¿Qué son las formas de corrosión? Definición

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.

Formas de corrosión

Durante la corrosión del metal, las áreas sobre las que ocurren las reacciones anódicas y catódicas pueden variar mucho. La corrosión puede presentarse en diferentes formas y crecer a diferentes velocidades. Esto da como resultado varias formas de corrosión, como ataque uniforme, picaduras y corrosión por grietas. El problema es que existen muchas formas de corrosión y cada una es causada por diferentes razones y experimenta diferentes mecanismos. Además, cada forma de corrosión tiene su propio mecanismo especial, que puede ser bastante complejo en algunos casos. Esto es especialmente problemático cuando se producen simultáneamente dos o más tipos de corrosión.

En la siguiente sección, describiremos brevemente las formas más comunes de corrosión . Básicamente se dividen en dos subcategorías: general (uniforme) y forma de corrosión localizada.

• Corrosión general . La corrosión general, también conocida como corrosión uniforme, es una forma de corrosión que afecta a toda la superficie del metal, mientras que otras formas afectan un punto o porción específica. Este tipo de corrosión se observa comúnmente en metales puros que son metalúrgicos y de composición uniforme. Es una reacción muy lenta que se distribuye de manera bastante uniforme por toda la superficie metálica expuesta al agua en circulación. El hecho de que afecte a un área bastante grande del metal hace que sea mucho más fácil de detectar y, por lo tanto, mucho menos grave que la corrosión localizada. El problema de la corrosión general es que da como resultado un gran volumen de óxidos que tienden a adherirse a las superficies de transferencia de calor y afectan la eficiencia del sistema.
• Corrosión localizada . En la corrosión localizada hay un ataque intenso en sitios localizados en la superficie de un componente, mientras que el resto de la superficie se corroe a un ritmo mucho menor. La corrosión localizada tiene lugar cuando la corrosión se combina con otros procesos destructivos como el estrés, la fatiga, la erosión y otras formas de ataque químico.

Corrosión general

La corrosión general , también conocida como corrosión uniforme, es una forma de corrosión que afecta a toda la superficie del metal, mientras que otras formas afectan un punto o porción específica. Es la forma más común de corrosión. Este tipo de corrosión se observa comúnmente en metales puros que son metalúrgicos y de composición uniforme. Los aceros resistentes a la intemperie , las aleaciones de magnesio , las aleaciones de zinc y las aleaciones de cobre son ejemplos de materiales que típicamente exhiben corrosión generalizada. Los materiales pasivos, como los aceros inoxidables , las aleaciones de aluminio o las aleaciones de níquel-cromo, generalmente están sujetos a corrosión localizada.

Es una reacción muy lenta que se distribuye de manera bastante uniforme por toda la superficie metálica expuesta al agua en circulación. El hecho de que afecte a un área bastante grande del metal hace que sea mucho más fácil de detectar y, por lo tanto, mucho menos grave que la corrosión localizada. El problema de la corrosión general es que da como resultado un gran volumen de óxidos que tienden a adherirse a las superficies de transferencia de calor y afectan la eficiencia del sistema.

Corrosión general – Protección

Algunos métodos estándar asociados con la selección de materiales que protegen contra la corrosión general incluyen:

• El uso de materiales resistentes a la corrosión como acero inoxidable y aleaciones de níquel, cromo y molibdeno.
• El uso de recubrimientos protectores como pinturas y epoxis.
• La aplicación de revestimientos o revestimientos metálicos y no metálicos a la superficie que protege contra la corrosión, pero permite que el material retenga su resistencia estructural (por ejemplo, un recipiente a presión de acero al carbono con revestimiento de acero inoxidable como revestimiento).

Corrosión localizada

En la corrosión localizada hay un ataque intenso en sitios localizados en la superficie de un componente, mientras que el resto de la superficie se corroe a una velocidad mucho menor. La corrosión localizada tiene lugar cuando la corrosión se combina con otros procesos destructivos como el estrés, la fatiga, la erosión y otras formas de ataque químico. Los mecanismos de corrosión localizados pueden causar más daño que cualquiera de esos procesos destructivos individualmente. La corrosión localizada puede clasificarse además como corrosión por picaduras, corrosión galvánica, corrosión por grietas, corrosión selectiva, corrosión por erosión, corrosión intergranular, corrosión por tensión por cloruro y agrietamiento por corrosión por tensión (SCC). Los materiales pasivos, como los aceros inoxidables, las aleaciones de aluminio o las aleaciones de níquel-cromo, generalmente están sujetos a corrosión localizada.

Corrosión por picadura

Las picaduras, caracterizadas por agujeros muy definidos, es una de las formas más insidiosas de corrosión. Por lo general, penetran desde la parte superior de una superficie horizontal hacia abajo en una dirección casi vertical. Se supone que la gravedad hace que las fosas crezcan hacia abajo. La corrosión por picaduras puede causar fallas por perforación y producir solo una pequeña pérdida de peso en el metal. Esta perforación puede ser difícil de detectar y su crecimiento es rápido, lo que conduce a una pérdida inesperada de función del componente. La corrosión por picadura también se ha asociado con la corrosión galvánica y por grietas. La deposición de metal (iones de cobre plateados sobre una superficie de acero) también puede crear sitios para el ataque de picaduras.

Las causas de la corrosión por picaduras incluyen:

• Falta de homogeneidad local en la superficie del metal.
• Pérdida local de pasividad
• Rotura mecánica o química de una capa protectora de óxido.
• Corrosión galvánica de un cátodo relativamente distante

Con las aleaciones resistentes a la corrosión, como los aceros inoxidables, la causa más común de corrosión por picaduras es la destrucción altamente localizada de la pasividad por contacto con la humedad que contiene iones haluro, particularmente cloruros. Sin embargo, la aleación con aproximadamente un 2% de molibdeno mejora significativamente su resistencia. La picadura inducida por cloruro de los aceros inoxidables generalmente da como resultado un socavado, produciendo cavidades subterráneas agrandadas o cavernas.

Corrosión por picaduras – Protección

La corrosión por picaduras es un peligro debido a la posible rápida penetración del metal con poca pérdida total de masa. La corrosión por picaduras se minimiza mediante:

• Evitando condiciones estancadas
• Usar los metales y aleaciones correctos que son menos susceptibles a la corrosión.
• Evitar agentes en el medio que causan picaduras.
• Diseñar el sistema y los componentes de manera que no haya grietas.

Corrosión por grietas

La corrosión por grietas se refiere a la corrosión localizada que se produce en la hendidura o espacio entre dos o más metales de unión. La corrosión por grietas es un tipo de corrosión por picaduras que ocurre específicamente dentro de la región de bajo flujo de una grieta. Este tipo de ataque generalmente se asocia con pequeños volúmenes de solución estancada causados ​​por orificios, superficie de juntas, juntas traslapadas, depósitos en la superficie y hendiduras debajo de las cabezas de los pernos y remaches. El daño se produce debido a la diferencia en la concentración de componentes, principalmente oxígeno, en las superficies involucradas. La corrosión por grietas puede progresar muy rápidamente (decenas a cientos de veces más rápido que la velocidad normal de corrosión general en la misma solución dada).

La corrosión por grietas es un peligro debido a la posible rápida penetración del metal con poca pérdida total de masa. La corrosión por grietas se minimiza mediante:

• La corrosión por grietas se puede prevenir utilizando juntas soldadas en lugar de remachadas o atornilladas.
• Usar los metales y aleaciones correctos que son menos susceptibles a la corrosión.
• Evitar agentes en el medio que causan picaduras.
• Diseñar el sistema y los componentes de manera que no haya grietas.

Corrosión galvánica

La corrosión galvánica ocurre cuando dos metales diferentes se sumergen en una solución conductora en presencia de alguna diferencia de potencial y hay un flujo de electrones entre los metales. También puede tener lugar con un metal con heterogeneidades (disimilitudes) (por ejemplo, inclusiones de impurezas, granos de diferentes tamaños, diferencia en la composición de los granos o diferencias en la tensión mecánica). El metal que es menos resistente a la corrosión se convierte en ánodo y el metal con mayor resistencia a la corrosión se convierte en cátodo. La corrosión de la resistencia menos corrosiva suele aumentar y el ataque a material más resistente disminuye. Existe una diferencia en el potencial eléctrico entre los diferentes metales y sirve como fuerza motriz para el flujo de corriente eléctrica a través del corrosivo o electrolito.

La corrosión galvánica ocurre solo si se cumplen las siguientes condiciones:

• Deben estar presentes dos metales diferentes
• Los dos metales deben estar en contacto o debe haber una ruta conductora de electricidad entre los dos.
• Debe haber una ruta eléctricamente conductora para que los iones se muevan del «ánodo» al «cátodo».

Si no se cumple alguna de estas condiciones, no es probable que se produzca corrosión galvánica.

La corrosión galvánica solo provoca el deterioro de uno de los metales. El más fuerte, más noble es catódico (positivo) y protegido. Este es el mecanismo de los ánodos galvánicos, que son el componente principal de un sistema de protección catódica galvánica (CP) que se utiliza para proteger de la corrosión las estructuras metálicas enterradas o sumergidas. En algunos casos, la corrosión galvánica puede resultar útil.

Lixiviación selectiva – Corrosión selectiva

La lixiviación selectiva o la corrosión selectiva es la eliminación de un elemento de una aleación sólida mediante un proceso de corrosión. El ejemplo más común es la deszincificación del latón , en la que el zinc se lixivia selectivamente de una aleación de latón de cobre y zinc. Este proceso produce una estructura de cobre porosa debilitada. La eliminación selectiva de zinc puede ser de manera uniforme o localizada.

Sin embargo, muchas aleaciones están sujetas a lixiviación selectiva en determinadas condiciones. Un proceso similar ocurre en otros sistemas de aleación en los que se eliminan el aluminio, el hierro, el cobalto, el cromo y otros elementos. Los elementos de una aleación que son más resistentes al medio ambiente quedan atrás. Están involucrados dos mecanismos:

• Se disuelven dos metales de una aleación; un metal vuelve a depositarse en la superficie de los elementos supervivientes.
• Un metal se disuelve selectivamente, dejando atrás los otros metales.

El primer sistema está involucrado en la descincificación de latones, y el segundo sistema está involucrado cuando el molibdeno se elimina de las aleaciones de níquel en hidróxido de sodio fundido.

Corrosión por erosión

La corrosión por erosión es el daño acumulativo inducido por las reacciones de corrosión electroquímica y los efectos mecánicos del movimiento relativo entre el electrolito y la superficie corroída. La erosión también puede ocurrir en combinación con otras formas de degradación, como la corrosión. Esto se conoce como erosión-corrosión. La corrosión por erosión es un proceso de degradación del material debido al efecto combinado de corrosión y desgaste. Casi todos los medios corrosivos que fluyen o turbulentos pueden causar corrosión por erosión. El mecanismo se puede describir de la siguiente manera:

• erosión mecánica del material, o capa protectora (o pasiva) de óxido en su superficie,
• Mayor corrosión del material, si la velocidad de corrosión del material depende del espesor de la capa de óxido.

La corrosión por erosión se encuentra en sistemas como tuberías, válvulas, bombas, boquillas, intercambiadores de calor y turbinas. El desgaste es un proceso de degradación mecánica del material que se produce al frotar o impactar superficies, mientras que la corrosión implica reacciones químicas o electroquímicas del material. La corrosión puede acelerar el desgaste y el desgaste puede acelerar la corrosión.

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 (Cr ₂₃ C ₆ ) 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.

Ver arriba:
Corrosión