La corrosión es el deterioro de un material debido a la interacción química con su entorno. Es un proceso natural en el que los metales convierten su estructura en una forma más estable químicamente, como óxidos, hidróxidos o sulfuros. Las consecuencias de la corrosión son demasiado comunes. Los ejemplos familiares incluyen la oxidación de paneles y tuberías de la carrocería de automóviles y muchas herramientas. La corrosión suele ser un fenómeno negativo, ya que se asocia con la falla mecánica de un objeto. Los átomos de metal se eliminan de un elemento estructural hasta que falla, o se acumulan óxidos dentro de una tubería hasta que se tapa. Todos los metales y aleaciones están sujetos a corrosión. Incluso los metales nobles, como el oro, están sujetos a un ataque corrosivo en algunos entornos.
Corrosión intergranular – Decaimiento de la soldadura
La corrosión intergranular (IGC) es una corrosión preferencial a lo largo de los límites de grano de un material. para algunas aleaciones y en entornos específicos. Este tipo de corrosión es especialmente frecuente en algunos aceros inoxidables. En los aceros inoxidables, la corrosión intergranular puede ocurrir como consecuencia de la precipitación de carburos de cromo (Cr23C6) o fases intermetálicas.
La resistencia de estas aleaciones metálicas a los efectos químicos de los agentes corrosivos se basa en la pasivación . Para que se produzca la pasivación y se mantenga estable, la aleación Fe-Cr debe tener un contenido mínimo de cromo de aproximadamente 10,5% en peso , por encima del cual puede producirse pasividad y por debajo del cual es imposible. Pero los carburos de cromo pueden precipitar en los límites de los granos, lo que da como resultado el agotamiento del cromo en las zonas cercanas a los límites de los granos debido a la velocidad de difusión del cromo que es lenta. Las zonas empobrecidas en cromo se vuelven menos resistentes a la corrosión que el resto de la matriz. En un ambiente corrosivo, las áreas agotadas pueden activarse y se producirá corrosión en áreas muy estrechas entre los granos.
La corrosión intergranular es un problema especialmente severo en la soldadura de aceros inoxidables, cuando a menudo se denomina decaimiento de la soldadura . También se sensibiliza un acero inoxidable, que ha sido tratado térmicamente de manera que produce precipitados en los límites de grano y zonas adyacentes empobrecidas en cromo. Los aceros inoxidables pueden estabilizarse contra este comportamiento mediante la adición de titanio, niobio o tántalo, que forman carburo de titanio, carburo de niobio y carburo de tántalo preferentemente al carburo de cromo, reduciendo el contenido de carbono en el acero y, en caso de soldadura, también en el metal de aportación por debajo del 0,02%, o calentando toda la parte por encima de 1000 ° C y enfriándola en agua, lo que lleva a la disolución del carburo de cromo en los granos y luego evita su precipitación.
Hay dos casos especiales de corrosión intergranular, pero estos mecanismos se tratan por separado:
- Corrosión bajo tensión. La corrosión intergranular inducida por tensiones ambientales se denomina agrietamiento por corrosión bajo tensión.
- Agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro. La corrosión intergranular inducida por la acción combinada de las tensiones ambientales y el cloro se denomina agrietamiento por corrosión bajo tensión por cloruro.
Agrietamiento por corrosión bajo tensión – SCC
Uno de los problemas metalúrgicos más graves y uno de los principales problemas de la industria nuclear es el agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC). El agrietamiento por corrosión bajo tensión es el resultado de la acción combinada de una tensión de tracción aplicada y un entorno corrosivo., ambas influencias son necesarias. El SCC es un tipo de corrosión por ataque intergranular que se produce en los límites del grano bajo tensión de tracción. Tiende a propagarse a medida que la tensión abre grietas que están sujetas a corrosión, que luego se corroen aún más, debilitando el metal al agrietarse aún más. Las fisuras pueden seguir trayectorias intergranulares o transgranulares y, a menudo, existe una tendencia a la ramificación de las fisuras. El comportamiento de falla es característico del de un material frágil, aunque la aleación de metal es intrínsecamente dúctil. El SCC puede provocar una falla repentina inesperada de las aleaciones de metales normalmente dúctiles sometidas a un esfuerzo de tracción, especialmente a temperaturas elevadas. El SCC es químicamente muy específico en el sentido de que es probable que ciertas aleaciones se sometan a SCC solo cuando se exponen a una pequeña cantidad de entornos químicos.
Ver también: Agrietamiento por corrosión bajo tensión
Los medios más eficaces para prevenir el SCC en los sistemas de reactores son:
- diseñando correctamente
- reduciendo estrés
- eliminar especies ambientales críticas como hidróxidos, cloruros y oxígeno
- evitando áreas estancadas y grietas en intercambiadores de calor donde el cloruro y el hidróxido pueden concentrarse.
Agrietamiento por corrosión por tensión por cloruro
La corrosión por tensión por cloruro ocurre en aceros inoxidables austeníticos bajo tensión de tracción en presencia de oxígeno, iones de cloruro y alta temperatura. Es una de las formas más importantes de corrosión bajo tensión que concierne a la industria nuclear. Los aceros inoxidables austeníticos contienen entre 16 y 25% de Cr y también pueden contener nitrógeno en solución, los cuales contribuyen a su relativamente alta resistencia a la corrosión uniforme. Un tipo de corrosión que puede atacar el acero inoxidable austenítico es la corrosión por tensión por cloruro.
Las tres condiciones que deben estar presentes para que ocurra la corrosión bajo tensión por cloruro son las siguientes:
- Los iones de cloruro están presentes en el medio ambiente.
- El oxígeno disuelto está presente en el medio ambiente.
- El metal está bajo tensión de tracción
La corrosión bajo tensión por cloruro implica el ataque selectivo del metal a lo largo de los límites de los granos. La resistencia de estas aleaciones metálicas a los efectos químicos de los agentes corrosivos se basa en la pasivación . Para que se produzca la pasivación y se mantenga estable, la aleación Fe-Cr debe tener un contenido mínimo de cromo de aproximadamente el 10,5% en peso., por encima del cual puede ocurrir la pasividad y por debajo del cual es imposible. Pero los carburos de cromo pueden precipitar en los límites de los granos, lo que da como resultado el agotamiento del cromo en las zonas cercanas a los límites de los granos debido a la velocidad de difusión del cromo que es lenta. Las zonas empobrecidas en cromo se vuelven menos resistentes a la corrosión que el resto de la matriz. En un ambiente corrosivo, las áreas agotadas pueden activarse y se producirá corrosión en áreas muy estrechas entre los granos.
Se ha encontrado que esto está estrechamente asociado con ciertos tratamientos térmicos resultantes de la soldadura. Esto se puede minimizar considerablemente mediante procesos de recocido adecuados. Esta forma de corrosión se controla manteniendo un bajo contenido de iones de cloruro y oxígeno en el medio ambiente y el uso de aceros con bajo contenido de carbono. Los aceros inoxidables ferríticos se eligen por su resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión, lo que los convierte en una alternativa atractiva a los aceros inoxidables austeníticos en aplicaciones donde prevalece el SCC inducido por cloruro.
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