Definición de Corrosión
Ingeniera Química
La corrosión es un fenómeno redox, en donde en general un metal se deteriora a causa de su contacto con un medio que propensa la reacción de oxidación–reducción.
Típicamente, una celda de corrosión está formada por un ánodo y un cátodo, en donde, por ejemplo que trabajemos con un acero al carbono, el hierro se oxida pasando de Fe a Fe+2 (en la zona anódica) y en la zona catódica, suponiendo que haya contacto con el agua, se produce la reducción de esta, formando OH– (hidroxilos) y O2 y se forma hidróxido de hierro al combinar Fe+2 y OH–.
Entonces, definimos la corrosión como un proceso químico en el cual un metal (o una aleación) se solubiliza formando un catión, que, en general, formará parte de un óxido o hidróxido. De allí es que surge el común dicho que dice “los metales se oxidan”, ya que, a partir de corroerse, los metales forman óxidos.
La famosa “herrumbre” que solemos ver en las costas no es más que el óxido de hierro formado por la corrosión de este metal, cuando existe humedad sobre la superficie del hierro (Fe) se liberan electrones al formar iones ferroso (Fe+2) y férrico (Fe+3), estos actúan como ánodos propiciando la liberación de electrones que fluirán hacia el cátodo, en donde en presencia de oxígeno (O2) formarán óxido ferroso (FeO) y óxido férrico (Fe2O3), estos óxidos precipitan y forman incrustaciones. Cabe destacar que, como vimos anteriormente, un subproducto podría ser la formación de hidroxilos (OH–) a partir de la reducción del agua oxigenada.
Los ejemplos fueron dados en función del Hierro porque es uno de los metales con mayores aplicaciones en la industria y que presenta mayores problemas de corrosión, pero cabe resaltar que es un fenómeno que se da en una gran cantidad de elementos metálicos y aleaciones de estos.
Ahora bien, ¿por qué la corrosión es un fenómeno tan estudiado en todo el mundo? Básicamente, porque es un fenómeno tan destructivo que ha sido capaz de derribar puentes, arruinar plantas industriales, provocar la rotura y pinchadura de líneas de petróleo y gas causando accidentes invaluables, entre otros tantos miles de acontecimientos. En fin, es un proceso por el que el hombre lucha constantemente por evitar, tal es así que se han desarrollado una gran cantidad de tecnologías y métodos en pos de prevenirla y de prevenir accidentes causados por ella. Un dato estremecedor es que Estados Unidos estima que el costo de la corrosión anual para la Administración de Autopistas es de USD 500.000 millones.
Ejemplos de métodos para la prevención de la corrosión
El uso de inhibidores de corrosión, agentes químicos que actúan como una película o film sobre la superficie metálica evitando que los elementos corrosivos entren en contacto con ella.
Gran cantidad de tipos de revestimientos han sido diseñados para prevenir la corrosión interna y externa de superficies como así también las tecnologías de protección catódica. En este último caso, hay diferentes tipos de tecnologías, sin embargo, siempre se busca evitar la reacción de corrosión de un determinado metal.
En el caso de la protección catódica por ánodos de sacrificio se intenta facilitar la corrosión de otro metal (protegiendo la superficie que se desea cuidar) colocando un metal que sea más fácilmente corroíble y este mismo, una vez que culmina corroyéndose (se agota) debe ser reemplazado. Fundamentalmente, el principio se basa en la FEM de una pila, en donde se busca un metal con potencial de reducción más negativo que el metal a proteger y de esa manera, termodinámicamente, no hay corrosión electroquímica con el metal protegido.
Otro caso es la protección catódica por corriente impresa, en donde la estructura metálica se une eléctricamente a un polo negativo desde una fuente de corriente continua con un polo positivo (ánodo) que cierre el circuito generando una diferencia de potencial desde una fuente externa y no desde los dos metales (como en el caso de los ánodos de sacrificio). En general, esta última técnica es ampliamente utilizada en la industria de los hidrocarburos y pesquera, para la protección de líneas de transporte y de buques.
Tipos de corrosión
Cuando hablamos de “tipos de corrosión” nos referimos a las distintas causas que pueden llevar a que un metal se deteriore mediante un proceso químico que provoca su oxidación.
Existen muchos estándares internacionales que se dedican a dar lineamientos en la identificación de mecanismos de deterioro a causa de la corrosión, como así también describen los mecanismos en cuanto a las condiciones necesarias para que tengan lugar y dan sugerencias sobre los métodos de inspección efectivos para identificarlos, sus morfologías de daño más típicas, los materiales que pueden verse más afectados, las medidas de mitigación que pueden llevarse a cabo, entre otros parámetros que se mencionan.
Los documentos más reconocidos, por ejemplo, para trabajar con estos mecanismos en la industria del Petróleo y el Gas son: API 571, ASME PCC3 y publicaciones de NACE (por “National Association of Corrosion Engineers”), la cual es una de las entidades con más prestigio en el tema.
En estos estándares se describen una serie de mecanismos asociados a la corrosión, si bien son varios, vamos a centrarnos en algunos de ellos y dar una breve explicación.
Cabe recordar que la corrosión es un proceso natural, ya que es termodinámicamente posible (o espontáneo) y que, como bien habremos escuchado, es una de las causas principales de fallas de ductos y gasoductos, recipientes de plantas químicas, buques y puentes.
Si bien la corrosión es un proceso redox (reducción – oxidación), es un fenómeno complejo de estudiar ya que puede ocurrir de distintas formas y se ve afectado por distintas variables como la composición química, los materiales, las velocidades de flujo, los revestimientos, la resistencia eléctrica del metal, el espesor, entre otras tantas, pero en todas ellas hay algo en común que es la interacción que existe entre el material y el medio corrosivo.
La corrosión se puede manifestar a través de distintas morfologías como puede ser: una grieta (bajo tensión), intergranular, generalizada (no hay una zona específica donde actúa sino en toda la superficie metálica) o bien localizada y se observan picados o “pitting”. Dependiendo del tipo de corrosión se asocia una determinada morfología de daño o combinación de ellas.
Corrosión atmosférica
El tipo de corrosión más universal es la corrosión atmosférica y se da por presencia de agentes corrosivos en el ambiente atmosférico, como puede ser SO2 o bien agentes que contribuyen a acelerar procesos corrosivos como los cloruros. Es por ello que, en zonas costeras o marinas, este tipo de corrosión es predominante donde el porcentaje de humedad relativa es mayor. Su morfología es de tipo generalizada, ya que el desgaste se produce de manera uniforme, aunque por la acción de diferentes agentes pueden observarse zonas con picaduras.
Corrosión galvánica
Se produce, como su nombre lo indica, cuando dos metales están en contacto eléctrico en un medio (electrolito) que es corrosivo. Esto provoca una fuerza impulsora (movimiento de electrones entre metales) debido a la diferencia de potencial electroquímico y se forma una celda electroquímica, con la presencia de un ánodo y un cátodo, en donde el metal menos noble se corroe rápidamente. En general, este tipo de corrosión se manifiesta en forma de picado.
Erosión–Corrosión
Es un fenómeno que ocurre en simultáneo y se da cuando a través de la erosión de un material se remueve material de la superficie metálica, ya sea por la acción de partículas arrastradas o por las altas velocidades de fluido, dejando a la superficie expuesta al contacto con agentes corrosivos e incrementando la corrosión. En este caso, factores como la velocidad de flujo, la presencia de solidos en suspensión, el tamaño y su forma son factores relevantes.
Este tipo de corrosión o bien de mecanismo combinado es detectable en áreas propensas de alta turbulencia o bien donde existen cambios de dirección brusco como codos, boquillas, bafles, componentes internos de equipos, etc. En una primera instancia, se manifiesta de manera uniforme y generalizada, lo que dificulta su identificación, aunque con el paso del tiempo se observa su morfología típica de un “desgarramiento” o también conocida como “herradura de caballo” en el sentido de la dirección de flujo.
Trabajo publicado en: Ene., 2022.
Referencias
La corrosión: el peor de los villanos cuando dominan los metales / Marcela Vázquez. - 1a ed. - Mar del Plata: EUDEM, 2018Foto: Fotolia - leo_nik
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