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Laboratorio de corrosión.
1
LABORATORIO DE CORROSIÓN.
Práctica número 3: Corrosión por picado y rendija.
Torres Urrea, Jhonier Andrés. Hernández Astaiza, Jhoan Sebastián. Carabalí
Viafara, Daniel Alejandro. Prado Cortes, Juan David.
jhonier.torres@correounivalle.edu.co. hernandez.Jhoan@correounivalle.edu.co.
carabali.daniel@correounivalle.edu.co. prado.juan@correounivalle.edu.co
Escuela de ingeniería de materiales
Universidad del valle, Cali, Colombia
Fecha de entrega: 15 de febrero de 2022
Resumen.
En esta práctica, se evaluó el comportamiento de cuatro muestras, dos de acero 1020 y dos
aceros inoxidables 304. Se realizo una inmersión en cloruro férrico al 10% durante 72 horas,
con la finalidad de determinar que acero presenta mayor sensibilidad frente a cada tipo de
corrosión y cual presenta mayor resistencia. Fueron seleccionadas dos muestras de cada tipo
de acero para ser sometidas a una prueba de corrosión por picado y otra por rendija. La
muestra 1A de acero 1020 y la muestra 1B acero inoxidable, correspondían a las muestras de
corrosión por picado, estas registraron una perdida porcentual de masa del 3% y 6%
respectivamente. La muestra 2A de acero 1020 y la muestra 2B de acero inoxidable,
correspondían a las muestras de corrosión por rendija, estas registraron una perdida
porcentual de masa del 6% y 3% respectivamente. Se realizó un análisis cuantitativo para
determinar la densidad de picado en la muestra 1B, en donde se obtuvo un valor de 6.3 x 104
pits/m2
según la norma ASTM G46.
Palabras clave: Corrosión, densidad, muestra, solución, corrosión por picado, corrosión
por rendija
1. Introducción.
La corrosión se define como el deterioro que
sufre un material a consecuencia de un ataque
químico infligido por el entorno [1]. Este
deterioro debilita progresivamente las
propiedades de los materiales, acortando su
vida útil y generando perdidas estructurales
(puentes, edificaciones, maquinaria, etc.),
económicas y humanas.
El instituto nacional de normas y tecnología
(NIST) estimó que el costo anual de la
corrosión en los Estados Unidos fluctúa entre
$ 9 mil millones y $ 90 mil millones [2] que
es aproximadamente el 0,46% del PIB actual.
Estos elevados costos son debido a que la
corrosión puede presentarse en diferentes
maneras; donde el ambiente, tipo de material
y condición de servicio, juegan un papel
importante al determinar qué tipo de
corrosión se puede presentar.
Los materiales metálicos al estar en
condición de servicio pueden experimentan
diferentes ambientes, donde el ataque
corrosivo puede darse de múltiples formas.
Los tipos de corrosión más comunes en los
Laboratorio de corrosión.
2
materiales metálicos se observan en la figura
1.
Figura 1. Tipos de corrosión en materiales metálicos.
Corrosión Generalizada (uniforme).
Se conoce como la forma más común en
cómo se puede presentar la corrosión, esta se
caracteriza por generar oxidación de manera
uniforme sobre toda la superficie de la pieza
expuesta. La corrosión penetra
uniformemente al metal y esto nos permite
detectar de manera eficaz la pérdida en
espesor presenten en la pieza, como se
muestra en la siguiente figura 2.
Figura 2. Corrosión uniforme (Disminución del espesor).
Corrosión localizada.
A diferencia de la corrosión generalizada,
esta es más difícil de determinar, debido a
que se manifiesta en lugares específicos del
material. La corrosión localizada esta
intrínsecamente relacionada a la naturaleza
del metal, a su estructura geométrica y a las
condiciones o medios en donde dicho
material es sometido [3].Por su complejidad,
la corrosión localizada puede presentar
diferentes morfologías. En la figura 3 se
pueden apreciar las diferentes formas en
cómo se puede presentar la corrosión
localizada.
Figura 3. Tipos de corrosión localizada.
Corrosión por picadura.
Este tipo de ataque electroquímico se
presenta principalmente en metales que
forman capas pasivas (aceros inoxidables) y
en algunos casos de aceros al carbón [4]. La
corrosión se origina inicialmente cuando en
pequeñas áreas puntuales de la superficie
metálica, la capa pasiva tiende a romper.
Estas rupturas se presentan en zonas donde
hay existencia de defectos químicos o físicos
(dislocaciones), donde por la acción de iones
cloruros, la ruptura tiende a presentarse con
mayor rapidez. Cuando la zona puntual
pierde su capa pasiva se genera un diferencial
de oxígeno, está al estar desprotegía presenta
menos densidad de oxígeno en comparación
a las zonas no afectadas. En aquellas zonas
en donde se ausenta la capa pasiva se
presenta un comportamiento anódico,
mientras que los lugares adyacentes a ellas
actuaran catódicamente como se muestra la
figura 4.
Figura 4. Corrosión por picadura.
Laboratorio de corrosión.
3
En las zonas anódicas comienza a aumentar
la densidad de iones Me+, y al mismo
tiempo, se reducir el oxígeno latente en la
zona. Al agotarse el oxígeno, el ánodo
experimenta exceso de Me+, y esto aumenta
la migración de iones cloruros en las zonas
anódicas, lo cual favorece a la formación de
cloruros metálicos. Esto magnifica la acides
de la zona, aumentando paulatinamente la
profundidad del picado. Por lo anteriormente
mencionado, la corrosión por picados
representa uno de los ataques más difíciles de
controlar y detectar.
Corrosión por rendija o Ceviche.
Esta se presenta debido a la presencia de un
diferencial de oxígeno derivado del contacto
existente entre dos piezas como las que se
forman de bajo de juntas, arandelas,
materiales aislantes, cabezales de
sujetadores, depósitos de superficie, juntas de
solapes y abrazaderas [4]. En la siguiente
figura 5 se aprecia un esquema de cómo se
presenta este tipo de ataque.
Figura 5. Corrosión por rendija.
En las áreas de contacto comienza a aumentar
la escasez de oxígeno, iniciando así un
diferencial de oxígeno con respecto al resto
de lugares en donde no hay existencia de
juntas. Estas zonas de contacto actuaran
como ánodo generando iones Me+ y bajando
la cantidad de oxígeno presente en la junta,
posteriormente los iones cloruro emigran así
las zonas de contacto formando cloruros
metálicos, los cuales acidifican dichas zonas.
El presenten informe tiene como objetivo
examinar el comportamiento de un acero
inoxidable 304 y un acero 1020 frente a la
corrosión por rendija y picado utilizando una
solución de cloruro férrico (FeCl3) y agua
como medio de inmersión.
2. Montaje y procedimiento
experimental.
En la tabla 1 se muestran los insumos
utilizados para la elaboración de los montajes
abordados en la práctica.
Tabla 1. Materiales y Equipo.
Equipos. • 2 piscinas de
vidrio.
• Balanza de
precisión
Sartorius.
• Estereoscopio.
Reactivos. • 2 láminas de
acero 1020.
• 2 láminas de
acero
inoxidable.
• Solución de
FeCl3 al 10%.
• Corchos de
madera.
• Bandas
elásticas.
Otros. • Esmeril de pelo
metálico.
2.1. Preparación de muestras.
En la primera parte del laboratorio se realizó
la adecuación de las dos láminas de acero
1020 y las dos de acero inoxidable. Se
lavaron las muestras y se pulieron en el
esmeril de pelo metálico para evitar
impurezas en la superficie del material. Se
registro el peso de cada una de las láminas en
Laboratorio de corrosión.
4
la balanza de precisión. Se tomaron
fotografías de cada una de las muestras antes
de someterlas al medio corrosivo, para esto
fueron seleccionadas dos muestras para
corrosión por picado y dos muestras para
corrosión por rendija, una de acero 1020 y
otra de acero inoxidable para cada proceso. A
las láminas sometidas a corrosión por rendija
se les realizó un ensamblaje, el cual consistió
en colocar corchos de madera en los lados de
mayor área de la muestra y asegurarlos con
las bandas elásticas como se observa en la
figura 6.
Figura 6. Ensamble de probetas para corrosión por
rendija.
2.2. Inmersión en el medio.
Se colocaron las muestras en dos piscinas de
vidrio y se agregó una solución de cloruro
férrico al 10% (FeCl3). En la figura 7 se
observa la distribución de las muestras en la
piscina.
Figura 7. A) Muestras para corrosión por Picado. B)
Muestras para corrosión por rendija.
2.3. Evaluación después del medio
agresivo.
Se extrajeron las muestras de ambas piscinas
de vidrio después de 72 horas de inmersión
en la solución de FeCl3. Se lavaron y secaron
las muestras para eliminar residuos del FeCl3
en la superficie de estas. Se realizo un
registro fotográfico y un registro del peso de
las muestras después de la inmersión. Se
llevo a cabo un registro fotográfico con el
estereoscopio, para poder analizar los daños
por corrosión en las muestras después de las
72 horas de inmersión. En la figura 8 se
evidencia el fenómeno de corrosión en las
muestras.
Figura 8. Muestras después de las 72 horas en FeCl3.
3. Análisis y resultados.
3.1. Corrosión por picado.
• Análisis visual.
En la figura 9 podemos observar las muestras
tanto de acero 1020 como las de acero
inoxidable, antes y después de las 72 horas de
inmersión en FeCl3.
A) B)
Laboratorio de corrosión.
5
Figura 9. Muestras de corrosión por picado antes y
después de las 72 horas en FeCl3.
De lo anterior podemos analizar que las
muestras al ser atacadas químicamente
presentaron cambios en su coloración
superficial con respecto a su estado inicial,
notándose una opacidad en su estado actual.
La muestra de acero inoxidable presenta
pequeños orificios ubicados de forma
irregular en la superficie; mientras que el
acero 1020 presenta un aumento de la
rugosidad en la superficie con respecto a su
estado inicial.
En la figura 10 se percibe la corrosión por
picado del acero 1020 después de las 72
horas de inmersión en FeCl3.
Figura 10. Acero 1020 (Corrosión por picado a 30x).
En la figura anterior se observa un cambio
morfológico en la superficie de la muestra de
acero 1020 con respecto a su estado inicial.
Se observa una corrosión uniforme donde se
puede ver una densidad de orificios con
profundidades equivalentes, esto
proporciona el aspecto rugoso que presenta la
muestra. Las regiones negras, anaranjadas y
marrón rojizas que se observan en la figura
10, se encuentran asociadas a los principales
productos de corrosión que se presentan en
los aceros al carbono, tales como la
magnetita (Fe3O4) y hematita (Fe2O3) [5].
En la figura 11 se puede observar la corrosión
por picado en la muestra de acero inoxidable
después de las 72 horas de inmersión en
FeCl3.
Figura 11. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 30x).
En la figura anterior se observa la corrosión
por picado en zonas localizadas de la muestra
a 30 aumentos, esto se debe a que la muestra
de acero inoxidable presentaba en su estado
inicial defectos superficiales, los cuales
representan zonas de mayor energía. Los
iones cloruro desestabilizan la capa pasiva
durante la inmersión de la muestra, dando
paso a la corrosión en estas zonas de mayor
energía buscando así su estado más estable.
• Análisis cuantitativo de tamaño de
pits.
Para el análisis de tamaño de pits o tamaño
de picado fueron utilizadas las figuras 12 y
13, fotografías tomadas con el estereoscopio
sobre distintas zonas de la muestra de acero
inoxidable a 10x.
Laboratorio de corrosión.
6
A través del software “imajeJ” se configuro
la escala en milímetros, como se observa en
la parte inferior derecha de la fig. 12 y 13.
Con esta escala fueron medidos los pits que
se ven en ambas imágenes, asumiendo cada
pits como una circunferencia. Ya con el
diámetro de cada pits, se calculó el área de
cada uno de estos (𝜋 × (
𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜
2
)2
) y se
designaron 6 intervalos con el fin de
determinar en qué rango de medidas se
encontraba el mayor porcentaje de los pits.
Figura 12. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 10x)
Figura 13. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 10x)
En la figura 14 se muestra la distribución de
tamaño de picado en mm2
después de someter
la muestra de acero inoxidable a 72 en FeCl3
al 10%. De esto podemos determinar que, el
mayor porcentaje de picados se encuentran
dentro de un área de 0.014 a 0.047 mm2
, por
lo tanto, al realizarle una inspección visual a
esta muestra, será difícil detectar estos
picados, mostrándonos de esta manera, la
severidad de la corrosión localizada.
Figura 14. Distribución de tamaño de picado en mm2
.
• Análisis cualitativo (Norma ASTM
G46) (densidad)
Existen varias formas de describir las
picaduras, dar una expresión cuantitativa
para indicar su importancia o usarlas para
predecir la vida útil de un material [6]. En ese
sentido, la norma ASTM G46 indica que, las
picaduras se pueden evaluar en términos de
densidad, contando el número de pits que
existen sobre un área determinada de la
muestra.
Para el análisis cuantitativo de la corrosión
por picado en las muestras de acero
inoxidable expuestas a 72h en FeCl3, se
tuvieron en cuenta las fig. 12 y 13, sobre las
cuales se seleccionó un área y se contó el
número de pits en cada una, con los valores
de, 22,40mm2
y 24.97mm2
, 20pits y 10 pits,
respectivamente. Se sumó el número de pits
de cada zona, para un total de 30 pits y este
valor fue dividido por la suma de las áreas
(47.37mm2
), el valor resultante fue de 0.63
pits/mm2
, el cual representa la densidad de
picado en pits/mm2
. De acuerdo con los
9
6
3
5
2 1
0
2
4
6
8
10
Frecuencias
Laboratorio de corrosión.
7
estándares de la norma, la densidad de picado
tendría un valor de 6.3 x 104
pits/m2
, es decir
una configuración A3 para densidad de
picado, comprobando la severidad de la
corrosión localizada [6].
• Análisis por pérdida de masa.
La norma ASTM G46 especifica que el
análisis por pérdida de masa solo
proporciona la información respecto a la
pérdida total de masa debido a las picaduras;
Esto no es suficiente para determinar la
severidad de las picaduras ya que no se indica
la profundidad de estas [6].
En la tabla 2 se observa el registro de los
datos correspondientes al peso de las
muestras utilizadas para la corrosión por
picado, antes y después de las 72 horas de
inmersión en FeCl3.
Tabla 2. Pérdida de masa en las muestras utilizadas para
corrosión por rendija después de las 72 de inmersión en
FeCl3.
Corrosión por picado.
Muestras Material
Peso
inicial
(g)
Peso
final (g)
perdida
porcentual
de masa
1A
Acero
1020
37,17 36,08 3%
1B
Acero
inoxidable
2,42 2,28 6%
De lo anterior se puede observar que el acero
inoxidable presenta el doble de pérdida de
masa en comparado con la muestra de acero
1020. Esto se debe a que, en el momento de
la inmersión, los iones cloruro comprometen
la estabilidad de la capa pasiva, dejando el
material desprotegido. Las imperfecciones en
la superficie de la muestra se convierten en
zonas anódicas que se propagan hacia el
interior del material, donde el electrolito se
acumula. En estas zonas el oxígeno comienza
a disminuir aumentando así la migración de
iones cloruro, los cuales magnifican la acidez
y aumentan la velocidad de corrosión en estas
zonas, aumento así también la pérdida de
masa por la migración del material al
electrolito. En el acero 1020 ocurre una
corrosión uniforme la cual es más lenta que
la explicada anteriormente.
3.2. Corrosión por rendija.
• Análisis visual.
En la figura 15 y 16 se observa la corrosión
por rendija en un acero 1020 y un acero
inoxidable después de 72 horas de inmersión
en FeCl3.
Figura 15. Acero 1020 (Corrosión por rendija a 10x).
Figura 16. Acero inoxidable (Corrosión por rendija a
10x).
En las figuras anteriores se logra percibir el
ataque corrosivo generado en el borde de
contacto entre el corcho y las muestras. En
estas áreas de contacto aumenta la escasez de
oxígeno, formando un diferencial de oxígeno
entre esta zona y el resto de la muestra. Estas
zonas actúan como ánodo y generan iones
Me+. Al momento de atacarlas con el FeCl3,
Laboratorio de corrosión.
8
los iones cloruro migran a estas zonas
formando cloruros metálicos aumentando así
la acidez en estas zonas.
Para el acero 1020 podemos ver la aparición
de zonas anaranjadas las cuales están
asociadas al oxido férrico (Fe2O3). La
corrosión en el borde de contacto es mayor
debido a lo explicado anteriormente. En el
resto de la muestra podemos ver que el FeCl3
afecto en gran medida la muestra, ya que la
capa pasiva formada por los aceros de bajo
carbono no es lo suficientemente compacta y
resistente, para evitar la corrosión uniforme
generada por el FeCl3, a diferencia de lo que,
observado en el caso del acero inoxidable,
quien no presenta corrosión uniforme, dada
la elevada resistencia de capa pasiva formada
por el Cr.
Para el acero inoxidable podemos ver que la
capa pasiva se desestabilizo al momento de
la inmersión y se localizó la corrosión en la
zona de menor nivel de oxígeno como se
explicó anteriormente.
• Análisis por pérdida de masa.
En la tabla 3 se puede apreciar los datos
correspondientes a las muestras atacadas
utilizando el montaje que nos permitió
similar una corrosión por rendija, antes y
después de las 72 horas de inmersión en
FeCl3.
Tabla 3. Pérdida de masa en las muestras utilizadas para
corrosión por rendija después de las 72 de inmersión en
FeCl3.
Corrosión por rendija.
Muestras Material
Peso
inicial
(g)
Peso
final
(g)
perdida
porcentual
de masa
2A Acero 1020 43,40 40,82 6%
2B
Acero
inoxidable
3,32 3,20 3%
Con respecto a la anterior tabla podemos
apreciar que el acero 1020 presenta mayor
perdida en masa en comparación al acero
inoxidable 304. Esta mayor perdida puede
deberse a la poca resistencia aportada por la
capa pasiva formada por el acero 1020, la
cual se ve afectada al estar inmersa en un
ambiente rico en cloruro férrico (FeCl3) y
también por el diferencial de oxígeno
existente en el área de contacto (metal-
corcho) y el resto del metal. No obstante, la
capa pasiva presente en el acero inoxidable
304 también presenta susceptibilidad en
presencia del cloruro férrico, pero al
comparase con la capa protectora existente
en el acero 1020, se puede apreciar que está
aporta mayor resistencia en presencia de un
diferencial de oxígeno, el cual siempre se
presenta en la corrosión por rendija.
4. Conclusiones.
• Se observo que, al momento de atacar las
muestras 1A y 1B, la de acero inoxidable
presentó una mayor pérdida de masa con
respecto a la de acero 1020, debido a que
la corrosión por picado solo se presenta
cuando el material posee una capa
protectora. Las picaduras en este tipo de
aceros se extenderán hacia el interior de
la pieza causando daños catastróficos y
repentinos con el pasar del tiempo, ya que
visualmente son imperceptible. En los
aceros al carbono se presenta una
corrosión uniforme, la cual se distribuirá
únicamente en la superficie, degradando
el material poco a poco.
• A través de un análisis cuantitativo para
el tamaño de picado, se encontró que, el
mayor porcentaje de picados se
encontraban dentro de un área de 0.014 a
0.047 mm2
, por lo tanto, las picaduras son
difíciles de detectar ante una inspección
visual, lo que demuestra la severidad de
la corrosión por picadura. mostrándonos
Laboratorio de corrosión.
9
de esta manera, la severidad de la
corrosión localizada.
• La densidad de picado fue de 6.3 x104
pits/m2
, lo que indica que al exponer el
acero inoxidable 304 en cloruro férrico al
10% durante 72 horas, presentará
fenómenos de corrosión por picado con
una severidad bastante alta, algo que
puede comprometer las propiedades de
este material.
5. Referencias.
[1] Universitat Politècnica de València,
“Fundamentos de corrosión y protección,” in
Curso de Fundamentos de Ciencia de
Materiales, 2021.
[2] P. A. Schweitzer, Fundamentals of
Corrosion-Mechanisms, Causes, and
Preventative Methods, vol. 53, no. 9. 2013.
[3] alsimet, “¿CUÁLES SON LOS
TIPOS DE CORROSIÓN MÁS
FRECUENTES Y CÓMO EVITARLOS?,”
alsimet, Feb. 27, 2020.
http://alsimet.es/es/noticias/tipos-de-
corrosion-como-evitarlos (accessed Feb. 14,
2022).
[4] A. Gurrero, “Introducción Básica a la
Corrosión Y sus formas de control,” R R
BOWKER LLC, 2019.
[5] K. Xiao, C. Dong, X. Li, and F. Wang,
“Corrosion products and formation
mechanism during initial stage of
atmospheric corrosion of carbon steel,”
Journal of Iron and Steel Research
International, vol. 15, no. 5, pp. 42–48, 2008,
doi: 10.1016/S1006-706X(08)60247-2.
[6] ASTM International, “ASTM G46-94
(2018) - Standard Guide for Examination and
Evaluation of Pitting Corrosion,” Annual
Book of ASTM Standards, 2018.

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Corrosión picado-rendija aceros

  • 1. Laboratorio de corrosión. 1 LABORATORIO DE CORROSIÓN. Práctica número 3: Corrosión por picado y rendija. Torres Urrea, Jhonier Andrés. Hernández Astaiza, Jhoan Sebastián. Carabalí Viafara, Daniel Alejandro. Prado Cortes, Juan David. jhonier.torres@correounivalle.edu.co. hernandez.Jhoan@correounivalle.edu.co. carabali.daniel@correounivalle.edu.co. prado.juan@correounivalle.edu.co Escuela de ingeniería de materiales Universidad del valle, Cali, Colombia Fecha de entrega: 15 de febrero de 2022 Resumen. En esta práctica, se evaluó el comportamiento de cuatro muestras, dos de acero 1020 y dos aceros inoxidables 304. Se realizo una inmersión en cloruro férrico al 10% durante 72 horas, con la finalidad de determinar que acero presenta mayor sensibilidad frente a cada tipo de corrosión y cual presenta mayor resistencia. Fueron seleccionadas dos muestras de cada tipo de acero para ser sometidas a una prueba de corrosión por picado y otra por rendija. La muestra 1A de acero 1020 y la muestra 1B acero inoxidable, correspondían a las muestras de corrosión por picado, estas registraron una perdida porcentual de masa del 3% y 6% respectivamente. La muestra 2A de acero 1020 y la muestra 2B de acero inoxidable, correspondían a las muestras de corrosión por rendija, estas registraron una perdida porcentual de masa del 6% y 3% respectivamente. Se realizó un análisis cuantitativo para determinar la densidad de picado en la muestra 1B, en donde se obtuvo un valor de 6.3 x 104 pits/m2 según la norma ASTM G46. Palabras clave: Corrosión, densidad, muestra, solución, corrosión por picado, corrosión por rendija 1. Introducción. La corrosión se define como el deterioro que sufre un material a consecuencia de un ataque químico infligido por el entorno [1]. Este deterioro debilita progresivamente las propiedades de los materiales, acortando su vida útil y generando perdidas estructurales (puentes, edificaciones, maquinaria, etc.), económicas y humanas. El instituto nacional de normas y tecnología (NIST) estimó que el costo anual de la corrosión en los Estados Unidos fluctúa entre $ 9 mil millones y $ 90 mil millones [2] que es aproximadamente el 0,46% del PIB actual. Estos elevados costos son debido a que la corrosión puede presentarse en diferentes maneras; donde el ambiente, tipo de material y condición de servicio, juegan un papel importante al determinar qué tipo de corrosión se puede presentar. Los materiales metálicos al estar en condición de servicio pueden experimentan diferentes ambientes, donde el ataque corrosivo puede darse de múltiples formas. Los tipos de corrosión más comunes en los
  • 2. Laboratorio de corrosión. 2 materiales metálicos se observan en la figura 1. Figura 1. Tipos de corrosión en materiales metálicos. Corrosión Generalizada (uniforme). Se conoce como la forma más común en cómo se puede presentar la corrosión, esta se caracteriza por generar oxidación de manera uniforme sobre toda la superficie de la pieza expuesta. La corrosión penetra uniformemente al metal y esto nos permite detectar de manera eficaz la pérdida en espesor presenten en la pieza, como se muestra en la siguiente figura 2. Figura 2. Corrosión uniforme (Disminución del espesor). Corrosión localizada. A diferencia de la corrosión generalizada, esta es más difícil de determinar, debido a que se manifiesta en lugares específicos del material. La corrosión localizada esta intrínsecamente relacionada a la naturaleza del metal, a su estructura geométrica y a las condiciones o medios en donde dicho material es sometido [3].Por su complejidad, la corrosión localizada puede presentar diferentes morfologías. En la figura 3 se pueden apreciar las diferentes formas en cómo se puede presentar la corrosión localizada. Figura 3. Tipos de corrosión localizada. Corrosión por picadura. Este tipo de ataque electroquímico se presenta principalmente en metales que forman capas pasivas (aceros inoxidables) y en algunos casos de aceros al carbón [4]. La corrosión se origina inicialmente cuando en pequeñas áreas puntuales de la superficie metálica, la capa pasiva tiende a romper. Estas rupturas se presentan en zonas donde hay existencia de defectos químicos o físicos (dislocaciones), donde por la acción de iones cloruros, la ruptura tiende a presentarse con mayor rapidez. Cuando la zona puntual pierde su capa pasiva se genera un diferencial de oxígeno, está al estar desprotegía presenta menos densidad de oxígeno en comparación a las zonas no afectadas. En aquellas zonas en donde se ausenta la capa pasiva se presenta un comportamiento anódico, mientras que los lugares adyacentes a ellas actuaran catódicamente como se muestra la figura 4. Figura 4. Corrosión por picadura.
  • 3. Laboratorio de corrosión. 3 En las zonas anódicas comienza a aumentar la densidad de iones Me+, y al mismo tiempo, se reducir el oxígeno latente en la zona. Al agotarse el oxígeno, el ánodo experimenta exceso de Me+, y esto aumenta la migración de iones cloruros en las zonas anódicas, lo cual favorece a la formación de cloruros metálicos. Esto magnifica la acides de la zona, aumentando paulatinamente la profundidad del picado. Por lo anteriormente mencionado, la corrosión por picados representa uno de los ataques más difíciles de controlar y detectar. Corrosión por rendija o Ceviche. Esta se presenta debido a la presencia de un diferencial de oxígeno derivado del contacto existente entre dos piezas como las que se forman de bajo de juntas, arandelas, materiales aislantes, cabezales de sujetadores, depósitos de superficie, juntas de solapes y abrazaderas [4]. En la siguiente figura 5 se aprecia un esquema de cómo se presenta este tipo de ataque. Figura 5. Corrosión por rendija. En las áreas de contacto comienza a aumentar la escasez de oxígeno, iniciando así un diferencial de oxígeno con respecto al resto de lugares en donde no hay existencia de juntas. Estas zonas de contacto actuaran como ánodo generando iones Me+ y bajando la cantidad de oxígeno presente en la junta, posteriormente los iones cloruro emigran así las zonas de contacto formando cloruros metálicos, los cuales acidifican dichas zonas. El presenten informe tiene como objetivo examinar el comportamiento de un acero inoxidable 304 y un acero 1020 frente a la corrosión por rendija y picado utilizando una solución de cloruro férrico (FeCl3) y agua como medio de inmersión. 2. Montaje y procedimiento experimental. En la tabla 1 se muestran los insumos utilizados para la elaboración de los montajes abordados en la práctica. Tabla 1. Materiales y Equipo. Equipos. • 2 piscinas de vidrio. • Balanza de precisión Sartorius. • Estereoscopio. Reactivos. • 2 láminas de acero 1020. • 2 láminas de acero inoxidable. • Solución de FeCl3 al 10%. • Corchos de madera. • Bandas elásticas. Otros. • Esmeril de pelo metálico. 2.1. Preparación de muestras. En la primera parte del laboratorio se realizó la adecuación de las dos láminas de acero 1020 y las dos de acero inoxidable. Se lavaron las muestras y se pulieron en el esmeril de pelo metálico para evitar impurezas en la superficie del material. Se registro el peso de cada una de las láminas en
  • 4. Laboratorio de corrosión. 4 la balanza de precisión. Se tomaron fotografías de cada una de las muestras antes de someterlas al medio corrosivo, para esto fueron seleccionadas dos muestras para corrosión por picado y dos muestras para corrosión por rendija, una de acero 1020 y otra de acero inoxidable para cada proceso. A las láminas sometidas a corrosión por rendija se les realizó un ensamblaje, el cual consistió en colocar corchos de madera en los lados de mayor área de la muestra y asegurarlos con las bandas elásticas como se observa en la figura 6. Figura 6. Ensamble de probetas para corrosión por rendija. 2.2. Inmersión en el medio. Se colocaron las muestras en dos piscinas de vidrio y se agregó una solución de cloruro férrico al 10% (FeCl3). En la figura 7 se observa la distribución de las muestras en la piscina. Figura 7. A) Muestras para corrosión por Picado. B) Muestras para corrosión por rendija. 2.3. Evaluación después del medio agresivo. Se extrajeron las muestras de ambas piscinas de vidrio después de 72 horas de inmersión en la solución de FeCl3. Se lavaron y secaron las muestras para eliminar residuos del FeCl3 en la superficie de estas. Se realizo un registro fotográfico y un registro del peso de las muestras después de la inmersión. Se llevo a cabo un registro fotográfico con el estereoscopio, para poder analizar los daños por corrosión en las muestras después de las 72 horas de inmersión. En la figura 8 se evidencia el fenómeno de corrosión en las muestras. Figura 8. Muestras después de las 72 horas en FeCl3. 3. Análisis y resultados. 3.1. Corrosión por picado. • Análisis visual. En la figura 9 podemos observar las muestras tanto de acero 1020 como las de acero inoxidable, antes y después de las 72 horas de inmersión en FeCl3. A) B)
  • 5. Laboratorio de corrosión. 5 Figura 9. Muestras de corrosión por picado antes y después de las 72 horas en FeCl3. De lo anterior podemos analizar que las muestras al ser atacadas químicamente presentaron cambios en su coloración superficial con respecto a su estado inicial, notándose una opacidad en su estado actual. La muestra de acero inoxidable presenta pequeños orificios ubicados de forma irregular en la superficie; mientras que el acero 1020 presenta un aumento de la rugosidad en la superficie con respecto a su estado inicial. En la figura 10 se percibe la corrosión por picado del acero 1020 después de las 72 horas de inmersión en FeCl3. Figura 10. Acero 1020 (Corrosión por picado a 30x). En la figura anterior se observa un cambio morfológico en la superficie de la muestra de acero 1020 con respecto a su estado inicial. Se observa una corrosión uniforme donde se puede ver una densidad de orificios con profundidades equivalentes, esto proporciona el aspecto rugoso que presenta la muestra. Las regiones negras, anaranjadas y marrón rojizas que se observan en la figura 10, se encuentran asociadas a los principales productos de corrosión que se presentan en los aceros al carbono, tales como la magnetita (Fe3O4) y hematita (Fe2O3) [5]. En la figura 11 se puede observar la corrosión por picado en la muestra de acero inoxidable después de las 72 horas de inmersión en FeCl3. Figura 11. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 30x). En la figura anterior se observa la corrosión por picado en zonas localizadas de la muestra a 30 aumentos, esto se debe a que la muestra de acero inoxidable presentaba en su estado inicial defectos superficiales, los cuales representan zonas de mayor energía. Los iones cloruro desestabilizan la capa pasiva durante la inmersión de la muestra, dando paso a la corrosión en estas zonas de mayor energía buscando así su estado más estable. • Análisis cuantitativo de tamaño de pits. Para el análisis de tamaño de pits o tamaño de picado fueron utilizadas las figuras 12 y 13, fotografías tomadas con el estereoscopio sobre distintas zonas de la muestra de acero inoxidable a 10x.
  • 6. Laboratorio de corrosión. 6 A través del software “imajeJ” se configuro la escala en milímetros, como se observa en la parte inferior derecha de la fig. 12 y 13. Con esta escala fueron medidos los pits que se ven en ambas imágenes, asumiendo cada pits como una circunferencia. Ya con el diámetro de cada pits, se calculó el área de cada uno de estos (𝜋 × ( 𝐷𝑖𝑎𝑚𝑒𝑡𝑟𝑜 2 )2 ) y se designaron 6 intervalos con el fin de determinar en qué rango de medidas se encontraba el mayor porcentaje de los pits. Figura 12. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 10x) Figura 13. Acero inoxidable (Corrosión por picado a 10x) En la figura 14 se muestra la distribución de tamaño de picado en mm2 después de someter la muestra de acero inoxidable a 72 en FeCl3 al 10%. De esto podemos determinar que, el mayor porcentaje de picados se encuentran dentro de un área de 0.014 a 0.047 mm2 , por lo tanto, al realizarle una inspección visual a esta muestra, será difícil detectar estos picados, mostrándonos de esta manera, la severidad de la corrosión localizada. Figura 14. Distribución de tamaño de picado en mm2 . • Análisis cualitativo (Norma ASTM G46) (densidad) Existen varias formas de describir las picaduras, dar una expresión cuantitativa para indicar su importancia o usarlas para predecir la vida útil de un material [6]. En ese sentido, la norma ASTM G46 indica que, las picaduras se pueden evaluar en términos de densidad, contando el número de pits que existen sobre un área determinada de la muestra. Para el análisis cuantitativo de la corrosión por picado en las muestras de acero inoxidable expuestas a 72h en FeCl3, se tuvieron en cuenta las fig. 12 y 13, sobre las cuales se seleccionó un área y se contó el número de pits en cada una, con los valores de, 22,40mm2 y 24.97mm2 , 20pits y 10 pits, respectivamente. Se sumó el número de pits de cada zona, para un total de 30 pits y este valor fue dividido por la suma de las áreas (47.37mm2 ), el valor resultante fue de 0.63 pits/mm2 , el cual representa la densidad de picado en pits/mm2 . De acuerdo con los 9 6 3 5 2 1 0 2 4 6 8 10 Frecuencias
  • 7. Laboratorio de corrosión. 7 estándares de la norma, la densidad de picado tendría un valor de 6.3 x 104 pits/m2 , es decir una configuración A3 para densidad de picado, comprobando la severidad de la corrosión localizada [6]. • Análisis por pérdida de masa. La norma ASTM G46 especifica que el análisis por pérdida de masa solo proporciona la información respecto a la pérdida total de masa debido a las picaduras; Esto no es suficiente para determinar la severidad de las picaduras ya que no se indica la profundidad de estas [6]. En la tabla 2 se observa el registro de los datos correspondientes al peso de las muestras utilizadas para la corrosión por picado, antes y después de las 72 horas de inmersión en FeCl3. Tabla 2. Pérdida de masa en las muestras utilizadas para corrosión por rendija después de las 72 de inmersión en FeCl3. Corrosión por picado. Muestras Material Peso inicial (g) Peso final (g) perdida porcentual de masa 1A Acero 1020 37,17 36,08 3% 1B Acero inoxidable 2,42 2,28 6% De lo anterior se puede observar que el acero inoxidable presenta el doble de pérdida de masa en comparado con la muestra de acero 1020. Esto se debe a que, en el momento de la inmersión, los iones cloruro comprometen la estabilidad de la capa pasiva, dejando el material desprotegido. Las imperfecciones en la superficie de la muestra se convierten en zonas anódicas que se propagan hacia el interior del material, donde el electrolito se acumula. En estas zonas el oxígeno comienza a disminuir aumentando así la migración de iones cloruro, los cuales magnifican la acidez y aumentan la velocidad de corrosión en estas zonas, aumento así también la pérdida de masa por la migración del material al electrolito. En el acero 1020 ocurre una corrosión uniforme la cual es más lenta que la explicada anteriormente. 3.2. Corrosión por rendija. • Análisis visual. En la figura 15 y 16 se observa la corrosión por rendija en un acero 1020 y un acero inoxidable después de 72 horas de inmersión en FeCl3. Figura 15. Acero 1020 (Corrosión por rendija a 10x). Figura 16. Acero inoxidable (Corrosión por rendija a 10x). En las figuras anteriores se logra percibir el ataque corrosivo generado en el borde de contacto entre el corcho y las muestras. En estas áreas de contacto aumenta la escasez de oxígeno, formando un diferencial de oxígeno entre esta zona y el resto de la muestra. Estas zonas actúan como ánodo y generan iones Me+. Al momento de atacarlas con el FeCl3,
  • 8. Laboratorio de corrosión. 8 los iones cloruro migran a estas zonas formando cloruros metálicos aumentando así la acidez en estas zonas. Para el acero 1020 podemos ver la aparición de zonas anaranjadas las cuales están asociadas al oxido férrico (Fe2O3). La corrosión en el borde de contacto es mayor debido a lo explicado anteriormente. En el resto de la muestra podemos ver que el FeCl3 afecto en gran medida la muestra, ya que la capa pasiva formada por los aceros de bajo carbono no es lo suficientemente compacta y resistente, para evitar la corrosión uniforme generada por el FeCl3, a diferencia de lo que, observado en el caso del acero inoxidable, quien no presenta corrosión uniforme, dada la elevada resistencia de capa pasiva formada por el Cr. Para el acero inoxidable podemos ver que la capa pasiva se desestabilizo al momento de la inmersión y se localizó la corrosión en la zona de menor nivel de oxígeno como se explicó anteriormente. • Análisis por pérdida de masa. En la tabla 3 se puede apreciar los datos correspondientes a las muestras atacadas utilizando el montaje que nos permitió similar una corrosión por rendija, antes y después de las 72 horas de inmersión en FeCl3. Tabla 3. Pérdida de masa en las muestras utilizadas para corrosión por rendija después de las 72 de inmersión en FeCl3. Corrosión por rendija. Muestras Material Peso inicial (g) Peso final (g) perdida porcentual de masa 2A Acero 1020 43,40 40,82 6% 2B Acero inoxidable 3,32 3,20 3% Con respecto a la anterior tabla podemos apreciar que el acero 1020 presenta mayor perdida en masa en comparación al acero inoxidable 304. Esta mayor perdida puede deberse a la poca resistencia aportada por la capa pasiva formada por el acero 1020, la cual se ve afectada al estar inmersa en un ambiente rico en cloruro férrico (FeCl3) y también por el diferencial de oxígeno existente en el área de contacto (metal- corcho) y el resto del metal. No obstante, la capa pasiva presente en el acero inoxidable 304 también presenta susceptibilidad en presencia del cloruro férrico, pero al comparase con la capa protectora existente en el acero 1020, se puede apreciar que está aporta mayor resistencia en presencia de un diferencial de oxígeno, el cual siempre se presenta en la corrosión por rendija. 4. Conclusiones. • Se observo que, al momento de atacar las muestras 1A y 1B, la de acero inoxidable presentó una mayor pérdida de masa con respecto a la de acero 1020, debido a que la corrosión por picado solo se presenta cuando el material posee una capa protectora. Las picaduras en este tipo de aceros se extenderán hacia el interior de la pieza causando daños catastróficos y repentinos con el pasar del tiempo, ya que visualmente son imperceptible. En los aceros al carbono se presenta una corrosión uniforme, la cual se distribuirá únicamente en la superficie, degradando el material poco a poco. • A través de un análisis cuantitativo para el tamaño de picado, se encontró que, el mayor porcentaje de picados se encontraban dentro de un área de 0.014 a 0.047 mm2 , por lo tanto, las picaduras son difíciles de detectar ante una inspección visual, lo que demuestra la severidad de la corrosión por picadura. mostrándonos
  • 9. Laboratorio de corrosión. 9 de esta manera, la severidad de la corrosión localizada. • La densidad de picado fue de 6.3 x104 pits/m2 , lo que indica que al exponer el acero inoxidable 304 en cloruro férrico al 10% durante 72 horas, presentará fenómenos de corrosión por picado con una severidad bastante alta, algo que puede comprometer las propiedades de este material. 5. Referencias. [1] Universitat Politècnica de València, “Fundamentos de corrosión y protección,” in Curso de Fundamentos de Ciencia de Materiales, 2021. [2] P. A. Schweitzer, Fundamentals of Corrosion-Mechanisms, Causes, and Preventative Methods, vol. 53, no. 9. 2013. [3] alsimet, “¿CUÁLES SON LOS TIPOS DE CORROSIÓN MÁS FRECUENTES Y CÓMO EVITARLOS?,” alsimet, Feb. 27, 2020. http://alsimet.es/es/noticias/tipos-de- corrosion-como-evitarlos (accessed Feb. 14, 2022). [4] A. Gurrero, “Introducción Básica a la Corrosión Y sus formas de control,” R R BOWKER LLC, 2019. [5] K. Xiao, C. Dong, X. Li, and F. Wang, “Corrosion products and formation mechanism during initial stage of atmospheric corrosion of carbon steel,” Journal of Iron and Steel Research International, vol. 15, no. 5, pp. 42–48, 2008, doi: 10.1016/S1006-706X(08)60247-2. [6] ASTM International, “ASTM G46-94 (2018) - Standard Guide for Examination and Evaluation of Pitting Corrosion,” Annual Book of ASTM Standards, 2018.