Clasificación de la corrosión según la apariencia de la superficie atacada
La corrosión actúa no sólo formando herrumbre o provocando la pérdida de brillo de un metal, sino también puede causar fallas por agrietamiento o disminuir la resistencia y ductilidad del mismo.
1) Ataque uniforme
Es la forma más común y más fácil de controlar. Se manifiesta por una pérdida de peso constante en todo el área de la superficie atacada, o sea una disminución constante del espesor. En el diseño de equipos hay que considerar un espesor adicional, previniendo este fenómeno. Este tipo de corrosión es frecuente en medios con alta conductividad (agua de mar), en los cuales la formación de pilas locales no se ve favorecida. También es común en soluciones ácidas y para metales anfóteros en soluciones alcalinas.
| La pérdida de peso puede indicarse en función del área y del tiempo. Algunas unidades utilizadas son: | |
| ipy: | pulgadas de penetración por año. |
| mdd: | miligramos por decímetros cuadrado y por día. |
| mm/año: | milímetros por año. |
Para pasar de unidades es necesario conocer la densidad del metal.
Es importante especificar la duración del ensayo, ya que la velocidad de corrosión varía a lo largo del mismo, lo que puede provocar errores al extrapolar a tiempos mucho mayores de los de duración de los ensayos.
Si el ataque es uniforme es aceptable el siguiente criterio:
1) 0,13 mm/año: Muy buena resistencia a la corrosión. Estos metales pueden usarse en elementos en los cuales las dimensiones son críticas, ejemplo: asientos de válvulas, ejes de bombas, etc.
2) 0,13 a 1,30 mm/año: Satisfactorios. Metales aptos para cañerías recipientes, cuerpos de válvulas, etc.
3) 1,3 mm/año: No satisfactorios.
2) CORROSIÓN LOCALIZADA:
2, 1) MACROSCÓPICA
2, 1, A) CORROSIÓN GALVÁNICA
La corrosión galvánica es la que se produce cuando tenemos dos elementos con distintos potencial galvánico en contacto. Su carácter es netamente electroquímico. Podemos citar por ejemplo, tubos de cobre en contacto con tanques galvanizados; acero inoxidable pasivo en contacto con acero inoxidable activo, etc. La Corrosión galvánica es la pérdida de peso que sufre el ánodo por acción exclusiva de la corriente que circula (Ley de Faraday) En el ánodo pueden existir además pilas locales de corrosión. Este tipo de corrosión es peligroso ya que los productos de corrosión precipitan a distancias alejadas de donde se originan, sin disminuir por lo tanto la velocidad del proceso.
2, 1, B) EROSIÓN
Podemos definir a la erosión como la destrucción de un material por la acción abrasiva de un líquido o un gas, usualmente acelerada por la presencia de partículas sólidas en suspensión. Conocemos la definición de corrosión.
Cuando el fluido que provoca la erosión es además corrosivo respecto al metal en análisis, la velocidad de deterioro es mayor que cuando se verifica cada fenómeno por separado. A esto llamamos corrosión-erosión.
Es difícil determinar en que proporción afectan cada uno de los dos fenómenos. En general se puede decir que por medios mecánicos (erosión) se rompe la película pasiva o se impide la deposición de óxidos que disminuirían la velocidad de corrosión.
2, 1, C) CORROSIÓN EN GRIETAS O POR CONTACTO
La existencia de zonas de difícil acceso para un fluido (diseño defectuoso, uniones roscadas, solapas, intersecciones de alambres en una malla, etc.), implica la posibilidad de encontrar en esas zonas concentraciones de iones totalmente distintas a las del seno de la solución.
Así, por ejemplo, puede producirse un defecto de un ión inhibidor (Cr2O7) o un muy bajo pH, o una disminución en la concentración de O2. Este último caso es sumamente perjudicial para los aceros inoxidables y para los otros materiales llamados pasivables. Para ellos la citada zona adquiere un potencial anódico respecto del resto de la superficie.
La superficie expuesta a la acción atmosférica sufre este tipo de corrosión, ya que la humedad queda en las grietas por largo tiempo.
2, 1, D) EXFOLIACIÓN
Es un ataque selectivo que comienza en la superficie del metal, y se propaga bajo la misma, siendo el aspecto final del mismo escamoso o ampollado. Es un fenómeno común en el Al y en aleaciones 80/20 y 70/30 Cu-Ni. La 90/10 Cu-Ni es inmune a este tipo de ataque.
2, 1, E) LIXIVIACIÓN SELECTIVA
Uno o más componentes de una aleación se corroen preferentemente, dejando un residuo poroso que conserva la forma original. Un ejemplo característico es el dezincado de los latones (Cu-Zn)
2, 1, F) CORROSIÓN ALVEOLAR O PITTING
Este tipo de corrosión puede presentarse en cualquier tipo de metal, pero son los metales y aleaciones pasivables los que se encuentran más expuestos.
Es una forma muy peligrosa de ataque localizado, que puede resultar en la perforación de un recipiente o cañería, a pesar de que la cantidad total de metal perdida es muy pequeña.
Teoría de la formación de picadura
| Hoy en día se acepta universalmente que el fenómeno es de naturaleza electroquímica y se divide en dos etapas: |
| 1) Formación de puntos de ataque en puntos localizados. |
| 2) Desarrollo del ataque. |
Las causas que determinan la susceptibilidad de ciertas zonas para la formación de puntos de ataque, no son aún totalmente conocidas. Se acepta que lo que sucede es una fractura en la película pasiva, que recubre el metal, dando origen a una zona anódica pequeña, rodeada de una gran zona catódica; la densidad de corriente anódica es muy grande y protege catódicamente a la zona contigua, fijándose e impidiendo la distribución del ataque. Esta ruptura de la película pasiva se produce a cierto valor del potencial (potencial de picadura), en el que se verifica una quimi-adsorción de iones del medio. De los elementos de aleación que se encuentran comúnmente en los aceros inoxidables, los que ejercen una influencia positiva en cuanto a la resistencia al pitting son: Cr, Ni, Mo, Si. El tratamiento térmico más aconsejable para reducir el peligro de pitting, es un enfriamiento en agua desde 1050-1100°C.
2) CORROSIÓN LOCALIZADA:
2, 2) MICROSCÓPICA
2, 2, A) INTERGRANULAR
Este tipo de corrosión, a la que se hallan especialmente expuestos los aceros inoxidables de tipo austenítico (18/8 y 18/8/Mo), se manifiesta a través de fallas debidas a que el material se vuelve poroso, frágil y con grandes fisuras.
Este tipo de ataque se manifiesta en aceros del tipo mencionado que han estado sometidos a una temperatura entre 500°C y 900°C durante un tiempo, que depende de la composición del acero, y que luego se exponen a medios determinados que, desde el punto de vista agresividad, son considerados "suaves".
Los aceros así tratados se llaman sensibilizados. Los medios capaces de producir corrosión intergranular en aceros sensibilizados son entre otros: agua de mar, crudos de petróleo, disolventes orgánicos clorados, ácido acético, ácido crómico, cloruro férrico, ácido sulfúrico, nítrico y sus mezclas, etc.
Este fenómeno se atribuyó a la precipitación de carburos y, por mucho tiempo, se creyó que era la única causa posible de corrosión intergranular. Luego se demostró que este tipo de ataque puede producirse también en aceros no sensibilizados, en medios nítricos a ebullición con iones oxidantes (Cr6+, Fe3+, V5+, etc.), o en K(OH) al 40-50% y 250°C.
La teoría más aceptada para explicar la corrosión intergranular en aceros sensibilizados, es la de empobrecimiento de cromo en los bordes del grano.
Según la misma, el enfriamiento lento de una aleación austenítica desde 1050-1100°C, temperatura a la cual la solubilidad del carbono es de 0,2%, hace que el carbono se precipite, de acuerdo a la disminución de su solubilidad, principalmente en los bordes de los granos en forma de carburos de cromo. Como la velocidad de difusión del Cr es mucho menor que la del carbono, en los bordes del grano se consumen muchos átomos de cromo y hacen que el porcentaje de cromo en esa zona sea menor del 13%. En estas condiciones el acero adquiere un potencial activo respecto del resto del grano que es pasivo; se produce entonces un ataque electroquímico en el cual el borde del grano es anódico.
Si la aleación se enfría pasando rápidamente la zona de temperatura de sensibilización los carburos no precipitan, y el acero es inmune a este tipo de corrosión.
Si por el contrario se mantiene el acero en esta zona de temperatura un tiempo largo, los carburos precipitan y se verifica la descromatización mencionada.
Cabe acotar que de acuerdo al diagrama TTT, si el acero permanece dentro de la zona de sensibilización un tiempo suficientemente largo, los carburos pueden llegar a re-disolverse y, auque esta solución no es práctica ni económica, es posible (la intersección temperatura-tiempo debe caer fuera del bucle)
Estos efectos se grafican en los diagramas TTT (temperatura, tiempo, transformación), en los cuales se puede determinar el tiempo durante el cual el acero está sensibilizado para cada temperatura
Para evitar este problema se reduce el contenido de carbono de la aleación a valores inferiores del 0,03%, dando origen a los aceros tipo L: 304L; 316L; 317L; etc.
2, 2, B) CORROSIÓN BAJO TENSIONES
Este tipo de corrosión se manifiesta bajo la acción combinada de tensiones y un medio corrosivo, dando lugar a fisuras y roturas del material. Las tensiones pueden ser residuales o actuales (estáticas o cíclicas), o ambas a la vez. En el caso de las cíclicas hablaremos de corrosión bajo fatiga.
Las tensiones estáticas pueden ser internas (trabajado en frío, tratamientos térmicos, cambios estructurales internos con variación de volumen, etc.), o aplicadas exteriormente. Generalmente el valor de las tensiones necesario para producir este fenómeno es cercano al límite elástico del material. Los medios en los que se produce este tipo de ataque son aquellos que contienen halogenuros metálicos, aún a bajas concentraciones, a temperaturas superiores a 70°C. Otros medios posibles son: cloruro de etilo con agua, agua de mar, lejías sulfíticas ácidas, soda cáustica, agua con SH2 ácidos politónicos, vapor de agua. En general a menor concentración del agente corrosivo, la susceptibilidad a la rotura disminuye.
Para valores de pH superiores a 4,5; el riesgo es casi nulo. Los aceros austeníticos son particularmente sensibles a la corrosión bajo tensiones, cuando el contenido de níquel es bajo (8%)
Los aceros ferríticos son muy resistentes a este tipo de ataque, pero no resisten bien otros tipos de corrosión.
Últimamente se ha desarrollado un acero ferrítico-austenítico que soporta en forma excelente la corrosión bajo tensiones, y con respecto a otros tipos de ataque se comporta como un AISI 316L.
Otro tipo de aleaciones inoxidables que resisten bien este tipo de ataque, son las austeníticas con alto contenido de níquel (más de un 25%)
Teorías
| El mecanismo se justifica en las siguientes condiciones: |
| 1. Debe existir una zona de ataque preferencial en la estructura, que se manifiesta como un paso continuo. Este paso puede seguir el borde de los granos (corrosión bajo tensiones intercristalinas), o puede existir en planos de deslizamiento, o zonas de precipitación de fases intermetálicas (corrosión bajo tensiones transcristalinas) Estos pasos son anódicos respecto al resto de la estructura. |
| 2. El material debe estar sometido a tensiones próximas al límite elástico, que tiendan a separar al metal a lo largo de dichos pasos. |
| 3. Existencia de un medio corrosivo específico. |
En estas condiciones se produce una microfisura, en cuyo fondo se concentran las tensiones, destruyendo cualquier fin pasivo y exponiendo el material al medio corrosivo, y así sucesivamente.
Para disminuir el riesgo de este tipo de corrosión, es conveniente evitar las tensiones, ya sean internas o externas. En tal sentido hay que ser cuidadosos en la velocidad de enfriamiento posterior a un tratamiento térmico, evitar construir equipos con aleación de distinto coeficiente de dilatación térmica, etc.
También hay que evitar la existencia de zonas estancas donde se pueda aumentar la concentración de un ión agresivo (C1-)
Es aconsejable utilizar protección catódica y/o inhibidores como nitratos, fosfatos, etc.
Corrosión bajo fatiga
Se denomina límite de fatiga de un material, al valor de la tensión que aplicada alternativamente no produce fallas, aún en un número infinito de ciclos. Para un valor superior a ese límite la falla se produce en un número definido de ciclos.
Si el material está en contacto con un medio corrosivo, no existirá límite de fatiga, y las fallas se producirán en un número menor de ciclos (para igual tensión), que en ausencia de dicho medio.
El daño causado es por lo general mayor que la suma de los daños que causan la corrosión y la fatiga por separado. Las grietas son del tipo transgranular ramificadas y a menudo se inician en picaduras superficiales.
El acero sufre este ataque en aguas dulces naturales, agua de mar, productos condensados de combustión, etc.
Para disminuir el riesgo es aconsejable aplicar protección catódica, usar inhibidores, etc.