labo Nro 4- MEDICIONES DE VELOCIDAD DE CORROSIÓN - ENSAYOS DE CORROSION

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA

FACULTAD DE INGENIERÍA QUÍMICA Y TEXTIL

Práctica Nº4Mediciones de velocidad de corrosión – ensayos de

corrosión.

Grupo de trabajo:

TrigosoVillalovos, Fernando 20092123A

Rivas Ricaldi, César E. 20090076F

Vilca Montes, Melvin W. 20090284H

Profesores:

Ing. Villon Ulloa, Angel Eduardo.

2012-2

LIMA – PERÚ

Fecha: DD MM AA

Realización: 07 11 12Entrega: 14 11 12

PI: 515A2

ÍNDICE

1. OBJETIVOS…………….………………………………………………..pág.3

2. FUNDAMENTO TEÓRICO…………….………………….…………....pág.3

3. DATOS Y RESULTADOS:……………………………………..………pág. 8

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS………………………………….…...pág.20

5. CONCLUSIONES………………………………………………………..pág.23

6. BIBLIOGRAFÍA……………………………………………………….….pág.24

Mediciones de velocidad de corrosión – ensayos de corrosión.

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1. OBJETIVOS:

Determinación la velocidad de corrosión promedio del acero al carbono en diferentes medios, mediante la variación de peso producida por la corrosión durante un periodo de tiempo.

Medir la velocidad de corrosión por los métodos electroquímicos: Intercepto y Resistencia a la Polarización.

Observar la agresividad del anión cloruro en estos materiales. Evaluar cualitativamente la corrosión por picadura acelerada con iones Cl−¿¿.

2. FUNDAMENTO TEÓRICO

La medición de la velocidad de corrosión en distintos sistemas sirve para establecer lo siguiente:

Permite determinar de manera anticipada los daños que ocurrirán si se mantienen las condiciones corrosivas existentes.

Identifica las causas de la corrosión y los parámetros de control, como la Presión, Temperatura, pH, caudal, etc.

Evalúa la efectividad del uso de una técnica de prevención de la corrosión, como el uso de inhibidores.

Provee información para los procesos de mantenimiento.

2.1 MÉTODO GRAVIMÉTRICO

El método utilizado tradicionalmente y que se viene creando hasta la fecha, es el de medida de la pérdida de peso.

Éste método de pérdida de peso es el más simple y el más conocido. La técnica es aplicable a todos los ambientes. Se basa en la exposición por un tiempo determinado de una muestra (cupón)

del mismo material de la estructura analizada, en el mismo ambiente corrosivo. Al analizar los cupones se obtiene la pérdida de peso que sufre durante el

periodo de tiempo de exposición. Los cupones deben ser pesados y medidos antes de ser expuestos, además

después de la corrosión deben ser removidos cuidadosamente sin el retiro significativo del material base, con el fin de pesarlos nuevamente.se puede seguir la norma ASTM G1-90 (“Practica estándar para la preparación, limpieza y evaluación de los especímenes de prueba de corrosión)

Las unidades más frecuentemente utilizadas para expresar esa pérdida de peso son: miligramos decímetro cuadrado día (mdd), milímetros por año (mm/año), pulgadas por año o milipulgadas por año (mpy, abreviatura en inglés).

2.2 MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN POR EL MÉTODO ELECTROQUÍMICO.

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Cuando toman parte en la reacción especies cargadas, como es el caso de un proceso de corrosión, la barrera de energía debe vencerse en la transferencia de carga es afectada por un campo eléctrico y puede demostrarse a partir de la teoría de cinética electroquímica, y las densidades de corriente en los procesos parciales:

Fe↔Fe2+¿+2e−¿¿ ¿.. (1)

2H+¿+2e−¿↔H 2¿ ¿ .. (2)

Se ajustan a:

ia=icorr exp ( αnFRT

η) .. (3)

ic=−icorr exp (−βnFRT

η) .. (4)

Donde:

T : TemperaturaR : Constante de los gasesF :Faraday (96500 culombios)α y β :Coeficientes relacionados con la caída de potencial a través de la dobe capa que rodea el electrodo.η : Polarización aplicada.icorr : Densidad de corriente de corrosión.El equilibrio eléctrico existente en el potencial de corrosión libre, que se expresa por:

iT=ic+ia=0 ..(5)

Impide la determinación directa del icorr, cuando se rompe el equilibrio, imponiendo una polarización al electrodo, se aprecia instrumentalmente una corriente externa, resultante de la suma algebraica de las correspondientes a los procesos parciales:

iT=ic+ia=icorr [exp ( αnFRT

)−exp (−βn FRT

η)]… (6)

Partiendo de esta ecuación se consigue, a través de dos casos límite, que se corresponden con las rectas de Tafel y el llamado método de resistencia de polarización una estimación de icorr, es decir, la velocidad de corrosión.

Método del intercepto:

La observación y el establecimiento de la relación existente entre la corriente y el potencial del electrodo datan de ya casi un siglo, desde que Tafel, en 1905, dedujo de manera teórica, para la reacción de reducción del protón, la ecuación de polarización de un electrodo reversiblemente polarizable, en el cual se desarrolla un sistema casi reversible. Esta ley se expresa por las relaciones siguientes:

- para una reacción anódica (i>0):

ηa=aa+ba log i(b>0) … (7)- para una reducción catódica (i<0):

ηc=ac−bc log [ i ](bc>0) … (8)

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En coordenadas semi-logarítmicas, estas relaciones se representan por las rectas de la Figura:

Para polarizaciones suficientemente grandes:

η≫ RTαnF

o bien, −η≫ RTβnF

Que se corresponden con las rectas de Tafel respectivas:

−2,3RTαnF

log icorr+2,3RTβnF

log ia=aa+ba log i

Y en las proximidades del Ecorr, para polarizaciones pequeñas, los procesos anódicos y catódicos se influyen mutuamente y las curvas de polarización experimentales se apartan del curso semilogaritmico previsto por la ley de Tafel. Sin embargo, como para η=0 (para el Ecorr) de cualquiera de las dos ecuaciones (3) y (4) resulta:

ia=|ic|=icorrMétodo de resistencia de polarización:

La ecuación desarrollada por Stern y Geary toma el nombre de los investigadores y se presenta a continuación:

icorr= BRp

… (9)

B=(babc )

[2.303 (ba+bc ) ] (10)

Donde bay bcson las pendientes de Tafel anódica y catódica, respectivamente.

La ecuación de Stern y Geary (ec. 1) establece la relación entre la densidad de corriente de corrosión (icorr), es decir, la velocidad de corrosión, con la resistencia a la polarización. Esta ecuación recuerda la conocida Ley de Ohm, donde se establece que la diferencia de potencial entre dos puntos resulta en un flujo de corriente limitado por la presencia de una resistencia.

Figura 1: Rectas de Tafel

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La constante B en la ecuación (2) sirve para pasar de la proporcionalidad a la igualdad y presenta una relación existente entre las pendientes de Tafel. Queda claro a partir de esta relación, que es indispensable que exista el comportamiento tafeliano en el sistema electroquímico, para que la ecuación de Stern y Geary pueda ser aplicable.

¿Se debe realizar entonces de manera obligatoria primero la Extrapolación de Tafel para determinar las pendientes y a continuación determinar la Rp y calcular la velocidad de corrosión?

La respuesta a esta pregunta depende del experimentador. Por supuesto, lo recomendable sería realizar Extrapolación de Tafel para determinar los valores de las pendientes anódica y catódica; en ocasiones basta saber que la velocidad de corrosión está aumentando en función del tiempo, por lo que sería suficiente conocer el comportamiento de la Rp contra el tiempo de manera que, al ser inversamente proporcionales, será muy fácil determinar la variación de icorr.

Por otra parte, se ha dicho que la mayor parte de las pendientes de Tafel oscilan entre valores de 60 y 120 mV/década, de donde se ha optado por hacer una aproximación suponiendo que ambas pendientes tuvieran el segundo valor. Así, se obtiene una B = 26 mV que puede emplearse con reserva, ya que las pendientes del sistema bajo estudio no tienen por qué tener esos valores. En cualquier caso, si se aplica este valor de constante B a un estudio, los valores de velocidad de corrosión serán comparables y éstos serán al menos del mismo orden de magnitud que si se emplearan las endientes de Tafel reales.

La aproximación de bajo campo implica que, aunque el sobrepotencial y la corriente se relacionan a través de una ecuación que implica la diferencia entre dos exponenciales (ec. Butler-Volmer), en la inmediación del potencial de corrosión se puede asumir que el comportamiento es lineal. Por supuesto, esta supuesta linealidad no existe en esa zona de la curva E-I, por lo que es bueno recordar que la Rp también se ha definido como:

Rp=( ∂E∂ i )¿ i→0

¿… (11)

o bien: 1 / Rp I / E …. (12)

2.3. CORROSIÓN POR PICADURA

La corrosión por picadura es un caso típico de corrosión localizada. La determinación de la velocidad de corrosión, por exacta que pueda ser, es de limitado interés debido a que se desconoce el área real afectada por este fenómeno, por lo tanto lo que realmente interesa es una estimación de la susceptibilidad del material a sufrir este tipo de ataque, es decir la probabilidad más exacta posible de que el material pueda sufrir picadura.

Dicha susceptibilidad puede expresarse con el valor de potencial de electrodo. Es importante distinguir dos valores de potencial en la corrosión por picadura:

Potencial de ruptura Epic. Indica el límite por encima del cual se inicia la

formación de picaduras.

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Potencial de Protección Epr. Indica el límite por debajo del cual el metal

permanece pasivo.

Estos potenciales marcan una frontera entre estado pasivo estable y estado pasivo

inestable. Además, donde un potencial que se encuentre entre Epic y Epr, no permite

la formación de nuevas picaduras, pero si el desarrollo de la ya existentes.

Mecanismo de progreso de la picadura.

Se observa que el riesgo de que la picadura ocurra es mayor en soluciones a pH cercano a la neutralidad, y en general, en condiciones electroquímicas que sitúan al material en la zona de estabilidad de películas pasivas (Potencial y pH). Una segunda circunstancia es la presencia de determinados aniones en el electrolito,

fundamentalmente halogenuros (Cl−¿ , F−¿ , I−¿, Br−¿¿¿¿¿, por tal razón se les conoce como

agresivos y el más importante de ellos es el Cl−¿¿ por su abundancia en la naturaleza.

El mecanismo consiste en la rotura local de la película pasiva por efecto del anión agresivo, dando la impresión que estos aniones se deforman y logran penetrar a través de la estructura a través de la estructura reticular de los óxidos que constituyen la capa pasiva, en especial en zonas donde esta capa pasiva presenta defectos.

Una vez iniciada la cavidad, en el interior se dan condiciones que difieres a las correspondientes en la superficie libre en el material, que facilitan el progreso del ataque, de manera que el proceso se convierte en auto catalítico. Entonces, cuanto más se produce, más se facilitan las condiciones para que se siga produciendo.

La región desprovista de la capa pasiva se constituye el ánodo de la pila de corrosión, produciéndose la disolución selectiva y muy localizada de la aleación, lo que genera la cavidad. Los cationes que salen de la red metálica en el interior de la cavidad, incorporándose al electrolito, lo hacen a través de la reacción anódica:

Me⇌Men+¿+ne−¿ ¿¿

En general estos cationes son fácilmente hidrolizables; para un catión divalente será de la siguiente manera:

Me2+¿+H 2O⇆Me(OH )+¿+H+¿ ¿¿ ¿

El resultado de la hidrolisis del catión es la acidificación local de la cavidad, lo que sitúa a esta región fuera de la zona de pasividad del diagrama de Pourbaix para la aleación, concretamente en la zona de corrosión acida.

El mecanismo de corrosión por picadura para el acero, es el siguiente:

1. Reacción catódica de reducción del oxígeno en la superficie.

2. reacción anódica en el interior de la cavidad (formación del Fe2+¿¿

3. Formación del Fe(OH )2 a partir de los iones OH−¿¿ y el Fe2+¿¿. Que cubrirá

parcialmente la salida de la picadura con una capa poroso de productos sólidos.

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2.4. ENSAYOS DE CÁMARA DE NIEBLA SALINA

Se adjunta la norma ASTM B117 donde se detallan el procedimiento y consideraciones.

3. DATOS Y RESULTADOS:

3.1 MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN MEDIANTE EL MÉTODO GRAVIMÉTRICO.

PROBETA : ACERO AL CARBONO

Tiempo de exposición al medio: 7 días

Medio Peso inicial (g)

Peso final (g)

t=0s t=3s t=6s t=9s

w0 w1 w2 w3

Agua potable 13.804 13.783 13.760 13.757 13.757

Agua desionizada 13.380 13.358 13.356 13.356 -

NaCl 0.1N 13.681 13.650 13.648 13.645 13.644

H2SO4 0.1N 12.296 11.956 11.952 11.949 11.948

NaOH 0.1N 13.025 13.025 13.025 - -

HCl 0.1N 12.742 11.884 11.882 11.882 -

Tabla Nº 1: Medida de la masa al cabo de cierto tiempo de sumergir la placa

Muestra de cálculo.La velocidad de corrosión está dada mediante la siguiente relación:

v corr=mo−m f

t

Donde:

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mo: Masa inicial de la placa de acero al carbonomf: Masa final de la placa de acero al carbono luego del tiempo t t : Tiempo de corrosión. Para el laboratorio este tiempo fue de 7 días

De lo anterior se conoce tanto mo como t. Sin embargo, mf no se puede medir

experimentalmente, por lo que se debe realizar un ajuste de datos experimentales del siguiente modo:

Cuando existe óxido en la superficie de la placa de acero al carbono, la variación de la masa respecto al tiempo tiene una determinada pendiente. La variación de la masa es posible determinarla mediante el uso de la solución acuosa de HCl decapante ya que es capaz de disolver tanto el óxido como el metal a la solución misma.

Cuando la pendiente de la variación de la masa respecto al tiempo cambia, se puede afirmar que el óxido ha sido removido totalmente de la superficie del metal y que lo que hace variar la masa en ese instante es la disolución del metal en forma de iones.

Con los valores de la tabla 1, construimos la siguiente tabla.

Medio

Peso final (g)

t=0s t=3s t=6s t=9s

∆W ∆W ∆W ∆W

Agua potable 0 0.023 0.026 0.026

Agua desionizada 0 0.002 0.002

NaCl 0.1N 0 0.002 0.005 0.006

H2SO4 0.1N 0 0.004 0.007 0.008

NaOH 0.1N 0 0

HCl 0.1N 0 0.002 0.002

Tabla Nº 2: Medida de la masa final de la probeta.Luego graficando la variación de la masa en función del tiempo para cada medio, se tiene:

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.005

0.01

0.015

0.02

0.025

0.03

Gráfico 1: ∆W vs t en AGUA POTABLE

t(s)

∆W (g

)

De la gráfica 1 se tiene:

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∆W = 0.025= Winicial -Wfinal

Wfinal = Winicial - 0.025Wfinal = 13.783 - 0.025

Wfinal = mfinal =13.758 g

0 1 2 3 4 5 6 70

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

Gráfico 2: ∆W vs t en AGUA DESIONIZADA

t(s)

∆W (g

)

De la gráfica 2 se tiene:∆W = 0.002= Winicial -Wfinal



0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.001

0.002

0.003

0.004

0.005

0.006

0.007

Gráfico 3: ∆W vs t en NaCL

t(s)

∆W (g

)



Wfinal = Winicial - 0.0058Wfinal = 13.650 - 0.0058Wfinal = mfinal = 13.644 g

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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 100

0.0010.0020.0030.0040.0050.0060.0070.0080.009

Gráfico 4: ∆W vs t en H2SO4

t(s)

∆W (g

)





0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.50

0.10.20.30.40.50.60.70.80.9

1

Gráfico 5: ∆W vs t en NaOH

t(s)

∆W (g

)


∆W = 0= Winicial -Wfinal

Wfinal = Winicial Wfinal = mfinal = 13.025 g

PI: 515A2

0 1 2 3 4 5 6 70

0.0005

0.001

0.0015

0.002

0.0025

Gráfico 6 : ∆W vs t en HCl

t(s)

∆W (g

)




Wfinal = mfinal = 11.884 g

Luego teniendo los valores de cada mfinal , ya podemos calcular la velocidad de corrosión del acero al carbono en cada medio.

Ejm. Para agua potable

v corr=mo−m f

t

v corr=(13 .804−13 .758 )g

7dias

v corr=6 .5714mgdias

De manera análoga calculamos para los siguientes medios, obteniéndose los valores mostrados en la siguiente tabla.

Medio Peso inicial (g) Peso final (g) Vcorr (mg/dia)Agua potable 13.804 13.758 6.571

Agua desionizada 13.380 13.356 3.429NaCl 0.1N 13.681 13.644 5.286

H2SO4 0.1N 12.296 11.949 49.571NaOH 0.1N 13.025 13.025 0HCl 0.1N 12.742 11.884 122.571

Tabla Nº 3: Resultados de la velocidad de corrosión del acero al carbono en diferentes medios.

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Solución HCl 0,1 MElectrodo Acero al carbono (2 cm2)Electrodo de referencia CalomelElectrodo inerte platino

Tabla 4: Materiales utilizados.

Tabla 5: MÉTODO DEL INTERCEPTO SIN INHIBIDORPotencial (mV) Potencial Densidad de corriente (mA) Logi

-1,09 -0,97 -0,001616667 -2,791-1,07 -0,885 -0,001475 -2,831-1,05 -0,815 -0,001358333 -2,867-1,03 -0,732 -0,00122 -2,914-1,01 -0,655 -0,001091667 -2,962-0,99 -0,586 -0,000976667 -3,010-0,97 -0,519 -0,000865 -3,063-0,95 -0,459 -0,000765 -3,116-0,93 -0,399 -0,000665 -3,177-0,91 -0,343 -0,000571667 -3,243-0,89 -0,292 -0,000486667 -3,313-0,87 -0,248 -0,000413333 -3,384-0,85 -0,208 -0,000346667 -3,460-0,83 -0,173 -0,000288333 -3,540-0,81 -0,145 -0,000241667 -3,617-0,79 -0,118 -0,000196667 -3,706-0,77 -0,098 -0,000163333 -3,787-0,75 -0,081 -0,000135 -3,870-0,73 -0,065 -0,000108333 -3,965-0,71 -0,054 -0,00009 -4,046-0,69 -0,044 -7,33333E-05 -4,135-0,67 -0,036 -0,00006 -4,222-0,65 -0,03 -0,00005 -4,301-0,63 -0,025 -4,16667E-05 -4,380-0,61 -0,02 -3,33333E-05 -4,477-0,59 -0,016 -2,66667E-05 -4,574-0,57 -0,013 -2,16667E-05 -4,664-0,55 -0,008 -1,33333E-05 -4,875-0,53 -0,003 -0,000005 -5,301-0,51 0,004 6,66667E-06 -5,176-0,49 0,015 0,000025 -4,602-0,47 0,033 0,000055 -4,260-0,45 0,056 9,33333E-05 -4,030-0,43 0,087 0,000145 -3,839-0,41 0,134 0,000223333 -3,651-0,39 0,197 0,000328333 -3,484-0,37 0,272 0,000453333 -3,344-0,35 0,35 0,000583333 -3,234

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-0,33 0,43 0,000716667 -3,145-0,31 0,52 0,000866667 -3,062-0,29 0,604 0,001006667 -2,997-0,27 0,688 0,001146667 -2,941-0,25 0,783 0,001305 -2,884-0,23 0,869 0,001448333 -2,839-0,21 0,961 0,001601667 -2,795-0,19 1,051 0,001751667 -2,757-0,17 1,151 0,001918333 -2,717-0,15 1,24 0,002066667 -2,685-0,13 1,336 0,002226667 -2,652-0,11 1,431 0,002385 -2,623-0,09 1,521 0,002535 -2,596

Tabla 6: MÉTODO DEL INTERCEPTO CON INHIBIDORPotencial (mV) Potencial Densidad de corriente (mA/cm2) Log|i|

-1,025 -0,816 -0,00136 -2,866-1,005 -0,747 -0,001245 -2,905-0,985 -0,678 -0,00113 -2,947-0,965 -0,616 -0,001026667 -2,989-0,945 -0,553 -0,000921667 -3,035-0,925 -0,499 -0,000831667 -3,080-0,905 -0,446 -0,000743333 -3,129-0,885 -0,392 -0,000653333 -3,185-0,865 -0,35 -0,000583333 -3,234-0,845 -0,302 -0,000503333 -3,298-0,825 -0,263 -0,000438333 -3,358-0,805 -0,224 -0,000373333 -3,428-0,785 -0,189 -0,000315 -3,502-0,765 -0,156 -0,00026 -3,585-0,745 -0,126 -0,00021 -3,678-0,725 -0,101 -0,000168333 -3,774-0,705 -0,08 -0,000133333 -3,875-0,685 -0,062 -0,000103333 -3,986-0,665 -0,047 -7,83333E-05 -4,106-0,645 -0,036 -0,00006 -4,222-0,625 -0,027 -0,000045 -4,347-0,605 -0,02 -3,33333E-05 -4,477-0,585 -0,016 -2,66667E-05 -4,574-0,565 -0,012 -0,00002 -4,699-0,545 -0,009 -0,000015 -4,824-0,525 -0,007 -1,16667E-05 -4,933-0,505 -0,005 -8,33333E-06 -5,079-0,485 -0,001 -1,66667E-06 -5,778-0,465 0,008 1,33333E-05 -4,875-0,445 0,024 0,00004 -4,398-0,425 0,049 8,16667E-05 -4,088-0,405 0,082 0,000136667 -3,864-0,385 0,119 0,000198333 -3,703-0,365 0,165 0,000275 -3,561-0,345 0,203 0,000338333 -3,471

PI: 515A2

-0,325 0,244 0,000406667 -3,391-0,305 0,286 0,000476667 -3,322-0,285 0,335 0,000558333 -3,253-0,265 0,378 0,00063 -3,201-0,245 0,428 0,000713333 -3,147-0,225 0,463 0,000771667 -3,113-0,205 0,506 0,000843333 -3,074-0,185 0,555 0,000925 -3,034-0,165 0,612 0,00102 -2,991-0,145 0,669 0,001115 -2,953-0,125 0,711 0,001185 -2,926-0,105 0,75 0,00125 -2,903-0,085 0,802 0,001336667 -2,874-0,065 0,728 0,001213333 -2,916-0,045 0,74 0,001233333 -2,909-0,025 0,747 0,001245 -2,905

Tabla 7: METODO RPL – SIN INHIBIDORPotencial

(mV)potencia

l Densidad de corriente (mA)-0,54 -0,007 -1,16667E-05-0,53 -0,005 -8,33333E-06-0,52 -0,004 -6,66667E-06

Tabla 8: MÉTODO RPL- CON INHIBIDORPotencial (mV) potencial Densidad de corriente (mA)

-0,535 -0,007 -1,16667E-05-0,525 -0,006 -0,00001-0,515 -0,005 -8,33333E-06

PI: 515A2

-5.500 -5.000 -4.500 -4.000 -3.500 -3.000 -2.500 -2.000

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = 0.497606585739583 x + 1.16908762926576R² = 0.986382011892363

f(x) = − 0.427811019193638 x − 2.27962041971819R² = 0.996097520866745

METODO DEL INTERCEPTO - SIN INHIBIDOR

Curva de polarizacion sin inhibidor

1ra CURVA CATÓDICA

Linear (1ra CURVA CATÓDICA)

2da CURVA ANÓDICA

Linear (2da CURVA ANÓDICA)

LOGARITMO DEL VALOR ABSOLUTO DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE LOG(i)

POLA

RIZA

CIÓ

N (m

V)

ŋ=(-0,53-0,51)/2=-0,52-mV

X=-3,39

x=-4,11

bc -0,4278ba 0,4976B 0,100 mV

Ecorr -0,52 mV

icorr 2,43 x10−4mA icorr 0,112 mpy

Tabla 9: Resultados del método del intercepto de la solución de HCl de 0,1 M; sin inhibidor, electrodo de referencia:

Calomel., 2c m2 de área y densidad del Acero*: 7,78 g

cm3

GRAFICO 7: Rectas de Tafel, para la solución sin inhibidor.

PI: 515A2

-0.000012 -0.000011 -0.00001 -0.000009 -0.000008 -0.000007 -0.000006

-0.545

-0.54

-0.535

-0.53

-0.525

-0.52

-0.515

-0.51

-0.54

-0.53

-0.52

Método RPL-SIN INHIBIDOR

DENSIDAD DE CORRIENTE (mA)/cm2

POLA

RIZA

CIÓ

N (m

V)

ΔE=-0,52-(-0,54)=0,02mV

Δi=-6,67 ×10^(-6)- (-1,17×10^(-5)= 0,503 x 10^(-5) mA

icorr (con B calculado del método del intercepto)

2 ,515x 10−5mA /c m2


0,012 mpy

icorr(con B=52 mV) 0,013 mA/cm2

icorr(con B=52 mV) 6,056 mpyTabla 10: Resultados del método RPL de la solución de HCl 0,1 M; sin inhibidor,

electrodo de referencia: Calomel. , 2c m2 de área y densidad del Acero*: 7,78 g

cm3

GRAFICO 8: Método RPL , para la solución sin inhibidor.

PI: 515A2

-6.000 -5.500 -5.000 -4.500 -4.000 -3.500 -3.000 -2.500

-1.2

-1

-0.8

-0.6

-0.4

-0.2

0

f(x) = 0.460710224927186 x + 1.21380497258274R² = 0.989216969874781

f(x) = − 0.39331586544203 x − 2.14261316851547R² = 0.992871766350614

METODO DEL INTERCEPTO - CON INHIBIDOR

Curva de Polarización

1ra CURVA CATÓDICA

Linear (1ra CURVA CATÓDICA)

2da CURVA ANÓDICA

Linear (2da CURVA ANÓDICA)

LOGARITMO DEL VALOR ABSOLUTO DE LA DENSIDAD DE CORRIENTE LOG(i)

POLA

RIZA

CIÓ

N (m

V)

ŋ=(-0,505-0,485)/2=-0,495mVx=-3,70

X=-4,19

bc -0,3933ba 0,4607B 0,0922mV

Ecorr -0,495 mV

icorr 1,32 x10−4mA/cm2

icorr 0,061 mpyTabla 11: Resultados del método del intercepto de la solución de HCl 0,1 M; con inhibidor, electrodo de referencia: Calomel.,

2c m2 de área y densidad del Acero*: 7,78 g

cm3

GRAFICO 9: Rectas de Tafel, para la solución con inhibidor.

PI: 515A2

-0.000014 -0.000012 -0.00001 -0.000008 -0.000006 -0.000004 -0.000002 0

-0.54

-0.535

-0.53

-0.525

-0.52

-0.515

-0.51

-0.505

-0.535

-0.525

-0.515

METODO RPL-CON INHIBIDOR

DENSIDAD DE CORRIENTE (mA)

POLA

RIZA

CIÓ

N (m

V)

ΔE=-0,515-(-0,535)=0,02mV

Δi=-8,33 ×10^(-6)- (-1,67×10^(-5))= 8,37×10^(-6) mA


3 ,86 x10−5mA /cm2


0,018 mpy

icorr(con B=26 mV) 0,0109 mA/cm2

icorr(con B=26 mV) 5,038 mpyTabla 9: Resultados del método RPL de la solución de HCl 0,1 M; con inhibidor,

electrodo de referencia: Calomel. , 2c m2 de área y densidad del Acero*: 7,78 g

cm3

Método Con inhibidor Sin inhibidorINTERCEPTO 0,061 mpy 0,112 mpyRPL (CON B

CALCULADO)0,018 mpy 0,012 mpy

RPL (B DE DATO) 5,038 mpy 6,056 mpyTabla 10: cuadro comparativo de velocidad de corrosión hallado por cada

método y en diferente medio (con inhibidor o sin inhibidor)

MUESTRAS DE CÁLCULO:

I= V300

Densidad de corriente eléctrica:

GRAFICO 10: Método RPL , para la solución con inhibidor.

PI: 515A2

i=

V300

2cm2

Entonces: Para V=−0,01, se tiene:

I=−0 ,97600

=1,617 x10−3 mA

cm2

Calculo de B (solución sin inhibidor):

B=(babc )

[2.303 (ba+bc ) ]

B=(0,4976 x 0 ,4278 )

[2.303 (0,4976+0 , 4278 ) ]=0,10mV

Calculo de la densidad de corriente (velocidad de corrosión por el METODO DEL INTERCEPTO):

icorr=10−3,39+10−4,11

2=2,43 x1 0−4 mA

cm2

Calculo de la densidad de corriente (velocidad de corrosión por el METODO DE RESISTENCIA DE POLARIZACIÓN):

icorr= BRp

Donde:

Rp=∆ E∆i

Entonces:

icorr= B∆ E∆ i

=0,10mVx0,503 x

10−5mAcm2

0 ,02mV=2 ,515x

10−5mAcm2

Calculo del icorr en mpy:

2,43 x1 0−4 mA

cm2 x365dias1año

x24 h

1d í ax

3600 s1h

x

56 g2

1eqx

1eq96500C

x1

7 ,78g

c m3

x1∈ ¿2,54cm

=0,1123m∈ ¿año

=0,1123mpy ¿¿

3.3 ENSAYO ACELERADO POR INMERSIÓN PARA LA SUSCEPTIBILIDAD A LA CORROSIÓN POR PICADURA

Placa Antes de la inmersión Después de la Inmersión

Cobre

Se limpió la superficie por lijado y decapado, quedando la superficie con brillo metálico.

Se puede observar que la superficie forma una capa de óxido, pues el metal presentó apariencia opaca.

PI: 515A2

Acero al carbono

Posterior al lijado y decapado, en la superficie del material se pudo observar ciertas imperfecciones provocadas por la oxidación del material.

Se observó una ligera corrosión uniforme en la superficie del material, pues la superficie metálica se mostró opaca.

Acero Inoxidable 304

Se lijo la superficie y se podían notar claramente la ralladuras que dejo la lija, además se hizo una limpieza adicional en ácido clorhídrico diluido.

A simple vista, no se pueden diferenciar las picaduras. Se observó la muestra al estetoscopio y el acero inoxidable 304 presentó perforaciones circulares en diferentes partes del material, en especial las esquinas y los lados.

4. DISCUSIÓN DE RESULTADOS:

4.1 MEDICIÓN DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN MEDIANTE EL MÉTODO GRAVIMÉTRICO.

Acero al Carbono en Agua Potable:

Luego de 7 días, se observó la presencia de precipitado naranja – marrón suspendido sobre la placa y también en la base del recipiente, de granulometría variada y la solución transparente.El acero al carbono presenta una capa fina de oxido incoloro que lo protege, el rompimiento de este por la acción del cloro le da el color verde, las reacciones de la corrosión son: Fe Fe+2 +2 e- Reacción Anódica 2H2O + O2 + 4e- 4OH- Reacción catódica

El color anaranjado se debe a la formación del precipitado Fe(OH)3. La reacción es: Fe+2 + 2 OH- Fe (OH)2

Fe (OH)2 + H2O Fe(OH)3 (precipitado naranja – marrón )Esta reacción procede hasta que se agote el oxigeno presente en el agua, y como el recipiente está abierto en los 7 días la corrosión será permanente.

Acero al Carbono en Agua desionizada:

Luego de 7 días, se observó que la placa presentaba abundante precipitado naranja - marrón en la superficie de la placa y también en la base del recipiente, de granulometría variada y la solución transparente.Las reacciones de la corrosión son: Fe Fe+2 +2 e- Reacción Anódica 2H2O + O2 + 4e- 4OH- Reacción catódica

El color anaranjado se debe a la formación del precipitado Fe(OH)3. La reacción es: Fe+2 + 2 OH- Fe (OH)2

Fe (OH)2 + H2O Fe (OH)3 (precipitado naranja – marrón)

PI: 515A2

Acero al Carbono en NaCl 0.1N: Luego de 7 días, se observó la presencia de abundante precipitado naranja – marrón suspendido sobre la placa y también en la base del recipiente, de granulometría grande y la solución transparente.Las reacciones presentes son: Fe Fe+2 +2 e- Reacción Anódica 2H2O + O2 + 4 e- 4 OH- Reacción catódica. Fe+2 + 2 OH- Fe (OH)2

Fe (OH)2 + H2O Fe(OH)3 (precipitado naranja).

Acero al Carbono en H2SO4 0.1N:

Luego de 7 días, se observó pequeñas burbujitas que se desprendían de la probeta, la presencia de puntitos negros en la base del recipiente y la solución transparente.

Como la solución es ácida la ración es la reducción del Hidrógeno observándose por el desprendimiento del gas Hidrógeno.

Fe Fe+2 +2 e- Reacción Anódica

2H+ +2 e- H2 Reacción catódica.

La aparición de un precipitado negro en el fondo así como adheridas a su superficie del cupón son del carbón, esto ocurre conforme el hierro se va disolviendo, queda descubierto y cae el carbono en el fondo del recipiente, 7 días después ceso la reacción porque se consumieron los iones H+.

Acero al Carbono en NaOH 0.1 N

Luego de 7 días, no se noto ningún cambio de apariencia de la solución ni de la probeta.

Acero al Carbono en HCl 0.1N:

Luego de 7 días, se observó que la placa presentaba abundante puntos oscuros en la superficie de la placa además de pequeñas burbujitas alrededor de la probeta. No se observó la presencia de precipitados ni cambio en la coloración de la solución. Al retirar la placa se observo picadura en el lateral de la placa.

Como la solución es ácida la ración es la reducción del Hidrógeno observándose por el desprendimiento del gas Hidrógeno.

Fe Fe+2 +2 e- Reacción Anódica

2H+ +2 e- H2 Reacción catódica.

La aparición de un precipitado negro en el fondo así como adheridas a su superficie del cupón son del carbón, esto ocurre conforme el hierro se va disolviendo, queda descubierto y cae el carbono en el fondo del recipiente, 7 días después ceso la reacción porque se consumieron los iones H+.

PI: 515A2

Agresividad de las soluciones acuosas para el acero al carbono.

La agresividad del medio está relacionado con la rapidez de corrosión que sufre un determinado material en dicho medio, por lo tanto para el caso del acero al carbono se tiene:

Medio Vcorr (mg/dia) Agresividad

HCl 0.1N 122.571H2SO4 0.1N 49.571

Agua potable 6.571NaCl 0.1N 5.286

Agua desionizada 3.429NaOH 0.1N 0

Tabla Nº 4: Agresividad de las soluciones acuosas para el acero al carbono.


- Como es de esperarse los resultados de a velocidad de corrosión de la placa sin inhibidor serán mayor al de la probeta expuesta en inhibidor.

- Sin embargo, en el método RPL, se tendría la misma tendencia, pero no es así con el dato de B calculado de la recta de Tafel. Ya que las rectas de Tafel tienes los datos de pendientes variables. Esto porque en la medida de que se halla calculado b con datos sin inhibidor y con inhibidor, se obtenga datos de B diferentes, y esto afecte a los datos de manera directa. Es decir que con estos datos no podríamos asegurar que es esta la tendencia que han de seguir.

- Muy aparte de la desventaja que presenta el método del intercepto, es necesario recalcar que necesita de un alto rango que ocasiona un desequilibrio debido a la polarización, ocasionando que el punto de equilibrio planteado inicialmente cambie. Además que la superficie del material cambiara de condiciones.

- Los métodos electroquímicos tienen gran ventaja con respecto a otros métodos, ya que se logra estimar la velocidad de ataque de corrosión en tiempos muy cortos.

4.3 ENSAYO ACELERADO POR INMERSIÓN PARA LA SUSCEPTIBILIDAD A LA CORROSIÓN POR PICADURA

El cobre no presentó picadura durante el ensayo, mientras que esto si pasó en el caso del acero inoxidable 304, por lo tanto podemos decir que el cobre es más noble que el acero inoxidable.

PI: 515A2

El acero al carbono no presento una capa de óxido rojizo o negro en su superficie, pues no tuvo el tiempo suficiente para que el óxido se pueda diferenciar a simple vista.

5. CONCLUSIONES:

La agresividad del medio para el acero al carbono es:

HCl 0.1N > H2SO4 0.1N > Agua potable > NaCl 0.1N > Agua desionizada > NaOH 0.1N

Logramos obtener las velocidades de corrosión buscadas del acero al carbono. Determinamos que la velocidad de corrosión disminuye cuando hay un

inhibidor en la solución. La desventaja del método del intercepto, es que cuando hay un gran rango de

potenciales hace que la superficie tenga cambios, y que la medida de la velocidad de corrosión no sea la misma que al principio.

El medio en presencia de aniones cloro saturado, fue capaz de picar significativamente la superficie del acero inoxidable.

El cobre presenta mayor resistencia a la corrosión por picadura. Por lo tanto, su potencia de picadura está por encima del potencial al cual se encuentra en la solución de cloruro de sodio saturado.

6. BIBLIOGRAFÍA

[1] José A. González Fernández. Control de la corrosión: Estudio medida por técnicas electroquímicas. Editorial CSIC: Madrid, 1989, Pag.33

[2] José A. González Fernández. Teoría y práctica de la lucha contra la corrosión. Editorial CSIC: Madrid, 1984, Pag.24

[3] Enrique Otero Huerta. Corrosión y degradación de materiales. 2da Edición, Editorial Síntesis: Madrid, 2012, Pag. 142-146

Documents

labo Nro 4- MEDICIONES DE VELOCIDAD DE CORROSIÓN - ENSAYOS DE CORROSION