Control y Prevención contra la corrosión

Presentación del tema: "Control y Prevención contra la corrosión"— Transcripción de la presentación:

1 Control y Prevención contra la corrosión
Dra. Natalia S. Zadorozne

2 PREVENCIÓN Y PROTECCIÓN ANTICORROSIVAS

3 Potencial de corrosión Potenciales mayores
Oxidación = Reducción Potenciales mayores Potencial de corrosión Potenciales mayores Reducción >Oxidación Oxidación > Reducción Inmunidad Pasividad

4 Clasificación de los métodos
1. Medidas que afectan al material 2. Medidas que afectan al medio 3. Medidas que modifican la interfase 4. Medidas que separan metal y medio

5 Medidas que afectan al material
En la elección del material hay que buscar un compromiso entre diversos factores entre los que se encuentra la resistencia a la corrosión. Modificación de materiales Aleaciones

6 Medidas que afectan al material

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9 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO
Medidas protectoras que modifican el medio, eliminando sus componentes agresivos o aumentando la resistividad del mismo

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12 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO
Eliminación del agente agresivo O2/CO2 del agua (EJEMPLO: HIDRACINA) H2O de combustibles/disolventes orgánicos Compuestos de S de los crudos Modificación de la velocidad del fluido Aumento de la resistividad del medio Disminución de la temperatura

13 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO INHIBIDORES
Estas especies ralentizan el proceso de corrosión porque polarizan el mecanismo electroquímico, es decir, porque disminuyen la intensidad de corriente al aumentar la resistencia del medio. El inhibidor es una sustancia química cuyo principio de funcionamiento consiste en formar sobre la superficie de la pieza a proteger, o bien un compuesto insoluble, o bien una materia orgánica que contribuya al aumento de la resistencia eléctrica del sistema. Existen dos tipos de inhibidores: anódicos y catódicos.

14 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO INHIBIDORES
Inhibidores Anódicos: Son los más eficaces. Como ejemplos tenemos NaOH, NaCO3, Na2SiO4, Na2BO4, fosfatos, cromato sódico, nitrito y benzoato de sodio, etc. Cuando una pieza metálica protegida por anodizado permanece mucho tiempo en aguas a pH neutro, puede llegar a tener lugar la formación de regiones anódicas asociadas con defectos en la capa superficial protectora de óxido. PICADO Los inhibidores anódicos actúan formando un compuesto insoluble, el cual precipita en los lugares anódicos, evitando la reacción anódica y por tanto, inhibiendo la corrosión.

15 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO INHIBIDORES
Uno de los principales problemas de los inhibidores anódicos es que tienen que estar presentes en una concentración suficiente, con objeto de asegurar que cualquier posible defecto en la película de óxido será cubierto, ya que, de lo contrario puede ocurrir una corrosión por picaduras muy intensa.

16 MEDIDAS QUE AFECTAN AL MEDIO INHIBIDORES
Inhibidores Catódicos: ZnSO4, Mg2SO4, bicarbonato de calcio, etc. Actúan sobre toda la superficie. Reducen la corrosión mediante la formación de una capa o película de alta resistencia eléctrica sobre toda la superficie expuesta, que funciona como una barrera para la corriente de corrosión. El constituyente catódico disminuye la velocidad de corrosión y así permite al constituyente anódico sellar la capa de óxido con una concentración mucho menor que si estuviera actuando solo.

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18 MEDIDAS QUE MODIFICAN LA INTERFASE (Protección catódica)
Estas medidas influyen en las reacciones que ocurren en la interface: Me → Me2+ + 2e− La protección catódica  es una técnica para controlar la corrosión galvánica de una superficie de metal convirtiéndola en el cátodo de una celda electroquímica.  El método más sencillo de aplicar la CP es mediante la conexión del metal a proteger con otro metal más fácilmente corroible al actuar como ánodo de una celda electroquímica. Los sistemas de protección catódica son los que se usan más comúnmente para proteger acero, el agua o de combustible el transporte por tuberías y tanques de almacenamiento, barcos, o una plataforma petrolífera tanto mar adentro como en tierra firme. La protección catódica (CP) puede, en bastantes casos, impedir la corrosión galvánica.

19 MEDIDAS QUE MODIFICAN LA INTERFASE (Protección catódica)
Unión con un metal mucho más electronegativo Fuente externa de corriente Protección por corriente impresa Protección catódica por ánodos de sacrificio

20 Protección catódica por ánodos de sacrificio
Actualmente, el ánodo galvánico o de sacrificio se realiza en diversas formas con aleación de zinc, magnesio y aluminio. El potencial electroquímico, la capacidad actual, y la tasa de consumo de estas aleaciones son superiores para el aluminio que para el hierro.  ASTM publica normas sobre la composición y la fabricación de ánodos galvánicos. Los ánodos galvánicos son diseñados y seleccionados para tener una tensión más "activa" (potencial electroquímico más negativo) que el metal de la estructura (en general acero).

21 Protección catódica por ánodos de sacrificio
Para una CP eficaz, el potencial de la superficie de acero a estar polarizado más negativo hasta que la superficie tenga un potencial uniforme. En este momento, la fuerza impulsora para la reacción de corrosión se elimina. El ánodo galvánico se sigue corroyendo, se consume el material del ánodo hasta que finalmente éste debe ser reemplazado. La polarización es causada por el flujo de electrones de la ánodo en el cátodo. La fuerza impulsora para el flujo de CP actual es la diferencia de potencial electroquímico entre el ánodo y el cátodo.

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27 Protección catódica por corriente forzada
Para estructuras más grandes, los ánodos galvánicos no pueden suministrar económicamente suficiente corriente para proporcionar una protección completa. La protección de corriente catódico forzado (CIPC) utiliza un sistema de ánodos conectados a un CC (o rectificador de protección catódica). Los ánodos para los sistemas CIPC son tubulares y sólidos en forma de barras o cintas continuas de diversos materiales especializados. Estos incluyen el silicio hierro fundido, grafito, mixta de óxido metálico, platino y niobio recubiertos con alambre y otros. Un sistema típico de CIPC para un gasoducto incluiría un rectificador de corriente alterna accionado con una potencia máxima de salida de CC de entre 10 y 50 amperios y 50 Volt s.

28 Protección catódica por corriente forzada
El terminal positivo de DC de salida se conecta a través de un cable de la matriz de ánodos enterrados en el suelo (el ánodo groundbed). Para muchas aplicaciones los ánodos se instalan a 60 m (200 pie) de profundidad, 25 cm (10-pulgadas) de diámetro vertical y relleno con conductores Coque (un material que mejora el rendimiento y la vida de los ánodos). Un cable clasificado para la corriente de salida se espera se conecta el polo negativo del rectificador a la tubería. La salida de funcionamiento del rectificador se ajusta al nivel óptimo después de realizar varias pruebas incluyendo medidas de [electroquímica [potencial]].

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30 MEDIDAS QUE SEPARAN METAL Y MEDIO (Protección anódica)
Recubrimientos metálicos Recubrimientos no metálicos Metalización de piezas: Electrólisis Cobreado Cincanado Estañado Niquelado Cadmiado Cromado Por inmersión en baño Galvanizado Emplomado Otros: Metalización a pistola Cementación Chapeado Pinturas y barnices Esmaltado Oxidación superficial Fosfatación

31 Recubrimientos metálicos
Es uno de los procedimientos más empleados. Consiste en recubrir el material a proteger de una capa de metal autoprotector lo más compacta y adherente posible. Cualquiera que sea el recubrimiento a emplear existe un tratamiento preliminar que sigue las siguientes fases: Pulido. Debe eliminar todas las huellas de mecanización empleando abrasivos de distinto grado de finura Desengrasado. Permite limpiar las piezas a tratar con disolventes, sosa cáustica o por electrólisis. Decapado. Permite eliminar el orín o cascarilla de las piezas mediante procedimientos mecánicos o químicos.

32 Recubrimientos metálicos
Recubrimiento por electrólisis. Es el proceso empleado para depositar el Cu, Zn, Cd, Ti, Ag, Ni, Sn El metal protector se utiliza como ánodo y el metal a proteger como cátodo, empleando como electrolito una solución del metal que se ha de depositar en forma de sulfatos o cianuros. Cuando pasa la corriente eléctrica, sobre el metal catódico se crea una fina capa protectora hecha del material procedente del metal anódico, pues la pila obliga a ceder electrones al ánodo que alcanzarán al cátodo. Por este procedimiento se realizan el cobreado, niquelado, cincado, estañado, cromado…, dependiendo del metal protector utilizado en el ánodo. Todos estos procedimientos pueden ser considerados como tratamientos superficiales, pues no existe cambio de composición.

33 Cromado El cromo es un metal muy difícil de trabajar en frío porque es muy duro y quebradizo, en caliente es igual de difícil porque se oxida con una capa de oxido de cromo dura e infusible. Por estas razones el cromo no se suele emplear como metal puro salvo en ocasiones muy raras aunque eso si, entra a formar parte de muchas aleaciones. Debido a las dificultades de la metalurgia de cromo cuando es necesario aplicarlo se emplean básicamente dos procedimiento, sputering (El sputering es una técnica para depositar finas capas de metales sobre otras superficies, rociándolo, para ello se usan corrientes eléctricas y vacíos) y recubrimiento electrolítico.

34 Cromado El recubrimiento electrolítico con cromo es extensivamente usado en la industria para proteger metales de la corrosión y mejorar su aspecto. También se emplea para restaurar piezas metálicas o conseguir superficies muy duraderas y con bajo coeficiente de rozamiento (cromo duro). El llamado cromo duro son depósitos electrolíticos de espesores relativamente grandes ( 0,1 mm.) que se depositan en piezas que deben soportar grandes esfuerzos de desgaste. Se realizan este tipo de depósitos especialmente en asientos de válvulas, cojinetes cigüeñales ejes de pistones hidráulicos y en general en lugares donde se requiera bastante precisión.

35 Cromado Generalmente la capa de cromo depositada no es totalmente uniforme por lo cual se da espesor mayor del necesario y después se rectifican las piezas para conseguir las dimensiones y acabado adecuados. El cromo brillante o decorativo son finas capas de cromo que se depositan sobre cobre o níquel para mejorar el aspecto de algunos objetos. El famoso niquelado de paragolpes y otros embellecedores de coche suele consistir en una capa de níquel terminada con un Flash de cromo de algunas micras de espesor. El color del cromo es mas azulado y reflectante que el níquel y es mucho mas resistente a la corrosión ya que inmediatamente se forma una fina imperceptible capa de oxido que protege al metal

36 Cromado El cromo tiene poco poder cubriente, menos aun si las capas que se depositan son tan finas como una micra. Por ello las superficies a cubrir deben estar bien pulidas, brillantes y desengrasadas ya que el cromo no va a tapar ninguna imperfección. Es por esto por lo que frecuentemente las piezas que se croman con objeto decorativo se recubren con cobre y níquel antes de ser cromadas. El cromo se aplica bien sobre el cobre el níquel y el acero, pero no sobre el zinc o la fundición. Para conseguir un baño electrolítico de cromo se disuelve ácido crómico en y se añade 2 gramos por litro de ácido sulfúrico. Se emplea como ánodo un electrodo de plomo o grafito. El plomo sirve como ánodo porque se forma una placa de oxido de plomo que es conductor pero que impide que se siga corroyendo por oxidación anódica.

37 Cromado Al contrario que en otros baños como los del níquel el cromo que se deposita en el cátodo procede del ácido crómico disuelto y no del ánodo, por lo que poco a poco se va empobreciendo en cromo la solución. Con el uso el cromo se va agotando y hay que reponerlo añadiendo más ácido crómico. El ácido crómico se descompone por la corriente eléctrica en cromo metálico que se deposita en el cátodo y oxígeno que se desprende en el ánodo.

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39 Niquelado El níquel es un metal muy parecido al hierro, de hecho químicamente se estudian juntos y forman un grupo. Es de color parecido al hierro pero un poco más amarillento y menos gris. La electrodeposición de níquel es un proceso de deposición de níquel sobre una pieza metálica. Las piezas a tratar debe estar limpia y libre de suciedad, corrosión y defectos, antes de poder comenzar.  Para limpiar y proteger la pieza durante el proceso de recubrimiento se puede utilizar una combinación de tratamiento térmico, limpieza, enmascaramiento, decapado y grabado.  Una vez preparada la pieza se sumerge en una solución de electrolito y se utiliza como cátodo. El ánodo de níquel se disuelve en el electrólito en forma de iones de níquel. Los iones viajan a través de la solución y se depositan en el cátodo

40 Recubrimientos por inmersión en baño de metal fundido o inmersión en caliente.
Se trata de un proceso físico-químico que consiste en introducir el material base en estado sólido en un baño de metal fundido durante un espacio de tiempo. Al extraer la pieza, se elimina el recubrimiento sobrante y el metal fundido solidifica. Se utiliza para recubrimiento con materiales de bajo punto de fusión. Los metales de recubrimiento más empleados suelen ser el estaño, el cinc, el aluminio y el plomo. La técnica recibe diferentes nombres según el material utilizado.

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42 Recubrimientos metálicos
Galvanizado: Es el recubrimiento de acero con cinc para proteger el acero contra la humedad y los agentes atmosféricos. Es muy empleada en piezas de todo tipo, tanto las de pequeño tamaño (tornillería) como las de gran tamaño (vigas, rejas, farolas y vallas protectoras). Video

43 Recubrimientos metálicos
Estañado. Es el recubrimiento de metales por inmersión en un baño de estaño fundido. El estaño es catódico respecto al acero. Se emplea principalmente en la fabricación de hojalata para proteger útiles de cocina, tubos de condensadores, tuberías de agua…

44 Recubrimientos metálicos
Aluminización. El aluminio se usa también sobre el acero. Presenta una mayor calidad y economía de costes Plombeado. El plomo se emplea para recubrir cables y tuberías.

45 Recubrimientos no metálicos
Consiste en aislar el metal base del medio ambiente de modo que quede protegido contra la corrosión, el calor o la electricidad. Los procedimientos más empleados son: 1 - Recubrimiento con pinturas y barnices. 2- Recubrimiento esmaltado: Los esmaltes y cerámicas, además de ser anticorrosivos, se caracterizan por su resistencia a las altas temperaturas y a la abrasión, por lo que se utilizan para revestir partes de motores térmicos.

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47 Recubrimientos no metálicos
3 - Plásticos. Los recubrimientos plásticos son muy resistentes a la oxidación, no conducen la electricidad y suelen ser muy flexibles. Su principal inconveniente es su escasa resistencia al calor. Se emplean para recubrir chapas de acero, componentes eléctricos… 4 - Fosfatación. Las piezas se sumergen en baños de una solución acuosa de fosfato metálico ácido (fosfato ácido de manganeso, cinc, cadmio o sodio) para originar la aparición de una capa de fosfatos metálicos en la superficie del metal que le protegen contra la humedad por ser insolubles en agua. Se emplea como subcapa en el hierro y el acero cuando éstos han de ser posteriormente pintados o plastificados.

48 Recubrimientos no metálicos
5 - Oxidación superficial. La oxidación puede realizarse: Por ataque de un ácido (oxidación química). Consiste en sumergir el metal en una solución acuosa de un cuerpo capaz de reaccionar sobre el metal, generando una finísima capa en la superficie. Por electrólisis (oxidación anódica). Se emplea sobre todo en proteger piezas de aluminio. El material que se obtiene se denomina aluminio anodizado. El proceso de anodizado del aluminio se lleva a cabo en baños de ácidos (sulfúrico (H2SO4 es el más utilizado, crómico o fosfórico)). Las piezas a oxidar se colocan en el ánodo de una cuba electrolítica y en el cátodo se coloca una placa de aluminio. La oxidación la provoca el oxígeno, que se desprende del ánodo formando una capa protectora de óxido

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