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La corrosión de ejes metálicos en entornos químicos representa un desafío importante para las industrias de control de procesos, petroquímica, alimentaria y farmacéutica. Este fenómeno les cuesta millones de dólares anuales en pérdidas directas e indirectas. En este artículo completo, profundizamos en los mecanismos de la corrosión de ejes, los factores que la influyen, cómo prevenirla y las nuevas tecnologías de protección.
Parte 1: Principios de la corrosión de ejes metálicos
1.1 Definición de corrosión química
La corrosión es el deterioro gradual de un material debido a reacciones químicas o electroquímicas con su entorno. En el caso de los ejes metálicos, este fenómeno suele verse agravado por la exposición a sustancias químicas, humedad o electrolitos.
1.2 Principales mecanismos de corrosión del eje
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Corrosión uniforme : degradación de la superficie que es uniforme en toda la superficie.
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Corrosión galvánica : Cuando dos metales diferentes entran en contacto
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Picaduras : Formación de picaduras profundas localizadas.
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Corrosión por grietas : en áreas estrechas como debajo de las juntas de sellado
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Corrosión bajo tensión : una combinación de acción química y estrés mecánico.
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Erosión-corrosión : una combinación de acción química y desgaste mecánico.
Parte 2: Factores que afectan la corrosión del eje
2.1 Factores ambientales
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Tipo químico : Ácido, Base, Sal, Disolvente
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Concentración química
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Temperatura de trabajo
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Caudal del fluido
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Presencia de partículas sólidas en suspensión
2.2 Factores metalúrgicos
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Material del eje : acero al carbono, acero inoxidable, aleación de níquel.
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Recubrimiento de superficie : cromo, níquel, revestimiento cerámico.
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Dureza superficial
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Microgrietas superficiales
2.3 Factores de diseño
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Concentración de tensiones en los cambios de la sección transversal
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La calidad de la superficie acabada
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Tipo de sello utilizado
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Hay estancamiento o zona muerta
Parte III: Tipos químicos y efectos corrosivos
3.1 Ácido
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Ácido sulfúrico : Corrosión severa a concentraciones medias.
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Ácido clorhídrico : Se corroe rápidamente, especialmente a altas temperaturas.
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Ácido nítrico : comportamiento diferente según la concentración y la temperatura
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Ácidos orgánicos : corrosión localizada del acero inoxidable
3.2 Conceptos básicos
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Sosa cáustica : Corrosiva en altas concentraciones y a altas temperaturas.
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Amoníaco : Riesgo de corrosión bajo tensión en el cobre y sus aleaciones.
3.3 Sal
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Cloruros : Provocan corrosión por picaduras y grietas.
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Sulfato : Corrosión en condiciones anaeróbicas
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Haluros : La corrosión se intensifica a altas temperaturas.
3.4 Disolvente
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Compuestos clorados : degradación de algunos polímeros protectores
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Hidrocarburos : Absorbidos por algunos selladores
Parte 4: Métodos de evaluación y monitoreo de la corrosión
4.1 Métodos destructivos
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Análisis metalográfico : examen microestructural
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Pruebas de corrosión acelerada
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Medición de la pérdida de peso
4.2 Métodos no destructivos
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Ultrasónico : medición de espesor residual
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Prueba de corrientes de Foucault : identificación de defectos superficiales
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Imágenes térmicas : detección de zonas de corrosión activa
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Monitoreo del potencial de corrosión
4.3 Métodos de laboratorio
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Polarización lineal
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espectroscopia de impedancia electroquímica
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microscopio electrónico
Sección 5 Estrategias de prevención y control
5.1 Selección de los materiales adecuados
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Acero inoxidable : series 300 y 400
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Aleaciones de níquel : Inconel, Hastelloy
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Aleación de titanio : resistente al cloruro.
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Compuestos poliméricos : En ciertas aplicaciones
5.2 Recubrimiento protector
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Recubrimiento de metal : cromo duro, níquel.
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Recubrimiento cerámico : óxido metálico
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Recubrimiento de polímero : resina epoxi, poliuretano.
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Recubrimiento compuesto : una combinación de varios materiales
5.3 Métodos electroquímicos
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Protección catódica : utilizando ánodos de sacrificio
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Protección anódica : pasivación de la superficie
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Inhibidores de corrosión : aditivos químicos
5.4 Modificación del diseño
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Mejoras geométricas para reducir las concentraciones de tensiones
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Optimización del sistema de sellado
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Utilice recubrimientos protectores en áreas críticas
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Diseño de fácil mantenimiento
Parte 6: Nuevas tecnologías de resistencia a la corrosión
6.1 Nanorecubrimiento
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Recubrimientos nanoestructurados : Mayor adhesión y resistencia
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Nanocompuestos : Combinando las propiedades de múltiples materiales
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Recubrimientos inteligentes : capacidades de autocuración
6.2 Recubrimiento híbrido
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Combinación de polímero y cerámica
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Recubrimiento multicapa
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Recubrimiento de cambio de fase
6.3 Nuevo método de sellado
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Sistema de sellado magnético
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Sellos de polímero modificado
Parte VII: Normas y directrices de la industria
7.1 Normas de materiales
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ASTM A276 : Norma de acero inoxidable
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ISO 15156 : Materiales para uso en entornos que contienen H2S
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NACE MR0175 : Resistencia a la corrosión en la industria del petróleo y el gas
7.2 Normas de prueba de corrosión
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ASTM G48 : Prueba de resistencia a la corrosión por picaduras y grietas
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ASTM G31 : Prueba de inmersión para evaluación de la corrosión
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ISO 9227 : Prueba de niebla salina**
7.3 Criterios de cobertura
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ISO 12944 : Recubrimientos protectores para estructuras de acero
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ASTM D1654 : Evaluación de recubrimientos metalorgánicos
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NACE SP0169 : Control de la corrosión con protección catódica
Parte 8: Estudios de casos y experiencia práctica
8.1 Corrosión de los ejes de las bombas en la industria química
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Causa : Una combinación de ácido y desgaste.
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Solución : utilizar aleaciones dúplex
8.2 Problemas de corrosión en mezcladores de la industria alimentaria
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Desafío : Limpieza frecuente y ambiente con cloro
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Solución de problemas : recubrimientos de polímeros a base de epoxi
8.3 Experiencias exitosas en la industria naviera
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Condiciones : Agua de mar con alto contenido de cloruro.
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Solución : Combinar protección catódica y recubrimientos híbridos
en conclusión
La corrosión de ejes metálicos en contacto con sustancias químicas es un fenómeno complejo que requiere un enfoque sistemático y multifacético para su prevención y control. La selección de materiales adecuados, la optimización de diseños, el uso de recubrimientos avanzados y la implementación de programas de monitoreo eficaces pueden prolongar significativamente la vida útil de los ejes. La aparición de nuevas tecnologías, como los nanorrecubrimientos y los materiales inteligentes, ha abierto nuevos horizontes para abordar este desafío industrial. La inversión en investigación y desarrollo, así como la capacitación del personal técnico, se consideran clave para gestionar con éxito la corrosión de ejes en entornos químicos agresivos.