Corrosión

CORROSIÓN (Ingeniería Química)

TEMA 5

Tema 5:

CINÉTICA DE LA CORROSIÓN
• • • • • • Expresiones típicas de la velocidad de corrosión Cálculo del potencial y de la corriente de corrosión Razón de áreas ánodo/cátodo Diagrama de Evans Técnicas electroquímicas de estudio de la corrosión Pasividad

Universidad de Alicante

Departamento de Química Física 35

CORROSIÓN (IngenieríaQuímica)

TEMA 5

CINÉTICA DE LA CORROSIÓN
1. EXPRESIONES TÍPICAS DE LA VELOCIDAD DE CORROSIÓN

A partir de la pérdida de peso:

mm W = 87.6 año DAT
donde W es la pérdida de peso en mg, D es la densidad en g/cm3, A es el área en cm2 y T es el tiempo de exposición en horas. Para posibles cambios de unidad tener en cuenta: 1 mm/año=1000 µm/año=114 nm/hora=31,7 pm/s

Resitencia relativa a lacorrosión* Sobresaliente Muy buena Buena Regular Mala Inaceptable

mm/año

nm/hr

5

500

*Basada en aleaciones de hierro y de níquel. Para aleaciones más caras, velocidades mayores que 0,1-0,5 mm/año son excesivas. Velocidades de

Universidad de Alicante

Departamento de Química Física 36

CORROSIÓN (Ingeniería Química)

TEMA 5

corrosión mayores que 5 mm/año son a vecesaceptables para materiales baratos con sección gruesa. Muchas veces conviene relacionar la velocidad de corrosión con la intensidad de corrosión. Basándonos en la ley de Faraday:

Velocidad de penetración por corrosión = K

aj nD

donde a es el peso atómico del metal, j es la densidad de corriente en µA/cm2, n es el número de electrones perdidos y D es la densidad en g/cm3. K depende de lasunidades y es igual a 3,27 si la velocidad se expresa en µm/año.

2. CÁLCULO DEL POTENCIAL Y DE LA CORRIENTE DE CORROSIÓN En los sistemas que se corroen, el material se degrada por oxidación anódica. En muchas ocasiones los sitios anódicos y catódicos están en la misma superficie. Las reacciones que ocurren en las porciones catódica y anódica son invariablemente diferentes. Debido a la conservación dela carga: Icorr= Ix= - Ir donde Icorr=Ix=Axjx y Icorr=-Ir=Arjr Cuando un solo metal está corroyéndose libremente en un electrolito es común considerar que las áreas catódicas y anódicas son iguales. Debido a que los metales son buenos conductores, toda la superficie metálica se encuentra al mismo potencial: ∆φcorr=∆φx=∆φr

Universidad de Alicante

Departamento de Química Física 37CORROSIÓN (Ingeniería Química)

TEMA 5

Consideremos que tanto la reacción catódica como la anódica cumplen ButlerVolmer. Las corrientes correspondientes a los procesos de corrosión y de oxidación deben ser iguales al potencial de corrosión, Ecorr.

I o,x [ exp = - I o,r

-α c,x n xF ( E corr - E eq,x )] E corr - E eq,x ) - exp RT RT -α n F α nF [ exp a,r r ( E corr - E eq,r ) - exp c,r r ( E corr- E eq,r )] RT RT

α a,x n xF (

El subíndice x se refiere al proceso de oxidación, mientras que el r se refiere al de reducción. Eeq,x y Eeq,r corresponden a los potenciales reversibles de los procesos de oxidación y de reducción. Si llamamos λ a los valores absolutos de las pendientes de Tafel divididas por 2,303, la ecuación anterior nos queda como:

I o,x [ exp

( E corr - E eq,x )= - I o,r [ exp

( E corr - E eq,r )

λ a,x

- exp -

( E corr - E eq,x )

λ a,r

- exp -

( E corr - E eq,r )

λ c,x

] ]

λ c,r

El problema se reduce a calcular el valor de Ecorr que hace que la ecuación se cumpla. Una vez hecho esto la corriente de corrosión, Icorr, es simplemente el valor de uno los lados de la ecuación anterior.

Complicaciones no contempladas 1)Limitaciones por transporte de materia. 2) Corrosión localizada. 3) Películas de óxidos. 4) Caída IR despreciable.

Universidad de Alicante

Departamento de Química Física 38

CORROSIÓN (Ingeniería Química)

TEMA 5

Simplificaciones adicionales 1) Si λa,x=λc,x=λa,r=λc,r entonces podemos calcular el potencial de corrosión explícitamente:

Ecorr

⎡ ⎛ Eeq, x ⎢ Io, x exp⎜ λ λ ⎝ = ln⎢ 2...