ANÁLISIS DE LAS VARIABLES QUE INFLUYEN EN LA CINÉTICA DE LA CORROSIÓN

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c) Control mixto: ambos procesos determinan por igual la corriente de corrosión.

v) Control de resistencia

Gráfica 3: representación gráfica tipos de control de la corrosión

[pic 5]

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INFLUENCIA DE LAS DISTINTAS VARIABLES SOBRE LA CINÉTICA DE CORROSIÓN DE METALES QUE OPERAN EN MEDIOS ÁCIDOS

En ambientes acuosos, materiales como los aceros y fundiciones se corroen en forma electroquímica, esto se ve por ejemplo, cuando iones metálicos de hierro van a la solución en áreas anódicas en cantidades químicamente equivalentes a las reacciones de las áreas catódicas.

En el ánodo ocurre:

Fe [pic 6]Fe+2 + 2e

En soluciones sin aire especialmente en medios ácidos, la reacción que ocurre en el cátodo es:

2H+ + 2e [pic 7] H2 (g)

Esta reacción es acelerada si hay oxígeno disuelto de acuerdo a la siguiente reacción:

2H+ + ½ O2 + 2e- [pic 8]H2O

El oxígeno disuelto reaccionará con los átomos de hidrógeno adsorbido en la superficie del hierro, independientemente de la presencia o ausencia de impurezas en el metal. La reacción de oxidación ocurre rápidamente tan pronto el oxígeno llega a la superficie del metal.

La reacción total tiende a ser:

Fe + H2O ½ O2 (g) [pic 9] Fe (OH)2

Este hidróxido ferroso forma una capa barrera a la difusión sobre la superficie del hierro a través de la cual el oxígeno debe difundir. El pH del Fe (OH)2 saturado es cercano a 9.5 lo cual indica que la superficie del hierro que se corroe en agua pura aireada es siempre alcalina. El color de Fe (OH)2 es blanco cuando la sustancia es pura, luego es verde debido a una incipiente oxidación por el aire.

En la superficie más externa de la película de óxido si hay acceso de oxígeno se convierte el óxido ferroso en hidróxido férrico según la reacción:

Fe (OH)2 + ½ H2O + ¼ O2 (g) [pic 10] Fe (OH)3

El hidróxido férrico es de color naranja a marrón rojizo y comprende la mayor parte del óxido ordinario. Puede existir una capa intermedia entre el Fe2O3 hidratado y el FeO, esta capa es Fe3O4, de aquí que el óxido o películas de óxidos normalmente consisten en tres capas de óxido de hierro en diferentes estados de oxidación.

Al momento de evaluar las variables que influyen en la cinética o velocidad de corrosión, se separan o clasifican en factores inherentes al medio y factores inherentes al material metálico:

FACTORES INHERENTES AL MEDIO

1. Efecto del oxígeno disuelto: a temperaturas ordinarias, en aguas neutrales o casi neutrales, el oxígeno disuelto es necesario para tener una corrosión apreciable de hierro. Esta velocidad de corrosión inicial disminuirá en cuestión de días ya que el óxido y las películas formadas actuaran como una barrera a la difusión de oxígeno.

En figura se observa la velocidad de corrosión en el período estable, o sea, después que se han formado las capas de óxidos, en función de la concentración de oxígeno disuelto en el agua. Si no hubiese oxígeno, como en una solución desaireada, la velocidad de corrosión es casi cero, para los aceros al carbono, hierro, cobre y aluminio

Gráfica 4: Influencia de la concentración de oxígeno en la velocidad de la corrosión[pic 11]

Se puede observar que la velocidad de corrosión aumenta con la concentración del oxígeno hasta una cierta concentración crítica de oxígeno, a partir de la cual la velocidad disminuye, (cercana a 12 ml de O2/litro de H2O). Esta disminución es debido a la pasivación del hierro por el oxígeno. Aparentemente a grandes presiones parciales de oxígeno o a altas concentraciones del mismo, más oxígeno del que de ser reducido por la reacción catódica, alcanza la superficie del metal, de allí que el exceso de O2 tiende a formar una capa de protección.

2. Efectos del pH: variaciones en pH afectan notablemente la velocidad de corrosión de los materiales metálicos. En la siguiente figura se observa el efecto de pH en la corrosión de hierros y aceros de bajo carbono:

Gráfica 5: Influencia del pH en la velocidad de la corrosión

[pic 12]

Analizando la figura se tiene que el rango de pH entre 4 y 10, la velocidad de corrosión es independiente del pH, permanece en un sólo valor. En este rango, la velocidad de corrosión dependerá de la velocidad de difusión del oxígeno llegando al metal. Para este pH siempre habrá una película de Fe (OH)3, la cual se renueva continuamente durante el proceso de corrosión. Esta película Fe (OH)3 es estable en el rango de pH entre 4 y 10.

En el rango de pH’s ácidos, o sea, menores de 4, el Fe (OH)3 se disuelve, eso elimina la película en contacto con el hierro o el acero lo cual conduce a un contacto directo del metal con el medio corrosivo acuoso. Esto hace aumentar la velocidad de corrosión ya que ocurre la despolarización del oxígeno y el hidrógeno evoluciona, todo lo cual conduce a un aumento en la corrosión.

A pH mayores de 10, la alcalinidad del ambiente aumenta lo cual conduce a un aumento del pH en la superficie de metal. La velocidad de corrosión disminuye ya que el hierro se pasiva en presencia de álcalis y oxígeno disuelto.

Es importante hacer notar que la mayoría de las aguas naturales caen en el rango de pH entre 4 y 10, donde la velocidad de corrosión es independiente del pH. Lo que determina la velocidad de corrosión del hierro o acero al carbono en este rango es lo siguiente:

- La concentración del oxígeno (dependiente de la temperatura y de la concentración de sales en el agua).

- La temperatura del agua y/o suelo.

- La velocidad del agua.

- La presencia de cloruros.

Para este rango de pH’s entre 4 y10, no es importante, en términos de aumento o disminución de la velocidad de corrosión de hierro o de