Corrosión a alta temperatura

PONTIFICIA UNIVERSIDAD CATÓLICA DEL PERÚ
Instituto de Corrosión y Protección (ICP-PUCP) Corrosió Protecció (ICPFundamentos de Corrosión Corrosió
Para el Sector de Pinturas

Corrosión a altas temperaturas

Dr. Ing. Víctor Andrade Ví 15 de setiembre de 2008

Corrosión a alta temperatura
La corrosión a alta temperatura es un problema que se presenta con frecuencia en varios sectoresindustriales tales como: Generación de energía (combustible fósil o nuclear). Turbinas a gas y de aeronaves. Tratamientos térmicos. Procesos mineros y metalúrgicos. Procesos químicos. Industria petroquímica y refinerías. Industria automotriz. Industria papelera. Incineración de desechos.

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Corrosión a alta temperatura

Mecanismo
Mecanismo diferente al electroquímico: 2 Cu (sólido) + ½ O2 (gas)⇔ Cu2O (sólido)
Diferencias:
a) Se produce en ausencia de electrólito. electró b) Tiene relevancia sólo cuando el material só trabaja a temperatura elevada (por encima de 100-150°C aproximadamente). 100- 150° c) Desde el punto de vista morfológico el ataque morfoló suele ser generalizado (no localizado, como ocurre en corrosión electroquímica, sobre las corrosió electroquí regiones decomportamiento anódico). anó

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Mecanismo
d) El producto de corrosión primario cuando el metal trabaja en contacto con la atmósfera, situación habitual, aunque no ocurre siempre, es un óxido y no un hidróxido, que es el producto característico en corrosión electroquímica. e) El óxido se produce directamente sobre la superficie metálica y no en el seno del electrólito.

Mecanismo
f) La circulación decirculació electrones se produce a través de la capa de óxido, travé xido, una vez formado (en corrosión electroquímica corrosió electroquí tiene lugar a través del travé propio metal entre las regiones catódica y cató anódica). anó

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Mecanismo
g) La circulación de iones circulació también tiene lugar a través tambié travé de la capa de óxido (en corrosión electroquímica se corrosióelectroquí produce en el seno del líquido).

Aspectos termodinámicos
Diagrama de Ellingham
¿Qué es un diagrama de Ellingham? Es un diagrama en el cual son presentados los valores de los cambios en la energía libre estándar de Gibbs para las reacciones químicas, con ∆Gº como ordenada y T, la temperatura absoluta, como abscisa. Este diagrama codifica gráficamente la información termodinámica de laoxidación de un metal.

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Aspectos termodinámicos

Los procesos transcurren con cambios de energía libre estándar ( ∆G°) negativos a cualquier temperatura tal como se observa en el correspondiente diagrama de Ellingham.

Aspectos termodinámicos
Donde ∆H° y ∆S° representan, respectivamente, los cambios de entalpía y entropía estándar originadas como consecuencia de la formación del óxido,por reacción del metal con un mol de oxígeno.

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Aspectos termodinámicos
∆H° y ∆S° corresponden a la ordenada en el origen y a la pendiente de la línea de Ellinghan correspondiente.
∆G° = ∆H°– T ∆S°

Aspectos termodinámicos
Las rectas presentan pendiente positiva como consecuencia de que el cambio de entropía en la entropí formación del óxido es formació siempre negativo, al ser laentropía del oxígeno (gas) entropí oxí muy superior a la de los productos sólidos (metal y só óxido):

∆S = Sº (Cu2O) - [2Sº (Cu) + ½ Sº (O2)] Sº [2Sº

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Presión de disociación del óxido
2 Me + 02 ⇔ 2 Me0 Kp = (MeO)2 (Me)2 (O2)

⇒ K’p = 1 / Po2

Presión de disociación del óxido
Conceptualmente Po2 sería la presión de oxígeno en equilibrio que desarrollaría una mezcla íntima de metal puroy su óxido y se denomina “presión de disociación del óxido". Por ejemplo, para el caso del Ag2O y teniendo en cuenta que la presión parcial de oxígeno en la atmósfera es de aproximadamente 0,2 atm:
A 300K Po2 = 8,4 x 10-6 atm ; Po2 < 0,2 ⇒ óxido estable A 400 K Po2 = 0,69 atm ; Po2 > 0,2 ⇒ óxido no estable

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Los óxidos más estables son aquellos donde las presiones parciales de oxígeno...