Lab De Corrosion.docx

U N I V E R S I D A D DE P I U R A FACULTAD DE INGENIERÍA

Programa Académico de Ingeniería Mecánico - Eléctrica Informe de Laboratorio 2 Curso: Introducción a la Ciencia de los Materiales Profesor: Dra. Ing. Rosalba Guerrero Alumno: Arias Fabián Branko Tema: Corrosión

Piura 22 de junio del 2017

I. Objetivos 

Conocer la resistencia a la corrosión de algunos metales proporcionados en el laboratorio a condiciones determinadas.



Conocer métodos para evaluar el comportamiento de un material determinado frente a un medio.



Aprender el procedimiento de pruebas no destructivas a un material con la finalidad de saber su grado de deterioro debido a la corrosión.



Aprender el uso de los instrumentos del laboratorio presentes en las pruebas.



Comparación de los resultados experimentales con lo aprendido teóricamente.

II. Procedimiento, materiales y equipos utilizados

1. Medida de potencial de corrosión  Equipos y Materiales utilizados  Multimetro  Cloruro de plata  Cables tipo cocodrilo  Electrodo de referencia

Imagen 1

 Materiales evaluados  Platino  Níquel  Zinc  Titanio  Cobre  Magnesio  Bronce  Latón  Acero inoxidable  Aluminio  Hierro

Imagen 2

 Procedimiento Se realizo la medida de potencial de cada material mencionado en la lista anteriormente, conectando dos cables tipo cocodrilo al multimetro, un cable fue conectado al Electrodo de referencia y lo sumergimos parcialmente en la

solución de agua(tiene un porcentaje de sal debido a que es agua del grifo) y el otro cable está conectado a la pieza del material que queremos evaluar sumergiéndolo parcialmente sin que la puntas del cable tipo cocodrilo toquen el agua. Esperamos a que se estabilice el resultado y lo anotamos.

2. Cambio de masa por ataque con Acido nítrico al 9%  Materiales y equipo utilizado  Zinc  Acero inoxidable  Cobre  Balanza eléctrica  Probetas  Acido nítrico al 9%

Imagen3. Balanza eléctrica y acido nítrico

 Datos de cada pieza  Zinc 𝐴 = 19.5 𝑚𝑚2 𝑚𝑖 = 7.1428𝑥103 𝑚𝑔 𝑚𝑓 = 7.0668𝑥103 𝑚𝑔

 Acero 𝑚𝑖 = 20.914𝑥103 𝑚𝑔 𝑚𝑓 = 20.5873𝑥103 𝑚𝑔 𝐴 = 56 𝑚𝑚2  Cobre 𝑚𝑖 = 17.0151𝑥103 𝑚𝑔 𝑚𝑓 = 17.0104𝑥103 𝑚𝑔 𝐴 = 39 𝑚𝑚2

 Formula de la velocidad de corrosión

𝑣=

𝑚𝑖 − 𝑚𝑓 𝜌𝐴𝑡

Imagen 4. Explicación de parámetros

 Procedimiento Se procedió a pesar la tres piezas en la balanza eléctrica, luego se introdujeron estas en las probetas y se coloco acido nítrico. Después de 10 minutos extrajimos cuidadosamente las piezas, las lavamos con agua y las volvimos a pesar, dándonos cuenta que se redujo el peso de estas debido a que el acido nítrico simula un medio agresivo de corrosión.

Imagen 5. Las tres piezas en contacto con el acido nítrico

3. Prueba de Ultrasonido  Materiales y equipos  Tubo de caldera  Glicerina  Maquina ultrasonido

Imagen 6. Tubo de caldera

Imagen 7. maquina ultrasonido

 Procedimiento En esta etapa se realizaron 7 pruebas, en la cual primero tuvimos que lijar un poco el tubo y en esa superficie elaboramos la prueba. Colocamos un punto de glicerina y colocábamos sobre ella la extensión de la maquina ultrasonido y esperamos a que se estabilice el resultado sin movernos. Realizamos el mismo procedimiento para las siete pruebas( la calibración fue en milimetros). Los resultados son las medidas de los diferentes espesores a lo largo del material.

4. Medición de picaduras  Materiales  Pipe pit gage  tubo de caldera

Imagen 8. Pipe pit gage

 Procedimiento Identificamos una picadura en la superficie de nuestro tubo y esa picadura se coloca la punta que sobresale de nuestro instrumento y lo demás servirá como referencia, el resultado estará dado en pulgadas y es la diferencia de alturas entre mi superficie de referencia y la picadura. Podemos hallar la velocidad de corrosión con este dato y esta fórmula. (h= profundidad, t= dias)

𝑣=

365000ℎ 𝑡

Imagen 9. Procedimiento

5. Comportamiento Electroquímico  Materiales  Indicadores (Fenolftaleína, Ferrocianuro de potasio, sal y agua)  Perno de hierro  Cúpulas: Hierro-cobre, Zinc-cobre, Fierro-zinc

imagen 10. Cúpula Zinc- cobre

 Procedimiento Se introdujo en cada probeta una cupla, luego se procedió a echarle el indicador hasta cubrirlo totalmente. Después de algunos minutos se observan las coloraciones correspondientes del OH- (violeta) y hierro+2 (Azul), de esta forma detectan los radicales ya mencionados.

Imagen 11. Cúpla hierro-cobre

III.

Resultados( se entregó en el aula)

IV.

Discusión de resultados

1. Analice y compare los potenciales medidos en los tres medios electrolíticos para el acero inoxidable, cobre, magnesio y hierro. A qué se deben las diferencias? Qué conclusiones prácticas se pueden sacar en cuanto al comportamiento en medios acuosos? (2p) Analizando el orden de los resultados de nuestra serie nos damos cuenta que son resultados coherentes y al comparar con otra serie galvánica tenemos lo que está marcado en la imagen. Los elementos evaluados están posicionados de la misma manera excepto si realizamos una especificación en el tipo de acero inoxidable, porque ahí estaría por encima o por debajo del Cobre. Como conclusión practica podríamos afirmar que en medio acuoso (en este caso agua con sal o algún parecido al agua de mar) el Acero inoxidable y el cobre se comportan mejor que los otros dos restantes.

2. De acuerdo a las cuplas formadas y a los potenciales galvánicos, responda: (1p) a) ¿De los materiales ensayados, cuáles son más resistentes a la corrosión y cuáles menos? Por qué? Debido a los valores de potencial nos damos cuenta que los metales más nobles son Acero inoxidable seguido del cobre y el menos noble de los dos el hierro, respaldándonos por lo observado en las cuplas nos damos cuenta que los metales menos nobles se pitan con sus colores correspondientes me manera más concentrada respaldando el método anterior. b) ¿Qué pares podrían formarse para proteger uno u otro? Dé ejemplos prácticos.  Protección de:  Acero inoxidable Podemos formar cuplas de acero-cobre, acero-hierro, etc. debido a que los otros materiales serán los ánodos de sacrificio.

 Cobre Podemos formas cuplas de cobre-hierro o cobre-zinc para la protección del cobre.  Hierro Podemos formar cuplas de hierro-zinc para la protección del hierro También existen otros métodos como el galvanizado, capas anticorrosivas, pinturas anticorrosivas, etc.

3. Respecto a los resultados de la velocidad de corrosión obtenidos por los tres métodos, de acuerdo a la tabla de clasificación velocidades de corrosión según NACE Standard TM –D1-6 ó RP -07- 75, califique los valores obtenidos gravimétricamente, mediante el espesor mínimo remanente y por profundidad de pits.(1p)

https://es.pdfcoke.com/document/65147724/Criterios-Clasificacion-Corrosividad-deFluidos 4. Compare los resultados de velocidad de corrosión obtenidos en el método gravimétrico y explique, de acuerdo a lo que indica la bibliografía, si hay correspondencia en los valores? (2p) Al comparar los resultados de las velocidad debido al método gravimétrico nos damos cuenta que lo experimental si coincide con lo teórico, debido a que los resultados de las velocidades de corrosión que son diferentes en cada pieza, la pieza que pierde masa más rápido es la del hierro seguida del cobre y por último el acero inoxidable 5. Cuál es la importancia de determinar las zonas anódicas y catódicas en un sistema? (1p) Es una de los conocimientos más básicos e importantes en un sistema debido a que si tenemos en cuenta que zonas son las que protegemos y las que sacrificamos, lo tendremos en cuenta en nuestro diseño y el servicio que realizara nuestra pieza.

Buscando proteger las zonas anódicas para una duración mejor del material y evitar fallas por este tipo de situaciones 6. Cuál, o cuáles, de las pruebas realizadas fundamenta el principio de protección catódica y/o anódica? (1p)  Medida del potencial  Comportamiento electroquímico Debido a que el método de reducir o eliminar la corrosión de un metal, haciendo que, la superficie de este, funcione completamente como cátodo cuando se encuentra sumergido o enterrado en un electrolito. En estas dos pruebas influye quien es cátodo y ánodo.

V. Cuestionario 1. Tomando como ejemplo la práctica de laboratorio realizada, diseñe cuplas adecuadas y describa la prueba que realizaría, para verificar el comportamiento frente a la corrosión en medio acuoso salino de: fundición gris laminar, latón 20%Zn, acero AISI 1020, acero AISI 304 ¿Qué pares podrían formarse para proteger uno u otro? (1p) A esta clasificación se le conoce como serie galvánica, a continuación se enlista un ejemplo de metales o aleaciones, en donde los primeros de la lista son más catódicos y los últimos más anódicos en un ejemplo para agua de mar: Grafito, oro, platino Hastelloy C Incoloy 825 AISI 316 AISI 304 Inconel 600 Aleaciones cromo-níquel Bronces Cobre Estaño Plomo Acero al carbón Aluminio y sus aleaciones

Zinc Magnesio

Gracias a la lista proporcionada de esta página:

http://www.bonnet.es/resitcorrosion.pdf Podemos realizar los pares con los materiales más nobles y con los menos nobles, sacrificando los últimos y protegiendo los materiales que queremos. Ejemplo: Latón con Acero inoxidable 304

2. Qué tipo de corrosión puede evaluarse en la cámara de niebla salina? Qué tipos de materiales pueden evaluarse? (1p) Se evalúa un tipo de corrosión electroquímica ya que esta se da en medios húmedos y la cámara simula este tipo de medio agresivo (ambientes de cloruros, medios similares al de la lluvia y el punto rocío). Se puede realizar con aceros inoxidables, entre otros como polímeros. http://www.boustens.com/camara-climatica-niebla-salina-ensayo-corrosion/

3. Qué ideas de diseño y mantenimiento se pueden proponer para el control de calidad de tuberías y ductos de transporte de líquidos, conocido el comportamiento electroquímico de la corrosión y la forma en que ésta se puede monitorear? (1 p)

En el diseño de una tubería debe incluir las especificaciones del proyecto, los diagramas de flujo, los planos, los cálculos que nos llevan a la elección de la tubería. La elección de la tubería debe tener encuentra las características físicas y quimas del flujo, las presiones y las temperaturas a la que trabajara, así mismo las cargas externas de acuerda a las características del medio ambiente, etc. En el mantenimiento debe haber un medidor de flujo, un plan en caso extremo, un cambio mayor de una parte de la tubería, una polarización es decir un circuito abierto para el paso de corriente, potencial critico, potencial natural, etc. https://law.resource.org/pub/ec/ibr/ec.nte.2493.2010.pdf

4. Qué tipos de deterioros por “corrosión” darse en los polímeros termoplásticos y elastómeros? A qué se deben y cómo pueden evaluarse? (1p)



Degradación

de

los

polímeros

La degradación de los polímeros conduce a una modificación de la estructura original debido a la rotura de los enlaces en las cadenas principales o en los grupos laterales, motivadas por acciones químicas o físicas. Las causas químicas son la hidrólisis y la oxidación; las físicas corresponden a los efectos de radiaciones, calor o fuerzas mecánicas. Estas últimas atacan puntos localizados y específicos de la cadena polimérica. 

Deterioro

de

un

plástico

por

el

medio

ambiente

La acción del tiempo atmosférico sobre los materiales plásticos abarca la exposición a luz solar y ultravioleta, temperatura, oxigeno, humedad, nieve, viento, polvo atmosférico, agentes químicos y biológicos, como ser el "smog", aparte de medio ambientes industriales y afines. 



Deterioro artificial Es el proceso que expone a los materiales en el laboratorio a continuas o repetidas condiciones ambientales encontradas en el exterior en cámaras especialmente acondicionadas. Degradación ultravioleta La degradación por la radiación ultravioleta es una de las más serias degradaciones que amenazan a los plásticos al exterior. Cambios como rajaduras, tiznado, decolorado, mateado despulido, cambios en las propiedades eléctricas, pérdidas de resistencia y tenacidad, desintegración son causados por los rayos UV.



Biodegradación La biodegradación es la gradual rotura de los plásticos por organismos vivos como bacterias, hongos y levaduras. Muchos de los plásticos comúnmente usados son esencialmente no biodegradables, mostrando limitada susceptibilidad a la asimilación por los microorganismos.

5. Cuáles son los problemas de corrosión que más afectan a un acero inoxidable austenítico? (1p) Tiene una mejor qué respuesta en los problemas por pitting que otros tipos de aceros. Cuando hablamos de la corrosión bajo tensión en los aceros austeníticos se pueden mejorar con el aumento de níquel o liberando el acero de intersticiales. En el caso de zonas sensibilizadas por precipitación de carburos que podrían ocasionar corrosión intergranular pueden eliminarse con un tratamiento térmico posterior

VI. Conclusiones  En la etapa de medición del potencial de cada material es muy importante este

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

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procedimiento porque nos ayuda a reconocer que el comportamiento de cada material es distinto frente a un mismo medio y eso influye en una elección futura de aquel. Destacar la electroquímica como medio para entender el comportamiento de los materiales en estudio. Es importante tener una lista de materiales con su potencial ya que podremos saber cual utilizar para proteger el material que nosotros queremos que se conserve en mejor estado y que no le afecte la corrosión. Al atacar los materiales con acido nítrico nos damos cuenta que estos pierden masa pero no de forma igual porque estos son diferentes, por lo tanto la corrosión deteriora y debilita nuestras piezas en un tiempo determinado. Gracias a los valores hallados en las distintas pruebas podemos hallar la velocidad con que nuestras piezas se deterioran debido a las relaciones (formulas) ya estudiadas anteriormente. Se reconoció los instrumentos que debemos de utilizar para la realización de cada prueba, así mismo tenemos que tomar en cuenta que nuestros resultados tienen un cierto porcentaje de error debido a la exactitud y precisión de nuestros equipos y personal.

Bibliografía     

http://catarina.udlap.mx/u_dl_a/tales/documentos/mgd/hernandez_m_js/capit ulo1.pdf http://descom.jmc.utfsm.cl/proi/materiales/corrosion/Fundamentos%20de%2 0Corrosion.pdf http://tecnologiatotal.net/wp-content/uploads/2015/01/TT-PP013_A_Proteccion_Catodica.pdf http://tecnologiadelosplasticos.blogspot.pe/2011/06/propiedades-ambientales.html https://www.upv.es/materiales/Fcm/Fcm15/fcm15_7.html