Corrosión tipos de fallas
La trascendencia económica que tiene la
corrosión y la magnitud de las pérdidas que ésta origina, son motivos
suficientes para dedicar una profunda atención al estudio de los problemas de
corrosión. Pero existe además otra razón, aún cuando su trascendencia económica
se revela a mediano o largo plazo: el conocimiento de la naturaleza de los
mecanismos de corrosión o de las limitaciones del uso de un material en un
ambiente agresivo nuevo (ya sea por la naturaleza del medio o de las
condiciones de operación, presión, temperatura, pH, etc.) o en un medio ya
conocido.
Definiciones
Existen muchas definiciones para corrosión. La más
comúnmente aceptada es la siguiente:
“Corrosión
es el ataque destructivo de un metal por reacción química o electroquímica con
su medio ambiente”
Hay otras
clases de daños, como los causados por medios físicos. Ellos no son
considerados plenamente corrosión, sino erosión o desgaste. Existen,
además, algunos casos en los que el ataque químico va acompañado de daños
físicos y entonces se presenta una corrosión-erosiva , desgaste
corrosivo o corrosión por fricción.
Es
importante distinguir dos clases de corrosión: la Corrosión Seca y la Corrosión
Húmeda. La corrosión se llama seca cuando el ataque se produce por
reacción química, sin intervención de corriente eléctrica. Se llama húmeda cuando
es de naturaleza electroquímica, es decir que se caracteriza por la aparición
de una corriente eléctrica dentro del medio corrosivo. A grandes rasgos la
corrosión química se produce cuando un material se disuelve en un medio líquido
corrosivo hasta que dicho material se consuma o, se sature el líquido. La
corrosión electroquímica se produce cuando al poner ciertos metales con alto número
de electrones de valencia, con otros metales, estos tienden a captar dichos
electrones libres produciendo corrosión.
Corrosión Electroquímica
La
corrosión es un proceso electroquímico en el cual un metal reacciona con su
medio ambiente para formar óxido o algún otro compuesto. La celda que causa
este proceso está compuesta esencialmente por tres componentes: un ánodo, un
cátodo y un electrolito (la solución conductora de electricidad). El ánodo es
el lugar donde el metal es corroído: el electrolito es el medio corrosivo; y el
cátodo, que puede ser parte de la misma superficie metálica o de otra
superficie metálica que esté en contacto, forma el otro electrodo en la celda y
no es consumido por el proceso de corrosión. En el ánodo el metal corroído pasa
a través del electrolito como iones cargados positivamente, liberando
electrones que participan en la reacción catódica. Es por ello que la corriente
de corrosión entre el ánodo y el cátodo consiste en electrones fluyendo dentro
del metal y de iones fluyendo dentro del electrolito
Los tipos de corrosión se pueden clasificar de la siguiente manera:
General o Uniforme
Es aquella corrosión que se produce
con el adelgazamiento uniforme producto de la pérdida regular del metal
superficial. A su vez, esta clase de corrosión se subdivide en otras:
Atmosférica
Es la que produce mayor cantidad de daños en el
material y en mayor proporción. Grandes cantidades de metal de automóviles,
puentes o edificios están expuestas a la atmósfera y por lo mismo se ven
atacados por oxígeno y agua. La severidad de esta clase de corrosión se
incrementa cuando la sal, los compuestos de sulfuro y otros contaminantes
atmosféricos están presentes. Para hablar de esta clase de corrosión es mejor
dividirla según ambientes. Los ambientes atmosféricos son los siguientes:
- 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 presentía de cloridro, un ión particularmente perjudicial
que favorece la corrosión de muchos sistemas metálicos.
- 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.
Galvánica
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.
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.
Metales Líquidos
La corrosión con metales
líquidos corresponde a una degradación de los metales en presencia de ciertos
metales líquidos como el Zinc, Mercurio, Cadmio, etc. Ejemplos del ataque por
metal líquido incluyen a las Disoluciones Químicas, Aleaciones Metal-a-Metal
(por ej., el amalgamamiento) y otras formas.
Altas Temperaturas
Algunos metales expuestos a
gases oxidantes en condiciones de muy altas temperaturas, pueden reaccionar
directamente con ellos sin la necesaria presencia de un electrolito. Este tipo
de corrosión es conocida como Empañamiento, Escapamiento o Corrosión por Altas
Temperaturas.
Generalmente esta clase de
corrosión depende directamente de la temperatura. Actúa de la siguiente manera:
al estar expuesto el metal al gas oxidante, se forma una pequeña capa sobre el
metal, producto de la combinación entre el metal y el gas en esas condiciones
de temperatura. Esta capa o “empañamiento” actúa como un electrolito “sólido”,
el que permite que se produzca la corrosión de la pieza metálica mediante el
movimiento iónico en la superficie.
Algunas maneras de evitar esta clase de corrosión son las
siguientes:
·
Alta estabilidad
termodinámica, para generar en lo posible otros productos para reacciones
distintas.
·
Baja Presión de
Vapor, de forma tal que los productos generados sean sólidos y no gases que se
mezclen con el ambiente.
La corrosión por Altas
Temperaturas puede incluir otros tipos de corrosión, como la Oxidación, la
Sulfatación, la Carbonización, los Efectos del Hidrógeno, etc.
Corrosión por Fisuras o “Crevice”
La corrosión por crevice o por
fisuras es la que se produce en pequeñas cavidades o huecos formados por el
contacto entre una pieza de metal igual o diferente a la primera, o más
comúnmente con un elemento no- metálico. En las fisuras de ambos metales, que
también pueden ser espacios en la forma del objeto, se deposita la solución que
facilita la corrosión de la pieza. Se dice, en estos casos, que es una corrosión
con ánodo estancado, ya que esa solución, a menos que sea removida, nunca podrá
salir de la fisura. Además, esta cavidad se puede generar de forma natural
producto de la interacción iónica entre las partes que constituyen la pieza.
Algunas formas de prevenir esta clase de corrosión son las siguientes:
·
rediseño del
equipo o pieza afectada para eliminar fisuras.
·
cerrar las fisuras
con materiales no-absorbentes o incorporar una barrera para prevenir la
humedad.
·
prevenir o remover
la formación de sólidos en la superficie del metal.
Corrosión por Picadura o “Pitting”
Es altamente localizada, se
produce en zonas de baja corrosión generalizada y el proceso (reacción) anódico
produce unas pequeñas “picaduras” en el cuerpo que afectan. Puede observarse
generalmente en superficies con poca o casi nula corrosión generalizada. Ocurre
como un proceso de disolución anódica local donde la pérdida de metal es
acelerada por la presencia de un ánodo pequeño y un cátodo mucho mayor.
Esta clase de corrosión posee
algunas otras formas derivadas:
·
Corrosión por
Fricción o Fretting: es la que se produce por el movimiento relativamente
pequeño (como una vibración) de 2 sustancias en contacto, de las que una o
ambas son metales. Este movimiento genera una serie de picaduras en la
superficie del metal, las que son ocultadas por los productos de la corrosión y
sólo son visibles cuando ésta es removida.
·
Corrosión por
Cavitación: es la producida por la formación y colapso de burbujas en la
superficie del metal (en contacto con un líquido). Es un fenómeno semejante al
que le ocurre a las caras posteriores de las hélices de los barcos. Genera una
serie de picaduras en forma de panal.
·
Corrosión
Selectiva: es semejante a la llamada Corrosión por Descincado, en donde piezas
de cinc se corroen y dejan una capa similar a la aleación primitiva. En este
caso, es selectiva porque actúa sólo sobre metales nobles como al Plata-Cobre o
Cobre-Oro. Quizá la parte más nociva de esta clase de ataques está en que la
corrosión del metal involucrado genera una capa que recubre las picaduras y
hace parecer al metal corroído como si no lo estuviera, por lo que es muy fácil
que se produzcan daños en el metal al someterlo a una fuerza mecánica.
Corrosión Microbiológica (MIC)
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.
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
La Corrosión en la Industria y sus Procesos.
Como se mencionó en un
principio, la mayor problemática de la corrosión es la destrucción del metal al
que afecta. Ahora intentaremos ver un enfoque desde la industria, el sector más
afectado por la corrosión, a cerca de los ataques que este proceso causa.
Podemos hablar desde fracturas, hasta fugas en tanques, disminución de la
resistencia mecánica de las piezas y muchas otras maneras de efectos por los
ataques. Aún así, lo peor de todo es que si no son prevenidas estas clases de
ataques por corrosión, la seguridad de las personas es algo que se ve
permanentemente afectado.
Existen dos clases de pérdidas
desde el punto de vista económico.
·
DIRECTAS: las pérdidas
directas son las que afectan de manera inmediata cuando se produce el ataque.
Estas se pueden clasificar en varios tipos también, de las cuales las más
importantes son el Coste de las Reparaciones, las Sustituciones de los Equipos
Deteriorados y Costes por Medidas Preventivas.
·
INDIRECTAS: se consideran todas
las derivadas de los fallos debidos a los ataques de corrosión. Las principales
son la Detención de la Producción debida a las Fallas y las Responsabilidades
por Posibles Accidentes.
Las Celdas galvánicas
Son un dispositivo en el que la transferencia de
electrones, (de la semireacción de oxidación a la semireacción de reducción),
se produce a través de un circuito externo en vez de ocurrir directamente entre
los reactivos; de esta manera el flujo de electrones (corriente eléctrica)
puede ser utilizado.
·
En la siguiente
figura, se muestran los componentes fundamentales de una celda galvánica o voltaica:
¿Cómo funciona una celda galvánica?
En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico, conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos. Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la reducción.
En la semicelda anódica ocurren las oxidaciones, mientras que en la semicelda catódica ocurren las reducciones. El electrodo anódico, conduce los electrones que son liberados en la reacción de oxidación, hacia los conductores metálicos. Estos conductores eléctricos conducen los electrones y los llevan hasta el electrodo catódico; los electrones entran así a la semicelda catódica produciéndose en ella la reducción.
Fallas en la corrosión
- Las corrosiones generalizada, galvánica, por gradiente de concentración, preferente en soldaduras, por rendija y bajo depósitos, se pueden dar a través de uno o varios mecanismos de corrosión; la corrosión por tuberculación generalmente se da a través de los mecanismos uniforme y por picadura; la corrosión por de aleado normalmente involucra los mecanismos de picaduras, intergranular y selectiva de fases; la cooperación corrosión - erosión generalmente se da a través de los mecanismos uniforme y por picadura, pudiendo involucrar además deformación superficial.
- Las corrosiones
preferenciales en soldadura y por de aleado se pueden considerar como
formas de corrosión galvánica; las corrosiones por rendija, bajo depósitos
y por tuberculación, son formas de corrosión por gradientes de
concentración.
- Para poder detectar
la forma de corrosión presente generalmente es suficiente con la
inspección visual, mientras que la detección del mecanismo de corrosión
requiere normalmente, hacer un decapado químico de la superficie corroída
que retire depósitos y productos de la corrosión, para observarla a altos
aumentos combinando con análisis metal gráficos transversales.
- El mecanismo de
corrosión por agrietamiento también se conoce como agrietamiento por
corrosión - esfuerzo (carga estática) o por corrosión - fatiga (carga
cíclica), y es clasificado también como una forma de fractura.
- Los productos de la
corrosión generalmente son sales, óxidos, hidróxidos, sulfatos,
carbonatos, etc., compuestos estos que normalmente son sólidos a las
condiciones de presión y temperatura reinantes en la mayoría de elementos
de máquinas, por ello una vez formados se depositan sobre las superficies
previamente corroídas.
- Los depósitos
generalmente se refieren a sólidos que estaban suspendidos en un fluido y
que por cambios de presión y temperatura en éste, se depositan sobre las
superficies metálicas.
- Los productos de la
corrosión y los depósitos pueden acelerar el proceso corrosivo, a través
de la corrosión bajo depósitos y por tuberculación, especialmente si estos
productos y depósitos permiten que el medio corrosivo penetre a través de
ellos y llegue a la superficie metálica.
- Si los productos de
la corrosión aíslan una vez formados la superficie metálica del medio
corrosivo, se consideran benéficos y se dice que el metal se ha pasivado.
- Los medios
atacantes generalmente son líquidos electrolitos (en la corrosión) o gases
(en la oxidación), ambos casos comparten las formas y mecanismos de
corrosión mencionados.
Protección anódica y catódica
La PROTECCIÓN
CATÓDICA ocurre cuando un
metal es forzado a ser el cátodo de la celda corrosiva adhiriéndole
(acoplándolo o recubriéndolo) de un metal que se corroa más fácilmente que él,
de forma tal que esa capa recubridora de metal se corroa antes que el metal que
está siendo protegido y así se evite la reacción corrosiva. Una forma conocida
de Protección Catódica es la GALVANIZACIÓN,
que consiste en cubrir un metal con Zinc para que éste se corroa primero. Lo
que se hace es convertir al Zinc en un ÁNODO DE SACRIFICIO, porque él ha de corroerse
antes que la pieza metálica protegida.
Por otro lado, la PROTECCIÓN ANÓDICA es
un método similar que consiste en recubrir el metal con una fina capa de óxido
para que no se corroa. Existen metales como el Aluminio que al contacto con el
aire son capaces de generar espontáneamente esta capa de óxido y por lo tanto,
se hacen resistentes a la corrosión. Aún así, la capa de óxido que recubre al
metal no puede ser cualquiera. Tiene que ser adherente y muy firme, ya que de
lo contrario no serviría para nada. Por ejemplo, el óxido de hierro no es capaz
de proteger al hierro, porque no se adquiere a él en la forma requerida.
