Corrosion

ORROSIÓN – FATIGA

DEFINICION DE CORROSIÓN:

Es la destrucción o deterioro de un material causado por su reacción química con el ambiente. La corrosión de metales se define como el ataque destructivo químico no intencional de un metal; se produce por mecanismo electroquímico y por lo común se inicia sobre la superficie. Pueden también incluirse bajo corrosión el deterioro de cerámicos, plásticos y materiales compuestos.

Por ejemplo el deterioro de pinturas y gomas debido a la luz solar o a productos químicos.

La corrosión puede ser rápida o lenta. Un acero inoxidable es atacado en horas por algunos ácidos (corrosión rápida). Mientras que los rieles del ferrocarril tienen corrosión muy lenta (nos referimos a años).

Muchos ambientes son corrosivos, y por causas bien diferentes: aire y humedad,

agua salada, atmósfera urbana, industrial y aún rural, vapor de agua y otros

gases, como amoníaco, dióxido de sulfuro, vapores de combustibles, suelos,

solventes, petróleo y sus derivados, productos alimenticios, etc. En general, de estos ambientes podemos decir que las substancias inorgánicas son más corrosivas que las orgánicas.

Desde el punto de vista de la mecánica de materiales, la corrosión tiene algunos efectos directos como reducción del espesor efectivo del material, microfisuración y cambios en fisuración, cambios en la resistencia a fatiga, concentración de esfuerzos…

Las formas de corrosión más comunes son : corrosión uniforme, galvánica o bimetálica, corrosión localizada, corrosión por picaduras, corrosión transgranular, corrosión por aireación diferencial, corrosión selectiva, por erosión, corrosión-erosión, corrosión bajo tensión, corrosión con fatiga…(nos centraremos en este último).

CORROSIÓN CON FATIGA

El fenómeno de fatiga es aquel que tiene lugar cuando tenemos ciclos de tensión en el tiempo. Generando variaciones entre solicitaciones a tracción y compresión para la misma pieza.

Cuando la fatiga es con corrosión, se produce la reducción de la resistencia a fatiga debido a la presencia de un medio corrosivo, siendo así el número de ciclos de vida menor, por culpa de este medio presente.

Tendrá mucha influencia la frecuencia de ciclos de tensiones, teniendo mas importancia esta influencia cuando las frecuencias son bajas, pues se consigue más tiempo para que actúe la corrosión, debido al mayor tiempo de contacto con el agente corrosivo.

Se cree que la resistencia a fatiga se reduce por el agente corrosivo ya que los pequeños agujeros originados en la corrosión producen concentración de tensiones. La falla es de tipo transgranular (por dentro de granos) y no se muestran ramificaciones, las cuales, son características de fisuras que progresan entre bordes de granos del material. Las etapas finales de fatiga con corrosión son iguales a las de fatiga porque ese proceso es mecánico y no incide el agente corrosivo.

También puede ir acompañado de ataques de picado.

Por otra parte, son muy susceptibles a la fatiga con corrosión las piezas que han estado sometidas a un fuerte trabajo en frío, pero el acero recocido puede también agrietarse cuando se le somete a condiciones difíciles. Es más fácil que el agrietamiento se produzca en soluciones calientes que en las frías. El tipo 315 y el tipo 317, en la condición de recocido, ofrecen mayor resistencia por ejemplo al ión cloruro que el tipo 302 y el tipo 304. Pero si están bajo tensiones fuertes, pueden fallar lo mismo en un ambiente que conlleve a la corrosión por fatiga.

Por ello en la industria, a la hora de diseño y dimensionamiento de ciertas piezas se debe tener en consideración este fenómeno, así por ejemplo, atendiendo al coeficiente de seguridad para diseño en piezas agrietadas es:

vemos que

Kic: el factor critico de intensidad de tensiones.

Ki: factor de intensidad de tensiones.

En el cálculo para mecánica lineal de fractura se cambiará Kic por otro valor KicSCC que tome en cuenta que la corrosión reducirá

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