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TEMA 2 - CORROSION DE MATERIALES METALICOS.

2.1. INTRODUCCION

Se ha buscado durante mucho tiempo definir adecuadamente la corrosión, de acuerdo aalgunos autores, las siguientes tres serían las más conocidas:

"La corrosión es el proceso inverso de la metalurgia extractiva en que el metalretorna a su estado original, o sea, al mineral del que fue extraído".

"La corrosión es la destrucción o inutilización para el uso de un material, por suinteracción química o electroquímica con el medio en que se encuentra"

"La corrosión es la transformación de un material por su interacción química oelectroquímica con el medio en que se encuentra"

De las definiciones anotadas, la tercera parece ser la más aceptada por las siguientesrazones: el primer caso no toma en cuenta que los metales pueden encontrarse en lanaturaleza en forma metálica (nativa), y otras formas como los sulfuros u óxidos en gradode oxidación diferente; en el segundo caso, la corrosión no significa necesariamente ladestrucción o inutilización, ya que en varios casos una corrosión inicial como en el casode los aceros inoxidables puede significar la formación de una capa de productos decarácter protector.

La corrosión en términos generales puede ser representada por la siguiente ecuación:

Material + Medio -------> Productos de Corrosión + E

Es decir, que de la interacción del material con el medio, se originarán productos decorrosión y liberación de energía, y en consecuencia toda diferencia de energía entre dosmateriales o dentro el mismo material, será un posible inicio de corrosión. En base alanálisis de ésta ecuación, es posible mencionar 4 formas de controlar la corrosión:

- Modificar el material para lograr que la energía liberada ( E), sea negativa o lomenor posible, es decir que en lo posible se requiera energía para la evolución delas reacciones.

- Controlar el medio, haciéndolo menos agresivo, por modificación de sucomposición, uso de inhibidores, etc.

- Interponer una barrera entre el metal y el medio. Por ejemplo, favoreciendo laformación de capas de óxidos del mismo material, aplicando proteccionesmetálicas u orgánicas, etc.

- Aplicar energía igual o mayor y de sentido inverso a E, para evitar la pérdidaelectrónica. En este sentido, se aplica la protección catódica, corrientes impuestas,etc.

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Haciendo una analogía con la medicina, donde conocido el diagnóstico es posible aplicarel tratamiento más adecuado o tomar medidas preventivas, en el presente casoconocidas las causas y mecanismos de la corrosión, será posible aplicar alguna de lascuatro medidas antes mencionadas.

2.2. TIPOS DE CORROSION

Existen varias clasificaciones de la corrosión, sin embargo, la más general y simple es laque acepta dos clases: la corrosión húmeda (de carácter electroquímico) y la corrosiónseca (de carácter químico). Dentro de estas dos, se pueden establecer otros subtiposcomo se muestra en la Tabla 2.1.

Tabla 2.1.- Tipos de Corrosión

Por el Mecanismo - Corrosión electroquímica- Oxidación directa (Corrosión seca)

Por la Morfología delataque

- Corrosión generalizada (uniforme)- Corrosión localizada - Picaduras

- Juntas ogrietas

- Galvánica- Inter-granular- Selectiva

Por el Medio atacante - Corrosión por ácidos, bases, etc (solucionesacuosas).

- Corrosión por sales fundidas- Corrosión atmosférica- Corrosión en suelos (Estructurasenterradas)

Por acciones físicas yquímicas

- Corrosión erosión- Corrosión bajo tensión- Fatiga con corrosión- Corrosión por corrientes vagabundas.

En el caso de la corrosión húmeda, por acción de un electrolito en contacto con el metalse pueden presentar varios de los tipos de corrosión en el mismo caso, dependiendo delas propiedades del medio y el material. En cambio la corrosión seca, es de carácterquímico y por esta razón, los tipos a presentarse son apenas algunos de losmencionados anteriormente.

Electro-químicamente, la corrosión se inicia cuando el metal entra en contacto con unmedio que contiene al menos una especie con potencial de reducción (Eh), maspositivo. A consecuencia de la interacción, se originará un potencial de corrosión (Ecorr.)y una corriente de corrosión (icorr.), como se muestra en las curvas de polarización de la

MetalConducción

electrónica

Conducción

ionica

Electrolito

eeeeecátodoánodoOO22 ++44ee ++22HH++

22OOHH--

MMee

MMee++nn

++ nnee

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Figura 2.1, para el caso de la oxidación del hierro en medio acuoso. Una vez iniciadala reacción, produciéndose la oxidación del hierro, y la reducción del H+ o el O2, estaprogresará hasta llegar a un potencial de corrosión (Ecorr.). con un valor de corriente decorrosión (icorr.) de igual magnitud para el oxidado y el reducido.

E (V)

i (A/

cm2)

Fe = Fe+2 + 2 e-Eequ. = -0.44 V

2 H+ + 2 e- = H2Eequ.= 0.00 V

o:O2 + 4 H+ + 4 e- = 2 H2OEequ. = 1.23 V

0

Ecorr.

icorr.

icorr.

Figura 2.1.- Curvas de polarización cualitativas para la oxidación en elsistema Fe/Fe+2 y la reducción del H+ o del O2, mostrandola interpretación de Ecorr. e icorr.

2.2.1. Corrosión Generalizada.

También llamada uniforme, es aquella donde toda la superficie del metal expuesto almedio corrosivo va siendo atacada uniformemente, como se muestra en la Figura 2.2.

Metal Metal

Metal

Medio

Medio

Medio

C A C A C A CA C A

e2e1Corrosión generalizada

en la superficieexpuesta al medio

Figura 2.2.- Ilustración esquemática de la corrosión generalizada.

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Existirá una disminución del espesor (e1 > e2) que origina la presentación de un frente deavance, y por lo tanto, será posible detectarla o evaluarla mediante inspección ydeterminar dado el caso el tiempo de vida útil, razón por la que es considerado el tipo decorrosión menos peligroso.

Como se observa en la Figura 2.2, el avance de la corrosión uniforme será producto de lapresentación sobre la superficie atacada de innumerables células de corrosiónadyacentes.

Este tipo de corrosión, se presenta normalmente en materiales de alta pureza, y cuantomás uniforme sea la distribución de impurezas, existirán un número mayor de células decorrosión, disminuyéndose inclusive la rugosidad de la superficie corroída. En la Figura2.3, se muestra una plancha de acero expuesta al medio ambiente, mostrando corrosiónuniforme.

Figura 2.3.- Plancha de acero con corrosión uniforme al haber sidoexpuesta al medio ambiente en la ciudad de Santa Cruzdurante 3 meses.

2.2.2. Corrosión por Desplazamiento Galvánico.

Este tipo de corrosión, se produce cuando una solución conteniendo iones de un metalmás noble es puesta en contacto con otro metal menos noble, como consecuencia sedesarrollará una reacción de óxido reducción donde el metal más noble se reducirá y elmenos noble cederá sus electrones oxidándose. Para el caso del acero atacado poruna solución conteniendo iones de cobre se plantean las reacciones 2.1 y 2.2 y serepresenta gráficamente en la Figura 2.4.

Cu2+ + 2e = Cuo Eo = 0.34 V. (2.1)

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Feo = Fe+2 + 2 e- Eo = 0.44 V. (2.2)

Figura 2.4.- Representación esquemática del desplazamiento galvánicode acero por acción de un medio conteniendo iones decobre.

En la Figura 2.5, se muestra la fotografía de una instalación eléctrica a la intemperie,donde un cable de cobre se encuentra por encima de una estructura de acero. Lainstalación es considerada incorrecta, debido a que los productos de corrosión delcable de cobre caen sobre la estructura de acero originando la corrosión pordesplazamiento galvánico. El acero es reemplazado por un depósito de cobre muyimpuro, contaminado e irregular que puede ser removido fácilmente o dar origen aretención de agua que incrementaría el problema de corrosión al entrar en acción otrostipos de corrosión y volverse cíclico el proceso.

Cable de cobre

Figura 2.5.- Fotografía de una instalación eléctrica, con un cable decobre instalado en una estructura de acero.

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2.2.3. Corrosión Galvánica

La corrosión galvánica, se produce cuando entran en contacto en un medio corrosivodos metales de nobleza diferente, produciéndose la corrosión de ambos, peropreferencialmente la del menos noble, pudiéndose en algunos casos presentarse lainmunidad del más noble.

En la Figura 2.6, se muestra la representación de un sistema de corrosión donde seencuentran en contacto dos metales de nobleza diferente. El metal más noble M1,concentrará sobre su superficie las zonas catódicas, en cambio el metal menos nobleM2, concentrará las zonas anódicas, corroyéndose más rápidamente que el metal M1.En este tipo de corrosión, a mayor superficie del metal más noble, la velocidad decorrosión de M2, será mayor.

Figura 2.6.- Representación esquemática de la corrosión galvánica,con dos metales de nobleza diferente.

En la Figura 2.7, se muestran las curvas de polarización para el zinc y el hierro,pudiéndose concluir de su análisis, que la corrosión de zinc en contacto con hierro enun medio corrosivo es imposible de evitar, generándose reacciones electroquímicas deoxidación del zinc y reducción del hierro. El sistema evolucionará hasta un pseudo-equilibrio, pudiéndose obtener valores de Ecorr e icorr, para este sistema, que seríanintermedios a los establecidos entre el hierro y el oxígeno u hidrógeno (Figura 2.1), y elcorrespondiente al del zinc con los mismos oxidantes.

En la Figura 2.8, se muestran dos perfiles galvanizados de acero, notándoseclaramente la coloración de los óxidos de hierro sobre la superficie del que fueexpuesto al medio ambiente. En esta fotografía, se puede ver claramente que el zincse oxidó completamente, protegiendo al acero hasta su agotamiento completo.

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E (V)

i (A/cm

2)

Ecorr.

0

Zn = Zn+2 + 2 e-Eequ. = -0.76 V

Fe+2 + 2 e- = FeEequ. = -0.44 V

icorr.

icorr.

Figura 2.7.- Curvas de polarización cualitativas para explicar la corrosióngalvánica del zinc, en contacto con hierro, mostrando lainterpretación de Ecorr. e icorr.

Perfil galvanizado Nuevo

Perfil galvanizado post-exposición a intemperie

Figura 2.8.- Fotografía de un perfil de acero galvanizado nuevo y de unoque ya fue expuesto al medio ambiente.

2.2.4. Corrosión por concentración Diferencial

Uno de los tipos de corrosión que es la base para la presentación de otros, es el debidoa la concentración diferencial.

En la Figura 2.9, se muestra un esquema con las zonas de corrosión que presenta unaprobeta de acero sumergida en un recipiente con agua. La zona de la parte superior encontacto con el aire, expuesta a niveles de concentración de oxigeno más altas, actuarácomo cátodo y las de la parte inferior con menor concentración de oxígeno actuaráncomo ánodo, produciéndose en esta zona la corrosión con deterioro del acero.

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Nivel del agua

Área catódica (inmunidad)

Coloración marrón Fe2O3

Área anódica corrosión

Conc. O2

Figura 2.9.- Representación esquemática de una probeta de acerosumergida en un recipiente con agua, presentándose ungradiente de concentración de oxígeno.

En la Figura 2.10, se muestra la fotografía de un equipo evaporador para cámarasclimáticas, donde se produce el calentamiento al conectar los electrodos a energíaeléctrica alterna, comportándose el agua entre los electrodos como resistenciaeléctrica. Luego de un cierto número de horas de trabajo, los electrodos de aceroinoxidable presentaban corrosión en las caras internas en contacto con el agua dondese originaba el calor, quedando inalterables las caras exteriores, esto obligaba aintercambiar la posición de los electrodos para lograr un deterioro más uniforme. Lacorrosión por concentración diferencial, se presentaba al disminuir la concentración deoxígeno en la zona mas caliente, actuando las caras internas como ánodos y lasexternas como cátodos.

Electrodos

Caras internas

Figura 2.10.- Fotografía de un evaporador para cámaras climáticascon corrosión en las caras internas de los electrodos.

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2.2.5. Corrosión en Juntas o Grietas.

La corrosión en juntas o grietas, es un caso particular de la corrosión por concentracióndiferencial, y se produce como se puede ver en la Figura 2.11, cuando en un sistemase presentan zonas donde una pequeña cantidad de fluido (electrolito), quedaestancada y sin las posibilidades de renovar su concentración de oxígeno (u otrosoxidantes) a diferencia del fluido que queda por fuera.

En la Figura 2.12, se esquematiza el fenómeno que se desarrolla, mostrando que en laparte interna de la junta o grieta se produce la oxidación del metal con incremento de laacidez local producto de la hidrólisis de los cationes liberados como se muestra en lareacción 2.3, en cambio la parte externa a la junta o grieta actúa como cátodoproduciéndose la reducción del oxígeno (u otros oxidantes) en esta zona.

Mn+ + H2O <==> Mn(OH) + H+ (2.3)

Metal o no metal

JuntaMetal

DepósitoJunta

Metal

Estructura metálica

JuntaConcreto

Figura 2.11.- Representación esquemática de algunos tipos de junta.

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Figura 2.12.- Representación esquemática de la corrosión en juntas ogrietas.

En la Figura 2.13, se muestra el marco de una puerta en una cámara de secado demadera, donde se presentó corrosión en juntas, viabilizada por la condensación devapor de agua.

Figura 2.13.- Presentación de corrosión en juntas en el marco de lapuerta de una cámara de secado de madera.

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2.2.6. Corrosión por Picado.

Es otro de los tipos de corrosión derivados de la corrosión por concentracióndiferencial, que se presenta principalmente en metales que forman capas de productos(óxidos) sobre su superficie, de alta estabilidad (pasivación), eventualmente elfenómeno puede presentarse en circunstancias especiales en otros metales como elacero al carbono común.

La corrosión por picado, se inicia cuando sobre la superficie pasivada, por la presenciade algún defecto físico o químico, en algunos puntos se logra romper la capa pasiva,originando una cavidad donde la corrosión se desarrolla muy rápidamente por laacidificación de esta y la alta relación de superficies entre la zona anódica y catódica(Figura 2.12).

Los defectos físicos o químicos iniciadores de la corrosión por picado involucranproblemas de rugosidad irregular, presencia de inclusiones o diferencia de composiciónentre granos y límites de grano. La presencia de cloruros es uno de los factoresasociado a la corrosión por picado, por su demostrada capacidad a contribuir en laruptura de las capas pasivas.

En la Figura 2.14, se muestran las diferentes formas de presentación de la corrosiónpor picado, de todas estas, las más comunes son las mostradas en a), que avanzanmuy rápidamente, inclusive con la colaboración de la gravedad.

b) c)

a)

Horizontal

VerticalSub-cortante

Sub-superficial

Ancha

ElípticaEstrecha

Figura 2.14.- Formas de presentación de picaduras según la normaASTM G46-76.

En la norma ASTM G46-76, se establece la necesidad de tomar en cuenta trescaracterísticas importantes de las picaduras aparte de su forma: como se muestra en laTabla 2.2.

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Tabla 2.2.- Características de las picaduras a tomarse en cuenta (ASTM G46-76) *Característica Grado 1 Grado 2 Grado 3 Grado 4 Grado 5Densidad(Picaduras/m2)

2.5x103 1.0x104 5.0x104 1.0x105 5.0x105

Tamaño (mm2) 0.5 2.0 8.0 12.5 24.5Profundidad (mm) 0.4 0.8 1.6 3.2 6.4* En la norma se cuentan con plantillas para facilitar la selección del grado.

En la Figura 2.15, se muestran dos puntos de picadura sobre la superficie de aceroinoxidable austenítico 18-8, al haber sido expuesto a un ambiente caliente, húmedo ycon presencia de cloruros como es el de una cocina.

En la Figura 2.16, se muestran picaduras sobre la superficie de un ducto petrolero deacero al carbono, que fue sometido inicialmente a corrosión atmosférica adquiriendouna capa de óxidos uniforme presentando un cierto grado de pasivación y luego acorrosión por picado al haber entrado en contacto con agua de un río que conteníacloruros. Las zonas más afectadas resultaron ser las que quedaron sumergidas en elagua y en contacto con el lecho del río a modo de un espacio confinado similar a unajunta o grieta.

Picaduras

Figura 2.15.- Fotografía de la superficie de acero inoxidableaustenítico 18-8, mostrando puntos de picadura sobrela superficie.

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Picaduras de hasta 2 mmde profundidad

Figura 2.16.- Fotografía de la superficie de un anillo cortado de unducto petrolero de acero al carbono, que fue sometidoinicialmente a corrosión atmosférica y luego puesto encontacto con agua que contenía cloruros.

2.2.7. Corrosión Selectiva.

Una de las exigencias más importantes en una aleación, es que tenga una distribuciónlo más uniforme posible de todos sus componentes, ya que por el contrario, esto nosolo generaría una mayor degradación química, si no que también la hace más sensibleal desgaste. Por lo tanto, una alta uniformidad microscópica es deseable en todomaterial metálico sometido a exigencias físicas y químicas.

Materiales metálicos que lleguen a presentar bolsones de composición diferente,podrían presentar corrosión selectiva como se muestra en el esquema a) de la Figura2.17, que podría haberse originado en una mala fabricación del material, el rellenadode defectos con material de composición diferente u otra forma de dar origen ainclusiones en el material base. En el esquema b) de la Figura 2.17, se muestracorrosión selectiva generalizada en el material que podría ser de recubrimiento, comose mostró en el caso de corrosión galvánica (Figura 2.8).

Un recubrimiento mal efectuado sobre una superficie mal preparada o altamenterugosa, daría origen a una corrosión que combina los dos tipos anteriores de corrosiónselectiva, como se muestra en el esquema c) de la Figura 2.17.

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Seccióndel material

Seccióndel material

Corrosión selectivaLocalizada (plug type)

Corrosión selectivacon ataque localizado y

generalizado

Corrosión selectivageneralizada (layer type)

a)

c)

b)

Figura 2.17.- Representación esquemática de la corrosiónselectiva.

2.2.8. Corrosión Inter-granular.

Toda aleación metálica al irse enfriando desde el líquido, como se muestra en elejemplo de la Figura 2.18, al sobrepasar la línea de líquidus empezará a formar unsólido (en el presente caso la solución sólida denominada ß), que de inicio se trataránde sólidos dispersos en el líquido, pero que irán creciendo en proporción a medida quese vayan enfriando más hasta llegar a la temperatura de solidificación final que en elejemplo coincide con la temperatura de eutéctico. En éste proceso de enfriamiento, lossólidos dispersos se irán uniendo a modo de granos (de ahí el nombre de grano),diferenciándose unos de otros por líneas de unión (denominados límites de grano),obteniéndose al final una configuración característica de cada aleación y dondeproducto del proceso de enfriamiento (incluyendo procesos de segregación), lacomposición de los granos será diferente a la de los límites de grano. La velocidad deenfriamiento y la existencia de otros elementos de aleación, influirán en la forma,tamaño y composición de grano y límite de grano.

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C.l.1

Ti

Tx

Tf

Tfus

% M

Temp.

Me

ß + Líquido

ß (Sol. Sólida)

ß + Eutéctico

Líquido

C.EutécticoC.l.2C.s.2C.s.1

E

C.s.f

Figura 2.18.- Diagrama de fases con eutéctico simple, lado rico delcomponente Me, mostrando la formación de sólidocoexistente con líquido, hasta la solidificación final,partiendo de un líquido de composición inicial C.l.1.

La corrosión Inter-granular, se producirá precisamente por la diferencia de composiciónentre el grano y los límites de grano, actuando uno de los dos como ánodo y el otrocomo cátodo en la celda de corrosión local. Lógicamente, una composición entre granoy límite más similar y un grano más fino contribuirán a que la corrosión sea decaracterísticas más uniformes.

En la Figura 2.19, se muestra la secuencia de lo que sucede al ser calentado un aceroinoxidable austenítico con %C mayor a 0.03 por encima de ciertos límites,produciéndose inicialmente una segregación del carbono desde el seno del grano (a),el enriquecimiento en carbono en el límite de grano aumentará la solubilidad del cromoen el límite de grano, iniciándose también su segregación (b), y dándose origen conesto a la denominada sensibilización a la corrosión de un acero inoxidable porcalentamiento, ya que el menor contenido de cromo en el grano impedirá unaformación más estable y compacta del óxido de cromo, además de presentar unamayor diferencia en composición entre límite y grano (c).

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Figura 2.19.- Representación esquemática de la difusión delcarbono y el cromo en los límites de grano deun acero inoxidable, producto decalentamiento.

En la Figura 2.20, se muestra la zona de soldadura entre dos planchas de aceroinoxidable que no recibieron un proceso térmico post-soldado. Producto delcalentamiento producido por el proceso de soldadura, el acero inoxidable se sensibilizó,teniéndose como consecuencia la presentación de corrosión en la zona del cordón desoldadura.

Otro ejemplo clásico de corrosión inter-granular, es el que se presenta en aleacionesAl-Cu, que al ser enfriadas muy lentamente o sometidas a envejecimiento atemperaturas mayores a 120º C, originándose una precipitación de Al2Cu al interior delos límites de grano, empobreciendo en cobre al resto del límite de grano, tornándolosmas susceptibles a la corrosión.

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Plancha de acero inoxidable

Plancha de acero inoxidable

Cordón de soldadura

Figura 2.20.- Fotografía de zona de soldadura entre dos planchas deacero inoxidable, mostrando corrosión originada en lasensibilización, por calentamiento al momento de soldar.

2.2.9. Corrosión Bajo Tensión.

Una aleación metálica al ser sometida a una tensión (esfuerzo mecánico), presentaráun comportamiento similar al mostrado en la Figura 2.21, donde en función a lamagnitud del esfuerzo, la deformación y el tipo de deformación será diferente,pudiéndose llegar a presentar fisuras en el material que a la larga podría originar larotura de éste. Las tensiones a las que esta sometido un material, pueden seraplicadas o residuales, las primeras son producto del esfuerzo a que esta siendosometido el material, en cambio las residuales se deben principalmente a: soldaduras,trabajos en frío (estampado, embutido, laminado, etc.) y tratamiento térmicoinadecuado. Una vez formadas las fisuras, estas se propagan siguiendo los límites degrano o a través de los planos cristalográficos definidos o de clivaje.

Cuando un material sometido a un esfuerzo mecánico y en un ambiente corrosivo llegaa presentar fisuras Figura 2.22 (a), éstas actuaran como el inicio de una corrosiónlocalizada, ingresando el medio corrosivo en la fisura e iniciando un ataque combinadoque originará geometrías de penetración transversales como se muestra en la Figura2.22 (b). Desde luego la velocidad de penetración de la fisura será mucho menor de noexistir un medio corrosivo actuando dentro.

En la Figura 2.23, se muestran las fotografías de un perno de sujeción sometido acorrosión bajo tensión. La presentación de fisuras por el esfuerzo, combinadas a lacorrosión muy similar a la que se presenta en picaduras (2.2.6), originaron una pérdidade sección que provocó la rotura con pérdida de la cabeza del perno.

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Límite defluencia Resistencia

a la tracción

Figura 2.21.- Gráfico de Esfuerzo Vs. Deformación para acero,mostrando las características de la deformación portracción.

a)

b)

Figura 2.22.- Proceso de corrosión bajo tensión. a) Grietas formadaspor diferentes causas, pero principalmente por esfuerzo,b) Formas de penetración de las grietas (transversales),por ataque combinado con corrosión.

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Cabeza de Perno de sujeción,sometido a corrosión bajotensión.

Pernos de sujeciónmostrando lasuperficie de rotura

Zona de grietas

Figura 2.23.- Fotografías de pernos de sujeción sometidos a corrosiónbajo tensión que provocó la rotura.

2.2.10. Corrosión - Erosión.

Un metal sometido a erosión pierde material producto de la acción del viento o algúnlíquido en movimiento, que incrementará su poder erosivo al contener sólidos o gas (loque originaría la cavitación al estallar las burbujas de gas sobre la superficie). Una delas bases para disminuir el efecto de la erosión es que el metal expuesto tenga una altadureza superficial y que esta se mantenga a pesar de haber sido eliminada una partede la superficie atacada. La presencia de un medio corrosivo en un sistema dondeexiste erosión, acelera el proceso de degradación porque al ataque físico (erosión,impacto, cavitación, etc), se suma el ataque químico, e inclusive si se llegarán a formarproductos de corrosión estables y protectores contra la corrosión (como en el caso delos aceros inoxidables), éstos productos no tienen una alta dureza superficial, similar ala de un metal sin oxidación, facilitándose el ataque erosivo.

Como se muestra en la Figura 2.24, la erosión provoca la pérdida de material (a), alunirse un medio altamente corrosivo es posible obtener especies solubles fácilmenteremovibles por el mismo fluido que aceleran el proceso (b) y finalmente, una superficieoxidada es mas fácil de erosionar al ser más blanda y aportar con los productos decorrosión a modo de abrasivo (c).

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Me Me Me

Me+zMe+z

Metal

Metal

Metal

Productos decorrosión

c)b)

a)

Figura 2.24.- Representación del mecanismo de corrosióncombinado con erosión.

2.2.11. Corrosión Bajo Fatiga.

La fatiga en un metal, se produce cuando el material es sometido a una tensión enforma cíclica. La fatiga en un metal, se manifiesta con la presentación de fisuras queson típicamente transgranulares (razón por la que son más peligrosas ya que siguen lasfallas cristalográficas y de clivaje) y con una morfología específica.

Al igual que en la corrosión bajo tensión, la presencia de un medio corrosivo acelera elproceso de avance de fisuras y el tiempo en que podría producirse una rotura. En laFigura 2.25, se puede ver claramente que la presencia de un medio corrosivo acelera lafalla del material, entrando a la zona por debajo del límite de fatiga a menorestensiones aplicadas y menor número de ciclos,

Límite deFatiga

Tensión

En aire

En medio corrosivo

No. de Ciclos

Figura 2.25.- Representación cualitativa de la Tensión en función alNo. de ciclos al que es sometido un material.

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2.3. MEDIOS CORROSIVOS

En la Tabla 2.3, se muestran los medios corrosivos, el carácter de éstos y algunosejemplos.

Tabla 2.3.- Medios corrosivos.

Postes, tuberias y tododispositivo metálicoenterrado

Electroquímico(humedo)

Suelo

Ductos aereos, estructurasmetálicas y todo metalexpuesto a la intemperie

Electroquímico(humedo)

Atmósfera

Hélices, cascos de barcosy todo material metálicosumergido en líquidos

Electroquímico(humedo)

Líquido

Ductos de gases a altatemperatura, reactoresquímicos

Químico (seco)GaseosoEJEMPLOSCARACTERMEDIO

Postes, tuberias y tododispositivo metálicoenterrado

Electroquímico(humedo)

Suelo

Ductos aereos, estructurasmetálicas y todo metalexpuesto a la intemperie

Electroquímico(humedo)

Atmósfera

Hélices, cascos de barcosy todo material metálicosumergido en líquidos

Electroquímico(humedo)

Líquido

Ductos de gases a altatemperatura, reactoresquímicos

Químico (seco)GaseosoEJEMPLOSCARACTERMEDIO

2.3.1.- Gaseoso

En el capítulo anterior en la sección 1.3, ya se discute la oxidación o transformación demetales con gases o corrosión seca (Dry corrosion), que no tiene un carácterelectroquímico, pero que presentará muchas de las morfologías citadas en el presentecapítulo, dependiendo de la calidad del material y de la forma en que éste se expone almedio corrosivo. Sin embargo, la preponderante será la corrosión uniforme quepresentará picaduras producto de la creación de espacios expuestos al gas pordescascaramiento (resquebrajado), de las capas de óxido, en duplas metal/óxido conun índice de Pilling-Bedworth mayores a dos, o en casos donde el óxido no cubre todala superficie con índices de P-B menores a uno.

Pilling y Bedworth definieron un valor R que es la razón del volumen de óxido producidorespecto al volumen de metal consumido y se calcula por:

M dR = ---------------- (2.9)

a m D

donde: M = Peso molecular de óxido de fórmula MeaOb y densidad Dm = Peso atómico del metal Me, con densidad igual a d

Si R = 1, se dice que el óxido es protector, cuando R<1, se dice que el óxido es porosoy si R > 1, el óxido tiende a resquebrajarse. Aunque en general valores de 1 a 2 seconsideran adecuados.

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Los autores de libros especializados, recomiendan no tomar el valor de R como unaindicación directa de la capacidad protectora, porque no se toman en cuenta variosfactores, como el caso de los metales comunes como el hierro que pueden formarvarios hidróxidos u óxidos y algunos de ellos pueden dar valores adecuados de R, laspropiedades físicas y electroquímicas del óxido y el metal, adherencia, formación demulticapas, capacidad de sellado como en el caso del aluminio, etc.

El ataque al metal puede ser iniciado por cualquier gas que forme compuestosestables, los que al pasar el tiempo y debido a la mayor estabilidad de los óxidos en elmayor de los casos (p. Ej: el acero), el producto final será el óxido (ver Fig. 1.24).

La reacción de los metales ante diferentes corrosivos gaseosos, es muy dependientede la temperatura, ya que se produce un efecto de activación y aceleración, que solopodrá ser minimizado en parte, si se logra formar una capa de productos de corrosiónestables y suficientemente compacta para dificultar o impedir la difusión del gascorrosivo hacia la superficie metálica.

2.3.2. Líquido

El medio líquido (wet corrosion), es el que tradicionalmente se considera comocorrosivo, debido principalmente a que el metal esta expuesto permanentemente a suagresión, originando un mecanismo electroquímico (Figura 1.3), que dependeráprincipalmente de la composición y del pH.

En la Figura 2.26, en el Diagrama Eh – pH para el Fe, se puede observar que enmedios ácidos se producirá la oxidación del metal (corrosión libre) y que ésta se verafavorecida si el elemento oxidante presente en el líquido (oxígeno, H+ u otro), tiene sulínea de estabilidad muy por encima de la correspondiente a la dupla Fe/Fe+2,pudiéndose llegar a un control por difusión en sistemas donde la velocidad de oxidaciónse incremente notablemente. A medida que el medio se vuelve más básico, seráposible la obtención de óxidos u hidróxidos que formarán capas, cambiando elmecanismo de corrosión al introducir el control por adsorción, dificultando el paso deelectrones por el comportamiento aislante o semiconductor que tienen, disminuyendo lavelocidad de corrosión (corrosión a través de productos de corrosión), y enconsecuencia constituyéndose en capas protectoras. Excepcionalmente, en formasimilar al caso del hierro existirán metales que a valores de Eh y pH muy altos formaránespecies solubles (FeO4

-2), presentándose nuevamente la corrosión libre.

La formación de capas protectoras, dependerá no solo de las condiciones de Eh o depH, ya que existirán especies que al formar complejos con el metálico (p. Ej: cianuro,cloruro, etc), favorecerán la corrosión libre inclusive a valores de pH básicos como sepuede ver en la Figura 2.27 en el sistema Fe-CN-H2O, donde la especie solubleFe(CN)6

-4, se muestra estable en gran parte de la zona que ocupaban los óxidos. O porel contrario, existirán especies que favorezcan la formación de productos de corrosión,para la formación de capas protectoras estables, por mecanismos de co-precipitación,formación de compuestos complejos u otros (p. Ej: cromatos, fosfatos, etc).

63

-1

-0.5

0

0.5

1

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16pH

Eh (V

.)

(FeO4)-2

Fe+2

H2O

H2

O2Fe+3

Fe2O3

Fe

Fe3O4

Figura 2.26.- Diagrama Eh-pH para el sistema Fe-H2O a 25oC,para concentración de especies solubles igual a1x10-4 M.

-1-0,8-0,6-0,4-0,2

00,20,40,60,8

1

0 2 4 6 8 10 12 14pH

Eh

(V.)

Fe+3

Fe+2

Fe

Fe2O3

Fe(CN)6-4

Fe3O4

Figura 2.27.- Diagrama Eh-pH para el sistema Fe-CN-H2O a25oC, para concentración de especies solubles yCN- igual a 1x10-2 M.

La formación de capas protectoras estables y su efecto en la disminución de lavelocidad de corrosión es denominada “Pasivación”, aunque en términos castellanos lapasivación implicaría la detención de todo el proceso de transferencia de carga. Seutiliza éste término en corrosión, debido a que las velocidades de corrosión(directamente proporcionales a las corrientes de transferencia), disminuyen a nivelesmuy bajos (Ver Figura 1.18). Este mecanismo de “Pasivación Anódica”, es típico de losmetales denominados pasivables (Al, Cr, etc) y los aceros inoxidables.

64

2.3.3. Atmósfera

La exposición a la atmósfera de los metales, induce a pensar o en corrosión seca o encorrosión en líquidos y la verdad es que es afectada por ambas.

Si bien en el medioambiente las temperaturas que se alcanzan, no podrían inducir unacorrosión seca a menos de que se tratase de la exposición a un gas altamente reactivo, loque no sucede normalmente en la atmósfera. Sin embargo, la oxidación que sufrenmuchos de los metales que forman óxidos estables al momento de su fabricación,originará la presentación de las superficies metálicas con una capa de óxido, pudiéndosecitar como ejemplos a la oxidación superficial que sufrirán los aceros al ser objeto de untratamiento térmico o al ser enfriados al aire luego de su colada, como en las piezas dealeaciones de aluminio obtenidas por inyección. En consecuencia, la corrosión seca (sise produce), facilitará la formación de capas inclusive protectoras, antes de que el metalsea expuesto a la agresividad de la atmósfera.

La verdadera corrosión que sufren los metales en la atmósfera, es por mecanismoelectroquímico, es decir en contacto con líquidos y depende básicamente de dos aspectosimportantes: el clima y la polución.

En cuanto al efecto del clima, se debe hablar inicialmente del Tiempo de Humidificación(T.D.H.), que es definido como el tiempo total durante un año que una superficie metálicaha estado húmeda (formación de capa superficial), este tiempo, es la suma de todos losperiodos en que la superficie a estado húmeda por efecto de las precipitaciones (lluvias,nieve, etc) y la condensación, que es una consecuencia de la interacción entre humedadrelativa y temperatura. La temperatura, aparte de influir en la condensación, tendrá unefecto de tipo cinético en los procesos de transferencia de carga y masa. Adicionalmente,no se debería descartar el efecto que tendrán los vientos y la radiación solar enincrementar la degradación total del material, aparte de originar un efecto sinérgico con lacorrosión.

Para el caso del Fe, en el Diagrama Eh-pH de la Figura 2.28, se muestra que losmecanismos de corrosión no serán los mismos que en medios líquidos, ya que existirá laformación de compuestos del tipo FeOOH (lepidocrosita, goetita, etc.), como etapaintermedia antes de formar los compuestos estables mostrados en la Figura 2.26. Elcambio en los mecanismos en comparación a medios líquidos, dependerá de laspropiedades de cada metal y de la composición de la capa de líquido depositada sobre lasuperficie.

En la atmósfera existen actualmente varios compuestos denominados poluentes, perosolo algunos (se ha demostrado mediante estudios), tendrían efecto real sobre lacorrosión, este es el caso del SO2 y los cloruros que al disolverse en la capa de líquidoformada sobre la superficie del metal, modifican la acidez, y facilitan la formación decompuestos intermedios que podrían acelerar la velocidad de corrosión, como semuestran en la siguiente serie de reacciones para el caso del Fe:

Fe + 2 H2O + SO2 = FeSO4 + 2 H2 (2.4)

65

FeSO4 + 2 H2O = - FeOOH + H2SO4 + ½ H2 (2.5)

Fe + H2SO4 = FeSO4 + H2 (2.6)

Fe + 2 H2O + 2 NaCl = FeCl2 + 2 NaOH + H2 (2.7)

FeCl2 + 2 H2O = - FeOOH + 2 HCl + H2 (2.8)

-1

-0.5

0

0.5

1

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16pH

Eh (V

.)

(FeO4)-2

Fe+2

H2O

H2

O2Fe+3

Fe

FeOOH

Figura 2.28.- Diagrama Eh-pH para el sistema Fe-H2O a 25oC,para una concentración de todas las especiessolubles igual a 1x10-4 M y considerando especiestipo FeOOH.

En La Figura 2.29, se muestra una representación del mecanismo de corrosiónatmosférica.

En algunos casos como en la corrosión atmosférica del cobre, existirá la posibilidad deformación de pátinas protectoras, constituyéndose el poluente en un elemento de efectopositivo al contribuir a la disminución de la velocidad de corrosión.

Existen varias normas específicas que aparte de explicar las metodologías paradeterminar el T.D.H., los niveles a que se encuentran los contaminantes principales y lacorrosividad de metales, muestran la clasificación de las atmósferas, lo que facilita elcomparar el comportamiento de materiales expuestos a una determinada atmósfera, yase trate de metales, cerámicos o recubrimientos protectores. En la Tabla 2.4, se muestranlas categorías de corrosividad propuesta por la ISO.

66

SUPERFICIE METALICA LIMPIACAPA DE LIQUIDO SOBRE LASUPERFICIE (condensación, lluvias, etc)

O2 SO2 Cl OTROS

METAL EXPUESTO A LA ATMOSFERA

Figura 2.29.- Representación del mecanismo de corrosiónatmosférica.

Tabla 2.4.- Categorías de corrosividad (ISO 9223)

Categoría Agresividad

C1

C2

C3

C4

C5

Muy baja

Baja

Media

Alta

Muy Alta

La clasificación mostrada, asociada a la presencia específica de alguno de lospoluentes, puede ser utilizada para establecer el tipo de atmósfera, las que podrían ser:rural, urbana, costera, industrial, etc. Inclusive, últimamente se divide la categoría C5en industrial o marina dependiendo si es el SO2 o el cloruro el contaminante principal.

Otro de los poluentes que es muy importante de ser considerado cuando se habla decorrosión de armaduras de hormigón armado, es el CO2, ya que este compuesto,

67

interviene en la degradación y pérdida de propiedades del concreto. En la últimadécada, se ha estudiado intensamente el efecto que tendrían los poluentes del tipo NOxy el ozono, habiéndose establecido que su acción corrosiva solo se producirá enambientes con muy altas concentraciones (ambientes especiales), no atmosféricos.

2.3.4. Suelo

La corrosión en suelos, es también de carácter electroquímico y dependeprincipalmente de la composición y la heterogeneidad del metal y el suelo.

Considerando que el suelo es la capa superior de la corteza terrestre, las propiedadesque tendrá dependerán de:

- Origen geológico y localización,- Condiciones climáticas durante su formación- Condiciones climáticas durante su existencia- Actividad animal o vegetal- Textura, pudiéndose clasificar por su tamaño en; Arena (0.07mm a 2mm), Lodo

(0.05 mm a 0.07 mm) y Arcilla (< 0.05 mm)

Las características más relevantes de los suelos en relación a la corrosión son:humedad, aireación diferencial, acidez (pH), presencia de sales, presencia de micro-organismos (bacterias sulfato-reductoras), resistividad y las corrientes de interferencia.

En cuanto a la humedad, dependiendo de la cantidad de agua existente, el sistema secomportará como en la corrosión en medio líquido o en forma cíclica como en el casode la corrosión atmosférica. El agua existente en el sistema tendrá tres orígenes:

- Agua libre (estancada)- Agua gravitacional (precipitaciones y otros que se infiltran en el suelo)- Agua retenida por capilaridad (alta en arcillas y baja en arenas)

Una de las características que resume las consecuencias producto de la composiciónde los suelos es la resistividad del terreno, ya que a menor resistividad la corrosión severá favorecida y se podrán alcanzar velocidades de corrosión importantes. En la Tabla2.5, se muestran los valores de resistividad de varios tipos de suelo.

Finalmente, un suelo será altamente corrosivo si tiene:

- Baja o muy baja resistividad- Aireación diferencial- Bajo valor de espacio aire-poro- Alta densidad aparente- Alta humedad equivalente- Alta capacidad de retención de agua- Presencia de sales y compuestos acidificantes- Presencia de bactérias sulfato-reductoras

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- Alto Shrinkage (compresión del suelo)

Tabla 2.5.- Valores típicos de resistividad de suelos (EQNB 148007 –IBNORCA)

2.4. METODOS DE PREVENCION DE LA CORROSION

Para prevenir, controlar e incluso disminuir los efectos de la corrosión, se puedenadoptar varias medidas, sin embargo, es conveniente de inicio revisar algunasconsideraciones generales sobre las medidas que se adoptan en la actualidad deacuerdo a los tipos de corrosión.

2.4.1.- Consideraciones generales sobre los tipos de corrosión

2.4.1.1.- Corrosión generalizada.

En la corrosión generalizada es conveniente probar el material metálico a ser utilizado uobservar y registrar su comportamiento en servicio para determinar con la mejoraproximación posible la velocidad de corrosión.

Con la velocidad de corrosión, es posible realizar estimaciones de tiempo de vida útilque pueden servir para la toma de decisiones, inclusive considerando factoreseconómicos, caso contrario, es posible adoptar el siguiente criterio:

- Si la velocidad de corrosión (pérdida de espesor), es menor a 0.1 mm/año, seconsidera una resistencia adecuada.

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- Si la velocidad de corrosión (pérdida de espesor), es mayor a 0.1 y menor 1, esposible utilizar el material en ciertas ocasiones o situaciones especiales.

- Si la velocidad de corrosión (pérdida de espesor), es mayor a 1, no es posible yrecomendable el uso.

2.4.1.2.- Corrosión galvánica y por desplazamiento galvánico.

Para el caso de la corrosión galvánica o por desplazamiento galvánico, es convenienteantes de tomar otro tipo de decisiones tomar en cuenta lo siguiente:

- Los metales que por fuerza deben ser diferentes en alguna aplicación prácticadonde estén en contacto, en lo posible deberían tener una diferencia depotencial de reducción (Eh) en el medio común de utilización, lo más pequeñaposible.

- En sistemas donde dos metales diferentes deben estar en contacto, este debeser diseñado de manera que el área catódica tenga mayor superficie (si esposible mucho mayor), que el área expuesta del ánodo.

- Al tener dos metales de nobleza diferente en el sistema, si es posible se debebuscar aislar el contacto eléctrico entre ambos, ya sea que el mas noble este ensu forma metálica o disuelto como catión en una solución acuosa.

2.4.1.3.- Corrosión por concentración diferencial y en juntas o grietas

Las recomendaciones en el presente caso son:

- En todo sistema, se debe buscar siempre que la concentración de todos loscomponentes de la fase acuosa, estén nivelados en todas sus partes,principalmente la concentración de oxígeno.

- Si es posible, se deben evitar los espacios confinados o cavidades donde sepudiesen producir diferencias de concentración.

2.4.1.4.- Corrosión por picado

- Uno de los aspectos más importantes es el evitar la presencia de ionesagresivos como cloruros y otros iones que puedan atacarpreferencialmente a alguno de los componentes de la aleación, o de lacapa de productos de corrosión en metales pasivables.

70

- Evitar existan espacios confinados como en la corrosión en juntas ogrietas.

2.4.1.5.- Corrosión selectiva e Inter-granular

- Se debe evitar utilizar metales que hayan sufrido fuerte segregación.

- Utilizar materiales que hayan sido sometidos a un adecuado tratamientotérmico de homogeneización.

2.4.1.6.- Corrosión bajo tensión y con fatiga

- Utilizar materiales resistentes a las tensiones de trabajo sin formación degrietas.

- Sellar las zonas donde se hubiesen producido grietas o exista el riesgo.

2.4.1.7.- Corrosión erosión.

- Utilizar materiales de mayor dureza.

- Evitar la exposición frontal a la corriente erosiva.

2.4.2.- Control de la corrosión

Para el control de la corrosión, se pueden adoptar medidas para:

- Modificar el metal- Modificar el medio- Modificar la interfase o- Crear nuevas intefases

2.4.2.1.- Modificación del metal

Las modificaciones que pueden llevarse a cabo con la fase metálica son las siguientes:

- Una de las primeras medidas, es el tomar en cuenta el diseño del sistemaexpuesto a un medio corrosivo, tratando de recoger varias de lassugerencias dadas en 2.4.1, dependiendo de las características y tipo decorrosión asociado.

71

- Una de las medidas más drásticas es el cambio del material metálicoutilizado, y en este caso se deben considerar dos alternativas: a) selecciónde material – es decir realizar una búsqueda de acuerdo a lascaracterísticas deseadas y reemplazar el material seleccionado por elactual- y b) desarrollo de un material alternativo – que podría involucrarinclusive un largo proceso de investigación y pruebas-. En ambasalternativas será de mucha importancia tener mucho cuidado con lacomposición (el uso de componentes mas resistentes a la corrosión,podría involucrar un mayor costo) y estructura (en el proceso defabricación es necesario tener cuidado con este aspecto como se vio en2.4.1).

2.4.2.2.- Modificación del medio

Las medidas que pueden ser adoptadas para controlar la corrosión modificando elmedio corrosivo son las siguientes:

Una de las primeras ideas es evitar el contacto de las partes metálicas con elmedio corrosivo mediante la des-humidificación. Esta medida es muy útil enambientes cerrados como salas de máquinas, salas de computación o armariosmetálicos con dispositivos electrónicos (telefonía u otros), mediante lainstalación de “aire acondicionado” o agentes químicos, que también puede serútiles para controlar la temperatura ambiental. Sin embargo, si bien la des-humidificación es útil en ambientes cerrados, no lo es en ambientes externos oen sistemas donde el ambiente de trabajo de las piezas o partes metálicas estaen contacto directo con el medio acuoso corrosivo (hélices de barco,agitadores, cascos de barcos, etc.).

La des-aireación del medio, es otra de las medidas útiles en sistemas donde lapieza metálica esta en contacto o sumergida en el medio corrosivo (agitadores,dispositivos instalados dentro de estanques, etc.), es decir, donde sea posiblecontrolar el medio para que se pueda adicionar reactivos químicos oxigenizidas,burbujear gases inertes, u otras medidas que favorezcan la disminución deloxígeno disuelto y molecular en el medio acuoso.Otra de las medidas utilizadasactualmente, es el cambio de las condiciones fisicoquímicas, lo que implicainducir en el sistema cambios de presión, temperatura o composición quedisminuyan la velocidad de corrosión o inclusive tiendan a parar el procesocorrosivo. En los Diagramas Eh-pH para el Fe de las Figuras 2.26 y 2.28, seobserva que realizando cambios en el potencial del medio o el pH, será posiblepasivar el hierro obteniendo un determinado compuesto oxidado estable(protección anódica), estabilizar especies solubles para acelerar el procesocorrosivo o inclusive inmunizarlo (como en el caso de la protección catódica).Cambios de presión y temperatura normalmente no son muy usuales, así queel cambio de composición del medio es lo más utilizado, como ser: incrementoo decremento del pH, introducción de compuestos que actúen sobre la reacciónanódica (ión común, etc.), o formen películas restringiendo el acceso a lasuperficie metálica (inhibición).

72

2.4.2.3.- Modificación de la interfase

Los métodos de modificación de la interfase, puede ser de carácter físico o químico.

En cuanto a los métodos de carácter físico, principalmente esta la preparación de lasuperficie, ya que una superficie altamente rugosa es mas susceptible de presentarcorrosión localizada, también tendrá una mayor velocidad de corrosión al exponer almedio corrosivo una mayor superficie. El deterioro se vuelve crítico, si se asocianademás problemas de desgaste, por lo que en general superficies bien pulidas tendránmejores posibilidades de enfrentar la corrosión o el deterioro en general.

En cuanto a las modificaciones de carácter químico en realidad son principalmente decarácter electroquímico y para explicar las dos alternativas se ha construido elDiagrama Eh-pH de la Figura 2.30. La denominada protección anódica (P.A.), se basaen obtener sobre la superficie metálica óxidos del metal base lo más estables posible,originando una pasivación inducida electroquímicamente (P.Ej.: anodizado del aluminio)o mediante reactivos (P.Ej.: ataque ácido de los aceros inoxidables).

-1

-0.5

0

0.5

1

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16pH

Eh (V

.)

(FeO4)-2

Fe+2

H2O

H2

O2Fe+3

Fe2O3

Fe

Fe3O4

P.A.

P.C.

Figura 2.30.- Diagrama Eh-pH para el sistema Fe-H2O a 25oC,para concentración de especies solubles igual a1x10-4 M, donde se indica el principio de laprotección anódica y catódica.

En la protección catódica (P.C.), la superficie metálica a proteger se mantieneinalterable pero con una alta disponibilidad de electrones, la que puede ser obtenidautilizando ánodos de sacrificio (metal menos noble eléctricamente conectado al metalbase y en contacto con el medio corrosivo, P.Ej. ánodos de zinc instalados en cascosde barcos, o ánodos de magnesio para proteger tuberías enterradas Fig. 2.31).Alternativamente y de mucho uso actual en la industria petrolera, la protección catódicapor corriente impresa (en la Fig. 2.32, se muestra el principio), consiste en proveer loselectrones mediante un rectificador de corriente, lo que implica el uso de energía

73

eléctrica de línea, solar o eólica (en la Fig. 2.33, se muestra un sistema de proteccióncatódica por corriente impresa que utiliza energía eléctrica de línea).

Figura 2.31.- Protección catódica de una tubería enterrada conánodo de sacrificio de magnesio.

Figura 2.32.- Principio de la protección catódica por corrienteimpresa.

74

Figura 2.33.- Protección catódica por corriente impresa detubería enterrada, con energía eléctrica de línea.

2.4.2.4.- Creación de nuevas interfases

La creación de nuevas interfases, implica anteponer al medio una nueva fase, y en ellenguaje actual a esto se denomina protección y se aplica en caso en que el metalbase no puede ser reemplazado por:

- Propiedades mecánicas, difíciles de sustituir.

- Alto costo de los posibles materiales alternativos.

- Dificultades tecnológicas, de reemplazar o instalar utilizando otrosmateriales.

- Disponibilidad local de materiales alternativos o peor aún inexistencia dealternativas que superen los tres anteriores requerimientos.

Los tipos de protección se basan principalmente en el material utilizado, pudiendo serde tres tipos:

- Recubrimientos metálicos (Cap.3), que implica recubrir el metal base conotro metal preferentemente menos noble y en espesores muy bajos.

- Recubrimientos orgánicos (Cap. 4), que implica recubrir el metal base conmateriales poliméricos principalmente (pinturas), en base a lo que sedenominan esquemas de pintado.

- Otros recubrimientos como ser materiales cerámicos o compósitos, no sonmuy comunes, pero podrían ser utilizados dependiendo de las exigenciasprácticas.

75

Dentro de otros recubrimientos, es posible considerar por ejemplo al concreto querecubre los armazones metálicos (acero) de las construcciones. Este tema es y ha sidoestudiado muy extensamente por los investigadores especializados en corrosiónatmosférica y alguno de los aspectos más importantes a ser tomados en cuenta son:

- El Ca(OH)2 que forma el cemento portland al entrar en contacto con elagua forma una solución alcalina y al fraguar el cemento origina unapelícula pasiva (piel de cemento), sobre la superficie del acero, además elCa(OH)2 se concentra en los poros del hormigón, incrementando laresistencia a la corrosión. La acción el CO2 atmosférico sobre el Ca(OH)2,origina la formación de CaCO3, bajando el pH que favorece la disoluciónde la película pasiva y por lo tanto disminuyendo su resistencia a lacorrosión al quedar expuesto el acero.

- La presencia de cloruros puede ser muy perjudicial ya que atacadirectamente la película pasiva y luego de eliminada esta, incrementa lavelocidad de corrosión del acero. Los cloruros pueden presentarse debidoa la exposición a un medio ambiente marino o que contenga alto cloruro, ya veces por descuido, en alguno de los materiales de construcción,principalmente la arena.

- La presencia de oxígeno en el sistema es determinante para los procesosde corrosión y su acción se ve favorecida si el hormigón está sometido aprocesos de secado y humectado, ya que en ambientes secos no existe lainterface para los procesos de corrosión y cuando los poros se encuentransaturados (ambientes húmedos), la difusión del oxígenos es muy lenta.Una vez que el oxígeno llega a la superficie metálica (sin protección),mecanismos como la aireación diferencial, pueden ser muy importantes.

- Otros mecanismos de corrosión como la corrosión galvánica y la presenciade corrientes vagabundas es menos frecuente, a menos que seintroduzcan al sistema otros metales a modo de protección o existanfuentes de energía cercanas y sin un adecuado control.