¿Qué sustancias corroen los metales (no solo el hierro)?
Corrosión por absorción de oxígeno La corrosión electroquímica que se produce cuando el metal está en una solución ácida o neutra extremadamente débil y el oxígeno del aire se disuelve en la película de agua sobre la superficie del metal se llama corrosión por absorción de oxígeno. Por ejemplo, la corrosión del acero en aire húmedo casi neutro pertenece a la corrosión por absorción de oxígeno y su reacción de electrodo es la siguiente:
Electrodo negativo (Fe): Fe-2e=Fe2+
Electrodo positivo (C): 2H2O+O2+4e=4OH-
La corrosión electroquímica del acero y otros metales es principalmente corrosión que absorbe oxígeno.
Cuando se produce corrosión electroquímica en una solución altamente ácida, se liberará hidrógeno. Esta corrosión se denomina corrosión por evolución de hidrógeno. El carbono generalmente se encuentra en los productos de acero. En aire húmedo, la superficie de acero absorberá vapor de agua y formará una fina película de agua. Cuando el dióxido de carbono se disuelve en una película de agua, se convierte en una solución electrolítica, lo que aumenta los H+ en el agua. Está compuesto por innumerables baterías primarias diminutas con hierro como electrodo negativo, carbono como electrodo positivo y una membrana de agua ácida como solución electrolítica. Las reacciones redox que ocurren en estas baterías son:
Electrodo negativo (hierro): el hierro se oxida Fe-2e=Fe2+; electrodo positivo (carbono): el H+ en la solución se reduce 2H++2e=H2. ↑
Esto produce innumerables baterías pequeñas. Finalmente, se libera hidrógeno sobre la superficie del carbono y el hierro se corroe, por lo que se denomina corrosión por precipitación de hidrógeno.
La protección catódica es una tecnología de protección electroquímica que se utiliza para prevenir la corrosión del metal en los medios (agua de mar, agua dulce, suelo y otros medios). El principio básico de esta tecnología es utilizar componentes metálicos como cátodos y aplicar una determinada cantidad. Se aplica una cierta cantidad de corriente continua para provocar la polarización catódica. Cuando el potencial del metal es negativo a un cierto valor de potencial, se elimina la falta de homogeneidad electroquímica en la superficie del metal y se suprime eficazmente el proceso de disolución del cátodo corroído. lograr el propósito de protección. A continuación se utilizan curvas de polarización para ilustrar el principio de protección catódica. Para ilustrar el problema, las curvas de polarización del cátodo y del ánodo se simplifican en una línea recta, como se muestra en la Figura (1) a continuación.
La reacción anódica y la reacción catódica en la superficie del metal tienen sus propios puntos de equilibrio. Para lograr una protección catódica completa, el potencial de todo el metal debe reducirse al potencial de equilibrio del punto más activo. Suponga que el potencial anódico y el potencial catódico de la superficie del metal son Ea y Ec respectivamente. Debido a la polarización durante el proceso de corrosión del metal, el potencial anódico y el potencial catódico están cerca del potencial Ecorr (potencial de corrosión natural) correspondiente al punto de intersección S. La corriente de corrosión en este momento es Icorr.
Figura (1)
Si se realiza la polarización catódica, el potencial se moverá en una dirección más negativa y la curva de reacción anódica EcS se extiende desde S hasta el punto C. Cuando el potencial se polariza a E1, la corriente de polarización requerida es I1, correspondiente al segmento de línea AC, donde esta parte de la corriente en el segmento de línea BC es la corriente proporcionada por la reacción anódica, cuando el metal aún no se ha corroído. Si el cátodo metálico está polarizado a un potencial más negativo, como alcanzar Ea, entonces, dado que el potencial de cada área de la superficie metálica es igual a Ea, la corriente de corrosión es cero, el metal ha alcanzado una protección completa y la corriente aplicada Se requiere Iapp1 para una protección completa de la corriente.
Basado en las diferentes formas de proporcionar corriente de polarización catódica, la protección catódica se divide en método de protección catódica de ánodo de sacrificio y método de protección catódica de corriente impresa.
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En muchas aplicaciones industriales, el acero inoxidable puede proporcionar la satisfactoria resistencia a la corrosión actual. Según la experiencia, además de los fallos mecánicos, la corrosión del acero inoxidable se manifiesta principalmente en lo siguiente: Una forma grave de corrosión del acero inoxidable es la corrosión localizada (también conocida como corrosión bajo tensión, corrosión por picaduras, corrosión intergranular, fatiga por corrosión y corrosión en grietas). Estas fallas por corrosión localizada representan casi la mitad de los casos de falla. De hecho, muchas fallas se pueden evitar mediante la selección adecuada de materiales.
Fisuración por corrosión bajo tensión (SCC): Término general para la falla de aleaciones sometidas a tensión en un ambiente corrosivo debido a la expansión de la banda y la falla generacional. El agrietamiento por corrosión bajo tensión tiene un patrón de fractura frágil pero también puede ocurrir en materiales altamente dúctiles. Las condiciones necesarias para que se produzca fisuración por corrosión bajo tensión son la presencia de tensión de tracción (tensión residual o tensión aplicada, o ambas) y un medio corrosivo específico. La formación y propagación de grietas son aproximadamente perpendiculares a la dirección del esfuerzo de tracción. El valor de tensión que causa el agrietamiento por corrosión bajo tensión es mucho menor que el valor de tensión requerido para que el material se fracture en ausencia de medios corrosivos.
A nivel microscópico, las grietas que atraviesan los granos se denominan grietas peritécticas y las grietas a lo largo de los límites de los granos se denominan grietas peritécticas. Cuando las grietas por corrosión bajo tensión se extienden hasta una cierta profundidad (la tensión en la parte cargada del material alcanza su tensión de fractura en el aire), el material se fracturará como una grieta normal (en materiales dúctiles, generalmente a través de la aglomeración de defectos microscópicos). ). Por lo tanto, una sección transversal de una pieza que falla debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión contendrá áreas características del agrietamiento por corrosión bajo tensión así como áreas de "nido de tenacidad" asociadas con la acumulación de microdefectos.
Pitting: Forma de corrosión localizada que produce corrosión.
Corrosión intergranular: Los límites intergranulares son las combinaciones desordenadas entre granos con diferentes orientaciones en cristalografía, por tanto, son causadas por la precipitación de diversos elementos solutos en el acero y la precipitación de compuestos metálicos (como los carburos). y fase delta) distritos y ciudades favorables. Por lo tanto, no es sorprendente que en algunos medios corrosivos, los límites intergranulares puedan corroerse primero. Este tipo de corrosión se llama corrosión intergranular y la corrosión intergranular puede ocurrir en la mayoría de los metales y aleaciones en medios corrosivos específicos.
Corrosión por picaduras: este es un tipo de corrosión localizada que puede ocurrir en grietas donde la solución se estanca o dentro de superficies protectoras. Tales espacios pueden formarse, por ejemplo, en uniones de metal con metal o de metal con no metal donde se encuentran remaches, pernos, juntas, asientos de válvulas, sedimentos superficiales sueltos y vida marina.
Corrosión total: Se utiliza para describir la corrosión que se produce de manera relativamente uniforme en toda la superficie de una aleación. Cuando se produce corrosión total, el material se volverá gradualmente más delgado debido a la corrosión e incluso se producirá falla por corrosión del material. El acero inoxidable puede sufrir corrosión total en ácidos y álcalis fuertes. Los problemas causados por la falla total por corrosión no son de gran preocupación porque este tipo de corrosión generalmente puede predecirse mediante una simple prueba de inmersión o revisando la literatura sobre corrosión.
2. Resistencia a la corrosión de varios aceros inoxidables
El 304 es un acero inoxidable general que se utiliza ampliamente en la producción de equipos y piezas que requieren un buen rendimiento integral (resistencia a la corrosión y formabilidad). .
El acero inoxidable 301 se endurecerá significativamente durante la deformación y se puede utilizar en una variedad de aplicaciones que requieren mayor resistencia.
El acero inoxidable 302 es básicamente una variante del acero inoxidable 304 con un mayor contenido de carbono que puede ser laminado en frío para conseguir una mayor resistencia.
302B es un acero inoxidable con un alto contenido de silicio y tiene una fuerte resistencia a la oxidación a altas temperaturas.
303 y 303Se son aceros inoxidables de fácil mecanización que contienen azufre y selenio respectivamente. Se utilizan principalmente en aplicaciones que requieren un corte fácil y un alto acabado superficial. El acero inoxidable 303Se también se utiliza para producir piezas de máquinas que requieren tratamiento en caliente, ya que este acero inoxidable tiene buenas propiedades de trabajo en caliente en estas condiciones.
304L es una variante con bajo contenido de carbono del acero inoxidable 304 y se utiliza donde se requiere soldadura. El menor contenido de carbono minimiza la precipitación de carburos en la zona afectada por el calor cerca de la soldadura, lo que puede causar corrosión intergranular (erosión de la soldadura) del acero inoxidable en algunos ambientes.
304N es un acero inoxidable que contiene nitrógeno. Se añade nitrógeno para mejorar la resistencia del acero.
Los aceros inoxidables 305 y 384 tienen un alto contenido de níquel y una baja tasa de endurecimiento por trabajo, lo que los hace adecuados para diversas aplicaciones que requieren una alta conformabilidad en frío.
El acero inoxidable 308 se utiliza para fabricar varillas de soldadura.
Los aceros inoxidables 309, 310, 314 y 330 tienen un mayor contenido de níquel y cromo para mejorar la resistencia a la oxidación y la resistencia a la fluencia del acero a altas temperaturas. 30S5 y 310S son variaciones del acero inoxidable 309 y 310, pero tienen un menor contenido de carbono para minimizar la precipitación de carburo cerca de la soldadura. El acero inoxidable 330 tiene una resistencia particularmente alta a la carburación y al choque térmico.
El acero inoxidable tipo 316 y 317 contiene aluminio, por lo que su resistencia a la corrosión por picaduras en entornos marinos e industriales químicos es mucho mejor que la del acero inoxidable tipo 304. Entre ellos, las variaciones del acero inoxidable tipo 316 incluyen el acero inoxidable 316L con bajo contenido de carbono, el acero inoxidable 316N de alta resistencia que contiene nitrógeno y el acero inoxidable 316F de fácil mecanización con un mayor contenido de azufre.
321, 347 y 348 son acero inoxidable estabilizado con titanio, niobio más tantalio y niobio respectivamente, adecuados para soldadura de piezas a alta temperatura. El 348 es un acero inoxidable apto para su uso en la industria de la energía nuclear, con ciertos límites en la cantidad de tantalio que se puede combinar con brocas. Existe un cierto límite en la cantidad de bits que se pueden combinar.