corrosión por grietas - ingeniería mecánica

corrosión por grietas SCC

La corrosión por grietas tiene una reconocida importancia en ingeniería toda vez que su presencia es frecuente bajo juntas, remaches, pernos y tornillos, entre válvulas y sus asientos, bajo depósitos porosos y en muchos lugares similares. La corrosión por grietas se produce en muchos sistemas de aleaciones como el acero inoxidable y aleaciones de titanio, aluminio y cobre. Para que ocurra este tipo de corrosión, la grieta ha de ser lo suficientemente ancha para permitir que se introduzca liquido, pero a la vez lo bastante estrecha para mantener estancado el liquido. Por consiguiente, este tipo de corrosión se producirá mas frecuentemente en aberturas de unos pocos micrómetros o menos de anchura. Las juntas fibrosas, que pueden actuar como mechas para absorber una solución electrolítica y a la vez mantenerla en contacto con la superficie metálica, son localizaciones ideales para la corrosión por grieta.

La corrosión por grietas es una forma de corrosión electroquímicamente localizada que puede presentarse en hendiduras y bajo superficies protegidas, donde pueden existir soluciones estancadas.
La corrosión por grietas tiene una reconocida importancia en ingeniería todavez que su presencia es frecuente bajo juntas, remaches, pernos y tornillos, entre válvulas y sus asientos, bajo depósitos porosos y en muchos lugares similares. La corrosión por grietas se produce en muchos sistemas de aleaciones como el acero inoxidable y aleaciones de titanio, aluminio y cobre.

Para que ocurra este tipo de corrosión, la grieta ha de ser lo suficientemente ancha para permitir que se introduzca liquido, pero a la vez lo bastante estrecha para mantener estancado el liquido. Por consiguiente, este tipo de corrosión se producirá mas frecuentemente en aberturas de unos pocos micrómetros o menos de anchura. Las juntas fibrosas, que pueden actuar como mechas para absorber una solución electrolítica y a la vez mantenerla en contacto con la superficie metálica, son localizaciones ideales para la corrosión por grieta.

El mecanismo básico de corrosión por grietas, considera un metal M en contacto con una solución salina, en presencia de oxígeno. En este proceso produce la disolución del metal M y la reducción de iones de Oxígeno e Hidróxido

Inicialmente, la reacción ocurre uniformemente sobre toda la superficie, incluyendo el interior de las grietas. Cada electrón producido durante la formación del ion metálico es inmediatamente consumido por el Oxígeno mediante una reacción de reducción. Por otro lado por cada ion metálico que ingresa a la solución se produce un ion Hidroxilo. Después de un corto tiempo, el oxígeno presente en la grieta formada se agota, entonces la reducción del oxigeno se detiene. Esto por si solo no cambia el desarrollo del proceso corrosivo ya que el área dentro de la grieta es muy pequeña, respecto al área expuesta, por lo tanto proceso de corrosión prosigue. El agotamiento del oxígeno tiene una influencia indirecta muy importante, la cual aumenta proporcionalmente al tiempo de exposición del metal con el electrolito. Después del agotamiento del oxígeno Después del agotamiento del oxígeno se detiene la reacción de reducción del oxígeno, aunque la disolución del metal M continua. Esta situación tiende a producir un exceso de carga positiva en la solución, la cual es necesaria equilibrar, con la migración de iones cloro a la grieta. Esto da como resultado el aumento de concentración de metal clorado en esta zona.

La ecuación muestra una solución acuosa típica donde el metal clorado se disocia en un Hidróxido insoluble y ácido libre. Estos productos de hidrólisis están presentes dentro de la grieta y son los responsables de aumentar la tasa de disolución del metal M. Este aumento en la disolución aumenta la migración y da como resultado un proceso acelerado o auto catalítico. Las razones de este proceso, aún no están totalmente clarificadas. En el caso particular de la industria de alimentos, este fenómeno se puede apreciar en los intercambiadores de placas, la las zonas exteriores entre las placas y las empaquetaduras Para que ocurra este tipo de corrosión por fisuras, aparte de estar en presencia de iones cloro, es importante la presencia de Oxígeno disuelto en el electrolito, ya que este compuesto es un pre-requisito para la ocurrencia de las reacciones catódicas. Es una práctica común dentro de la industria de alimentos la desinfección de los equipos antes iniciar el proceso productivo. Normalmente es utilizada agua caliente, sin embargo, dependiendo del nivel de sanitización requerido se hace necesario agregar desinfectantes como Hipoclorito de sodio u otro tipo de sanitizantes clorados. A pesar del alto poder corrosivo de las soluciones cloradas, especialmente en presencia de Oxígeno, se puede asegurar una operación sin riesgos de corrosión si se consideran los siguientes aspectos básicos:

Adicionalmente se puede tomar otras precauciones, como: - Antes de introducir el desinfectante clorado, el equipo debe estar limpio y libre de incrustaciones. Los residuos orgánicos reducen la eficiencia bactericida y facilitan la acumulación de compuestos clorados en la superficie. - Es necesario eliminar residuos de ácido antes de introducir soluciones de Hipoclorito, ya que estos productos reaccionan formando ácidos altamente corrosivos para el acero inoxidable. - Después de desinfectar el equipo este debe ser drenado con agua bacteriológicamente aceptable.

prevención

SCC es el resultado de una combinación de tres factores - una materia susceptible de exposición a un ambiente corrosivo, y los esfuerzos de tracción por encima de un umbral, en consecuencia, una serie de enfoques que pueden utilizarse para prevenir SCC, o al menos para dar un tiempo de vida aceptable. En un mundo ideal una estrategia de control corrosión bajo tensión comenzará a operar en la etapa de diseño, y se centrará en la selección del material, la limitación de la tensión y el control del medio ambiente. La habilidad del ingeniero radica entonces en la selección de la estrategia que proporciona el rendimiento necesario a un costo mínimo. En este contexto debemos apreciar que una parte de los requisitos de eficiencia se refiere a la aceptabilidad de fracaso. Para el recipiente de presión de contención primaria en un reactor nuclear que obviamente requiere un muy bajo riesgo de fracaso. Para el bronce prensado elementos decorativos en un interruptor de la luz, la grieta por corrosión bajo tensión de vez en cuando no va a ser un problema serio, a pesar de los frecuentes fracasos tendrían un impacto indeseable sobre devolución de productos y la imagen corporativa. El enfoque convencional para controlar el problema ha sido el desarrollo de nuevas aleaciones que son más resistentes a la SCC. Esta es una propuesta costosa y puede requerir una inversión de tiempo enorme para lograr un éxito marginal