Caso practico ciencia de materiales

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Escuela Superior de Ciencias Experimentales y Tecnología

GRADO EN INGENIERÍA QUÍMICA

CIENCIA E INGIENERIA DE LOS MATERIALES

Curso Académico 2017/2018

CASOS PRÁCTICOS: CORROSIÓN EN LOS MATERIALES

Jorge R. Ugaz Videla (IQ+IOI)

ÍNDICE

Caso práctico 1        3

Caso práctico 2        3

Caso práctico 3        4

Caso práctico 4        5

Caso práctico 1

En el primer caso, se observa una grieta con aspecto ramificado producido por un mecanismo de corrosión bajo tensión.

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Figura 1: Aspecto de la tubería tras el fallo.

La presencia de presión para que el fluido circule y un material metálico en contacto con un medio agresivo, como puede ser el agua, permiten que se produzca corrosión bajo tensión.

Este mecanismo se produce en dos etapas, una de incubación y otra de desarrollo de la grieta. Y es producido por efecto electroquímico, mecánico o participación de ambos. Estos escenarios podrían ser heterogeneidades en la fase metálica, roturas locales de películas pasivas por efecto de aniones agresivos, y que, junto con la deformación, al menos elástica, producida por la tensión a la que se encuentra sometida el material, forman pequeñas picaduras o cavidades. Una vez formada la cavidad, en la etapa de incubación, la tensión se acumula en esta produciéndose el desarrollo de la grieta.

Por tanto, se podría suponer que el desplazamiento del agua sobre la tubería, el cual actuaría como medio agresivo produciendo el efecto electroquímico; la tensión a la que se encuentra sometida el material de la tubería y favorecido por la alta temperatura del fluido, son los motivos que en su conjunto han producido una fuga en la tubería de refrigeración.

Caso práctico 2

En el segundo caso, se observa una serie de picaduras en la tubería.

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Figura 2: Aspecto de la tubería tras el fallo.

En primer lugar, el yacimiento en que se encuentra constituye un medio heterogéneo, en lo que se refiere a composición química, granulometría, grado de humedad, PH, nivel de aireación, resistividad eléctrica, etc. Todos estos factores inciden en el grado de corrosión de la estructura metálica en contacto con el terreno.

La reacción anódica en estas condiciones es la de disolución del metal o pila de concentración.

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Y la reacción catódica es, habitualmente, la de reducción del O2 o pila de aireación diferencial.

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Aunque en este caso debido al terreno rico en materia orgánica (suelos ácidos), como puede ser el petróleo, puede también producirse reducción de H+.

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Por otro lado, el agua de mar se puede considerar un medio agresivo, produciéndose corrosión marina, debido a su elevada conductividad y salinidad, así como los cloruros que producen roturas locales de las películas pasivas. Las altas temperatura a la que se someten los fluidos en el proceso de fracturación hidráulica y la profundidad a la que se encuentra favorecen este tipo de corrosión.

Además, la corrosión marina desarrolla fenómenos de corrosión microbiológica, este tipo de corrosión electroquímica se produce bajo presencia de microorganismos que generan una biopelícula microbiana denominada “microfouling”, a partir de este se desarrollan organismo de mayores dimensiones que constituyen lo que se conoce como “macrofouling”, el conjunto de estos dos constituye el “biofouling” o bioensuciamiento modifica las condiciones corrosivas del medio. En nuestro caso en particular, este tipo de corrosión es producido por las bacterias de agua de mar.

Por tanto, se podría decir que las picaduras producidas en el material metálico se han generado debido al agua de mar que ha generado: corrosión marina, favorecidas por la profundidad y creando rupturas locales de películas pasivas; corrosión microbiológica, favorecida por los fenómenos ocasionados por la corrosión marina. Y que junto con la heterogeneidad del yacimiento la cual genera distintas pilas de corrosión.

Caso práctico 3

En el tercer caso, se observa una oxidación severa del material metálico.

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Figura 2: Aspecto de la tubería tras el fallo

Al tratarse de una central hidroeléctrica utiliza el agua para poder generar electricidad, esta agua produce una corrosión que se ajusta al modelo general y que requiere de presencia de oxígeno (O2).

Reacción anódica: [pic 9][pic 10]

Reacción catódica: [pic 11][pic 12]

 La presencia de CO2, la concentración de sal la cual eleva la conductividad, la temperatura y la velocidad de desplazamiento sobre la superficie metálica pueden acentuar el grado de corrosión.

Para impedir la corrosión se podría modificar el medio evitando la introducción de aire (oxígeno), por ejemplo, mediante el empleo de bombas. Mediante el uso de inhibidores catódicos que disminuyan el contenido de oxígeno disuelto (sulfitos, hidracinas, etc). Disminuyendo la solubilidad del O2, elevando la temperatura, disminuyendo la presión o utilizando un gas inerte.

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