UNIVERSIDAD TECNOLÓGICA DE TABASCO

Q. M. PREVENCIÓN DE CORROSIÓN

Inspección de la perdida de material en acero sometido en diferentes ambientes

CASTILLO MOLINA ROBERTO CARLOS

CONDE GUZMÁN LUIS GIOVANNY

HERNÁNDEZ ALEJANDRO LUZ MIRIAM

CONTENIDO

Págs.

Introducción……………………………………..…………………………………………………3

Objetivo…………………………………………….………………………………………………4

Metodología……………………………………..…………………………………………………5

Aplicación de la metodología……………..

…………………………………………………………………………6

Resultados obtenidos…………………………………..………………………………………………………10

Conclusiones………………………………………………………………………………………12

Recomendaciones………………..………………………………………………………………13

INTRODUCCIÓN

La corrosión, un problema que preocupa a la industria, puede reducir la vida de servicio u ocasionar la falla total de las piezas fabricadas. Estos problemas impactan directamente en la eficiencia de los procesos de manufactura y sacrifican los buenos acabados, la corrosión implica desde el manchado metálico, hasta el ataque destructivo del metal mediante una reacción electroquímica en su medio ambiente. Con la finalidad de monitorear el comportamiento metálico cuando es sometido a un ambiente especifico, se llevó a cabo un estudio del material acero al carbono sin algún tipo de protección anticorrosiva, sometiéndolo en diferentes ambientes agresivos para observar el cambio de las características y pérdida de peso del material, durante un tiempo de exposición de 48 días.

Para llevar a cabo este análisis se eligieron 4 probetas de acero y 4 ambientes específicos para cada una de ellas

Probeta 1. Ácido clorhídricoProbeta 2. Agua salinaProbeta 3. Enterrada cerca de desechos de aguas residualesProbeta 4. Galvanizada

OBJETIVO

Verificar si existe variación en las propiedades físicas y pérdida de masa del material acero al carbono cuando es sometido en ambientes agresivos.

OBJETIVOS ESPECÍFICOS

Evaluar el efecto de ácido clorhídrico en acero al carbono, mediante la observación física del material y la diferencia de masa antes de someterlo en ambiente ácido y después de 48 días de exposición.

Verificar el comportamiento de acero al carbono, cuando es sometido en agua salina, mediante la observación física y diferencia de masa antes de someterlo al ambiente salino y después de 48 días de exposición.

Estudiar los cambios en el material de acero al carbono, enterrado en un ambiente húmedo, sin salinidad, con altos contenidos de contaminantes de aguas residuales, mediante la observación física y diferencia de masa antes de someterlo al ambiente y después de 48 días de exposición.

Determinar la variación de las propiedades físicas y pérdida de masa del material acero antes y después de 48 días de exposición al medio ambiente con un par galvánico.

METODOLOGÍA

1. Seleccionar el material a inspeccionar y los ambientes a los que serán sometidos.

2. El material seleccionado debe estar libre de impurezas y sin ningún daño físico en sus propiedades. (grietas, rayones, etc.)

3. Tomar los datos generales del material seleccionado (fecha de inicio, características de las probetas, peso de las probetas).

4. Someter las probetas al medio seleccionado, (anotar las observaciones de las condiciones y características del ambiente, resistividades).

5. Observar constantemente las muestras y anotar las características físicas (olor, color, cambio físico de la pieza, cambio físico del medio). Durante 42 días.

6. Retirar las piezas del medio, limpiar las probetas, medir la masa y observar si ocurrió algún cambio en el material.

7. Comparar los datos iniciales con los resultados obtenidos después el tiempo de exposición y anotar las observaciones y conclusiones.

APLICACIÓN DE LA METODOLOGÍA

1. Se seleccionó el material inspeccionar y se determinaron los ambientes a los que serán sometidos durante 48 días.

Material acero al carbonoProbeta 1 Sumergido en ácido clorhídricoProbeta 2 Sumergido en agua salinaProbeta 3 EnterradaProbeta 4 Galvanizada

2. Se realizó una limpieza cuidadosamente en la superficie del material seleccionado, para evitar que el factor impureza influyera en el análisis. Ver Fig.1

Figura 1

3. Tomar los datos generales del material seleccionado (fecha de inicio, características de las probetas, peso de las probetas). Ver Fig. 2

Fecha de inicio: 11 de febrero del 2011Probeta 1 W inicial= 16.4gProbeta 2 W inicial= 15.3gProbeta 3 W inicial= 18.7gProbeta 4 W inicial= 16.5g

Figura 2

4. Preparar el medio al cual se van a exponer las probetas.4.1. Se preparó una solución de ácido clorhídrico en las cual se introdujo la

probeta número 1.

4.2. Se preparó una solución saturada de cloruro de sodio en 200ml de agua la cual se colocó en un recipiente donde se introdujo la pieza y permaneció tapado durante el tiempo de observación.

4.3. Se seleccionó el lugar donde se enterró la pieza, y se anotaron las siguientes observaciones.

Descripción del lugar Ambiente húmedo, sin salinidad, con altos contenidos de contaminantes de aguas residuales.

Resistividad de suelo 1m 55.8 Ω-cm

Resistividad de suelo 2m 28.4 Ω-cm

4.4. Se colocó la probeta No 4 directamente en el ambiente con un metal de diferente composición.

5. Las probetas permanecieron en el medio con un tiempo de exposición de 48 días, durante ese tiempo fueron monitoreadas constantemente para registrar observaciones.

OBSERVACIÓN A LA PRIMERA SEMANAPROBETAS OLOR COLOR APARIENCIA

FÍSICA DEL MATERIAL

Probeta 1 (ácido clorhídrico)

Oxido Oscurecimiento de la placa

Oxido depositado en la superficie del material

Probeta 2 (agua salina)

Oxido Café Oxido depositado en la superficie del

materialProbeta 3 (enterrada)

Sin olor Manchas café rojizo y verde-azules

Escamas metálicas en la superficie del material.

Probeta 4 (galvanizada)

Sin olor Manchas oscuras Manchas oscuras en la superficie del metal

OBSERVACIÓN A LA CUARTA SEMANAPROBETAS OLOR COLOR APARIENCIA

FÍSICA DEL MATERIAL

Probeta 1 (ácido clorhídrico)

Oxido fuerte Negro Oxido depositado en la superficie del material, en el fondo y en las paredes del recipiente, color de la solución café rojizo.

Probeta 2 (agua salina)

Oxido Negro Oxido depositado en la superficie del material y en el fondo del recipiente. Poca variación de olor y color en la solución.

Probeta 3 (enterrada)

Sin olor Negra con escamas café-rojizo y verde-azules

Oscurecimiento d els placa con escamas metálicas en la superficie del material.

Probeta 4 (galvanizada)

Sin olor Manchas negras Manchas oscuras en la superficie del metal

6. Retirar las piezas del medio, limpiar las probetas, medir la masa y observar si ocurrió algún cambio en el material.

Fecha de retiro: 31 de marzo del 2011Probeta 1 W final= 15.2gProbeta 2 W final= 14.4gProbeta 3 W final= 17.3gProbeta 4 W final= 16.4g

7. Comparar los datos iniciales con los resultados obtenidos después el tiempo de exposición y anotar las resultados y conclusiones. Ver Fig. 4

Fig. 4

RESULTADOS OBTENIDOS

Desgaste del material

GRAMOS PERDIDOS (W inicial- W final)AMBIENTE W inicial W final G perdidos

Ácido clorhídrico

16.4g 15.2g 1.2g

Agua salina 15.3g 14.4g 0.9gEnterrada 18.7g 17.3g 1.4gGalvanizada 16.5g 16.4g 0.1g

Al medir la masa en gramos de las probetas al final del experimento, podemos observar que si hubo pérdida de masa, siendo la placa que permaneció enterrada cerca de desechos de aguas residuales, la que mayor pérdida de masa en gramos reportó, y represento mayor diferencia en su apariencia física, ya que se observó muy deteriorada al final del experimento.

En este contexto se tomaran en cuenta los diversos factores y los resultados obtenidos en la práctica para especificar de alguna manera los cambios del material tanto como: coloración, olor, textura o forma y el peso, todo esto para poder entender de forma general lo que puede ocurrir con un material que se expone a un medio agresivo.

Los resultados obtenidos en esta práctica demostraron que la resistencia a la corrosión de los materiales empleados puede variar mucho dependiendo de las propiedades del metal tanto físicas y químicas, de la misma manera se toma en cuenta cualquier característica del material que le pueda ocasionar tanto la sustancia a usar, como el medio a probar todo esto en base a los datos que surjan con el tiempo transcurrido de la prueba.

Por otra parte la prueba consistió en tomar probetas de un material acero, para después de permanecer un lapso de tiempo se pudiesen determinar una variedad de factores entre ellos la más importante EL PESO, pues en algunos casos este puede variar ya que algunas veces disminuye pero en otras aumenta, tal es el

ejemplo de algunas probetas enterradas las cuales según estudios y pruebas pueden aumentar de peso por un fenómeno llamado depositación de óxidos adherentes.

Este consiste en una serie de procesos guiados por la temperatura y el medio que tiene que ser rico en minerales, sales y compuestos superficiales de la tierra los cuales se encuentran disueltos desde el manto superficial hasta las capas de

arcilla, de tal manera que lenta pero progresivamente aumentara la adición de minerales a la placa y con ello se formara una mini-capa de metal la cual seguirá continua y solo disminuirá si el ambiente en el cual es expuesto es cambiado.

Por otra parte existen casos especiales como cuando la corrosión es producida en zonas localizadas finas, es entonces cuando el peso deja de ser un factor importante y el cambio de las propiedades mecánicas pasa a ser el estudio más efectivo.

Por último sabemos que muchas veces el acero contiene de fábrica una fina película la cual es empleada como protección del mismo, mas sin embargo en ambientes bruscos esta puede desaparecer y de esta manera darle paso a la creación de una celda electrolítica (ánodo, cátodo, electrolito) y con ello disminuir sus propiedades como las mecánicas y físicas al cambiar de forma, pero también puede ocasionar diferentes tipos de corrosión (hendiduras, picaduras, etc.) y con ello provocar el desprendimiento del material y de esta forma destruir el material con el paso del tiempo.

CONCLUSIONES

Los ambientes seleccionados representaron alta agresividad en el material acero al carbono, debido a que las muestras fueron introducidas sin ningún tipo de protección.

La pieza que perdió menos material, fue debido a que el par galvánico no influyo directamente sobre el material como ocurre en los remaches, sin embargo puede representar un fenómeno de corrosión si permanece durante mucho tiempo, ya que si el metal de diferente composición tiene mayor diferencia de potencial, actuara como cátodo oxidando en metal en observación.

El agua salina y los acido también representa un medio agresivo para las estructuras de metal modificando sus propiedades y disminuyendo su volumen, debido a que los cloruros son muy agresivos cuando reaccionan con H+

(hidrogeno) afectando la superficie del material.

Los contaminantes son un factor que influye en el deterioro del acero debido a que esto es un ambiente favorable para el desarrollo de microorganismos y estos a su vez, producen sulfatos en sus procesos metabólicos, que reaccionan con el material y con el agua, produciendo sulfuro ferroso e hidróxido férrico.

En este experimento se estudiaron algunos tipos de corrosión como: picaduras y corrosión generalizada, que se pueden apreciar en la probeta enterrada. Ver Fig. 5

Fig. 5

Las pruebas demostraron que el acero empleado en esta práctica, no resistió estar expuesto a un medio liquido (electrolito) o solido (enterrado) ya que de cualquier forma se observó el proceso de corrosión desde altos hasta bajos niveles de pérdidas de material (corrosión).

RECOMENDACIONES

Se recomienda antes de efectuar las pruebas de análisis que se cuente con una buena inspección de limpieza de los materiales a usar en la prueba y se tomen en cuenta las características de los diferentes medios.

Después realizar un análisis en el cual se pueda entender los diferentes factores que contiene el ambiente en el cual serán sumergidas y enterradas las probetas. Seguido de esto analizar los factores como pH, resistividad del suelo, temperatura, etc. Todo esto nos ayudara a llevar a cabo un buen trabajo en el cual no se contamine el material ni la sustancia a emplear.

De igual manera sabemos que un material desnudo expuesto a los factores anteriores es muy vulnerable y por consiguiente puede ocasionar una gran pérdida de material con el tiempo, por eso es recomendable aplicar un recubrimiento y antes de este una limpieza con el esmeril si el objeto a limpiar es pequeño o con sand-blast si es de grandes dimensiones, lo que se quiere conseguir con esto es un buen perfil de anclaje en el cual se puede adherir de una manera excelente el perfil de anclaje y con ello una mejor protección.

De la misma forma se debe aplicar una buena inspección visual la cual deberá ser constante para verificar los cambios del material y con ello llevar un buen control de la velocidad de corrosión efectuada por el ambiente en el cual se encuentre.

En un análisis más complejo, como en las infraestructuras es recomendable aplicar las técnicas de ensayos no destructivos, como líquidos penetrantes, o ultrasonidos, para verificar fisuras, agrietamientos, incrustaciones, picaduras, etc.

Como ya sabemos es recomendable seguir una serie de pasos como los anteriores para llevar a cabo un buen proceso estadístico de los cambios que pueda ocasionar la corrosión en las diferentes pruebas efectuadas a las probetas y con ella entender más a fondo las propiedades del material y el proceso acelerado de la corrosión que se encuentra disperso en el ambiente al cual se expondrá el material.

Cuando se realiza un diseño de construcción de alguna planta en la cual se empleara un determinado tipo de acero, es necesario elegir el material empleado de acuerdo a los especificaciones de operación del material y al medio en el cual operará, sin embargo es recomendable que se le aplique un sistema de protección anticorrosiva, ya que si el metal no se protege, es más susceptible a deteriorarse al interactuar con el medio, donde se llevaran a cabo los proceso de aceleración de corrosión, originando así, daños en el material, y daños en el ambiente.

Un sistema de protección anticorrosiva protege el material previniendo la corrosión o minimizando su efecto, prolongando así la vida útil del material empleado.

Los sistemas de protección anticorrosiva más recomendados son los recubrimientos anticorrosivos, debido a que forman una película que protege el material aislándolo del medio, y minimizando el efecto agresivo de este sobre el material.