Generalmente se hace referencia a la corrosión como la degradación del metal por reacción química o electroquímica con su entorno, ver Figura 1. En términos generales, la corrosión puede considerarse como la tendencia del metal a volver a su estado natural similar al óxido del que se fundió originalmente. Sólo los metales preciosos, como el oro y el platino, se encuentran en la naturaleza en su estado metálico.
Algunos metales producen una densa capa protectora de óxido en la superficie, lo que impide una mayor corrosión. Si la capa superficial se rompe es autocurativa. Estos metales están pasivados. En condiciones atmosféricas, los productos de corrosión del zinc y el aluminio forman una capa bastante compacta y se evita una mayor corrosión.
Asimismo, en la superficie del acero inoxidable se forma una capa densa de óxido de hierro y cromo y en la superficie del titanio se forma una capa de óxido de titanio. La capa protectora de estos metales explica su buena resistencia a la corrosión. El óxido, por otro lado, es un producto de corrosión que no protege el acero. El óxido es poroso, no se adhiere firmemente y no previene la corrosión continua, ver Figura 2.
Tipos de corrosión
Generalmente, la corrosión metálica implica la pérdida de metal en un punto de una superficie expuesta. La corrosión se produce de diversas formas, desde ataques uniformes en toda la superficie hasta ataques locales severos.
Las condiciones físicas y químicas del medio ambiente determinan tanto el tipo como la velocidad de los ataques de corrosión. Las condiciones también determinan el tipo de productos de corrosión que se forman y las medidas de control que deben tomarse. En muchos casos, es imposible o bastante costoso detener completamente el proceso de corrosión; sin embargo, normalmente es posible controlar el proceso a niveles aceptables.
En las siguientes páginas repasaremos las diferentes formas de corrosión para que puedas hacerte una idea de sus características.
Corrosión uniforme
La corrosión uniforme o general se caracteriza por ataques corrosivos que se desarrollan uniformemente sobre toda la superficie o sobre una gran parte del área total. El adelgazamiento general continúa hasta que el metal se descompone. La corrosión uniforme es el tipo de corrosión en la que se desperdicia la mayor cantidad de metal.
Ejemplos de metales sujetos a corrosión uniforme:
- Acero en agua aireada.
- Acero inoxidable en ácidos reductores (como EN 1.4301 (AISI 304) en ácido sulfúrico)
Corrosión por picadura
La corrosión por picaduras es una forma localizada de ataques corrosivos. La corrosión por picaduras forma agujeros o hoyos en la superficie del metal. Perfora el metal mientras que la corrosión total, medida por la pérdida de peso, puede ser más bien mínima. La tasa de penetración puede ser de 10 a 100 veces mayor que la de la corrosión general dependiendo de la agresividad del líquido. Las picaduras ocurren más fácilmente en un ambiente estancado.
Ejemplo de metal sujeto a corrosión por picaduras:
- Acero inoxidable en agua de mar
Corrosión por grietas
La corrosión por grietas, al igual que la corrosión por picaduras, es una forma localizada de ataque de corrosión. Sin embargo, la corrosión por grietas comienza más fácilmente que las picaduras. La corrosión en grietas ocurre en aberturas o espacios estrechos entre dos superficies metálicas o entre superficies metálicas y no metálicas y generalmente se asocia con una condición estancada en la grieta. Por lo tanto, las grietas, como las que se encuentran en las uniones de bridas o en las conexiones roscadas, suelen ser los puntos más críticos para la corrosión.
Ejemplo de metal sujeto a corrosión por grietas:
- Acero inoxidable en agua de mar
Corrosión intergranular
Como su nombre lo indica, la corrosión intergranular ocurre en los límites de los granos. La corrosión intergranular también se llama corrosión intercristalita. Normalmente, este tipo de corrosión se produce cuando, durante el proceso de soldadura o debido a un tratamiento térmico insuficiente, precipita carburo de cromo en los límites de los granos. Por lo tanto, una región estrecha alrededor del límite de grano puede perder cromo y volverse menos resistente a la corrosión que el resto del material. Esto es lamentable porque el cromo juega un papel importante en la resistencia a la corrosión.
Ejemplos de metales sujetos a corrosión intergranular:
- Acero inoxidable: insuficientemente soldado o tratado térmicamente
- Acero inoxidable EN 1.4401 (AISI 316) en ácido nítrico concentrado
Corrosión selectiva
La corrosión selectiva es un tipo de corrosión que ataca un solo elemento de una aleación y lo disuelve en la estructura de la aleación. En consecuencia, la estructura de la aleación se debilita.
Ejemplos de corrosión selectiva:
- La descincificación del latón no estabilizado, mediante la cual se produce una estructura de cobre porosa y debilitada.
- Grafitación de fundición gris, en la que se forma una frágil estructura de grafito debido a la disolución del hierro.
Corrosión por erosión
La corrosión por erosión es un proceso que involucra corrosión y erosión. La velocidad de ataque de la corrosión se acelera por el movimiento relativo de un líquido corrosivo y una superficie metálica. El ataque se localiza en áreas con alta velocidad o flujo turbulento. Los ataques de corrosión por erosión se caracterizan por surcos con patrón direccional.
Ejemplos de metales sujetos a corrosión por erosión:
- Bronce en agua de mar
- Cobre en agua
Corrosión por cavitación
Un líquido bombeado a alta velocidad reduce la presión. Cuando la presión cae por debajo de la presión de vapor del líquido, se forman burbujas de vapor (el líquido hierve). En las zonas donde se forman las burbujas de vapor, el líquido está hirviendo. Cuando la presión vuelve a aumentar, las burbujas de vapor colapsan y producen intensas ondas de choque. En consecuencia, el colapso de las burbujas de vapor elimina el metal u óxido de la superficie.
Ejemplos de metales sujetos a cavitación:
- Hierro fundido en agua a alta temperatura.
- Bronce en agua de mar
Fisuración por corrosión bajo tensión (SCC)
El agrietamiento por corrosión bajo tensión (SCC) se refiere a la influencia combinada de la tensión de tracción (aplicada o interna) y el ambiente corrosivo. El material puede agrietarse sin ninguna deformación significativa o deterioro evidente del material. A menudo, la corrosión por picaduras está asociada con fenómenos de fisuración por corrosión bajo tensión.
Ejemplos de metales que están sujetos a fisuración por corrosión bajo tensión:
- Acero inoxidable EN 1.4401 (AISI 316) en cloruros
- Latón en amoniaco
Fatiga por corrosión
La fatiga mecánica pura ocurre cuando un material sometido a una carga cíclica muy por debajo de la resistencia máxima a la tracción puede fallar. Si el metal se expone simultáneamente a un ambiente corrosivo, el fallo puede producirse con una tensión aún menor y en un tiempo más corto. A diferencia de la fatiga mecánica pura, en la fatiga asistida por corrosión no existe ningún límite de fatiga.
Ejemplo de metales sujetos a fatiga por corrosión:
- Estructuras de aluminio en atmósfera corrosiva.
Corrosión galvánica
Cuando un electrolito corrosivo y dos materiales metálicos están en contacto (celda galvánica), la corrosión aumenta en el material menos noble (el ánodo) y disminuye en el más noble (el cátodo). El aumento de la corrosión se denomina corrosión galvánica. La tendencia de un metal o una aleación a corroerse en una celda galvánica está determinada por su posición en la serie galvánica. La serie galvánica indica la nobleza relativa de diferentes metales y aleaciones en un entorno determinado (por ejemplo, agua de mar).
Cuanto más separados estén los metales en la serie galvánica, mayor será el efecto de corrosión galvánica. Los metales o aleaciones del extremo superior son nobles, mientras que los del extremo inferior son los menos nobles.
Ejemplos de metales sujetos a corrosión galvánica:
- Acero en contacto con 1.4401
- Aluminio en contacto con cobre.
Los principios de la corrosión galvánica se utilizan en la protección catódica. La protección catódica es un medio para reducir o prevenir la corrosión de una superficie metálica mediante el uso de ánodos de sacrificio (zinc o aluminio) o corrientes impresas.
FREQUENTLY ASKED QUESTIONS
Oxygen plays a crucial role in corrosion by facilitating the reaction between the metal and its environment. In the presence of oxygen, the metal reacts with water to form an oxide layer, which can be protective or non-protective depending on the metal and environmental conditions. In aerobic environments, oxygen can accelerate corrosion by increasing the rate of oxidation reactions. However, in anaerobic environments, corrosion can still occur through anaerobic reactions, such as those involving sulfur-reducing bacteria.
Temperature has a significant impact on corrosion rates, with higher temperatures generally increasing the rate of corrosion. This is because higher temperatures increase the kinetic energy of the reactants, allowing them to react more quickly. Additionally, high temperatures can alter the composition and structure of the metal, making it more susceptible to corrosion. However, some metals, such as titanium, exhibit improved corrosion resistance at high temperatures due to the formation of a protective oxide layer.
Galvanic corrosion occurs when two dissimilar metals are in contact with each other in the presence of an electrolyte, resulting in an electrochemical reaction that accelerates corrosion of the more reactive metal. Crevice corrosion, on the other hand, occurs when a metal is exposed to a corrosive environment in a confined space, such as a crevice or pit. In crevice corrosion, the restricted flow of oxygen and ions creates a localized environment that accelerates corrosion. While both types of corrosion involve localized corrosion, galvanic corrosion is driven by electrochemical reactions, whereas crevice corrosion is driven by environmental factors.
Corrosion can be prevented or mitigated through various methods, including material selection, surface treatment, coatings, cathodic protection, and environmental control. Material selection involves choosing metals or alloys that are resistant to corrosion in a given environment. Surface treatment, such as passivation or electropolishing, can create a protective layer on the metal surface. Coatings, such as paint or varnish, can provide a physical barrier against corrosion. Cathodic protection involves applying an electric current to drive the corrosion reaction in the opposite direction, protecting the metal. Environmental control involves controlling factors such as temperature, humidity, and chemical composition to reduce the corrosivity of the environment.
Passivation is a critical process in corrosion prevention, as it involves the formation of a thin, protective oxide layer on the metal surface. This layer, known as a passive film, hinders further corrosion by preventing the metal from reacting with its environment. Passivation can occur naturally, such as in the case of stainless steel, or can be induced through surface treatment, such as electropolishing or passivation treatments. The passive film can be broken down by certain environmental factors, such as chloride ions or acidity, leading to localized corrosion.
Corrosion can significantly affect the mechanical properties of metals, leading to a reduction in strength, ductility, and toughness. Corrosion can cause the formation of pits, cracks, or other defects that can act as stress concentrators, reducing the metal’s resistance to fatigue and fracture. Additionally, corrosion can lead to the formation of corrosion products, such as oxides or hydroxides, which can occupy more volume than the original metal, causing embrittlement and reducing the metal’s ductility. In extreme cases, corrosion can lead to catastrophic failure of the metal component.
