Corrosión y erosión de los metales: causas y métodos de protección

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificación: 2023-12-17 10:24

Las influencias externas químicas, mecánicas y eléctricas a menudo ocurren en entornos operativos de productos metálicos. En consecuencia, con un mantenimiento inadecuado de dichos elementos, además de ignorar las normas de seguridad, puede haber riesgos de deformación y daños en estructuras y piezas. Esto se debe a los procesos emergentes de corrosión y erosión de los metales, que a largo plazo contribuyen a la destrucción completa de la estructura del producto.

¿Por qué aparece el óxido?

En una reacción corrosiva, las condiciones para la destrucción estructural de productos metálicos se crean por contacto con medios químicos y electroquímicos. En el primer caso, el material entra en contacto con derivados del petróleo, carbón, sal y otros minerales. La corriente eléctrica no está involucrada en este caso. El medio operativo principal puede ser un gas seco o un líquido no conductor. Las variedades ligeras tienen el mayor efecto destructivo.derivados del petróleo como el queroseno y la gasolina. En particular, el casco de un buque cisterna de transporte en alta mar puede verse afectado por compuestos de azufre y residuos ácidos presentes en su composición.

En la corrosión electroquímica, también hay un efecto de corriente. La destrucción compleja con erosión del metal irá acompañada de desgaste mecánico. La situación puede complicarse por el hecho de que las propias influencias externas estarán determinadas por las características del entorno natural; por ejemplo, las reacciones químicas con electrolitos pueden tener lugar en el agua de mar. El propio cuerpo metálico es un material heterogéneo en estructura, lo que conduce a la presencia de pares microgalvánicos. Son ellos, junto con las secciones metálicas de la estructura, los que actúan como ánodos, creando las condiciones para el proceso de corrosión.

Causas de la erosión

En términos generales, la erosión se refiere al desgaste mecánico, como resultado del cual el producto puede cambiar de tamaño, forma, peso y otras características. ¿Cuál es la causa de la erosión del metal? Procesos físicos de influencia externa que reducen la resistencia de los microvolúmenes de la capa superficial de una estructura o una parte separada. Además, los medios que actúan no son solo factores mecánicos, como el contacto directo con abrasivos duros.

Pueden ser medios activos térmicos, gaseosos y químicos, y pueden actuar tanto de forma independiente como adicional.factor de desgaste Por ejemplo, los flujos de gas contribuyen al movimiento de partículas sólidas en el circuito para el suministro de mezclas de trabajo a través de la tubería, lo que tiene un efecto destructivo indirecto sobre las superficies metálicas.

Métodos para proteger los metales de la corrosión

La práctica demuestra que el 80% de las condiciones para proteger los materiales contra la corrosión se establecen en la etapa de preparación de la superficie. El 20% restante ya se proporciona durante la operación. Aproximadamente la misma proporción de la eficacia de las medidas de protección se observa en la erosión de los metales, cuando se utilizan medios para minimizar el desgaste de las piezas de trabajo.

Las principales áreas de protección anticorrosión incluyen estructural, pasiva y activa. La protección estructural se debe al uso de aleaciones especiales a base de acero inoxidable, acero corten y metales no ferrosos. Los métodos activos implican cambiar la estructura del material con una doble capa eléctrica, un método de protección electroquímica. En cuanto a los métodos pasivos, implican el uso de recubrimientos especiales que evitan la formación de un elemento corrosivo.

Variedades de tratamiento térmico de metales

Un grupo de métodos para el procesamiento tecnológico de piezas en bruto de metal, que también se enfoca en un cambio estructural en la capa superficial para proteger contra daños por corrosión. Se distinguen los siguientes tipos de procesamiento:

• Recocido. Tratamiento térmico, en el que se calienta el metal, seguido de un enfriamiento gradual.
• Endurecimiento. Alos aceros y sus aleaciones pueden servir como productos objetivo. Durante el endurecimiento, la estructura se recristaliza y, después de mantener el material a una temperatura crítica, sigue el enfriamiento. Se forma una estructura de no equilibrio en una parte que ha sufrido dicho procesamiento, lo cual es un factor limitante para elegir este método.
• Vacaciones. Un método alternativo de tratamiento térmico del metal en relación con el endurecimiento, que también puede actuar como un paso auxiliar en el cambio de la estructura. En cualquier caso, durante su ejecución se eliminan las tensiones excesivas del acero, lo que conlleva un aumento de las cualidades anticorrosivas.
• Normalización. Procesamiento similar al recocido. La diferencia es que durante el recocido, el enfriamiento tiene lugar en un horno, mientras que durante la normalización, tiene lugar en el aire.

Métodos para proteger los metales de la erosión

La dirección principal en la protección de materiales metálicos contra la erosión es el desarrollo de recubrimientos especiales. En particular, la metalización en forma de aplicación de una aleación anticorrosión a la pieza de trabajo aumenta las cualidades químicas y mecánicas de la estructura. Como resultado, se reduce el desgaste y el diseño de la pieza puede mantener su rendimiento anterior.

También se están desarrollando recubrimientos no metálicos resistentes al desgaste para aplicaciones específicas. Por ejemplo, la erosión de los metales, formada en las condiciones de fricción de las superficies, se encuentra a menudo en las piezas de los vehículos. Para este tipo de protección se utilizan compuestos tipo diamante, cerámicos y combinados con mayor resistencia y dureza.

Característicasprotección contra la erosión de gas

En este caso, el énfasis no está en la protección mecánica de las piezas, sino en el aislamiento químico-físico. Se pueden usar tanto modos especiales de mantenimiento y almacenamiento de materiales como lubricantes especiales que evitan la erosión del metal. La protección y la prevención del desgaste también se basan en el aislamiento térmico.

En esta dirección, se utilizan materiales como el cromo puro y la nairita de la marca NT. La desventaja del cromo es que se caracteriza por la f alta de tenacidad y ductilidad. Por este motivo, rara vez se utiliza como elemento de aislamiento estructural. En cuanto a la nairita, se hacen mezclas líquidas de engomado sobre la base de las cuales se forman sellos monolíticos resistentes al desgaste.

Método de protección por proyección térmica

Esta es una tecnología de protección versátil que es adecuada tanto para la prevención de la corrosión como para el aislamiento del desgaste mecánico. La técnica de su aplicación radica en que se aplican partículas de zinc sobre la superficie de la pieza con un chorro de gas. A diferencia de otros métodos de metalización, este método forma una capa protectora de hasta decenas de micras de espesor. De esta forma, se previenen los procesos de erosión que se dan en los nodos de los equipos de ingeniería, así como en las redes de transporte y los principales oleoductos.

Conclusión

Los procesos de impacto negativo en estructuras metálicas obligan a las empresas operadoras a gastargrandes sumas para su mantenimiento. Al mismo tiempo, los medios de protección más efectivos, por regla general, son más caros. Por otro lado, los estudios preliminares de las condiciones de uso de los productos para los riesgos de formación de óxido o erosión del metal pueden minimizar dichos costos. El hecho es que muchas propiedades técnicas y protectoras de las estructuras críticas se establecen en la etapa de selección de la aleación. Mediante la aleación y la introducción de aditivos modificadores en la etapa de fabricación de la pieza, es posible dotarla de cualidades protectoras óptimas.