La corrosión es la destrucción espontánea de superficies metálicas bajo la influencia de la interacción del metal con el medio ambiente. Especialmente manifestándose en tensiones mecánicas y térmicas elevadas, los procesos de corrosión causan grandes daños a las estructuras de acero. Evaluar correctamente la tasa de corrosión significa aumentar la durabilidad del producto.
- Clasificación de los tipos de óxido.
- Mecanismos de ocurrencia y desarrollo de fenómenos de corrosión.
- Electrolítico
- En presencia de ácidos
- En presencia de cargas
- Métodos para evaluar los procesos de corrosión.
- Determinación de la velocidad de los procesos de corrosión.
- La práctica de ensayos de corrosión de metales.
- Formas de reducir la corrosión: mecanismo y efectividad
- Recubrimiento de metal
- Teñido
Clasificación de los tipos de óxido.
La corrosión se clasifica según los siguientes criterios:
- Por la uniformidad del flujo. Hay una corrosión superficial más uniforme (en la que el espesor de la pared del producto disminuye en el mismo grado) y una corrosión focal desigual, que se caracteriza por la aparición de puntos dañados o úlceras en la superficie del acero.
- En la dirección de la acción. La corrosión selectiva ocurre en la que solo ciertos componentes de la estructura metálica se ven afectados, y el contacto, que destruye cierto metal (para compuestos bimetálicos).
- Por la escala de su acción, estos tipos de corrosión se conocen como intergranulares, actuando destructivamente a lo largo de los límites de grano del acero (con una expansión gradual hacia adentro) y a granel, afectando toda la superficie al mismo tiempo.
La intensidad de la corrosión aumenta significativamente si, además de los cambios / fluctuaciones adversas en la temperatura y la humedad, los esfuerzos de tensión, así como un medio químicamente agresivo, afectan adicionalmente la superficie de contacto del metal.
La intensidad de la corrosión aumenta muchas veces debido al agrietamiento entre los cristalitos adyacentes y sus bloques. Las tensiones externas de tracción-compresión son aún más agresivas en el acero.
Mecanismos de ocurrencia y desarrollo de fenómenos de corrosión.
Dado que la mayoría de las superficies de acero funcionan en un ambiente de cierta humedad, así como en agua, soluciones acuosas de sales, ácidos y álcalis, el mecanismo electrolítico es el mecanismo predominante para la aparición de óxido. La única excepción es la corrosión del horno, que ocurre en las estructuras metálicas de los dispositivos de calentamiento: allí se produce daño superficial debido a la formación de óxido a alta temperatura.
al contenido ↑Electrolítico
Durante la corrosión electrolítica en presencia de oxígeno, la reacción de hidratación del hierro ocurre en el acero, cuyo producto final es el óxido de hierro hidratado Fe (OH) 2. Este fenómeno se llama corrosión del tipo de ánodo. Pero el proceso no termina ahí. El hidrato de óxido de hierro es una sustancia inestable y, en presencia de agua (o vapor de agua), se descompone rápidamente en varios óxidos de hierro:
- a temperaturas elevadas, se forma predominantemente óxido de hierro FeO;
- a temperatura ambiente o ligeramente superior: óxido de hierro Fe2O3;
- en intermedio (en el rango de temperatura + 250 ... + 450 ° C) - óxido de hierro magnético-Fe3O4.
En cualquier caso, la superficie del acero se oxida, solo los indicadores de este fenómeno pueden ser de color marrón rojizo o amarillo grisáceo.
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En presencia de ácidos
Se produce un mecanismo ligeramente diferente de formación de óxido en presencia de ácidos, soluciones ácidas o medios líquidos que no contienen oxígeno. Aquí la disolución anódica del acero ocurre con la formación de hidruros, compuestos de hierro e hidrógeno. Pero estas últimas son sustancias químicamente inestables, se oxidan rápidamente en un ambiente húmedo y al aire y también forman óxido, solo que más sueltas. Los hidruros de hierro se descomponen especialmente rápidamente cuando los compuestos de azufre están presentes en la atmósfera o el medio ambiente.
al contenido ↑En presencia de cargas
Según el tercer esquema, la corrosión ocurre cuando se aplican cargas externas a las superficies de contacto. Aquí, además de dos componentes tradicionales, un tercer componente está necesariamente presente: lubricante. Como todos los compuestos orgánicos siempre contienen oxígeno e hidrógeno, las reacciones mecanoquímicas de oxidación del lubricante comienzan a ocurrir con el aumento de la temperatura en el contacto. Terminan con el hecho de que, en lugar de reducir la fricción, el lubricante usado y parcialmente destruido comienza a oxidar activamente la superficie, formando óxido.
Métodos para evaluar los procesos de corrosión.
La intensidad de la corrosión en relación con el acero se determina dependiendo de la naturaleza de los fenómenos de corrosión. Por lo general, comience con una detección visual de óxido en la superficie.
Usando un microscopio convencional o incluso una lupa, se puede evaluar con bastante precisión la intensidad de los procesos de corrosión y el grado de daño a una superficie metálica.
Los llamados indicadores de corrosión están determinados con mayor precisión por el grado de daño. Con su ayuda, puedes descubrir:
- pérdida de peso debido a la corrosión;
- reducción en el tamaño lineal de la parte o estructura;
- intensidad del daño según el tiempo de residencia de la pieza en un ambiente corrosivo.
Además de cuantificar la presencia de óxido, también es posible una cualitativa. Sus indicadores son cambios identificados en la microestructura del acero. Entonces, se detecta corrosión intergranular o selectiva. Con mucha menos frecuencia, la intensidad y la velocidad de corrosión están determinadas por un cambio en la composición química del entorno que rodea al metal o por la cantidad de hidrógeno liberado.
Los indicadores de corrosión específicos que afectan la velocidad de corrosión incluyen:
- Característica integral de corrosión. Se calcula como la pérdida de masa del producto de acero durante el año dividida por el área de superficie en la que apareció el óxido. En este caso, se considera que la superficie del acero corroído es aquella en la que hay incluso puntos únicos dañados.
- Corrosión lineal. Se calcula según la densidad de la pieza y el grosor de la capa de producto que se corroyó durante el año.
¿Cuál es el mejor valor para usar? Si es posible pesar con precisión una parte antes y después de su operación, o evaluar los cambios en la composición química de la solución en la que funcionó esta parte, es preferible una evaluación integral de los procesos de corrosión. En particular, se evalúa el rendimiento de la grasa de contacto. Si la pieza se verifica solo varias veces al año o la evaluación de la intensidad de los fenómenos de corrosión debe realizarse con prontitud, entonces es mejor usar el segundo parámetro.
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Determinación de la velocidad de los procesos de corrosión.
Los indicadores de corrosión también ayudan a determinar la intensidad de los cambios adversos. Para hacer esto, use el concepto de "índice de corrosión del metal". Se puede estimar por dos características diferentes que varían con el tiempo.
Los indicadores de corrosión se pueden establecer mediante las siguientes características cuantitativas:
- por área de la superficie corroída;
- pérdida de peso total;
- por cambios en la densidad;
- por el tiempo de residencia de la pieza o estructura en un ambiente corrosivo (día);
- para reducir el grosor
En este caso, los criterios cuantitativos para evaluar la naturaleza de la corrosión del acero durante un cierto período de tiempo pueden ser:
- pérdida de corrosión absoluta sobre el área;
- cambiando las dimensiones lineales del producto;
- resistencia a la corrosión lineal;
- tasa de corrosión;
- tasa de corrosión lineal (milímetros por año);
- Total resistencia a la corrosión o durabilidad.
En la práctica, la aplicación de un criterio u otro depende del método de protección de la superficie del metal. Puede ser pintado pinturas resistentes a la intemperie, y puede usar metal con recubrimientos protectores. Si la corrosión se produce de manera uniforme, la efectividad de la protección se puede evaluar con mayor precisión.
Si la intensidad de la formación de óxido en diferentes lugares del producto es diferente, entonces el método de protección más apropiado puede seleccionarse solo cuando la parte está cargada con tensiones de tracción externas. Luego, con el tiempo, no solo cambia la apariencia de la superficie, sino también algunas de sus características físicas, en particular, la conductividad térmica y la resistencia eléctrica.
al contenido ↑La práctica de ensayos de corrosión de metales.
Los indicadores de corrosión son factores climáticos: temperatura, composición y humedad relativa del ambiente, la naturaleza de la distribución de cargas externas. También es necesario tener en cuenta el cambio en la iluminación según la hora del día, la cantidad de precipitación, la posible contaminación del aire. Por ejemplo, en áreas de emisiones de residuos de humos cerca de plantas químicas y plantas metalúrgicas, acompañadas de un fuerte aumento en el porcentaje de SO2, los procesos de corrosión se activan bruscamente.
Como indicadores de la actividad de corrosión, puede usar la dependencia cuantitativa de la corrosión en el tiempo:
- Lineal: la mayoría de las veces esto es típico para superficies metálicas que no tienen una capa protectora.
- Disminuye exponencialmente: se encuentra en la corrosión ácida de metales y aleaciones convencionales.
- Incremento exponencial: cuando hay una capa protectora en la superficie de la pieza.
La intensidad de la formación de óxido en tales condiciones reduce:
- baja velocidad del viento;
- cambios cíclicos reducidos en el tiempo en los indicadores de humedad relativa;
- La naturaleza del efecto de un medio corrosivo en la superficie.
Con un viento débil o su ausencia, no hay condiciones para mezclar la corriente que lava la superficie de contacto del acero. Con fases prolongadas de baja y alta humedad durante el año, una película de óxido superficial tiene tiempo de formarse, hincharse y separarse del metal base. El espesor de la superficie disminuirá, pero los procesos de corrosión se ven obligados a "comenzar" primero, y esto requiere no solo tiempo, sino también condiciones adecuadas: viento o cambios en la composición química del aire, que no siempre es el caso.
La humedad, el ácido o el álcali pueden alcanzar la superficie del acero en forma de gotas o por pulverización. El primer método es típico para áreas con una gran cantidad de precipitación, y el segundo es para un entorno desfavorable en el que funciona una parte o una estructura metálica.
Formas de reducir la corrosión: mecanismo y efectividad
La capacidad de una superficie pintada para resistir los procesos de corrosión depende del mecanismo de corrosión que prevalezca. Por ejemplo, con una exposición constante a un medio químicamente activo, la diferencia potencial de la superficie externa del producto metálico y sus volúmenes internos cambia significativamente. En este caso, ocurren corrientes corrosivas que mejoran el proceso de corrosión (un fenómeno que a menudo causa la destrucción de tuberías de acero en tuberías subterráneas). Aquí la tinción no tiene ningún efecto, ya que la composición química de la superficie cubierta con una capa de pintura no cambia con el tiempo.
al contenido ↑Recubrimiento de metal
Es otra cuestión cuando la superficie se recubre con un metal que tiene un potencial electrolítico negativo con respecto a los procesos redox. Con el predominio de las reacciones oxidativas, es más efectivo proteger el acero mediante la aplicación de un recubrimiento de superficie que contiene aluminio y zinc, metales que "quedan" de hierro en su actividad de oxígeno.
Dichos procesos (galvanización y aluminización) se utilizan ampliamente en la práctica de protección anticorrosiva de unidades de acero y piezas individuales ubicadas en un entorno oxidante. La tinción en estas situaciones es de naturaleza auxiliar, para aumentar las características decorativas de la superficie.
En un entorno reductor, el proceso de formación de hidruros de hierro puede bloquearse efectivamente mediante la creación de recubrimientos superficiales de metales ubicados "a la derecha" del hidrógeno: esto es cobre y todos los metales preciosos. El enchapado de cobre, aunque se usa en la práctica, generalmente se realiza para áreas de superficie relativamente pequeñas, ya que es un proceso muy costoso en términos de finanzas. Es para tales situaciones que la coloración puede y debe aplicarse.
al contenido ↑Teñido
El papel protector de las pinturas consiste en el hecho de que los inhibidores de corrosión siempre están presentes en su composición, componentes que disminuyen la velocidad de los procesos de formación de incrustaciones a lo largo del tiempo. Las fórmulas químicas de las sustancias inhibidoras están diseñadas de tal manera que la aparición de óxido se detiene como resultado. La elasticidad de las composiciones de revestimiento modernas permite que los revestimientos resistan con éxito las tensiones superficiales que provocan la aparición de procesos de corrosión.
Las propiedades anticorrosivas de las pinturas aumentan si contienen polímeros de organosilicio que aumentan la capacidad de la superficie pintada para resistir los cambios de humedad y temperatura, independientemente de la estación. Sin embargo, tales pinturas tienen dos inconvenientes importantes:
- venenoso
- ineficaz en las condiciones del mecanismo de corrosión electrolítica.
Por lo tanto, los compuestos colorantes seleccionados correctamente pueden bloquear con bastante eficacia los procesos de corrosión. Para hacer esto, deben contener inhibidores de corrosión, tener suficiente elasticidad y resistencia mecánica, cambiando ligeramente con el tiempo.
