corrosión por esfuerzos - ingeniería mecánica

Corrosión por esfuerzos

Esta forma de corrosión ocurre en materiales y/o aleaciones sometidos a esfuerzos de tensión y expuestos a determinados ambientes.

Este tipo de ataque da lugar a grietas que provocan la rotura del metal. Generalmente se originan perpendiculares al esfuerzo aplicado. En el proceso de corrosión por esfuerzos se distinguen claramente dos etapas: la formación de la grieta, denominado periodo inicial, y la propagación de dicha grieta.

La corrosión bajo esfuerzos es un proceso complejo y peligroso debido a que se generan grietas en el material lo que provocará que la vida útil de la pieza disminuya, este tipo de corrosión es complejo, ya que existen muchos factores que interactúan para generar este tipo de corrosión. 

Los factores se pueden dividir en tres grandes grupos: 

1. Materiales 

2. Ambiente 

3. Esfuerzos

 En el primer grupo se consideran factores como el acabado superficial o si la pieza ha tenido algún tratamiento térmico entre otros factores, para el segundo grupo se toman en cuenta las interacciones ambientales con la pieza y en último grupo se colocan las variables mecánicas que están en contacto con el material, usualmente toda esta información se suele colocar en un diagrama de venn, Figura 8.

En este diagrama se muestra los factores que interactúan entre sí y las consecuencias de dichas interacciones. 

Para que se pueda dar una corrosión bajo esfuerzos es necesario la unión de los tres grupos, ya que de lo contrario se tienen otros tipos de fenómenos, por ejemplo, si solo existen factores del material y ambientales, lo que se generará será un proceso de corrosión o si solo se tiene la interacción entre factores de esfuerzos y de material, sólo se presentará un proceso de fatiga. 

El proceso de corrosión por esfuerzos sólo sucederá cuando se unan factores de los tres grupos. 

Para que suceda este tipo de corrosión primero se debe producir un agrietamiento por la acción simultánea y combinada de una tensión cíclica junto con la presencia de un medio agresivo que favorezca el proceso de corrosión. 

A diferencia de otros procesos de corrosión en esta los esfuerzos deben ser de cíclica, no estática, y no es necesaria la presencia de un medio agresivo específico para cada material metálico.

En la Figura 9 se muestra el esquema con una barra donde la superficie de esta en mal estado y se somete a cargas cíclicas con a un ambiente de elevadas temperaturas lo que va genera grietas y posteriormente en una fractura.

Causas 

1. Este tipo de corrosión suele suceder cuando se realiza un mal proceso de soldadura, en consecuencia, de este mal procedimiento puede introducir defectos físicos o químicos y cambiar las características del material, lo que fomentará este tipo de corrosión.

2. Un cambio en la función de la pieza.

3. Cuando la pieza se someta a diferentes variaciones en las cargas, además agregando la variación de temperatura o del ambiente de trabajo de la pieza.

4. Las propiedades superficiales de un metal puede cambiar con el tiempo de operación

5. Los procesos de corrosión localizada, como picaduras, corrosión por grietas o corrosión intergranular pueden iniciarse y convertirse en precursores del agrietamiento por corrosión por esfuerzos.

Ejemplos

Figura 10. Se muestra el Avión B737 que sufrió una falla catastrófica debido a corrosión por esfuerzos. El 28 de abril de 1988, el vuelo 243 de Aloha Airlines sufrió un accidente donde obligó al piloto a realizar un aterrizaje forzoso, la causas probables fue que se encontraron signos de corrosión en la zona de las junturas de las placas de aluminio que conforman el casco del avión y esto hizo que el material se fatigara más rápido y esto acortó su ciclo de vida.

Formas de prevención 

Se pueden realizar recubrimientos, como procesos de conversión de metales, algunos recubrimientos dentro de este proceso en al anodizado, fosfatado y cromatodo, también se puede utilizar algún proceso de electrodeposición como el zincado, cromado, niquelado o estañado u optar por algún proceso por inmersión en caliente como el galvanizado que es el que más se utiliza en la industria debido a su largo ciclo de vida. 

Para elegir el recubrimiento se deben considerar el ambiente de trabajo y la función de la pieza además que queda a consideración del diseñador y de los recursos económicos con los que se cuente.