2-laboratorio-de-corrosion.docx

UNIVERSIDAD NACIONAL DE INGENIERÍA FACULTAD DE INGENIERIA GEOLOGICA, MINERA Y METALÚRGICA

CORROSIÓN Y DEGRADACIÓN DE MATERIALES ME-521R INFORME: Impedancia Electroquímica NOMBRE: Reymundo Atencio Masur Jhonatan CODIGO: 20137503B PROFESOR: M.Sc. Ing. Manuel Cruz Torres

LIMA – PERU

2018

Velocidad de corrosión.

Contenido Objetivo .........................................................................................................................................................3 Fundamento teórico ......................................................................................................................................3 Equipos y materiales ......................................................................................................................................5 Procedimiento ...............................................................................................................................................6 Resultados .....................................................................................................................................................6 Conclusiones ..................................................................................................................................................7 Recomendaciones..........................................................................................................................................7 Bibliografía .....................................................................................................................................................7 Cuestionario...................................................................................................................................................8

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Velocidad de corrosión.

Objetivo Determinar la velocidad de corrosión usando corriente alterna Comparar el resultado con el laboratorio de corrosión usando corriente continua.

Fundamento teórico El método de impedancia permite estudiar el comportamiento de la interfaz metal-solución, ofreciendo una visión más completa de los fenómenos corrosivos que tienen lugar. Es el método electroquímico más utilizado en estudios de corrosión, el cual se basa en el uso de una señal de corriente alterna (CA) que se aplica a un electrodo (metal en corrosión), obteniendo una respuesta electroquímica que permite el estudio de la cinética de los procesos de electrodo y fenómenos de transferencia de masa (difusión) y también se puede usar para calcular la velocidad de corrosión. Una importante ventaja de esta técnica de impedancia es la posibilidad de usar señales de pequeña amplitud, que no presentan una perturbación significativa del material en el que se harán las mediciones. Para llevar a cabo una medición puede emplearse un voltaje de ±10 mV y un intervalo de frecuencia de 0.01 Hz a 10 KHz. Cuando son usados métodos de corriente directa (cd) como la polarización lineal, son generalmente para obtener valores de resistencias totales de un sistema electroquímico, es decir, la resistencia a la polarización (Rp). Cuando se usa una señal de corriente alterna (CA) sobre un sistema sencillo de corrosión, la respuesta es más compleja que la de un simple resistor. Así este método es capaz de discernir cada una de las contribuciones resistivas y capacitivas del sistema. Hay dos métodos para describir los datos de impedancia que son:  Módulo de impedancia (│Z │) y ángulo de fase ().  Componente real de la impedancia total (Z’) y componentes imaginarias de la impedancia total (Z”). Diagramas de Impedancia Se entiende por respuesta de frecuencia de un circuito eléctrico al espectro formado por la variación de la impedancia en un barrido de frecuencia (10-12). Las representaciones más usuales de frecuencia de un sistema lineal son:  Diagrama de Nyquist  Diagrama de Bode El diagrama de Nyquist para un proceso de corrosión simple, también es conocido como diagrama de impedancia en plano complejo y son curvas semicirculares o funciones de varios semicírculos. En este caso se grafica el componente imaginario de la impedancia (Z”) contra el componente real de la impedancia (Z’) para cada frecuencia a la que se aplicó la 3

Velocidad de corrosión. señal sinusoidal de voltaje, dando como resultado una semicircunferencia sobre el eje de la resistencia.

dónde Rt: resistencia a la transferencia de carga, R: resistencia del electrolito, Cdl: capacitancia de la doble capa electroquímica y : frecuencia angular máxima. En el diagrama anterior se observa a que a altas frecuencias, la impedancia del sistema es casi enteramente causado por una resistencia óhmica, R, la cual se asocia comúnmente a la resistencia del electrolito y productos de corrosión presentes en la superficie del metal que se estudia. La frecuencia angular alcanza su límite superior en el extremo izquierdo del semicírculo en donde esta toca al eje real. En el límite de bajas frecuencias, extremo derecho del semicírculo, la impedancia se aproxima nuevamente a una resistencia óhmica pero ahora el valor es Rp + R. El diagrama de Bode representa la variación de la impedancia real contra la frecuencia graficada en coordenadas log-log. La presencia de resistencias en el circuito provoca mesetas horizontales; mientras que los capacitores presentan pendientes negativas y los inductores de pendientes positivas.

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Velocidad de corrosión.

Diagrama de Bode para un sistema electroquímico simple

Equipos y materiales      

Equipo Gamry Reference 3000 Celda de Polarización Electrodo de trabajo: Lleva probeta AISI 316 Electrodo auxiliar: Electrodo de grafito Electrodo de referencia: cloruro de plata Probeta de acero inoxidable AISI 316

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Velocidad de corrosión.

Procedimiento         

El procedimiento experimental sigue la norma ASTM G-3 Se determinaron las curvas de: Potencial de circuito abierto Potencial de corrosión Diagrama de Bode Diagrama de Nyquist Inicialmente se sumergió la probeta de acero AISI 316 durante una hora y en los últimos 5 minutos se calculó el potencial de circuito abierto. Después se calculó el potencial de corrosión por otros cinco minutos. Los demás datos se calcularon tomando medidas cada 30 segundos.

Resultados     

Potencial de corrosión: -240.7 mV Nyquist y Bode Resistencia de polarización (Rp): 54.55 mV Resistencia de la solución (Rs): 3.39 mV Capacitancia de la doble capa eléctrica (Cdl): 12.59 µF

capacitancia de la doble capa eléctrica Z'' 158.70 ω 0.08 (θ=45°) Cdl 12.59

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Velocidad de corrosión.

Conclusiones  

La velocidad de corrosión con corriente alterna es mayor debido a que la resistencia a la polarización es mayor, pues hay un constante cambio de sentido de la corriente. La corriente alterna altera significativamente la velocidad de corrosión, en este caso en un 20% más de la que aparece en la corriente continua.

Recomendaciones   

Se debe evitar perturbaciones externas como ruido. Realizar la colocación de los cables de manera correcta. Verificar que las gráficas están se están ploteando correctamente, de no ser así, revisar la instalación y comenzar de nuevo.

Bibliografía   

ASTM (1999). Norma G-106-89 “Standard Practice for Verification of Algorithm and Equipment for Electrochemical Impedance Measurements”. USA ASTM (1999). Norma G3-89 “Standard Practice for Conventions Applicable to Electrochemical Measurements in Corrosion Testing”. USA Ramírez, J., Uruchurtu, J. (2010) “Métodos Experimentales en la Ciencia de la Corrosión Impedancia Electroquímica” Universidad Veracruzana. México.

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Velocidad de corrosión.

Cuestionario 1. Graficar las curvas de polarización: potencial de corrosión, diagrama de Bode y el diagrama de Nyquist.

Potencial de corrosión -230.0 -

50.00

100.00

150.00

-240.0

POTENCIAL (MV)

-250.0 -260.0 -270.0 -280.0 -290.0 -300.0

TIEMPO (S)

Diagrama de Bode

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200.00

250.00

300.00

Velocidad de corrosión.

Diagrama de Bode 1.00E+04

200.0 180.0 160.0

1.00E+03 140.0

1.00E+02

100.0

-Θ

|Z|

120.0

80.0

60.0 1.00E+01 40.0 20.0 1.00E+00 1.000E-02 1.000E-01 1.000E+00 1.000E+01 1.000E+02 1.000E+03 1.000E+04 1.000E+05 1.000E+06 0.01

0.10

1.00

10.00

100.00

1000.00

10000.00 100000.00 1000000.00

FRECUENCIA (HZ) |Z|

θ

Diagrama de Nyquist

Diagrama de Nyquist 400.00 350.00

- Z IMAGINARIO

300.00 250.00 200.00 150.00 100.00 50.00 -150.00

-100.00

-50.00

0.00

50.00

100.00

150.00

Z REAL

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200.00

250.00

300.00

350.00

Velocidad de corrosión. 2. Determinar la velocidad de corrosión para el material que es el mismo y las mismas condiciones del primer laboratorio por el diagrama de Bode y de Nyquist. Como conocemos los datos del anterior laboratorio: Cálculo de la velocidad de corrosión Rp 0.30601 ba 188.1074735 bc 77.02636498 icorr 0.012895829 EW 25.5 k1 0.1288 p 8.02 V 0.00528118 Entonces obtenemos que la velocidad de corrosión sería de 0.0053 mpy. 3. Hacer un cuadro comparativo de la velocidad de corrosión sus resultados con los resultados del primer laboratorio. Velocidad de corrosión (mpy) 0.0044 0.0053

Primer laboratorio Segundo Laboratorio

4. Describa cuales son los fundamentos y principios de los diagramas de Nyquist y de Bode. El diagrama de Nyquist para un proceso de corrosión simple, también es conocido como diagrama de impedancia en plano complejo y son curvas semicirculares o funciones de varios semicírculos. En este caso se grafica el componente imaginario de la impedancia (Z”) contra el componente real de la impedancia (Z’) para cada frecuencia a la que se aplicó la señal sinusoidal de voltaje, dando como resultado una semicircunferencia sobre el eje de la resistencia.

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Velocidad de corrosión.

dónde Rt: resistencia a la transferencia de carga, R: resistencia del electrolito, Cdl: capacitancia de la doble capa electroquímica y : frecuencia angular máxima. En el diagrama anterior se observa a que a altas frecuencias, la impedancia del sistema es casi enteramente causado por una resistencia óhmica, R, la cual se asocia comúnmente a la resistencia del electrolito y productos de corrosión presentes en la superficie del metal que se estudia. La frecuencia angular alcanza su límite superior en el extremo izquierdo del semicírculo en donde esta toca al eje real. En el límite de bajas frecuencias, extremo derecho del semicírculo, la impedancia se aproxima nuevamente a una resistencia óhmica pero ahora el valor es Rp + R. El diagrama de Bode representa la variación de la impedancia real contra la frecuencia graficada en coordenadas log-log. La presencia de resistencias en el circuito provoca mesetas horizontales; mientras que los capacitores presentan pendientes negativas y los inductores de pendientes positivas.

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