Corrosion metales

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  • 1. UNIVERSIDAD NACIONAL DELCENTRO DEL PERU FACULTAD DE INGENIERIA METALGICA YDE MATERIALESCATEDRA: TERMODINMICA TEMA : CORROSIN DE METALES PAITAN QUISPE Alvaro24/05/2009INGENIERIA METALURGICA

2. 24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 3. CONCEPTO: Es el deterioro de los metales por un procesoelectroqumico. El ejemplo tpico de la corrosin es la formacinde herrumbre u xido de hierro.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 4. Porqu Ocurre la Corrosin? La fuerza motriz que causa que un metal secorroa es consecuencia de su existencia naturalen forma combinada. Para alcanzar el estadometlico se requiere una cantidad de energa. Esta energa vara de un metal a otro. Esrelativamente alta para el magnesio, el aluminioy el hierro y relativamente baja para el cobre, laplata y el oro.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 5. Fe Inestable caRemiac tr cido en nexnciot acrm Re Fe2O3 caiFe2O324/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 6. Energa inicialEnerga final24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 7. Cmo ocurre la Corrosin? Ocurre por la diferencia de potencial entre dosmetales diferentes en contacto o por la diferencia de potencial entre diferentesreas de un mismo metal, que forman unacelda galvnica. En presencia de un electrolito Cada celda consiste de: un nodo que produceelectrones, de un ctodo y de un electrolito. El nodo y el ctodo deben estar en contactoelctrico para que ocurra la corrosin.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 8. "La corrosin puede ser definida como lareaccin de un material con su entorno". "La corrosin consiste en una oxidacin delmetal y, si el xido no es adherente y es poroso,puede dar lugar a la destruccin de todo elmetal" "Corrosin: ataque de un material por el medioque le rodea con la consiguiente prdida demasa y deterioro de sus propiedades" "Corrosin es la destruccin de un cuerpo slidocausada por un ataque no provocado, denaturaleza qumica o electroqumica que seinicia en la superficie"24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 9. CONCIDERACIONES ELECTROQUMICAS En los materiales metlicos, el proceso decorrosin es normalmente electroqumico;es decir, una reaccin qumica en la cualhay una transferencia de electrones deuna especie a otra. Una caracterstica delos tomos metlicos es la prdida oganancia de electrones en una reaccindenominada OXIDACIN.24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 10. La superficie del metal se comporta comonodo donde se realiza la oxidacin. Fe - Fe+2(ac)+ 2e-. Los electrones donados por el hierroreducen al oxgeno atmosfrico en aguaen el ctodo que es a su ves , otrasuperficie del mismo metal. O2(g) +4H+(ac) + 4e-H2O(l).24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 11. La reaccion redox es : 2Fe(s) + O2(g)+ 4H+(ac) 2Fe+2(ac)+H2O(l). E= 1.67V. Observe que esta reaccin se realiza enmedio cido. H+ El H+ proviene de la formacin:CO2(g) +H2O(l)H2CO3(ac)24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 12. CO2(g) +H2O(l) H+ + CO3 -(ac)H+24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 13. Ejemplo: la oxidacin del hierro en aguaque contiene oxgeno disuelto. El procesotranscurre en dos etapas. En la primera, elFe se oxida a Fe2+ como Fe(OH)2, Fe + 1/2O2 + H2O.. Fe2+ + 2OH..Fe(OH)2 En la segunda etapa el Fe2+ se oxida aFe3+ como Fe(OH)3, 2Fe(OH)2 + l/2O2 + H2O 2Fe(OH)3 Elcompuesto Fe(OH)3 es el tan popularxido.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 14. Relacin de los diferentes productos resultantes de laoxidacin del hierro y sus respectivos colores: Fe (III):Fe (II): - Fe2O3 rojo - Fe(OH)2 verde - Fe(OH)3 pardo - FeO Negro- (Ac)2Fe(OH) pardo - Fe2C2O4 amarillo- Fe4[Fe(CN)6]3 azul- FeCO3 verde - FePO4 amarillo- Fe2(CN)6Fe blanco- Fe4[Fe(CN)6]3 azul- SFe negro24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 15. Formacin de grietas24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 16. TIPOS DE CORROSIN - CORROSIN UNIFORME La corrosin uniforme puede ser descritacomo una reaccin de corrosin queocurre por igual en toda la superficie delmaterial, causando un prdida general delmetal.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 17. CORROSIN GALVNICA:: Definicin: corrosin acelerada que puede ocurrircuando metales distintos (con distinto par redox) seunen elctricamente en presencia de un electrolito . El ataque galvnico puede ser uniforme o localizadoen la unin entre aleaciones,dependiendo de lascondiciones. La corrosin galvnica puede serparticularmente severa cuando las pelculasprotectoras de corrosin no se forman o soneliminadas por erosin. ocurre cuando metales diferentes se encuentran encontacto, ambos metales poseen potencialeselctricos diferentes lo cual favorece la aparicin deun metal como nodo y otro como ctodo, a mayordiferencia de potencial el material con ms activoser el nodo.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 18. La velocidad del ataque galvnicodepende de la relacin de las reas delnodo y del ctodo expuestas alelectrolito, y es directamente proporcionala dicha relacin de reas; esto es, parauna determinada rea catdica, un nodomuy pequeo se corroe ms rpidamenteque un nodo grande ya que la velocidadde corrosin depende ms de la densidadde corriente que de la simple intensidad.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 19. Figura Corrosin galvnica del magnesio moldeadoalrededor de un ncleode acero.(Fotografa cedida porCenter ofCorrosin Technology, Inc.)24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 20. tubo de cobre se une con un tubo deacero en un calentador de aguadomstico, el acero se corroe en lavecindad de la unin24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 21. CORROSN POR PICADURA O Pitting Las picaduras ocurren como un proceso dedisolucin local andica donde la prdidade metal es aumentada por la presencia deun nodo pequeo y un ctodo grande. Laspicaduras suelen ser de pequeo dimetro(dcimas de milmetro). 24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 22. 24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 23. 24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 24. 24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 25. CORROSIN POR FISURAS O Crevice: Alrededor del hueco formado por contactocon otra pieza de metal igual o diferente ala primera o con un elemento no metlico. El proceso de pitting y el crevice tienen encomn que el agresivo qumico est semi-estancado, situacin de nodo localizado.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 26. Metal mas noble.24/05/2009 INGENIERIA METALURGICALimite entre dos metales 27. H2(g)H2O(l) METAL MSMETAL MENOSACTIVO ACTIVOMM+ + e-24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 28. FISURAS24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 29. CORROSIN INTERGRANULAR: Como su nombre indica, la corrosin intergranular ocurrepreferentemente a lo largo de los lmites de grano de algunasaleaciones en ambientes especficos y, como consecuencia, lamuestra se desintegra a lo largo de los lmites de grano. Este tipode corrosin predomina en algunos aceros inoxidables, que, cuandose calientan a temperaturas comprendidas entre los 500 y los800 durante periodos de tiempo suficientemente lar gos, se Csensibilizan para el ataque intergranular. Se cree que estetratamiento trmico permite la formacin de pequeas partculas deprecipitados de carburo de cromo (Cr23C2) por reaccin entre elcromo y el carbono en el acero inoxidable. Es-tas partculas, comoilustra la Figura , se forman a lo largo de los lmites de grano. Elcromo y el carbono difunden hacia los lmites de grano para for-marlos precipitados y dejan regiones vecinas al lmite de granoempobreci-das en cromo; es decir, regiones altamente susceptiblesde corroerse.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 30. PartculaprecipitadaCr23C2Lmite de grano Zona descromada24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 31. En la soldadura del acero inoxidable, la corrosin intergranular seconvierte en un problema grave, denominado sensibilizacin porsoldadura. La FiguraCorrosinnter granular Zona afectadaZONA SOLDADA24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 32. La prevencin de la corrosin intergranular del acero inoxidable se realiza con las siguientes medidas:(1) sometiendo el material sensibilizado a un tratamiento trmico a elevada temperatura con el fin de redisolver el cromo, (2) bajando el contenido de carbono por debajo del 0,03% en peso para minimizar la formacin del carburo (3) aleando el acero inoxidable con elementos, tales como el niobio o el titanio, que tengan mayor tendencia a formar carburos que el cromo, de modo que el Cr permanezca en disolucin slida.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 33. CORROSIN POR EROSIN: Al combinar la accin del ataque qumico y la abrasinmecnica o desgaste, como consecuencia delmovimiento de un fluido, se origina la corrosin porerosin. Potencialmente, todas las aleaciones metlicas sonsusceptibles de experimentar corrosin por erosin enmayor o menor grado. Este tipo de corrosin perjudicaespecialmente a las aleaciones que se pasivanformando una pelcula superficial protectora; la accinabrasiva puede erosionar la pelcula dejando aldescubierto la superficie metlica. Si la pelcula protectora no es capaz de autogenerarsecontinua y rpidamente, la corrosin puede ser severa.24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 34. La corrosin por erosin se suelepresentar en tuberas, especialmente encodos, ngulos y cambios bruscos dedimetro: posiciones donde el fluidocambia de direccin y suele convertirse enturbulento Fallo por erosin en un codo que formaba parte de un sistema de condensacin de vapor.24/05/2009 INGENIERIA METALURGICA 35. CORROSIN BAJO TENSIONES: La accin combinada de un esfuerzo de traccinaplicado y de un ambiente corrosivo producecorrosin bajo tensiones; ambos factores sonnecesarios. Algunos materiales potencialmente inertes enun medio corrosivo particular son susceptibles aeste tipo de corrosin al aplicarles un esfuerzo.Se forman pequeas grietas que luego sepropagan en direccin perpendicular al esfuerzoy, como consecuencia puede aparecer un fallo24/05/2009INGENIERIA METALURGICA 36. La Figura 8.21 muestra una corrosin bajo tensiones intergranular de un latn. El esfuerzo que genera la corrosin bajo tensiones no necesita ser aplica-doexternamente, sino quepuede seruna tensin residual, resultadode un cambio sbito de temperatura y su posterior contraccin o, en el caso de aleaciones bifsicas,resultado de disti