Maestra de Ingeniera en CorrosinCorrosin en ambientes naturales: Prueba de alambre sobre tornillo

Angel Omar Morteo Flores Dra. Karina Cruz Hernndez

Boca del Ro, ver. 31 de agosto del 2015

Introduccin

El estudio del comportamiento de los materiales de ingeniera a la corrosin en el ambiente atmosfrico se basa principalmente en ensayos de exposicin directa de los materiales en diferentes puntos o estaciones de un pas, donde se mide la velocidad de corrosin.

El ensayo "alambre sobre tornillo" es una importante herramienta de trabajo en los estudios de corrosin atmosfrica. Esta tcnica fue iniciada en Estados Unidos por los Laboratorios Bell Telephone y posteriormente desarrollada por la compaa ALCAN.

Esta tcnica est basada en la evaluacin de la prdida de masa que experimenta un alambre metlico enrollado en la rosca de un tornillo que suele tener un comportamiento catdico respecto al alambre. El alambre puede ser de aluminio el cual se utiliza en combinacin con un tornillo de acero al carbn que proporciona el ndice de corrosividad marina (AM), el tornillo de cobre se utiliza para el ndice de corrosividad industrial (AI) y el tornillo de plstico nylon se considera para el ndice de corrosividad rural-urbano (RUA).

La prctica consiste en envolver un alambre metlico que se comportara como nodo alrededor de las roscas de un tornillo que ser ctodo, exponiendo el conjunto a la atmsfera y la determinacin de prdida de masa del alambre del nodo despus de la exposicin. comportamiento que presentara el tornillo una rosca, no - conductiva, no-porosa, una barra para separar efectos de corrosin general y hendiduras de los efectos de la corrosin galvnica.

Desde principios del siglo XX vienen desarrollndose estudios sistemticos de corrosin atmosfrica de distintos materiales en numerosos pases. Por ello, en la actualidad es bien conocido el fenmeno de corrosin atmosfrica de los aceros y el aluminio; materiales que por su importancia ingenieril componen gran parte de las infraestructuras expuestas a la atmsfera. De la misma manera se conoce aceptablemente la influencia de los diferentes parmetros atmosfricos sobre dicho fenmeno Sin embargo, la corrosin atmosfrica es un proceso sumamente complejo, y altamente sensible a las condiciones atmosfricas de cada sitio particular, por lo que se hace arriesgado realizar generalizaciones y predicciones, cuando se pretende extrapolar lo que ocurre en un sitio a otro de condiciones diferentes Bajo este panorama, muchas empresas que poseen grandes infraestructuras expuestas frente a distintas atmsferas, como es el caso de las empresas del sector elctrico, necesitan conocer el impacto de la corrosividad atmosfrica sobre los materiales que componen tales infraestructuras y las cuales se ven afectadas por los distintos contaminantes repercutiendo sustancialmente en la velocidad de corrosin.

Significado y uso

5.1 el tamao pequeo del cable en comparacin a la distancia corta interaccin galvnica en exposiciones atmosfricas da una proporcin de rea grande del ctodo al nodo que acelera el ataque galvnico. El rea entre el alambre y los hilos de rosca crea una grieta larga, estrecha, tambin acelera la corrosin. Por estas razones, esta prctica, con un perodo de exposicin tpica de 90 das, es la prueba atmosfrica corrosin galvnica ms rpida, especialmente en comparacin con el mtodo de prueba G 104. La corta duracin de esta prueba significa que la variabilidad estacional atmosfrica puede ser evaluada. (Si se desea el rendimiento promedio durante un perodo de 1 ao, varias exposiciones escalonadas se requieren con esta tcnica). Reproducibilidad de esta prctica es algo mejor que otras pruebas atmosfricas corrosin galvnica.

5.2 la desventaja principal de este ensayo es que el material del nodo debe estar disponible en forma de alambre y el material catdico debe estar disponible en forma de una varilla roscada. Esto debe ser comparado con prueba mtodo G 104 donde material de placa o lmina se utiliza exclusivamente.

5.3 una limitacin adicional es que el material ms andico de la pareja debe conocerse previamente (a partir de informacin como en la gua G 82) o Asambleas deben hacerse con las combinaciones de material invertidas.

5.4 la morfologa del ataque de la corrosin o su efecto en las propiedades mecnicas de los materiales de base no se puede evaluar por esta prctica. Mtodo de prueba G 104 es preferible para este propsito.

5.5 esta prueba se ha utilizado para determinar la corrosividad atmosfrica exponiendo muestras idnticas de aluminio 1100 (UNS A91100) alambre envuelto alrededor de varillas roscadas de nylon, acero 1010 (UNS G10100 o G10080) y cobre CA110 (UNS C11000) bajo los nombres de CLIMAT y ATCORR. Corrosividad atmosfrica es una funcin del material que se corroe, sin embargo. La corrosividad de atmsferas relativa podra ser muy diferente si se elige una combinacin diferente de los materiales.

Interferencias

6.1 el proceso de fabricacin utilizado para hacer el alambre y la varilla puede afectar sus potenciales de corrosin y comportamiento de la polarizacin. Material en estas formas puede no comportarse galvnicamente el mismo material en forma de inters, como los sujetadores de la hoja del material para techos por ejemplo. Aunque poco probable, incluso esto puede conducir a una situacin donde los materiales de la inversin tambin puede revertir su relacin nodo-ctodo, resultando en ataque durante el servicio de un material que era resistente durante la prueba como un alambre.

7. procedimiento

7.1 componentes:

7.1.1 los componentes usados para construir el muestra como el ensamble para esta prueba se muestran en la figura 1.

7.1.2 elaborar una longitud de 1 m de alambre de 0,875 + 0.002 mm de dimetro del material del nodo de cada ensamble. Pueden utilizarse otros dimetros, sin embargo, el dimetro del alambre puede afectar los resultados de la prueba, por lo que las pruebas slo pueden compararse si utiliza alambre de dimetros similares. En la seleccin de material para el cable, considere que el tratamiento fro calor y trabajo de un cable puede ser significativamente diferente para el componente que la exposicin es modelado.

7.1.3 hacer el material del ctodo en M 1 2 3 1,75 (1/2 -13 - UNC rosca varillas o pernos, 1000 mm de largo. Mtrico o ingls hilos pueden ser utilizados, pero slo pueden compararse con resultados entre conjuntos con similar de 4 tipos de hilo

7.2 realizar los ensambles:

7.2.1 bien limpiar y desengrasar todas las piezas antes de ensamblar segn prctica G 1.

7.2.2 determinar la masa del alambre con 0,0001 g.

Fig. 1. Arreglo del tornillo para prueba y de la estructura que servir de soporte

7.2.3 asegurar un extremo del cable a una varilla roscada con pequeos tornillos y tuercas del material de la barra, si es posible, o de nylon, acero inoxidable aislado con nylon, resina acetlica o fluorocarbono TFE. Generalmente se utilizan arandelas de plstico debajo de las cabezas de los tornillos. El alambre puede fijarse en su lugar a la barra mediante una junta trica apretada envuelta alrededor de la varilla roscada y el cable juntos.

7.2.4 Envuelva el alambre firmemente alrededor de la varilla que se encuentra dentro de los hilos de rosca usando una plantilla como el representado en la figura 2. Esta plantilla se utiliza para mantener la tensin constante en el cable mientras est siendo cargado. Durante el uso de esta plantilla, guantes de algodn para evitar la contaminacin de las superficies del alambre o varilla. Si se considera que la tensin del alambre no es crtica para la aplicacin particular que se est probada, reemplazar el uso de la plantilla con cuerda manual.

7.2.5 Enrollar el hilo hasta que est en contacto con aproximadamente una distancia axial de 50 mm de varilla roscada.

7.2.6 Fije el extremo libre de la barra mediante pequeos tornillos y tuercas del material de la barra, si es posible, o de nylon, acero inoxidable aislado con nylon, resina acetlica o fluorocarbono TFE. Generalmente se utilizan arandelas de plstico debajo de las cabezas de los tornillos. El alambre puede fijarse en su lugar a la barra mediante una junta trica apretada envuelta alrededor de la varilla roscada y el cable juntos.

7.2.7 Clip el exceso de alambre, en su caso, y determinar la masa de la pieza extrada.

7.2.8 Preparar un mnimo de 3 conjuntos de prueba utilizando varillas de material del ctodo y 3 conjuntos de referencia utilizando un (nylon) varilla no conductor para cada combinacin de material a estudiar.

7.3 Montaje y Exposicin:

7.3.1 Mantenga las asambleas vertical enroscando la varilla extremos ms alejados del cable en placas de plstico. Fig. La figura 3 muestra un esquema de un conjunto completo, y la fig. 4 es una fotografa de un conjunto completo real justo antes de la exposicin.

7.3.2 Monte las placas horizontalmente sobre bastidores como se describe en la Prctica G 50.

Fig. 3 Esquema de un conjunto completo

7.3.3 Exponer las asambleas de aproximadamente 90 das en el sitio de la atmsfera de su inters.

Fig. 4 Fotografa de un conjunto completo real justo antes de la exposicin.

8. Medidas

8.1 Es conveniente para caracterizar o monitorear el sitio atmosfrica durante la prueba mediante el uso de una o ms de las siguientes prcticas G84, G91, G92.

8.2 Despus de la exposicin Inspeccione visualmente los especmenes y tenga en cuenta el estado de los cables. Si cualquiera de las secciones de cable son suficientemente corrodo haber desertado de la asamblea, entonces la prueba no es vlida y una menor duracin de la exposicin debe ser elegido para una nueva prueba.

8.3 Retire y limpie los especmenes de acuerdo con los procedimientos especificados en la Prctica G 1 para el material en cuestin.

8.4 Determinar la masa final de los cables.

9. Clculo e interpretacin de resultados

9.1 Los cables expuestos en las barras no conductoras se utilizan como referencia ya que no se han experimentado efectos galvnicos, mientras que los cables de prueba en las barras catdicas habrn experimentado la accin galvnica adicional. Es la diferencia entre la prdida de masa de los cables en las barras de ctodo y los de las varillas de plstico que es una indicacin de la corrosin galvnica.

9.3 Calcular la prdida de masa por unidad de longitud de cable para cada conjunto de ensayo y de referencia como sigue:Esta prdida de masa debe ser normalizado para un perodo de 90 das, dividiendo por el nmero real de das de exposicin y multiplicando por 90.9.4 efectos galvnicos se calculan como la diferencia porcentual en la prdida de masa por metro entre los cables en la prueba y asambleas de referencia de la siguiente manera:

9.5 El promedio y la desviacin estndar se deben calcular para la prdida de masa por unidad de longitud de las muestras de ensayo y las muestras de referencia. Prueba t de Student se debe hacer para determinar si estas prdidas masivas son significativas en el nivel de confianza del 95%. Si la diferencia no es significativa, el efecto galvnico debe ser reportado como cero. Los anlisis estadsticos de los resultados debe hacerse de conformidad con la Gua G 16.

9.6 Si se comprueba despus de la exposicin que el alambre en la varilla de ctodo perdi significativamente menos masa que la referencia (efecto galvnico negativo) tal como se determina por la prueba de t, entonces es probable que el material equivocado se supone que es el nodo desde el principio y otra exposicin con las funciones de los dos materiales invertidos debe llevarse a cabo. Si la relacin entre los dos materiales est en duda y el tiempo es limitado, las exposiciones duales deben llevarse a cabo.

9.7 En funcin de las combinaciones de materiales seleccionados y corrosividad de la atmsfera, ms largo o pueden ser necesarias duraciones de exposicin ms cortos para conseguir la prdida de masa medible o para prevenir la prdida del alambre durante la exposicin.

10. Informe

10.1 Informe de la siguiente informacin:10.1.1 material y la forma de nodos, incluyendo el dimetro del alambre,Materiales 10.1.2 ctodo y forma, incluyendo el tipo de hilo utilizado,10.1.3 todas las masas de alambre,10.1.4 ubicacin del sitio de exposicin,10.1.5 cualquier condicin atmosfrica monitoreados, 10.1.6 duracin de la exposicin,10.1.7 resultados y clculos,10.1.8 cualquier incidencia inusual durante la prueba, 10.1.9 cualquier apariencia despus de la exposicin inusual y 10.1.10 anlisis estadsticos de los resultados si realizan.

11. PRECISIN Y DESVIACIN

11.1 intralaboratorio Variabilidad (repetibilidad) Desviacin -Estndar de la prdida de masa% de 6 ejemplares de alambre de magnesio en cada uno de 14 materiales de los pernos diferentes vari 0,26 a 1,81 en una exposicin de 100 das en una Nueva York atmsfera industrial (1). Por estas mismas muestras, el coeficiente de variacinoscilado entre ,059 a 0.266%. La variabilidad tpica entre las muestras por triplicado hechos de los materiales CLIMAT se est desarrollando en un round-robin en curso dentro del Comit ASTM G-1 en la corrosin de los metales, Subcomits G1.04 de corrosin atmosfrica.

11.2 Interlaboratorios Variabilidad (reproducibilidad) variabilidad -Tpico entre los resultados de las muestras idnticas preparadas por diferentes laboratorios y expuestos en el mismo lugar se est desarrollando en un round-robin en curso dentro del Comit ASTM G-1 en la corrosin de los metales, Subcomits G1.04 en atmosfrica La corrosin.

Conclusiones

Al llevar a cabo el presente trabajo se ha observado que esta prueba es una de las mas factibles para determinar corrosin atmosfrica, esto se debe a su gran facilidad y su precisin en los clculos de cuantificacin de las velocidades de corrosin, aunado a esto los periodos son relativamente cortos en comparacin con los expuestos en otras tcnicas como lo son la de estimacin de sulfatos y de cloruros, por otro lado esta tcnica tiene sus limitantes ya que no puede estimar un tipo de corrosin localizada y se debe tomar en cuenta que no se formen otros tipos de corrosin localizada como la hendidura que se pueda llevar a cabo entre el tornillo y el alambre, as mismo se debe de tomar en cuenta que la corrosin galvnica o el diferencial de potencial entre ambos metales no sea tan amplio debido a que puede ser muy acelerado el proceso de corrosin.Todo esto se debe reportar al llevar a cabo esta prueba as como de previamente tambin realizar una medicin del los contaminantes que puedan impactar en la velocidad de corrosin.

Bibliografa

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