Corrocion bajo tension mrgm civil

UNIVERSIDAD NACIONAL DEL CENTRO DEL PERÚ FACULTAD DE INGENIERIA CIVIL
CORROSION BAJO TENSION
D.Sc. Manuel Guerreros Meza
Huancayo junio 2013 Perú
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CLASIFICACIÓN DE LOS PROCESOS DE CORROSIÓN
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CORROSIÓN BAJO TENSIONES
•Es un fenómeno sinérgico entre la acción química del medio corrosivo y las acciones mecánicas sobre una determinada pieza. Como resultado, materiales que normalmente son resistentes a la acción del medio y diseñados con suficiente margen para resistir la solicitación, se rompen frágilmente cuando ambos ingredientes se presentan en forma simultánea. También provoca fallas catastróficas por lo sorpresivo de su aparición y porque al fragilizar el material éste se rompe relajando tensiones bruscamente, lo que da lugar a explosiones de componentes presurizados, caída de estructuras, etc.
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Corrosión bajo Tensión
Acción conjunta de
esfuerzos mecánicos y un medio agresivo
esfuerzos
mecánicos
medio agresivo

Requisitos para la CBT
•Un material susceptible a este mecanismo de daño.
•Un medio corrosivo específico.
•Un nivel de esfuerzos mecánicos (de tracción)

Corrosión bajo Tensión
La soldadura
provoca
esfuerzos
internos en el material
Que pueden promover la CBT

Esfuerzos mecánicos
La soldadura genera tensiones residuales en el material como
consecuencias del ciclo térmico
Esfuerzos longitudinales Esfuerzos transversales

CORROSIÓN EN RENDIJAS DE LAS JUNTAS DE SOLAPAS DE UN FUSELAJE DE AVIÓN. FALLA EN BOEING 737 EN VUELO (1988)
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Características de la CBT
•Rotura frágil
•Propagación de la fisura puede ser intergranular, transgranular o ambas de un modo mixto

Medios que provocan CBT en los inoxidables:
- ambientes conteniendo cloruros (>0,5 ppm Cl-) - ambientes causticos (T> 60°C)
- ambientes conteniendo H2S (inox. martensíticos, ferríticos)
- ambientes conteniendo ácidos politiónicos cuando el material está sensibilizado

Como prevenir la corrosión bajo tensión
•Modificar o eliminar cualquiera de los tres factores determinantes: material, medio o el nivel de esfuerzos aplicados.
•Adecuado diseño para reducir los concentradores geométricos de esfuerzos en las zonas mas críticas de un componente
•Empleo de determinados tratamientos
superficiales
como el
granallado
”shootpeening” o arenado para producir tensiones residuales de compresión

corrosión bajo tensión
Temperatura (°C)
P. E.
Condiciones de
CBT
CBT
CBT
P
CBT
Temperatura y
P,
80
P
CBT
concentración de Cl-
P
CBT
que pueden
provocar CBT en
60
CBT
P
aceros inoxidables
P
austeníticos. NC = no
hay corrosión, P=
P
40
NC
P
picadura, CBT=
corrosión bajo tensión.
20
NC
NC
102
103
104
105
Concentración de cloruros (ppm)

Como prevenir la corrosion bajo tensión
Eliminación de tensiones internas de tracción (deformación en frío, soldadura, tratamientos térmicos, etc.) mediante tratamientos de alivio de tensiones, que pueden ser de origen térmico o empleando vibración por ultrasonido.
Es importante tener en cuenta que un alivio de tensiones térmico puede provocar en los aceros inoxidables sensibilización a la corrosión intergranulatr

Reducción de la agresividad del medio mediante:
1.control del nivel de oxigeno disuelto
2. remoción de especies nocivas como los cloruros
3. control de la temperatura de operación.

•Seleccionar un material mas resistente o inmune a la CBT en las condiciones de servicio.
Ejemplo: aceros inoxidables ferríticos o aceros inoxidables duplex en reemplazo de los aceros inoxidables austeníticos para mejorar el comportamiento del sistema a la CBT en presencia de iones Cl- .

Como prevenir la corrosion bajo tensión
•La protección catódica es otra alternativa que permite detener la CBT, pero ella puede incrementar a su vez el riesgo de daño debido a fragilidad por hidrógeno en algunas aleaciones
•El empleo de inhibidores como: nitratos, fosfatos, sulfitos, carbonatos, iodatos, etc son efectivos para reducir la CBT en medios conteniendo cloruros.

CORROSIÓN BAJO TENSIONES DE ACERO MARTENSÍTICO CON CORDÓN DE SOLDADURA
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CORROSIÓN FATIGA EN ESTABILIZADOR DE COLUMNA DE PERFORACIÓN
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CORROSIÓN FATIGA EN FILETE DE ROSCA
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EROSIÓN-CORROSIÓN EN IMPULSOR DE BOMBA DE ACERO INOXIDABLE
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EROSIÓN-CORROSIÓN EN TUBO DE LATÓN
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ASPECTO SUPERFICIAL DE AISI 304 QUE HA SUFRIDO CORROSIÓN INTERGRANULAR
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DESARREGLO ATÓMICO EN BORDES DE GRANO
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0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5
0.0
0.1
0.2
0.3
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
S en Fe
P en Acero
Sb en Fe
Sn en Fe
Bi en Cu
K en W
Cantidad de soluto (Intensidad AES normalizada)
Distancia desde el límite de grano (nm)
SEGREGACIÓN PREFERENCIAL EN BORDES DE GRANO
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CONJUNCIÓN SINÉRGICA QUE DA LUGAR A CORROSIÓN BAJO TENSIÓN (CBT)
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DUCTILIDAD DE UN ALAMBRE DE LATÓN TRACCIONADO AL AIRE (A:ROTURA MECÁNICA) Y EN NaNO2 (B:CBT)
A
B
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CBT POR TENSIONES EXTERNAS APLICADAS:
FRAGILIZACIÓN CÁUSTICA EN CALDERAS
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CBT POR TENSIONES RESIDUALES INTERNAS: “SEASON” CRACKING EN CARTUCHOS DE α-LATÒN
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CORROSIÓN BAJO TENSIÓN:
FACTORES MECÁNICOS
Fact. int. tensiones (K)
Vel. prop. fis. / log(da/dt)
K K K I,C I,SCC I,ap.
I
II
III

CORROSIÓN BAJO TENSIÓN: FACTORES ELECTROQUÍMICOS
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INFLUENCIA DE ALEANTES
0 20 40 60 80
1
10
100
1000
NO
CBT
CBT
TIEMPO MINIMO
DE RUPTURA
TIEMPO DE FRACTURA, HORAS
NIQUEL, %
Aceros inoxidables Fe-18Cr en solución saturada de MgCl2 a ebullición
(Curva de Copson)

20 40 60 80 100 120 140
Temperatura / C
1E-11
1E-10
1E-09
1E-08
1E-07
Vp / m/s
AISI 304 en cloruros
INFLUENCIA DE LA TEMPERATURA

Ensayos de corrosión bajo tensión
Ensayos con carga
constante y bajo
deformación constante
'Sencillos de realizar 'Permiten ensayos múltiples
'Pueden ser ensayos de duración prolongada

Ensayos de corrosión bajo tensión
Ensayos con
velocidad de deformación constante
Con estos ensayos se puede estudiar el comportamiento a la CBT empleando un período de ensayo mas corto que los del ensayo a carga o deformación constante

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Cortado de las muestras
Lijado de muestras
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Visión en el microscopio
Captura de la imagen
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Imagen muestra 1
Imagen muestra 2
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SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT: A: INTERGRANULAR - B: TRANSGRANULAR
A
B
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SUPERFICIES DE FRACTURA PRODUCIDAS POR CBT: PASAJE DE INTERGRANULAR A TRANSGRANULAR
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FORMAS DE EVITAR CORROSIÓN BAJO TENSIÓN
 Reducir tensiones mecánicas, residuales o de servicio
 Modificar la textura del material
 Modificaciones superficiales (decarburizado de aceros, shot peening)
 Modificar las aleaciones a usar
 Reducir aniones agresivos
 Agregar inhibidores
 Uso de recubrimientos
 Protección catódica
 Cuidar el diseño
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OEsta una foto debajo del puente amazonas y podemos observar corrosión bajo tensión y bacteriana ya que ahí abajito no mas esta las aguas del rio sullca.
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CONCLUSIONES
•La corrosion bajo tensión ocurre cuando el metal es sometido simultáneamente a un medio corrosivo y a tensión mecánica de tracción. Aparecen fisuras que se propagan al interior del metal hasta que se relajan o el metal se fractura. La velocidad de propagación puede variar entre 1 y 10 mm/h.
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MUCHAS GRACIAS
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BIBLIOGRAFÍA:
- M. D. Fontana and N. D. Green, Corrosion Engineering, McGraw-Hill Book Company, N. Y. (3rd. ed. 1986).
- M. Shreir, Corrosion, Newnes-Butterworths, London, (2nd. Ed. 1976).
- J. R. Galvele y G. S. Duffó, apuntes de “Degradación de Materiales-I (Corrosión)”, Inst. Sabato (CNEA-UNSAM) (2004).
- R. Haddad, “Principios de Corrosión”, PMM/A-122 (1992).
- M. Pourbaix, Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions, Pergamon Press, Oxford (1976).
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