Prevención de la Corrosión Galvánica: Elección de Materiales Compatibles para Equipos Marinos

Imagine un barco marino recién construido en el que se instalan varios equipos sobre la cubierta usando tornillos; por ejemplo, un panel acústico se ha instalado en una estructura de acero usando remaches de aluminio en caliente. Ahora, avance un par de meses cuando el panel cae repentinamente al suelo. Un análisis exhaustivo del incidente concluye que la razón de la falla es la corrosión por metales disímiles.

La corrosión por metales disímiles, también conocida como corrosión galvánica, es un fenómeno común en muchos sitios recién construidos que operan en entornos húmedos, como en las industrias del petróleo y marina. Según una encuesta de NACE International, el costo global de la corrosión asciende a 2.5 billones de dólares estadounidenses.

A continuación, profundizamos en la corrosión por metales disímiles, cómo y por qué ocurre, y consejos para evitarla para prevenir accidentes y retrasos dañinos en los proyectos.

¿Qué es la Corrosión por Metales Disímiles?

Una reacción galvánica ocurre cuando dos metales de diferentes noblesas o potencial electroquímico se ponen en contacto entre sí bajo una solución electrolítica o entorno humedecido. El metal activo (menos noble) se comporta como un ánodo, y el metal pasivo (más 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 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, diferentes reacciones químicas comienzan a tener lugar en la superficie de la muestra, y el metal menos noble se corroe. La tasa de corrosión es directamente proporcional al área del cátodo disponible para la reacción y el nivel de diferencia de nobleza entre los dos metales.

Se ha incluido a continuación una tabla que compara diferentes metales y sus rangos de voltaje electroquímico en agua de mar.

[Imagen: Tabla de potenciales electroquímicos en agua de mar] Los metales con amplias diferencias de voltaje reaccionan más. Por ejemplo, un tornillo de acero galvanizado en una abrazadera de acero inoxidable se corroerá más rápido que un tornillo de titanio.

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

Factores que Afectan la Corrosión por Metales Disímiles

Los siguientes factores afectan la tasa de corrosión por metales disímiles 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, causando 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 de metal: La tasa 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 por metales disímiles. Por ejemplo, el tamaño del área del cátodo expuesta al área húmeda determina qué tan rápido ocurrirá la reacción. Más exposición conduce a más aceleración.

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

Factores Ambientales que Afectan la Corrosión por Metales Disímiles

Dependiendo del ambiente, las propiedades electroquímicas de un ánodo pueden cambiar. La condición ambiental influye en tres propiedades principales del ánodo: potencial, capacidad de corriente y tasa de consumo del ánodo.

El potencial del ánodo puede volverse más negativo bajo ambientes operativos químicos o de agua de mar. Incluso diferentes variaciones del mismo ambiente pueden afectar la capacidad de corriente práctica del ánodo, como agua de mar caliente vs. agua de mar fría vs. lodo del lecho marino.

Los datos de rendimiento a largo plazo relacionados con la capacidad de carga de corriente de un ánodo para un ambiente particular son necesarios. En ausencia de datos suficientes, se deben realizar pruebas electroquímicas adicionales, como una prueba galvanostática y una prueba potenciostática, para anotar la capacidad de carga de corriente del ánodo bajo diferentes condiciones ambientales.

Cómo Prevenir la Corrosión por Metales Disímiles

A continuación se presentan algunas mejores prácticas para prevenir la corrosión por metales disímiles:

• Realice una revisión 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 tabla galvánica.
• Aísle metales disímiles: Use aislamiento entre contactos de diferentes metales; por ejemplo, use manguitos en tornillos de juntas de brida y arandelas aislantes.
• Use bobinas de aislamiento: Las bobinas de aislamiento no conductoras (como Plástico Reforzado con Vidrio [PRV]) pueden usarse para lograr conexiones de tubería de dos metales diferentes que transportan fluidos no hidrocarburos.
• Use ánodo de sacrificio: Los ánodos de sacrificio se usan para proteger metales en agua de mar.
• Pinte el cátodo: Use pintura como alternativa para prevenir el contacto; pinte 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 ocurre con cualquier grieta en el material galvánico.

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

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

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