LABORATORIO 5
Corrosión Intergranular
Corrosión Intergranular
El tratamiento térmico (incluida la soldadura) de aleaciones resistentes a la corrosión puede dar lugar a la formación de partículas, como carburos de cromo en el caso del acero inoxidable 304 o fase σ (FeCrMo) en aceros inoxidables dúplex. Esto conducirá al agotamiento local de los elementos de aleación. Este proceso se conoce comúnmente como sensibilización, porque las zonas empobrecidas tienen una menor resistencia intrínseca a la corrosión localizada y, en su caso, al agrietamiento por corrosión bajo tensión. La medida en que se desarrollen y propaguen estos mecanismos de daño dependerá de la magnitud del agotamiento de los elementos de aleación y la densidad de las zonas agotadas. Existía la necesidad de una prueba de laboratorio simple para identificar rápidamente los efectos potencialmente nocivos en los aceros inoxidables y las aleaciones a base de níquel. La prueba EPR fue desarrollada para ese propósito. Se han utilizado dos métodos en las pruebas de laboratorio, el bucle simple y el bucle doble. El primero que implica la exploración de polarización desde el estado pasivo al activo tiene la desventaja de que el método puede ser sensible al acabado de la superficie. La prueba EPR también se puede aplicar a las pruebas en el campo, siempre que se realice alguna adaptación a la celda y al conjunto.
Se prefiere la versión de doble bucle de este método. Aquí, el espécimen se sumerge en una solución ácida tal que está en estado activo bajo condiciones de corrosión libre, pero luego se polariza anódicamente en el dominio pasivo. A medida que las características de la superficie se disuelven durante la inmersión inicial en condiciones de corrosión activa, la probabilidad de que la preparación de la superficie tenga un impacto disminuye. Desde el estado pasivo, la muestra se polariza a una velocidad de escaneo controlada en la dirección catódica. En la Figura 1 se muestra una ilustración esquemática. En ausencia de zonas activas empobrecidas, la película pasiva puede volverse inestable a medida que el potencial se vuelve menos positivo y puede comenzar a disolverse (por ejemplo, por disolución reductora). Sin embargo, la velocidad de disolución es pequeña y, con la velocidad de barrido empleada, la corriente anódica no puede aumentar sustancialmente, por lo que solo se mide una corriente pico anódica modesta. El proceso de disolución anódica durante la exploración catódica se denomina reactivación. Ocasionalmente, la corriente puede volverse catódica transitoriamente al disminuir el potencial, ya que la densidad de corriente pasiva puede ser menor que la corriente catódica en los potenciales de relevancia.
Figura 1. Curvas de polarización esquemáticas del método de prueba EPR de doble bucle
NO SENSIBILIZADO:
DOS < 1%
LEVEMENTE SENSIBILIZADO:
1% < DOS < 5%
SENSIBILIZADO:
DOS > 5%
Cuando está presente una zona empobrecida, la película pasiva es localmente menos protectora y se reduce más fácilmente. Por lo tanto, la disolución activa de las zonas empobrecidas ocurrirá más fácilmente mientras que el material adyacente todavía retiene algo de película pasiva. La razón del aumento gradual de la corriente es probablemente un reflejo de la dispersión de la actividad asociada con la extensión del agotamiento y las variaciones correspondientes en las propiedades de la película pasiva (algunas secciones se reducen a potenciales más altos y otras a potenciales más bajos). Gradualmente, a medida que aumenta la actividad de todos los sitios, esto comienza a ser contrarrestado por la disminución del potencial que reduce la corriente de las regiones activas debido al comportamiento de Tafel; así se observa un pico de reactivación. El pico en la densidad de corriente y la carga que pasa asociada con ese pico dependen de la extensión del agotamiento de la aleación.
La relación entre el pico de reactivación y el pico de activación, o entre la carga de reactivación y la carga de activación, cuando se compara con los valores de la muestra recocida en solución, da un índice de sensibilización. Sin embargo, para los límites de grano sensibilizados, estos valores deben normalizarse al tamaño de grano. Al final de la prueba, se examina la muestra para confirmar la naturaleza del proceso de corrosión localizada.
La corriente máxima para la exploración inversa y la exploración directa se registran y denominan como densidad de corriente de reactivación (Ir) y densidad de corriente de activación (Ia) respectivamente. La relación de densidad de corriente de reactivación (Ir) y activación (Ia) se define como el grado de sensibilización (DOS).
Realizar la medición de la Reactivación Electroquímica Potenciodinámica (EPR) utilizando el método de doble bucle.
Conocer el mecanismo de corrosión intergranular e identificar su morfología (metalografía).
Probetas de acero inoxidable 304 L extraído de una tubería sensibilizada.
Probetas de acero inoxidable 304 L extraído de una tubería no sensibilizada.
1 L de solución 0.5M H2SO4 + 0.01M KSCN
Potenciostato
Electrodo inerte de platino
Celda electroquímica
Electrodo de referencia de Calomelanos.
Desbastar las probetas hasta la lija #1500.
Realizar el pulido de las probetas en pasta de diamante de 6 y 1 micra.
Lavar la probeta con detergente, abundante agua, alcohol y secar.
Preparar 1 L de solución 0.5M H2SO4 + 0.01M KSCN
Ensamblar la celda electroquímica junto con el potenciostato. 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
Considerar 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, si el potencial de circuito abierto tiene valores que no corresponden a los normales para el acero 304 (-350mV a -450mV vs SCE), se debe polarizar catódicamente a -700mV vs SCE para eliminar cualquier capa de óxido existente por 0,1 a 1 minuto y verificar el potencial.
Luego se polariza anódicamente en la región pasiva a una velocidad de exploración controlada. Por lo general, el potencial será de aproximadamente 200 mV a 600 mV (SCE). Tan pronto como se alcanza este potencial, la dirección de polarización se invierte y el potencial disminuye a la misma velocidad hasta el valor de Ecorr. La velocidad de escaneo elegida está diseñada para brindar una distinción clara entre el proceso de activación y reactivación. Se deben realizar pruebas iniciales para establecer la tasa óptima. Los valores en el rango de 2 000 mV·hr–1 a 15 000 mV·hr–1 son típicos.
Desbastar las probetas circulares hasta la lija #1500, realizar el pulido de las probetas en pasta de diamante de 6 y 1 micra y lavar la probeta con detergente, abundante agua, alcohol y secar.
Realizar el ataque electroquímico de las probetas de acero inoxidable (sensibilizada y no) y observar su microestructura.
Graficar las curvas obtenidas tanto para el acero sensibilizado como para el que no está sensibilizado.
En base a las curvas obtenidas hallar el DOS e identificar cuál es la muestra sensibilizada.
Comparar las curvas obtenidas con las metalografías observadas en el laboratorio y relacionar cuál corresponde a cada curva. Justificar.
Explicar en base a la metalografía observada el mecanismo de la corrosión intergranular.