“Enfoque Básico Sales Solubles”

Curso Inspección Recubrimientos para

Metal y ConcretoFernando Palma Álvarez

Inspector Certificado

Especialista Recubrimientos Marinos

NACE International #10501- Nivel 3

Sales

Como han cambiado las especificaciones?

• Comparadores visuales y estándares visuales por decadas.

• No se tenía en cuenta los contaminantes no visibles.

• La descontinuación de recubrimientos con plomo – que transformaban en compuestos no higroscopicos.

Definición

• NACE International (Corrosion Society,) “ cualquier compuesto conductor debería ser considrado un sal.”

• Centenares de compuestos químicos son conductores pero no todos son perjudiciales para los recubrimientos.

Definición

• Society for Protective Coatings SSPC, Protective Coatings Glosario

“Compuesto químico iónico que se disuelve en agua, que forma una solución de iones positivos y negativos”

• , Cloruros , sulfatos y Nitratos y en la industria se pueden encontrar en un sin número de industrias.

• “Limite permisible de sales” concepto que se expande.

Nunca se estandarizará o se

llegará a un consenso dado el sin número de sistemas y ambientes.

• Años 70 NASA 5 (mg/cm2) sobre la

superficie antes de pintar.

• NASA - KSC-STD-0001-Debido a tan alta exigencia debió permitir la violación de su norma

• Años 9010 mg/cm2 no-inmersion y a 5 mg/cm2 para inmersión.

• Depto transporte EEUU (DOT) 10 mg/cm2 pero se han encontrado algunas fallas prematuras

¿De donde provienen las sales?

• Cloruros de ambientes marinos, tratamiento de aguas , blanqueo de papel y productos para descongelar.

• Sulfatos generados a partir de las emisiones “stack gas” y emisiones de diesel (oxidación del dioxido de azufre) y los Nitratos del diesel y las emisiones de los autos (oxidized from nitrous oxide).

• Convierten en ácidos debiles sulfurico y ácido Nitrico cuando se ponen en contacto con la humedad y se precipitan como lluvia ácida

• Acido Clorhidrico y Sulfurico son ampliamente utilizados en el mundo.

• Fertilizantes a base Nitrogeno, durante su manufactura, transporte y uso resultan en nitratos oxidados, otra sal.

• Sin la intervención del hombre , nitrogeno se encuentra en un ciclo constante, presencia en el ambiente para deposición y descargas eléctricas, convierten el nitrogeno de la atmosfera en Oxidos de Nitrogeno, que pueden formar ácido nitrico:

• Ataque ácido de superficies de concreto, generalmente con acido hidroclórico , dejan residuos de cloruros; ataque con ácido sulfúrico deja residuos de sulfatos.

• Carbonatación- baja de pH , ataque acero

¿Como las sales impactan el desempeño de un recubrimiento?

• Absorben y mantienen la humedad. • Sales transportan la humedad a

través de los recubrimientos por osmosis.

• Incrementan la conductividad del eléctrolito en la celda de corrosión.

• Las diferentes concentraciones de sales causan flujo de corrientes.

• Sales reducen el pH. Introducen Oxigeno a traves de la película de pintura, las sales se oxidan, liberando ácido hidroclorico con un pH tan bajo bajo como 1.5, que ataca el ácero.

• Higroscopicas >>>>>> Humedad

• Estabilidad hidratadas• Sobre la superficie sales

como Cloruros, Sulfatos y Nitratos hacen lo mismo cuando se dejan sobre una superficie metálica.

• Elementos de Una celda de corrosión

¿Como las sales impactan el desempeño de un recubrimiento?

• Sales sobre la superficie a pintar- ampollamiento osmotico

¿Como las sales impactan el desempeño de un recubrimiento?

! Todos los recubrimientos

líquidos son permeables !

• Concreto = Metales, absorben agua y producen ácidos debiles.Atacan el concreto.

• Estas sales , en sistemas en inmersión o de húmedad alta causan ampollamiento osmotico.

• Se pueden formar cuando se hace el ataque con ácidos.

• Igualmente interfieren con la adhesión entre capas.

¿Que pasa con el óxido de formación rápida?

• Tome un cupón, ataque abrasivo a Grado Metal Blanco , coloqueló en un angulo de 45º, y rieguelé encima agua des-ionizada. Se humectará totalmente pero no se oxidará !

• Tome otro cupón de acero , igualmente preparado, riguelé agua corriente (de la llave) y se formará un óxido ligero.

• Haga el mismo procedimiento , pero utilice agua mar.

• Programa National Shipbuilding Research, en documento oficial establece,

“Acero limpio libre de contaminantes no se oxidará, aún en ambientes de 100% de Humedad Relativa expuestas por 1000 horas.”

• Abrasivo -Abrasivo & lavado.• WB & lavado• Lavado con Removedor de sales

Cupones en acero al carbono contaminados con sales

(izq a der):

¿Como identificar las sales y hacer pruebas de

detección?

• Ninguno de los métodos mide los contaminantes directamente sobre la superficie.

• Los contaminantes deben ser extraídos de la superficie y colocados dentro en una solución donde puedan ser medidos en partes por millon (ppm).

• Eficiencia de Extracción.

• Ningún método puede extraer el 100% de los contaminantes y su eficiencia difiere de método a método.

• Una vez los contamiantes están en la solución existen variedad de métodos para medir la concentración de un ión en particular en ppm.

• Esto también varía de método a método, con diferentes grados de dificultad , certeza y otras limitaciones, tales como le limite mínimo de detección.

• Para poder tener información útil los ppm se deben convertir en unidades microgramos por centímetro cuadrado (mg/cm2), o sea una determinada cantidad de sal sobre unárea especifica, algo importante para una buena preparación de superficie.

• Para hacer esta conversión, multiplique la concentración de sales en la solución (ppm) por el volúmen del liquido de estracción (ml) y luego divida ese resultado por el área de la prueba (cm2 ). Unidades del resultado mg/ cm2

SSPC-TU-4, Métodos para la recolección y análisis de sales solubles en el sustrato.

• No importa los cuidados que se tengan al realizar las pruebas siempra existirán los limitantes comentados.

SSPC-TU-4

• Eficiencia recolección de Muestras

• Swab 25 and 35%, (laboratorio)• Celda adhesiva. 45 to 60%. • CHLOR*TEST 65 to 75%,

Especificación

• Una buena especificación debería estipular el método de prueba, el resultado aceptable y/o el factor que ha de ser utilizado en los diferentes métodos

¿Como remover las sales?

• La remoción puede ser fácil o extremadamente difícil, dependiendo de las condiciones particulares, las que pueden variar considerablemente.

• El ión cloruro nunca se encuentra solo !• El ión cloruro se empareja con otros

compuestos químicos. Para estabilidad, los iones cloruros (igualmente aplica a sulfatos nitratos) forman compuestos como cloruro de sodio, cloruro de cinc, cloruro de plomo o cluroro ferrico u otras combinaciones.

• (1 mg of FeCl3 = ~3,686,600,000,000,000 molecules),

• En muy pequeñas imperfecciones en el recubrimiento permiten el paso del ión hasta el sustrato metálico, con la afinidad del ión al metal, deja el sodio y se enlaza con el metal para obtener una mayor estabilidad. El enlace del ión cloruro con el metal es electroquímico que es extremadamente fuerte.

• Las sales superficiales se pueden remover con presiones menores a 2000 psi, pero la remoción de sales adheridas electroquímicamente pueden requerir hasta de 40,000 psi (UHP-WJ)

• Para una mayor efectividad , un removedor de sales debe tener las siguientes propiedades :

• 1) pH < 7.0 para facilitar la remoción, pero que no cause una capa de hidróxidos que enmascaren las sales.

• 2) Se debe poder utilizar con aguas que tenga un relativamente alto nivel de contenido de cloruros, como hasta de 600 ppm,

• 3) No deje ningún tipo de residuo que interfiera la adherencia del sistema protector 4) Ni que deje película alguna que deba ser removida con lavados posteriores.

• Utilizando removedor de sales y agua a presión de 3000 psi se pueden remover las sales en una superficie previamente “sandblasteada”.

• Cavidades ---Presión del agua

Niveles de Sales Corrosivas

• Ensayo en Cupones sandblasteados fueron contaminados con cantidades de sales conocidas, se le aplicarón una capa de epoxico y otra de acabado vinilico y fueron expuestos en camara húmeda durante cuatro semanas.

• Los resultados indican que superficies contaminadas con cloruros a 10 microgramos/cm2 o con sulfatos a 20 microgramos/cm2 presentaron ampollamiento , mientras que superficies contaminadas con 5 microgramos/cm2 de cloruros y 10 microgramos/cm2 no presentarón ampollamiento.

• Europa • Sistemas de Protección con capas de

bajo espesor (< 10 mils) se establece que 7 micrograms/cm2 of cloruros y/o 16 micrograms/cm2 de sulfatos causan ampollamiento. En sistemas de espesores de hasta 50 microgramos/cm2. no se encontro ampollamiento.

• Los resultados de ensayos muestran que niveles de cloruros entre 2 - 10 micrograms/cm2 puede cuasar fallas prematuras y con productos más tolerantes a cloruros se requiren nivels hasta de 10 - 20 micrograms/cm2 o más para encontrar falas prematuras.

• Fabricantes 5 - 10 ppm de cloruros como nivel máximo para inmersión o interior de recipientes y 10 - 20 ppm de cloruros como nivel máximo para exposición externa (exterior tuberías, exterior tanques o recipientes).

• U.S. Navy Nivel aceptable <3

microgramos/cm2 para Obra Viva.

• Fabricantes Ya empiezan a hacer recomendaciones sobre niveles permisibles para el desempeño de sus recubrimientos

• La contaminación Industrial y atmósferica son las mayores fuentes de contaminación con sales solubles.

• Todas las sales solubles que no se remuevan del acero durante procesos de preparación de superficies pueden producir ampollamiento osmotico del recubrimiento.

• Los cloruros y sulfatos reaccionan químicamente con el acero y forman celdas de corrsión que causan acelerada degradación del acero.

CONCLUSIONES

• Niveles muy bajos de cloruros o sulfatos son suficientes para inducir deterior en elos recubrimientos.

• Técnicas convencionales de preparación de superficies, incluyendo limpieza con chorro abrasvio, no remueven los contaminantes embebidos.

• Existen varias técnicas para la detección de los niveles de contaminantes

CONCLUSIONES

• Foto 1 muestra seis(6) cupones, 3" x 6", que fueron expuestos a 5% solucion de cloruro de sodio en una camara de niebla salina por un periodo de aprox 14 días. Notese que el óxido está uniformemnete distribuído en toda la superficie.

• Foto 2 son los mismo cupones después que fueron sanblasteados a Metal Casi Blanco

• Inmediatamente después del abrasivo en seco los cupones fueron lavados con agua corriente a 3000 psi Foto 3 La fotografía fue tomada a las 24 horas después de la lavada.

• Otro cupón fue lavado de la misma manera pero utilizando 1% de removedor de sales y la foto muestra el cupón 24 horas después : La Foto 5 muestra el cupon de control expuesto a la intemperie por 24 horas y después fotografiado

• En la foto 5, las zonas de concentración de sales están corroídas

Método de Extracción

Pruebas – Tubos

! Gracias !Fernando Palma Álvarez

Inspector Certificado

Especialista Recubrimientos Marinos

NACE International #10501- Nivel 3