se le ha prestado atención hasta los tiempos modernos, con el
avance de la tecnología. El desarrollo de las industrias y el uso de combustibles, en
especial el petróleo, han cambiado la composición de la atmosfera de los centros
industriales y grandes conglomerados urbanos, tornándola más corrosivo.
Corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea, produciendo el
consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas. Las características
fundamentales de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de un electrólito,
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ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y catódicas: una
reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones son liberados
dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá la disolución
del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la inmunidad del metal.
2.
CONCEPTO
La corrosión no es más que una reacción química producto de la unión del metal
con el oxígeno, es decir, la corrosión es un deterioro observado en un objeto metálico a
causa de un alto impacto electroquímico de carácter oxidativo y la velocidad degenerativa
de dicho material dependerá de la exposición al agente oxidante, la temperatura
presentada, si se encuentra expuesto a soluciones salinizadas (conjugadas con sal), y por
ultimo de las propiedades químicas que posean estos agentes metálicos; el proceso de
corrosión es totalmente espontaneo y natural, también pueden presentar este proceso
materiales que no sean metálicos.
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CORROSION QUIMICA
Se entiende por corrosión la interacción de un metal con el medio que lo rodea,
produciendo el consiguiente deterioro en sus propiedades tanto físicas como químicas.
Las características fundamentales de este fenómeno, es que sólo ocurre en presencia de
un electrólito, ocasionando regiones plenamente identificadas, llamadas estas anódicas y
catódicas: una reacción de oxidación es una reacción anódica, en la cual los electrones
son liberados dirigiéndose a otras regiones catódicas. En la región anódica se producirá
la disolución del metal (corrosión) y, consecuentemente en la región catódica la
inmunidad del metal.
Ilustración 1 (Corrosión)
3.
PREGUNTAS ACERCA DE LA CORROSIÓN
¿QUÉ MATERIALES SON AFECTADOS POR LA CORROSIÓN?
Por lo general todos los materiales sufren algún grado de corrosión, algunos más
rápidos que otros y también dependiendo a que medio está expuesto el material, con base
a esto podemos decir que lo siguiente: los materiales o metales que se corroen con mayor
facilidad son el hierro, zinc, cobre, etc. Debido a que sus átomos se encuentran
3.1
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cohesionados de una forma que permiten que los átomos de oxigeno rompan con cierta
facilidad la uniones entre ellos.
¿QUÉ MÉTODOS QUE SE UTILIZAN A NIVEL INDUSTRIAL PARA
EVITAR LA CORROSIÓN?
Para prevenir la corrosión las industrias utilizan materiales y recubrimientos
protectores, el tiempo más efectivo para evitarla es durante el diseño, teniendo en cuenta
factores como condiciones del medio, aspecto físico, selección adecuada de materiales y
factor económico.
3.2
Hablando de corrosión general podemos decir que incrementando el espesor,
controlando la composición de recipientes, combinada con recubrimientos, drenaje
adecuado de aguas, exposiciones innecesarias al aire y mantenimiento continuo. Uso de
inhibidores, control del PH, desairacion, recubrimiento metálicos o pinturas, técnicas
electroquímicas protección anódica y protección catódica.
¿EN UN METAL, QUÉ FACTORES FAVORECEN LA APARICIÓN DE
CORROSIÓN?
Los factores que favorecen la aparición de corrosión son:
3.3
3.4
El esfuerzo al que es sometido el metal
La naturaleza del medio corrosivo
El tiempo
La estructura del metal y estado superficial del mismo
Influencia de los tratamientos térmicos
El PH donde se encuentra expuesto el metal.
TIPOS DE CORROSIÓN
3.4.1 CORROSIÓN UNIFORME: Es un proceso de remoción uniforme de la
superficie del metal. El medio corrosivo debe tener el mismo acceso a todas las partes de
la superficie del metal, en donde la corrosión química o electroquímica actúa
uniformemente sobre toda la superficie del metal entre ellos tenemos:
Industriales: Son los que contienen compuestos sulfurosos, nitrosos y otros agentes
ácidos que pueden promover la corrosión de los metales. En adición, los ambientes
industriales contienen una gran cantidad de partículas aerotransportadas, lo que produce
un aumento en la corrosión.
Marinos: Esta clase de ambientes se caracterizan por la presencia de cloridro, un ión
particularmente perjudicial que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.
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Rurales: En estos ambientes se produce la menor clase de corrosión atmosférica,
caracterizada por bajos niveles de compuestos ácidos y otras especies agresivas.
Existen factores que influencian la corrosión atmosférica. Ellos son la
Temperatura, la Presencia de Contaminantes en el Ambiente y la Humedad.
Ilustración 2 (Corrosión uniforme)
3.4.2 CORROSIÓN GALVANICA: La corrosión Galvánica es una de las más
comunes que se pueden encontrar. Es una forma de corrosión acelerada que puede ocurrir
cuando metales distintos (con distinto par redox) se unen eléctricamente en presencia de
un electrolito (por ejemplo, una solución conductiva). El ataque galvánico puede ser
uniforme o localizado en la unión entre aleaciones, dependiendo de las condiciones. La
corrosión galvánica puede ser particularmente severa cuando las películas protectoras de
corrosión no se forman o son eliminadas por erosión.
Esta forma de corrosión es la que producen las Celdas Galvánicas. Sucede que
cuando la reacción de oxidación del ánodo se va produciendo se van desprendiendo
electrones de la superficie del metal que actúa como el polo negativo de la pila (el ánodo)
y así se va produciendo el desprendimiento paulatino de material desde la superficie del
metal. Este caso ilustra la corrosión en una de sus formas más simples.
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Quizá la problemática mayor sobre corrosión esté en que al ser este caso bastante
común se presente en variadas formas y muy seguido. Por ejemplo, la corrosión de
tuberías subterráneas se puede producir por la formación de una pila galvánica en la cual
una torre de alta tensión interactúa con grafito solidificado y soterrado, con un terreno
que actúe de alguna forma como solución conductiva.
Ilustración 3 (Corrosión galvánica )
3.4.3 CORROSIÓN POR PICADURAS: La corrosión por picaduras es un fenómeno
localizado que se manifiesta por anomalías (agentes químicos) que crecen rápidamente
hacia el interior del material y que pueden generar daños catastróficos.
Es una forma extremadamente localizada de ataque que resulta en huecos en el
metal. Estos huecos suelen ser de tamaño pequeño y aparecen pegados unos con otros
dando la impresión de poros. Causa que equipos fallen pues con poca perdida de material
producen perforaciones.
Las actividades que se forman pueden variar la cantidad, tamaño y forma. Las
picaduras pueden contribuir de manera importante a una falla general, en componentes
sujetos a esfuerzos muy altos, dando como consecuencia la falla por corrosión bajo
tensión. El picado se puede presentar en varios metales y aleaciones, pero los aceros
inoxidables y las aleaciones de aluminio son susceptibles en especial a este tipo de
degradación.
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Ilustración 4 (corrosión por picaduras)
3.4.4 CORROSIÓN POR HENDIDURAS: La corrosión por hendiduras es un tipo
que se presenta en espacios confinados o hendiduras que se forman cuando los
componentes están en contacto estrecho, otras áreas en las cuales se ha tapado por
acción de empaques u otros elementos solidos como picaduras, caucho, o material
terroso.
Para que se presente la corrosión por hendiduras, la hendidura debe ser muy
cerrada, con dimensiones menores a unos milímetros, no es necesario que las dos
superficies de aproximación sean metálicas. También se ha reportado corrosión por
hendiduras formadas por varios materiales no metálicos (polímeros, asfaltos, vidrio,
neopreno) en contacto con superficies metálicas.
Es un proceso altamente peligroso porque no se observa. El hecho de que esto
pueda ocurrir es de una importancia especial en la aplicación y selección de materiales
de juntas de dilatación, apoyos, etc.
Ilustración 5 (corrosión por Hendiduras)
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3.4.5 CORROSIÓN INTERGRANULAR: Es la que se encuentra localizada en los
límites de grano, esto origina pérdidas en la resistencia que desintegran los bordes de
grano.
Los aceros inoxidables, contienen un importante porcentaje de carbono, lo cual lo
hace estable y se fusiona muy bien con el carburo de cromo. Sin embargo, cuando se
somete el metal a un tratamiento térmico sobre los 1000˚y un posterior templado, el
carburo de cromo se descompone.
Cuando el acero es sometido a malos tratamientos térmicos, los átomos de carbono
tienen a precipitar en la frontera reticular como carburos de cromo. Esta situación hace
que la concentración de carburo de cromo sea mayor en la frontera reticular que en zonas
contiguas a los mismos, lo que genera una difusión entre una zona u otra. Esto da como
resultado la disminución a la resistencia a la corrosión .Este fenómeno se llama
sensibilización.
Ilustración 6 (corrosión intergranular)
3.4.6 CORROSIÓN MICROBIOLOGICA: Es aquella corrosión en la cual
organismos biológicos son la causa única de la falla o actúan como aceleradores del
proceso corrosivo localizado.
La MIC se produce generalmente en medios acuosos en donde los metales están
sumergidos o flotantes. Por lo mismo, es una clase común de corrosión.
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Los organismos biológicos presentes en el agua actúan en la superficie del metal,
acelerando el transporte del oxígeno a la superficie del metal, acelerando o produciendo,
en su defecto, el proceso de la corrosión.
Ilustración 7 {corrosión Biológica)
METODOS PARA MINIMIZAR LA CORROSIÓN
4.
4.1
Protección Anódica
Protección Catódica
Pinturas
Selección de materiales
Alteración del medio
PROTECCIÓN CATÓDICA
Es una de las técnicas que controla la corrosión de un metal en contacto con un
electrolito, convirtiendo el metal en el catado de una celda electroquímica mediante el
paso de la corriente que proviene de un anodo.La técnica ha sido usada por casi 150 años
y es aplicable a todos los metales, aunque es más usado para el acero.
Las aplicaciones más comunes son protección de la corrosión del suelo (tuberías
subterráneas y cables) y la corrosión marina (cables, boyas y amarres de barcos)
La protección catódica se usa frecuentemente con recubrimiento. Esto reduce la
capacidad de corriente y costo del sistema.
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CORROSION QUIMICA
Ilustración 8 (Protección Catódica para tuberías bajo tierra)
4.2
PROTECCION ANODICA
Una muy significante forma de control de corrosión es hacer más pasivo el
metal aplicándole corriente en la dirección en que se vuelve más anódico. La protección
anódica fue protestada en 1954.La técnica solo es aplicable a metales que muestran un
comportamiento ACTIVO-PASIVO. Ha sido aplicada al Fierro, Acero Inoxidable,
Titanio, Aluminio y Cromo. Se ha hecho énfasis sobre el Acero y Acero Inoxidable. Así
como la protección catódica, el corriente debe ser electrolito.
Como sabemos, Pasividad es la capacidad de un metal para corroer a un rango
muchas veces más bajo que el esperado por las simples consideraciones
termodinámicas, Se muestran las curvas típicas de polarización para un metal pasivo
que esta
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En el estado pasivo
En el estado activo
Ilustración 9 (Estado Pasivo de la corrosión)
4.3
PINTURA PARA LA CORROSION
El empleo de pintura inhibe el proceso de corrosión, se puede aplicar sobre
superficies de muy diversas y complicadas formas, aislando el metal de los agentes
climáticos u otros factores que producen degradación del material desnudo.
Por lo general las pinturas actúan formando una barrera protectora contra la
acción del oxígeno y otros elementos agresivos que provocan reacciones sobre el hierro
formando óxido.
Algunas pinturas más sofisticadas tales como los Pintura al Silicato silicatos de
zinc, además de ofrecer esta protección pasiva, lo hacen en forma activa, y deben ser
aplicadas por personal experto bajo un control cuidadoso.
Preparación Previa de la Superficie
Cualquiera sea la protección superficial contra la corrosión, no cumplirá su
cometido si la preparación superficial no se hace correctamente y de acuerdo al sistema
empleado.
Antes de pintar, debe darse sobre las superficies un chorro de arena al grado 2 y
1/2, este grado corresponde a especificaciones de la Norma Internacional ISO 8501.
Elección de la Pintura Correcta
Según sea el fabricante, puede haber diferencias entre calidades y precios sobre
un mismo producto; por ello es conveniente adquirir productos de empresas de calidad
reconocida, que además, asesoran al comitente sobre las mejores soluciones en casos
particulares.
Procedimiento por Capas
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La protección usualmente empleada en Perú, con un espesor total entre 150 y 200
micras, es la que se realiza en tres capas:
Primera capa de imprimación.
Segunda capa intermedia.
Tercera capa de acabado.
Las pinturas más empleadas sobre estructuras metálicas son:
Sistemas a base de Clorocauchos: con imprimación de clorocaucho-fosfato de zinc,
la capa intermedia de clorocaucho y el acabado con esmalte de clorocaucho.
Sistemas Epoxi : con imprimación de epoxi-zinc, epoxi poliamida ó epoxi de
aluminio laminar; una capa intermedia y el acabado con esmalte epoxi.
Sistemas Monocapa : estos sistemas bajan los costes de mano de obra. Los sistemas
monocapa se hacen en base a productos de poliuretano y alquitranes epoxi; la ventaja
es que en una sola aplicación se logran espesores entre 1 y 3 mm, estableciendo una
gran diferencia con las 300 micras ( 0,3 mm ) de los sistemas de pinturas tradicionales.
Ilustración 10 (Pinturas para la corrosión)
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4.4. INHIBIDORES
4.4.1. CONCEPTO
Un inhibidor de corrosión es un material que fija o cubre la superficie metálica,
proporcionando una película protectora que detiene la reacción corrosiva.
Frecuentemente se utilizan recubrimientos temporales para prevenir la corrosión durante
el almacenamiento y el embarque y entre operaciones en la industria metal mecánica. Los
recubrimientos inhibidores de corrosión más efectivos, en un tiempo, fueron los
materiales de base aceite o solvente. En años recientes los productos de base agua han
sido
desarrollados
y
están
siendo
utilizados
con
gran
éxito.
Inhibidor de corrosión sintético soluble en agua para protección bajo techo de metales
ferrosos y no ferrosos. Este producto es adecuado para la protección de superficies
metálicas entre procesos de producción, como aditivo anticorrosivo de soluciones de
enjuague de detergentes y por sus aditivos permite utilizarlo en pruebas hidrostáticas.
Los inhibidores de base agua pueden prevenir efectivamente la corrosión para largos
periodos de tiempo (desde semanas hasta meses) bajo condiciones razonables de
almacenaje en planta y embarque protegido. Debido a que los productos de base agua
trabajan mediante la disminución de la susceptibilidad del metal a la oxidación, y no
mediante la eliminación completa del agua y el aire, éstos inhibidores frecuentemente no
son tan efectivos como los recubrimientos de base aceite/solvente durante el embarque y
el almacenaje al aire libre de las piezas.
4.4.2 CARACTERISTICAS
Se denomina inhibidor de corrosión a una sustancia, que añadida en cantidades muy
pequeñas a un metal disminuye o elimina la acción del medio ambiente para corroerlo.
Los inhibidores de corrosión actúan formando una película sobre la superficie metálica
o bien entregando sus electrones al medio.
La corrosión es el ataque destructivo del metal por una reacción química o
electroquímica con su medio ambiente. Frecuentemente se intercambian los términos de
corrosión y oxidación. El término oxidación normalmente se aplica a los materiales
ferrosos, hierro y acero. El término más utilizado es corrosión, porque incluye también
los metales no ferrosos. El manchado metálico es una corrosión ligera que resulta en
una decoloración o deslustra miento de la superficie metálica. El manchado no necesita
de un medio ambiente húmedo para ocurrir. Puede ser de color blanco y polvoriento,
verde, negro o café. Este tipo de corrosión normalmente se encuentra en aluminio, latón
y materiales de cobre.
Los inhibidores de corrosión cumplen con las siguientes características principalmente:
Revisten química y/o físicamente las superficies metálicas.
Forman una barrera que aisla la humedad y el oxigeno de la superficie metálica.
Pueden neutralizar la alcalinidad o acidez de la superficie.
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Los inhibidores de corrosión de base agua funcionan modificando las características de
las superficies del metal para disminuir su susceptibilidad a la formación de la
oxidación y la corrosión. Normalmente se venden concentrados y requieren ser diluidos
con agua, haciéndolos menos costosos que la mayoría de los productos de base aceite.
Los inhibidores de corrosión de base agua generalmente tienen características muy
deseables. Las películas químicas formadas son delgadas y son transparentes cuando se
secan. Los métodos de aplicación para estos recubrimientos incluyen aspersión,
cepillado o inmersión. Muy pocas veces se requiere remover las películas antes de las
operaciones subsecuentes, pero si la remoción es necesaria, esto se hace fácilmente con
limpiadores suaves a base de agua.
Cualquier requerimiento o pregunta sobre este producto favor de contactarnos a través
de nuestra página de contacto.
4.4.3 TIPOS DE INHIBIDORES
Inhibidores Tradicionales
Inhibidores Anódicos
Inhibidores Catódicos
Inhibidores Mixtos
Inhibidores Orgánicos
Inhibidores Volátiles
Inhibidores Poli fosfatos
Inhibidores no tóxicos
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5.
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
En los diferentes métodos todos tratan de hacer que el metal perdure más tiempo
ya que está sujeto a oxidarse por estar en contacto con nuestra atmosfera, hay diferentes
procesos para esto, la diferencia más clara entre ellos puede ser la facilidad para usarlas
y/o hacer los. Uno de los más fáciles que nosotros pudimos observar fueron
recubrimientos no metálicos porque solo se aplica la sustancia que puede ser pinturas,
barnices, recubrimientos de plástico, etc., que son muy sencillos de aplicar al metal
respectivo y con esto hacer que su tiempo.
Utilidad sea más largo. También podemos encontrar unos más complicados como
la protección Electrolítica para cual se tiene que realizar una serie de pasos más
específicos que en el caso anterior que solo se puede poner con una rocha Utilidad para
la vida. Muchos de estos procesos son muy importantes para las industrias para que su
maquinas duren más tiempo o sus estancias de trabajo, por la mayor para de ella tiene
usan recubrimientos no metálicos porque se les consideran de los más
y fáciles
de aplicar por ejemplo puede ser en las construcciones donde los metales que se utilizan
para los "grandes construcciones no se pueden dar en este caso se usa un recubrimiento
no metálico y/o metálico para que esa estructura dure muchísimos a los y la construcción
no presente
En la mayor parte de los casos, la aplicación de un recubrimiento metálico tiene
por finalidad proteger de la corrosión a otro metal más barato.
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