UNIDAD 7 FQ 2020. Corrosión y protección (2).pptx

CORROSIÓN…
…QUÉ ES??…QUÉ HAGO??

UNIDAD 7. CORROSION
Corrosión. Formas. Velocidad. Curvas de polarización
anódica y catódica. Cálculo de potenciales y corriente de
corrosión. Diagrama de Evans y Pourbaix. Protección
contra la corrosión. Diseño de protección. Métodos de
control de la corrosión. Recubrimientos. Inhibidores.
Pasivación. Protección catódica.

CORROSION
“CORROSION es el deterioro de un material, usualmente un metal que
resulta de una reacción con su medio ambiente” NACE International.

CORROSION
FORMAS DE CORROSION
En el ataque microscópico, la
cantidad de metal disuelto es
mínima y puede conducir a
daños muy considerables antes
de que el problema sea visible.

CORROSION UNIFORME
El ataque uniforme sobre grandes áreas de una
superficie metálica es la forma más común de la
corrosión y puede ser húmeda o seca, electroquímica
o química, siendo necesario seleccionar los
materiales de construcción y los métodos de
protección para controlarla.
Por otra parte, la corrosión uniforme es la forma más
fácil de medir, por lo que las fallas inesperadas
pueden ser evitadas simplemente por inspección
regular.

CORROSION GALVANICA
La corrosión galvánica se presenta, cuando dos
metales diferentes en contacto o conectados por
medio de un conductor eléctrico, son expuestos a
una solución conductora. En este caso, existe una
diferencia de potencial eléctrico entre los metales
diferentes y sirve como fuerza impulsora para el paso
de la corriente eléctrica a través del agente corrosivo,
de tal forma que el flujo de corriente corroe uno de
los metales del par formado.

Mientras más grande es la diferencia de potencial
entre los metales, mayor es la probabilidad de que
se presente la corrosión galvánica debiéndose
notar que este tipo de corrosión sólo causa
deterioro en uno de los metales, mientras que el
otro metal del par casi no sufre daño.
CORROSION GALVANICA

CORROSION GALVANICA
El metal que se corroe recibe el nombre de metal activo,
mientras que el que no sufre daño se le denomina metal más
noble.
La relación de áreas entre los dos metales es muy importante,
ya que un área muy grande de metal noble comparada con el
metal activo, acelerará la corrosión, y por el contrario, una
mayor área del metal activo comparada con el metal noble
disminuye el ataque del primero.

La corrosión galvánica a menudo puede ser controlada por
el uso de aislamientos o restringiendo el uso de uniones de
metales cuando ellos forman diferencias de potencial muy
grande en el medio ambiente en el que se encuentran.
La diferencia de potencial puede ser medida, utilizando
como referencia la serie galvánica de los metales y
aleaciones en el medio de interés.
CORROSION GALVANICA

Serie Galvánica
En agua de mar

CORROSION
Modelo de un sistema de corrosión: consideramos una gota
de agua, ligeramente ácida (o básica), que contiene oxígeno
disuelto y está en contacto con el metal

FENÓMENO DE AIREACIÓN DIFERENCIAL

• Que si un metal se encuentra al potencial de equilibrio
termodinámico, habrá intercambio de iones entre el metal y la
solución, pero no habrá paso neto en ninguna de las dos
direcciones.
• Que al circular una corriente neta, el potencial del metal varía
y se observa un sobrepotencial.
• Que el valor del sobrepotencial, que puede mantenerse
externamente en un valor, determina el comportamiento del
metal.
• Que cuando el sobrepotencial es positivo, circula una
corriente positiva por la interfase metal-solución y el metal se
corroerá.
Vimos hasta ahora:

CURVAS DE POLARIZACIÓN ANÓDICA
• Midiendo la corriente que circula a cada sobrepotencial se
obtiene una curva de polarización anódica que tendrá alguna
de las formas siguientes:

CURVAS DE POLARIZACIÓN CATÓDICA
Las reacciones catódicas más habituales son la reducción de
O2 en medios aireados a pH neutro o alcalino y la reducción
de H+ en fenómenos de corrosión en medio ácido.
En la curva de
polarización catódica
los cambios de
pendiente no pueden
deberse a fenómenos
de pasivación, que son
típicamente anódicos,
de manera que los
saltos obedecen
exclusivamente a
haberse alcanzado la
corriente límite de
difusión

Diagramas de Pourbaix
CORROSION

CORROSION
Para el caso de las dos reacciones catódicas:
Analizando estos valores, es posible saber a que pH el metal
tendrá tendencia a oxidarse Diagrama de Pourbaix

EXPRESIONES TIPICAS
DE LA VELOCIDAD DE CORROSION
*Basada
en
aleaciones
de
hierro
y
de
níquel.

EXPRESIONES TIPICAS
DE LA VELOCIDAD DE CORROSION
Muchas veces conviene relacionar la velocidad de corrosión
con la intensidad de corrosión. Basándonos en la ley de
Faraday:

CÁLCULO DEL POTENCIAL Y DE LA CORRIENTE
DE CORROSIÓN
Debido a la conservación de la carga:
Icorr= Ia= - Ic donde Icorr=Ia=Aaja y Icorr=-Ic=Acjc
Cuando un solo metal está corroyéndose
libremente en un electrolito es común considerar
que las áreas catódicas y anódicas son iguales.
Debido a que los metales son buenos
conductores, toda la superficie metálica se
encuentra al mismo potencial:
Ecorr =Ea =Ec

Consideremos que, tanto la reacción catódica como la anódica,
cumplen Butler-Volmer. Las corrientes correspondientes a los
procesos de corrosión y de reducción deben ser iguales cuando el
metal se encuentra al potencial de corrosión, Ecorr.
CÁLCULO DEL POTENCIAL Y DE LA CORRIENTE DE
CORROSIÓN
El problema se reduce a calcular el valor de Ecorr que hace que
la ecuación se cumpla. Una vez hecho esto la corriente de
corrosión, Icorr, es simplemente el valor de uno de los lados de
la ecuación anterior.

DE CORROSIÓN
Simplificaciones adicionales
Si se cumple la aproximación de Tafel para ambas reacciones:
λ = valores absolutos de las pendientes de Tafel divididas por 2,303

DE CORROSIÓN
RAZÓN DE ÁREAS
La polarización en los sitios anódicos y catódicos depende
en parte del área sobre la que la oxidación y la reducción
ocurren → la razón de áreas ánodo/cátodo es un factor
importante en la corriente de corrosión.

DIAGRAMA DE EVANS
Cinética de la corrosión
La mayoría de los
factores que afectan la
velocidad de corrosión se
pueden comprender a
partir de la superposición
gráfica de las curvas de
polarización anódica y
catódica.
Se obtienen así los
Diagramas de Evans

DIAGRAMA DE EVANS
Factores que afectan la corrosión:
A. Efecto de la
corriente de
intercambio
B. Efecto del
coeficiente de
transferencia
C. Efecto del
potencial de
equilibrio

PROTECCION CONTRA LA CORROSION
El problema de la corrosión de los metales es serio, pero
no irremediable. Diversas técnicas se utilizan para
inhibir la corrosión, incluyendo:
• El diseño
• Los recubrimientos
• Los inhibidores
• La protección catódica
• La pasivación
• La selección de materiales

DISEÑO
Mediante un diseño adecuado, la corrosión puede
reducirse e inclusive evitarse. Algunos de los factores
que deben considerarse son los siguientes:
 Impedir la formación de pares galvánicos
 En su defecto, hacer el área del ánodo mucho mayor
que la del cátodo. Por ejemplo los remaches de cobre
pueden usarse para sujetar láminas de acero.
 Diseñar componentes para contener líquidos que sean
cerrados y no abiertos, y que no se acumule líquido.

Evitar hendiduras o grietas entre los materiales unidos
Prevenir la erosión y la cavitación evitando las
turbulencias excesivas.
Prever el fácil reemplazo de los componentes que se
estime tengan vidas de servicio muy cortas (bombas,
tramos sometidos a roces continuados).
 Facilitar el acceso adecuado para las operaciones de
mantenimiento.
DISEÑO

DISEÑO
Además, un mal diseño puede impedir la aplicación
de técnicas de protección.
Prerrequisitos
Factores que afectan a la elección del material y al diseño:
tiempo de vida de la construcción, tensiones mecánicas a las
que se verá sometida, accesibilidad para mantenimiento y
reparación,...

DISEÑO
CONTENEDORES

RECUBRIMIENTOS
Los recubrimientos se utilizan para aislar las regiones del
cátodo y del ánodo.
 Los recubrimientos temporales, como grasa o aceites,
proporcionan cierta protección pero se eliminan
facilmente.
 Los recubrimientos orgánicos, como la pintura, o los
recubrimientos cerámicos, como esmaltes o vidrio,
proporcionan una mayor protección.
 Los recubrimientos metálicos, además de barrera,
ofrecen protección catódica de sacrificio.

RECUBRIMIENTOS
Los recubrimientos metálicos incluyen el acero
galvanizado con deposición de Zn y de Sn. Se aplican por
inmersión en un baño de metal fundido o por
electrodepósito.
 Los recubrimientos por conversión química se
producen por una reacción química con la superficie.
Algunos líquidos, como las soluciones de ortofosfato
ácido de zinc forman una capa adherente de fosfatos
sobre la superficie del metal. Esta capa es porosa y suele
utilizarse para mejorar la adherencia de la pintura

INHIBIDORES
Algunos agentes químicos, añadidos a la solución del
electrolito, emigran preferentemente hacia la superficie
del ánodo o del cátodo y producen una polarización por
concentración o por resistencia. Las sales de Cromo
realizan esta función en los radiadores de los autos. Los
inhibidores pueden ser anódicos o catódicos.
 Los inhibidores catódicos impiden el acceso del
oxígeno a las zonas catódicas.
Son seguros.
 Modifican el coeficiente de transferencia de la interfase
sobre la que actúan, por lo tanto se modifica la pendiente
de Tafel catódica

INHIBIDORES

Los inhibidores anódicos incrementan la polarización
anódica por reacción con los iones que se van
disolviendo:
 Por PASIVACION o
 Por formación de SALES INSOLUBLES
 Modifican la interfase anódica, por lo que afectan el
coeficiente de transferencia anódico, los cuales se reflejan
en modificaciones de la pendiente anódica de Tafel.
INHIBIDORES

PROTECCION CATÓDICA
La protección contra la corrosión se produce
suministrando electrones al metal y forzándolo a ser un
cátodo.
 Es el método de prevención y control de la corrosión
más usado.
 La corrosión puede ser reducida a cero y la protección
es de carácter indefinido si se cuida el mantenimiento.
 No es aplicable para el control de la corrosión
atmosférica.
 La protección catódica puede realizarse utilizando un
ANODO DE SACRIFICIO o por CORRIENTE IMPRESA
 La protección resulta de una polarización catódica de la
pieza que se corroe Ecorr ≤ Erev, anódico

ánodo de sacrificio
Se une uno o varios ánodos de sacrificio al material a
proteger, formando un circuito electroquímico. El ánodo
de sacrificio se corroe y destruye, suministrando
electrones al metal a proteger.
 Por lo común son de Zn o Mg.
 Se consumen totalmente y deben ser reemplazados.
 Sus aplicaciones
incluyen impedir la
corrosión en tuberías
enterradas, barcos,
plataformas marinas de
perforación y
calentadores de agua

PROTECCION POR ÁNODO DE SACRIFICIO

ánodo de sacrificio

RECUBRIMIENTO METALICO - GALVANIZADO

corriente impresa
Se obtiene un voltaje impuesto a partir de una fuente de
corriente directa conectada al metal a proteger.
Se debe calcular la corriente que es necesaria aplicar
para un determinado nivel de protección.
La condición que se aplica para lograr PROTECCION
CATÓDICA COMPLETA es:
Ecorr ≤ Erev, anódico

PROTECCION POR CORRIENTE IMPRESA

corriente vagabunda
Un caso particular de la protección catódica por corriente
impresa es el de utilización de corrientes vagabundas.
Es útil en lugares en los que se emplean sistemas de
transporte por corriente continua: Australia, Sudáfrica,
Lisboa. El sistema es ecónomico, ya que la corriente
eléctrica es suministrada en forma gratuita por el sistema
de transporte.

CRITERIOS DE PROTECCION CATÓDICA
Para el caso de aceros o fundiciones se han propuesto
los siguientes:
El criterio mejor conocido y usado es el 1. Estrictamente
aplicable a medios neutros.

CRITERIOS DE PROTECCION CATÓDICA

PASIVACION O PROTECCION ANÓDICA
Un metal pasivo es aquel que es activo en la serie
electroquímica, pero que se corroe a velocidad muy pequeña.
La pasividad es la propiedad fundamental de la resistencia útil
y natural a la corrosión de muchos metales estructurales,
incluidos el aluminio, cromo y aceros inoxidables.
Algunos metales y aleaciones se pueden pasivar por
exposición a medios pasivadores, por ejemplo, el hierro en
soluciones de cromatos o nitritos, o por polarización anódica a
densidades de corriente lo suficiente elevadas, por ejemplo, en
SO4H2.

Ejemplo: si el hierro es sumergido en una solución de ácido
nítrico muy concentrado, se corroe rápida y uniformemente
formando un delgado recubrimiento protector de hidróxido de
hierro. El recubrimiento protege al hierro de una corrosión
posterior en ácido nítrico.
 La pasivación se produce mediante una fuerte polarización
anódica, evitando así la reacción anódica normal. De ahí el
término Protección Anódica
Se puede también producir pasivación incrementando el
potencial en el ánodo por encima de un valor crítico.

 Esto da lugar a dos densidades de corriente
relevantes:
- jcrit: es la denisdad de corriente mínima que
se ha de aplicar para lograr la pasivación
- jpas: es la denisdad de corriente necesaria
para mantener la pasivación.
 Para conseguir la pasivación es necesario aplicar
por unos instantes una j  jcrit

El ingeniero que trabaja en problemas de
corrosión necesita:
• Saber donde empezar
• Tener un conocimiento básico para reconocer
la corrosión, cómo se produce, cómo impedir
su severidad
• Saber qué herramientas son necesarias:
técnicas de inspección, variables de diseño
que afectan a la corrosión, selección de
materiales y la forma de interpretar y aplicar la
información del problema corrosivo
• Saber donde obtener ayuda.

UNIDAD 7 FQ 2020. Corrosión y protección (2).pptx

Recomendados

Recomendados

Más contenido relacionado

Similar a UNIDAD 7 FQ 2020. Corrosión y protección (2).pptx

Similar a UNIDAD 7 FQ 2020. Corrosión y protección (2).pptx (20)

Último

Último (20)

UNIDAD 7 FQ 2020. Corrosión y protección (2).pptx