LABORATORIO 4
Pasivación y protección anódica
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INTRODUCCIÓN:
INTRODUCCIÓN:
La pasivación es un proceso mediante el cual un metal presenta una mejor resistencia al ataque en su medio, y es el resultado de alguna película protectora que se forma en la superficie del metal; la cual puede ser un film de óxido, una película de oxígeno absorbida o una precipitación compleja. Es un fenómeno que toma lugar en algunos metales cuando ellos son polarizador anódicamente en electrolitos apropiados. Por ejemplo, el hierro y el níquel inmerso en soluciones ácidas acuosas se pasivarían en ciertos rangos de potenciales. La pasivación puede ocurrir cuando el potencial de corrosión excede el potencial correspondiente al equilibrio entre el metal y uno de sus óxidos.
La pasivación puede ser alcanzada por varios caminos; por ejemplo:
· Pasivación anódica, inducida por una polarización electroquímica.
· Pasivación química, inducida por la adición de agentes oxidantes químicos al electrolito, tales como cromatos, nitratos, etc.
· Autopasivación, inducida por la adición de elementos aleantes, tales como cromo, al hierro para producir un acero inoxidable.
Evaluando el diagrama de Pourbaix mostrado en la Figura 1, para un sistema particular, observamos que el potencial para la pasivación se encuentra en la región de estabilidad del óxido. Para el punto 1, se espera la corrosión del metal, pero para el punto 2, el metal estaría protegido por su óxido (que es muy compacto e impermeable) y se pasivaría. Bajo condiciones de pasivación, la velocidad de corrosión será menor y dependerá de la capacidad protectora del óxido.
La curva de polarización anódica mostrada en la Figura 1 es típica de metales o aleaciones que sufre una transición activo – pasiva en contacto con su medio. Esta forma de la curva de polarización anódica puede ser dividida en cuatro zonas: Zona activa, zona de transición, zona pasiva y zona transpasiva.
a)
b)
Figura 1: (a) Diagrama de Pourbaix para el sistema Fe-H2O, mostrando el efecto del movimiento del potencial desde la zona activa (punto 1) hasta una zona pasiva (punto 2) [1]. (b) Curva de polarización para un sistema metal/solución que sufre una transición activa a pasiva [2]
La tendencia relativa para la pasivación es fuertemente dependiente de las interacciones entre un metal y su medio. El comportamiento a la pasivación puede variar ampliamente con los cambios en ambos. La Figura 2 muestra el efecto del pH sobre las curvas de polarización del hierro en soluciones de fosfato. Como se puede observar el potencial de Flade varía con el pH, llegando a ser más negativo conforme incrementa el pH.
En esta misma figura se observa una disminución de la densidad de corriente crítica conforme aumente el pH. Tal es el caso que con una solución de fosfato con pH 11.5 el hierro alcanza una pasividad sin experimentar una fuerte disolución anódica. En realidad, no es necesario que un metal sufra una transición activo-pasivo para poder entrar al estado pasivo. Por ejemplo, los inhibidores oxidantes tales como soluciones de cromatos (a pH neutro o básico) pueden conferir pasividad al hierro sin una considerable disolución anódica. Estos iones pasivan la superficie mediante la formación de un óxido mixto de Fe2O3 y Cr2O3.
Figura 2. Curvas de polarización anódica para el hierro en soluciones de sulfato a diferentes pH
OBJETIVOS:
OBJETIVOS:
Esquematizar y comparar las curvas de polarización cíclica (anódica) de un acero inoxidable en diferentes medios.
Identificar las zonas de las curvas de polarización cíclica.
EQUIPOS Y MATERIALES:
EQUIPOS Y MATERIALES:
Probetas cilíndricas de acero inoxidable
Solución NaCl 3%
Solución NaCl + NaClO (0.02%)
Solución H2SO4 5%
Agua potable
Potenciostato
Electrodo inerte de platino
Celda electroquímica
Electrodo de referencia de Ag/AgCl.
PROCEDIMIENTO:
PROCEDIMIENTO:
Figura 3. Celda electroquímica a utilizar en el laboratorio.
Desbastar las probetas circulares hasta la lija #1500.
Lavar la probeta con detergente, abundante agua, alcohol y secar.
Preparar y colocar la solución que corresponda (Agua, NaCl 3%, NaCl + NaClO 0.02%, H2SO4 5%).
Ensamblar la celda electroquímica junto con el potenciostato según la Figuras 2 y 3). Tomar en cuenta que el material de vidrio que une el electrodo de referencia con la celda electroquímica debe contener la misma solución que la que contiene la celda y debe estar colocado de 1 a 2mm de distancia de la probeta
Tomar en cuenta a la hora de realizar la conexión que el cable color azul, va conectado al electrodo de referencia, el de color rojo al electrodo de trabajo (probeta) y el de color negro al electrodo inerte (platino). El electrodo azul queda libre (tierra).
Una vez conectada la celda electroquímica al potenciostato se procede a realizar la prueba de polarización cíclica o anódica, siguiendo los parámetros de la Figura 4.
Figura 4. Parámetros para la realización de las técnicas electroquímicas de polarización cíclica.
CUESTIONARIO:
CUESTIONARIO:
Graficar las curvas obtenidas para cada solución. Indicar en la gráfica las diferentes zonas, y su interpretación ¿En qué estado estará el acero en cada zona? (Zona activa, de transición, Identificar el potencial de picadura para cada medio. Comparar los valores obtenidos. Explicar porqué difiere este valor según el medio
¿En qué medio el acero va a estar más expuesto a sufrir corrosión por picaduras? ¿Porqué?
¿Cómo influye los oxidantes en la curva anódica?,¿Por qué?, ¿Cuál de las soluciones presenta un oxidante?
Determine el número PREN para el acero ensayado.
PROYECTO DEL CURSO:
PROYECTO DEL CURSO:
PROYECTO 1
PROYECTO 1
CORROSIÓN UNIFORME: ACERO AL CARBONO (ACERO ESTRUCTURAL)
CORROSIÓN UNIFORME: ACERO AL CARBONO (ACERO ESTRUCTURAL)
Una empresa almacena soluciones de Cloruro de Calcio al 40% de concentración en tanques de acero estructural A36. Parte de un servicio es transportar la misma solución pero diluida, es decir Cloruro de Calcio al 5%.
Todos en la empresa están convencidos que no habrá ningún problema porque la solución es la misma, es más, la concentración al ser menor hace suponer que será incluso menos nocivo que el CaCl al 40%. Sin embargo, usted como ingeniero que ha llevado el curso de corrosión, sabe que al cambiar las características de la solución, incluso la concentración, el comportamiento del material en este nuevo medio también puede cambiar.
¿Será cierto que la nueva concentración es menos nociva?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 20 de Mayo
PROYECTO 2
PROYECTO 2
CORROSIÓN INTERGRANULAR ACERO INOXIDABLE (SENSIBILIZACIÓN)
CORROSIÓN INTERGRANULAR ACERO INOXIDABLE (SENSIBILIZACIÓN)
Una empresa transporta a través de tuberías de acero inoxidable austenítico 304L una solución de ácido carmínico al 2%. Una tubería que va conectada a un codo mediante un cordón de soldadura ha fallado. Se observa una fisura paralea al cordón de soldadura a una distancia de 4mm, asímismo se observan aparentemente picaduras.
Existe el temor, que la elección del acero no haya sido la adecuada o que quizás la soldadura no se haya realizado de manera correcta. Toda la planta está elaborada con este tipo de acero, por esta razón se le comunica que debe encontrar la causa de la falla.
¿ Porqué razón podría haber fallado la tubería?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 20 de Mayo
PROYECTO 3
PROYECTO 3
CORROSIÓN EN CONCRETO ARMADO
CORROSIÓN EN CONCRETO ARMADO
Un edificio que se encuentra ubicado en el distrito de Miraflores, a una distancia de 200 metros del mar presenta en el sótano fisuras en el concreto.
El edificio presenta 5 pisos de sótano que corresponden al estacionamiento del edificio. Entre piso y piso se encuentra la entrada tipo rampa de los vehículos, las cuáles tenían un espaciamiento entre pared y pared de 3m
Se observan fisuras en el concreto y desprendimiento de pintura en mayor proporción en las rampas que llevan de un piso de sótano a otro; sin embargo, las áreas en sí del sótano donde se guardan los vehículos también presentan fisuras.
En las rampas no sólo se observaron fisuras, sino que había áreas donde ya se había desprendido parte del concreto y se observaba la barra corrugada corroída.
Los vecinos deciden contratarlo a usted para que determine las causas y establezca una posible solución. El tiempo de vida del edificio es de 8 años.
¿ Cuál sería la causa?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 20 de Mayo
PROYECTO 4
PROYECTO 4
CORROSIÓN EN CONCRETO ARMADO
CORROSIÓN EN CONCRETO ARMADO
Un centro educativo que que se encuentra ubicado en el distrito de Ventanilla, provincia Constitucional del Callao a 3.5 km del mar presenta en fisuras en diferentes zonas de sus instalaciones.
La Institución educativa consta de 9 Pabellones (o bloques) de uno y dos pisos, así como estructuras complementarias, tales como Rampas de acceso, Muros de contención y Cerco perimétrico,
Se observan fisuras en el concreto en las diferentes estructuras, incluyendo las rampas. El colegio tiene una antigüedad de 4 años.
La zona donde se encuentra ubicado el colegio corresponde a una zona industrial, es decir está aledaño a diferentes fábricas.
Los propietarios del colegio deciden contratarlo a usted para que determine las causas y establezca una posible solución.
¿ Cuál sería la causa?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 22 de Junio 2025
PROYECTO 5
PROYECTO 5
CORROSIÓN EN UN MEDIO MARINO
CORROSIÓN EN UN MEDIO MARINO
Una empresa que fabrica estructuras metálicas para ambientes costeros desea evaluar la efectividad de distintos materiales y/o recubrimientos metálicos y lo eligen a usted como ingeniero especialista en corrosión que seleccione el mejor material frente a la corrosión en ambientes marinos, entre las opciones tiene: acero al carbono sin recubrimiento, acero galvanizado, acero recubierto con pintura epóxica y acero inoxidable 304. El objetivo es determinar cuál ofrece la mejor protección frente a la corrosión para aplicarlo a estructuras como barandas, plataformas o depósitos en puertos.
Adicionalmente desea saber, para la propuesta seleccionada, cómo evolucionará la velocidad de corrosión en función del tiempo, considerando que esta estructura tiene un espesor de 15 mm, y ya no puede ser utilizada en servicio cuando su espesor es menor de 13mm, determinar el tiempo de vida de la estructura, si no se realiza ningún tipo de protección. La velocidad de corrosión en el tiempo no es lineal.
¿ Cuál sería la mejor propuesta para estas estructuras?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 22 de Junio 2025
PROYECTO 6
PROYECTO 6
CORROSIÓN DE TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE
CORROSIÓN DE TUBERÍAS DE ACERO INOXIDABLE
Un sistema de tuberías de agua dura que pertenece a una lavandería de prendas presenta en toda la instalación de longitud aproximada 210.00 m (tuberías y accesorios de diámetros 6”, 4”, 1 1/2", 1”) fugas por “picaduras” siempre en puntos muy cercanos a las juntas soldadas, se desea saber si la causa raíz del problema.
La solución presenta las siguientes características:
Agua dura. (PH 7.5 )
Dureza 600 ppm
Temperatura 20°C
Presión de servicio (4 Bar)
Tiempo de operación 16 h diarias.
Concentración de cloruros: 129 mg/L
La presencia de picaduras se detectaron debido al goteo en el tramo de la tubería, cuyo material y accesorios corresponden a un acero inoxidable ASTM A312 TP 304 Cedula 10 ASME B31.3. El material ha sido soldadura con el proceso TIG.
¿ Cuál o cuáles serían las posibles causas?
Revisión Bibliográfica (antecedentes)
Formulación de la hipótesis
¿ Qué ensayos realizaría para confirmar su hipótesis?
¿Qué resultados esperaría obtener para la confirmación de su hipótesis?
Fecha presentación (Pregunta 2): 22 de Junio 2025
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