La corrosión es uno de los tres principales modos de falla de los metales. El acero inoxidable se usa a menudo en ambientes más exigentes para inhibir la corrosión del metal. Sin embargo, los ingenieros descubrieron que, incluso con acero inoxidable, los componentes aún pueden corroerse bajo ciertas condiciones. Cuando se produce corrosión por picadura en acero inoxidable, muchos ingenieros no hacen nada. El autor cree que muchos ingenieros tienen malentendidos en la selección de materiales de acero inoxidable. Este malentendido es la corrosión del acero inoxidable o incluso la corrosión. Hubo un dicho que decía: El hombre tiene lágrimas, pero no se da cuenta, porque no ha llegado al punto de su corazón. Esta frase no se puede exagerar en el caso del acero inoxidable. El acero inoxidable no es corrosivo, simplemente porque no encuentra ambientes de corrosión más duros. Aquí me centraré en el problema de la corrosión local del acero inoxidable. Espero que algunos proyectos de campo se alivien de algunas dudas en esta área.
Breve descripción de la corrosión local del acero inoxidable
Para los materiales de acero inoxidable que contienen níquel-cromo, existen dos formas principales de corrosión: una es la corrosión uniforme y la otra es la corrosión localizada. El óxido en la atmósfera marina es un ejemplo típico de corrosión general o uniforme. Aquí el metal está uniformemente erosionado sobre toda su superficie. En este caso, se forma una capa suelta en la superficie de acero, y esta capa de producto de corrosión se elimina fácilmente. La corrosión uniforme es una de las formas más fáciles de corrosión porque los ingenieros pueden determinar cuantitativamente la velocidad de corrosión del metal y pueden predecir con precisión la vida del metal. Por lo tanto, la corrosión uniforme es una forma de corrosión que se ve mínimamente afectada por el raquitismo. Aunque causa daño por corrosión, puede predecirse y controlarse.
Sin embargo, la aparición de corrosión localizada a menudo hace que muchos ingenieros no estén preparados. Esto se debe a que el daño causado por la corrosión local es difícil de predecir y la vida del equipo no se puede calcular con precisión. Una de las picaduras más molestas es el tipo más difícil de corrosión local en el metal. Porque miles de millas del terraplén colapsaron en el agujero de la hormiga. Esta llamada picadura es un punto de hormiga en un dique.
En el proceso de corrosión del metal, ocurren dos reacciones al mismo tiempo en el electrodo. Una es la reacción del cátodo, y la no metálica se reduce en el cátodo. El no metal tiene electrones y la valencia se reduce. La otra es la reacción del ánodo. Cuando ocurre la reacción del ánodo, el metal pierde electrones y la valencia aumenta. Los iones metálicos están separados de la superficie metálica. Lo que quiero decir es que la corrosión de los metales depende de la reacción con mayor resistencia a la corrosión. Por lo tanto, esto también proporciona un principio rector importante para resolver el problema de la corrosión del metal.
Diseño de resistencia a la corrosión utilizando la relación entre el cátodo y el ánodo. Si una cara de cátodo grande está conectada a una cara de ánodo pequeña, fluye una gran corriente entre el ánodo y el cátodo. Esta situación debe ser evitada. Por otro lado, cuando revertimos la situación conectando una gran superficie de ánodo con una pequeña superficie de cátodo, se producirá un pequeño flujo de corriente entre los dos metales. Esta situación es lo que esperamos. Diseñamos el cátodo del metal de soldadura en un contenedor o tanque como un cátodo. El dispositivo de sujeción está diseñado para que el sujetador del cátodo (área pequeña) y la pieza del ánodo (área grande) estén conectados entre sí. Un ejemplo de este concepto es remachar paneles de acero junto con remaches de cobre y exponerlos al agua de mar con caudales bajos. El accesorio de cobre es una pequeña superficie de cátodo, mientras que la placa de acero es una gran superficie de ánodo. Este diseño es muy conveniente y produce una buena compatibilidad.
Problema de picadura Las picaduras también pueden producirse sin espacios en la superficie del metal. La aparición de picaduras puede provenir de dos factores: el ion cloruro en el ambiente y la heterogeneidad de microestructuras o componentes. La corrosión del acero inoxidable puede ser causada por la concentración de un ataque químico especial como el cloruro. Si las picaduras ocurren en acero inoxidable debido a la sensibilización u otras razones, o cuando el contenido de cromo y níquel no son uniformes o incluso no se resisten a la corrosión por picaduras, puede producirse corrosión por picaduras. Los defectos en la superficie del metal también pueden causar picaduras. Por ejemplo, un defecto en una capa protectora de óxido de acero inoxidable o aleación de níquel. Las picaduras pueden prevenirse utilizando una aleación que tenga una alta resistencia a la corrosión o eliminando un elemento químico que cause picaduras. Otro aspecto del control de las picaduras de metales es la eliminación de los reactivos catódicos en el medio ambiente. Normalmente la eliminación de oxígeno tendrá un mejor efecto. Como el fondo de la fosa tiende a anodizarse, el área circundante de la fosa o hueco tiende a ser catódicamente de modo que se forma la relación de la corriente de la batería. Cuando la corrosión en el hoyo o grieta se expande aún más, se convierte en una reacción autocatalítica. El ion férrico interactúa con el cloruro para formar cloruro férrico. La reacción se repite y la perforación del metal ocurre rápidamente. La corrosión por picadura o grietas es una forma muy peligrosa de corrosión porque está muy localizada y puede hacer que el metal se rompa rápidamente.
Breve descripción de la corrosión local del acero inoxidable
Problemas de corrosión subsuperficial Justo debajo del sedimento o en la grieta, el contenido de oxígeno de la solución es bajo, y el contenido de oxígeno de la solución a granel en el exterior de la grieta es muy alto. Esto establece una batería con un ánodo debajo del sedimento o en la grieta y en el exterior. Es el cátodo Dentro del espacio que contiene el medio de cloruro, el pH disminuye y el cloruro se concentra. Esta condición de cloruro ácido provoca la aceleración de la corrosión y está mediando automáticamente. Entonces se produjo corrosión localizada severa. Un ejemplo de este tipo de corrosión ocurre cuando un sujetador de acero inoxidable se coloca en una placa de acero inoxidable y se expone a agua que contiene cloruro. La corrosión en grietas puede ocurrir cuando la cabeza del perno o la arandela se usa como el área del ánodo. La prevención de la formación de precipitados y escamas o el uso de materiales con alto contenido de aleación ayudará a reducir la corrosión en grietas.
Pelar la corrosión. En este caso, se forma una capa de corrosión suelta similar a una lámina sobre la superficie metálica. Incluso un flujo de baja velocidad puede eliminar fácilmente capas sueltas de corrosivos. Como resultado, se expone nuevo metal nuevo sin estirar, de modo que se formarán muchas capas similares a láminas. De nuevo, estas plaquetas se eliminan fácilmente y el proceso continúa. El uso de aleaciones que no son químicamente reactivas puede evitar la corrosión por exfoliación.
Corrosión intergranular Apareciendo en ciertas aleaciones especiales, la corrosión intergranular puede ocurrir cuando se calientan a su zona de temperatura sensible durante la soldadura o el tratamiento térmico. Cuando ciertas aleaciones de acero inoxidable se calientan a 425-870 ° C, los carburos de cromo precipitan en los límites del grano. Esto conduce a la presencia de regiones agotadas de cromo en las proximidades de los carburos y también afecta a la pasivación de la región límite del grano. En medios especiales, como ácido nítrico o agua a alta temperatura, puede producirse corrosión en la zona baja en cromo. Los granos aparecen en una superficie azucarada y se frotan fácilmente cuando se frotan con una muestra. La corrosión intergranular de aceros inoxidables y aleaciones de níquel se puede evitar mediante el uso de aleaciones con bajo contenido de carbono, la adición de elementos formadores de carburo como el titanio o el tantalio, o el uso de recocidos estabilizadores.
Breve descripción de la corrosión local del acero inoxidable
Corrosión bajo tensión. Un ejemplo típico es una línea de vapor aislada hecha de acero inoxidable AISI 316 (UNS S31600). Los cloruros que pueden estar presentes en el material de aislamiento pueden transferirse a la superficie de metal cuando está expuesto a la lluvia. Esta condición satisface las condiciones de generación de grietas por corrosión bajo tensión: una aleación de acero inoxidable sensible-316; un agua especial que contiene cloruro corrosivo; y tubos de soldadura a presión o en frío. Si se realiza un examen metalográfico de sección transversal a través de la región de grietas, se observarán grietas típicas transgranulares (que abarcan granos y límites de grano) y ramificaciones. Este es el agrietamiento típico por corrosión por estrés con cloruro de aceros inoxidables austeníticos. La eliminación de cualquiera de las tres condiciones anteriores puede evitar el agrietamiento por corrosión bajo tensión.
Breve descripción de la corrosión local del acero inoxidable
El contenido de oxígeno afecta la corrosión. En general, el agua fresca y limpia que fluye hacia la planta de energía no es corrosiva. El acero funciona bien en agua neutra y su velocidad de corrosión está directamente relacionada con la capacidad de oxígeno disuelto. Es decir, cuanto mayor sea el contenido de oxígeno, mayor será la velocidad de corrosión. La corrosión del acero también está relacionada con el valor de pH. Cuando el pH es alto, la velocidad de corrosión del acero es baja. Cuando el pH cae por debajo de 4, el acero se erosiona rápidamente.
La temperatura también acelerará la corrosión del acero. Cuando la temperatura aumenta de 72 ° F a 104 ° F (22-41 ° C), afecta directamente la velocidad de corrosión del acero. El caudal tiene el efecto opuesto a la corrosión del acero. Cuando el caudal del agua de mar es más alto que aproximadamente 3 pies por segundo (0.9 m / s), la corrosión del acero se puede acelerar en gran medida. La remoción mecánica de un material corrosivo no protegido dará como resultado una alta tasa de corrosión porque la eliminación del material corrosivo expone un metal nuevo con una alta tasa de corrosión. Al mismo tiempo, un alto índice de flujo aporta una gran cantidad de oxígeno a la superficie expuesta del metal. Por lo tanto, hay más oxígeno para aumentar la velocidad de corrosión.
Si el acero inoxidable austenítico se rompe debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión, el material alternativo que se debe considerar es el acero inoxidable dúplex. Debido a su diferente estructura y composición, tienen propiedades mecánicas más altas a temperatura ambiente hasta 600 ° F (315 ° C) que los aceros inoxidables 316. También tienen una mayor resistencia al agrietamiento por corrosión bajo tensión. Las aleaciones de doble fase pueden lograr una mayor resistencia a la corrosión por picaduras y grietas al aumentar el contenido de cromo y molibdeno.
Efecto de la concentración de cloruro sobre la corrosión del acero inoxidable. Cuando se usa acero inoxidable 304 o 304L en agua dulce, el contenido de cloruro debe ser inferior a 200 ppm. Después de fabricar los componentes, se debe eliminar el hierro residual. Debido a que el hierro residual actuará como un hueco, también reaccionará con el cloruro para formar cloruro férrico para acelerar la corrosión localizada. Las tuberías 304 deben limpiarse periódicamente para eliminar grietas o depósitos que pueden formar huecos. Debe evitarse la exposición del equipo de la planta fabricado con 304 o 304L al agua estancada (por ejemplo, un caudal inferior a 0,9 m / s), ya que formará depósitos en la superficie del metal. La corrosión microbiológica también debe ser controlada.
Para utilizar con éxito el acero inoxidable Tipo 316L en agua salobre, el contenido de cloruro debe ser inferior a 1000 ppm a menos que el agua esté completamente desoxigenada. El agua desoxigenada evitará las picaduras, el agrietamiento y la corrosión por esfuerzo del acero inoxidable 316L. En el proceso de producción de la planta, la soldadura debe estar completamente soldada y lisa para obtener el mejor efecto anticorrosivo. Deben usarse electrodos con un alto contenido de molibdeno o que coincidan con la soldadura. Es importante que la superficie del acero inoxidable Tipo 316L se limpie como 304 para eliminar cualquier hierro residual. En general, la mejor manera de eliminar el hierro residual es usar un agente de limpieza HNO3-HF. Además, cualquier sedimento también debe eliminarse regularmente. Es importante cuidar para evitar la situación de agua estancada. El caudal de agua debe ser de un mínimo de 0,9 m / s durante la detención del equipo para evitar la formación de depósitos.
La corrosión del metal es a menudo un problema complejo, e incluso algunas nuevas formas de corrosión no son bien entendidas por el público. Se recomienda que los ingenieros de campo aprendan más sobre la corrosión y la protección para que puedan aprender a manejar la corrosión de los componentes metálicos.