Evitar la corrosión de metales diferentes al elegir materiales

Imagine un barco marino recién construido en el que se instalan varias piezas de equipo sobre el techo con pernos; por ejemplo, se ha instalado una caja de resonancia sobre una estructura de acero mediante remaches de aluminio en caliente. Ahora, avance rápido un par de meses cuando el tablero cae repentinamente al suelo. Un análisis exhaustivo del incidente concluye que el motivo de la avería es la corrosión de metales diferentes.

La corrosión de metales disímiles, también conocida como corrosión galvánica, es un fenómeno común en muchos sitios de nueva construcción que operan en ambientes húmedos, como en las industrias petrolera y marina. Según una encuesta realizada por NACE International, el costo global de la corrosión asciende a 2,5 billones de dólares estadounidenses.

A continuación, profundizamos en la corrosión de metales disímiles, cómo y por qué ocurre, y consejos para evitarla a fin de prevenir accidentes y demoras perjudiciales en los proyectos.

¿Qué es la corrosión de metales diferentes?

Una reacción galvánica ocurre cuando dos metales de diferente nobleza o potencial electroquímico se ponen en contacto entre sí bajo una solución electrolítica o ambiente húmedo. El metal activo (menos noble) se comporta como ánodo, y el metal pasivo (muy noble) actúa como cátodo.

En el cátodo, el agua reacciona con el oxígeno para formar hidróxidos. Sin embargo, para que esta reacción tenga lugar, se requiere un flujo de entrada de electrones. El metal activo comienza a perder electrones y los iones viajan a través del medio electrolítico y se depositan en el metal pasivo. Como resultado, comienzan a tener lugar diferentes reacciones químicas en la superficie de la muestra y el metal menos noble se corroe. La velocidad de corrosión es directamente proporcional al área del cátodo disponible para la reacción y la diferencia de nobleza entre los dos metales.

A continuación se incluye una tabla que compara diferentes metales y sus rangos de voltaje electroquímico en el agua de mar.

Los metales con grandes diferencias de voltaje son los que más reaccionan. Por ejemplo, un tornillo de acero galvanizado en una abrazadera de acero inoxidable se corroerá más rápido que un tornillo de titanio.

La corrosión de metales diferentes también puede ocurrir entre partes del mismo metal cuando se colocan en áreas con diferentes valores de pH y están eléctricamente en contacto entre sí.

Factores que afectan la corrosión de metales diferentes

Los siguientes factores afectan la tasa de corrosión de metales diferentes entre dos metales:

• Potencial de electrodo: Los metales con amplio potencial de electrodo confirman una corrosión más rápida del metal menos noble.
• Resistencia de contacto: La baja resistencia de contacto en el límite de dos metales permite una mayor tasa de flujo de electrones, lo que provoca más corrosión.
• Resistencia eléctrica: Las soluciones electroquímicas altamente concentradas (pH <7) estimulan la formación de hidrógeno en el cátodo y aumentan la corrosión galvánica.
• Áreas metálicas: La velocidad de reacción es directamente proporcional al área del cátodo e inversamente proporcional al área del ánodo.
• Cambios en la atmósfera: Los cambios en las condiciones atmosféricas pueden influir en la corrosión de metales diferentes. Por ejemplo, el tamaño del área del cátodo expuesta al área húmeda determina qué tan rápido ocurrirá la reacción. Más exposición conduce a una mayor aceleración.

En este sentido, aprendamos más sobre el impacto del medio ambiente en la corrosión de metales disímiles.

Factores ambientales que afectan la corrosión de metales diferentes

Según el entorno, las propiedades electroquímicas de un ánodo pueden cambiar. La condición ambiental influye en tres propiedades principales del ánodo:potencial, capacidad actual y tasa de consumo del ánodo.

El potencial del ánodo puede volverse más negativo en entornos operativos químicos o de agua de mar. Incluso diferentes variaciones en el mismo entorno pueden afectar la capacidad de corriente práctica del ánodo, como agua de mar caliente frente a agua de mar fría frente a lodo del lecho marino.

Se necesitan datos de rendimiento a largo plazo relacionados con la capacidad de carga actual de un ánodo para un entorno particular. En ausencia de datos suficientes, se deben realizar pruebas electroquímicas adicionales, como una prueba galvanostática y una prueba potenciostática, para observar la capacidad de carga de corriente del ánodo en diferentes condiciones ambientales.

Cómo prevenir la corrosión de metales diferentes

A continuación se presentan algunas de las mejores prácticas a seguir para evitar la corrosión de metales diferentes:

• Ejecutar una descripción general: Obtenga una visión general del material de aplicación, la carga involucrada y el posible efecto de la atmósfera en la reacción galvánica.
• Siga la regla básica: Seleccione metales de la misma o casi la misma nobleza en la carta galvánica.
• Aislar metales diferentes: Use aislamiento entre contactos de diferentes metales; ej., pernos de manguito en juntas de brida y use arandelas aislantes.
• Usar bobinas de aislamiento: Los carretes de aislamiento no conductores (como los de plástico reforzado con fibra de vidrio [GRP]) se pueden usar para lograr conexiones de tuberías de dos metales diferentes que transporten fluidos que no sean hidrocarburos.
• Usar ánodo de sacrificio: Los ánodos de sacrificio se utilizan para proteger los metales en el agua de mar.
• Pintar el cátodo: Utilizar pintura como alternativa para evitar el contacto; pintar la parte más noble, el cátodo.

Nota :Si pinta el ánodo y se forma una grieta en la pintura, la corriente galvánica fluirá hacia esa sección transversal y acelerará la corrosión. Lo mismo es cierto para cualquier grieta en el material galvánico.

En este sentido, las inspecciones frecuentes también pueden ayudar a minimizar cualquier peligro accidental debido a la corrosión de metales diferentes.

La elección del material es extremadamente importante. La dimensión y la forma del material del ánodo deben poder soportar la fuerza mecánica ejercida por el entorno circundante en forma de ondas, corrientes y vibraciones. Además, también debe considerar muchos otros factores, como la composición química, la homogeneidad y la capacidad de carga actual. Asociarse con un proveedor de metales experimentado para obtener aleaciones resistentes a la corrosión de alta calidad puede ayudarlo a evitar la corrosión de metales diferentes en primer lugar.

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