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08- Degradación de materiales - Coggle Diagram
08- Degradación de materiales
Corrosión
Consiste en el deterioro y/o destrucción de los materiales por el entorno en el que son usados debido a reacciones químicas o electroquímicas que ocurren debido a la interacción entre ambos
Costos muy altos
Degradación
Ej: Erosión, desgaste, fatiga
El deterioro de las propiedades de los materiales por causas físicas.
Clasificación de corrosión por tipo de ataque
Corrosión uniforme
Homogéneo
Pérdida de espesor
Permite estimación de vida útil
Corrosión localizada
Ataque localizado / discreto
No permite calcular rango de corrosión acertadamente
Morfologías de ataque
Intergranular
La corrosión se intensifica alrededor de los bordes de grano
Favorece la precipitación de carburos de Cromo, evita pasividad
Solución
Bajar %C
Tratamiento térmico: solubilizado y templado
Agregar elementos estabilizantes del carbono
Galvánica
El potencial representa la fuerza impulsora para que ocurran en un cierto sentido la reacción de oxidación y reducción desde el equilibrio
Interacción de 2 metales/aleaciones en contacto entre sí en un medio conductor de corriente eléctrica o electrolito
Prevención y control:
Diseño (ánodo de sacrificio se oxida antes que el cátodo)
Correcta metalurgia
Integridad de los recubrimientos
Picado
Mayor profundidad que diámetro
Ruptura de capa pasiva en la zona
Caso: corrosión por rendijas
Ocurre cuando hay aberturas estrechas o espacios pequeños entre componentes mecánicos
Corrosión bajo tensión (SSC, Stress Corrotion Cracking)
Presencia de tensiones de tracción hace que un material que se comportaba dúctil sea susceptible a fisurarse de manera frágil
Corrosión fatiga
Fretting
Cuando dos piezas en contacto presentan movimientos relativos de pequeña amplitud
Pasividad
Metales pueden "volverse inertes" dado que crece una película pasiva protectora en la superficie
Película pasiva
Delgada
Preotectora
Autoadherente
Puede autogenerarse
Metales y aleaciones capaces de pasivarse
Aluminio (capa de AlO3)
Titanio (Capa de TiO2)
Aceros inoxidables
Aleaciones: cromo, níquel
Corrosión por tipo de medio
Corrosión interior
Contenido de especies corrosivas en el fluído
Humedad + condiciones operativas --> corrosiós
Corrosión exterior
Exposición al medio exterior (aire, lluvia, etc)
Caso: corrosión bajo aislación (ingresa agua dentro de la aislación)
Corrosión por tipo de material
Madera
Daño
Como tiene estructura porosa, las interacciones con el agua son complejas. Una parte de agua libre y otra absorbida en el material
Factores ambientales
Organismos biológicos
Humedad o contacto con el agua (porcentaje >20%)
Mitigación: preservantes de maderas
Químicos se inyectan o recubren la madera para protegerla de agentes biológicos
Tipos
Base agua (Cobre, arsénico, cromo)
Base aceite (alquitranes)
Base solventes orgánicos (recubrimientos epoxi)
Polímeros
Ruptura de enlaces covalentes por exposición al calor, reacciones químicas, radiación, etc
Swelling
El solvente o soluto de la solución a la que se somete el polímero puede difundir hacia la estructura interna y ser absorbido
Moléculas pequeñas pueden ocupar distintas posiciones a lo largo de las cadenas, forzándolas a apartarse y que se hinche el componente
Reducción en fuerzas de atracción entre cadenas --> el material se vuelve blando y dúctil
Puede haber posterior disolución
Weathering
Exposición al aire libre
Fenómenos: radiación UV, humedad, presencia de Ozono, ciclos de temperatura, etc.
Disolución:
Ocurre si el hinchamiento persiste
Ruptura de enlaces o escisión
Por radiación:
Penetra polímero y rompe enlaces covalentes
Disminución de peso particular
Ionización
Se remueve un electrón de un átomo, que queda cargado positivamente
Consecuencia: pérdida de la ductilidad y propiedades
Por efecto de agentes químicos:
Oxígeno y ozono catalizan reacciones de escisión
Aumentan probabilidad: tensiones, esfuerzos, polímeros con dobles enlaces
Efecto de la temperatura
Aumento de T --> escisión de cadenas
Pérdida de peso molecular
Polímeros degradables
Degradación acelerada puede ser deseable (plásticos degradables ambientalmente)
Ej: PLA, PHB
Metales
Baja temperatura
Agua en estado líquido fomenta la exidación del metal
Transferencia de electrones
Corrosión electroquímica
La velocidad de reacción depende del área mecánica expuesta y el tiempo de exposición
Alta tempertaura
Llama en presencia de oxígeno fomenta la oxidación del metal
Formación de una capa de óxido de hierro
Ej: tubos en calderas, tubos en hornos
Control de la corrosión
Diseño (correcta selección de materiales)
Inhibidor
Adición de una sustancia al electrolito que migre preferencialmente hacia el ánodo o el cátodo
Produce polarización y reduce la velocidad de corrosión
Recubrimientos
Protección catódica (ánodo de sacrificio)
Cambiar las condiciones (P, T, humedad) para que las velocidades de corrosión sean más bajas
Gestión de riesgo analiza
Probabilidad de falla
Consecuencia/ costo de falla