Corrosión atmosférica marina de aceros al carbono

Resumen

El acero al carbono es el material metálico, hoy por hoy, más empleado en las estructuras que operan al aire libre. Se utiliza, tanto por ser un material relativamente económico como por su notable resistencia mecánica. Una gran parte del acero queda expuesto a la intemperie y, a menudo, en atmósferas fuertemente contaminadas en las que la corrosión se acelera de modo considerable respecto a la corrosión en un medio rural y limpio. La corrosión atmosférica en regiones costeras es un tema particularmente relevante debido a su gran trascendencia para la sociedad. Aproximadamente la mitad de la población mundial vive en regiones costeras y la industrialización de países desarrollados tiende a concentrar las plantas de producción próximas a la costa. En la presente Tesis Doctoral se pretende clarificar algunas de las incertidumbres: Estudiar el aerosol marino, profundizar en el conocimiento de las fases de herrumbre, profundizar en las morfologías que presentan las distintas fases de herrumbre y caracterización de las gruesas capas de herrumbre que se forman sobre el acero al carbono. Se utilizaron probetas de acero suave al carbono expuestas a la atmósfera marina pura del Parque Eólico de Cabo Vilano, Camariñas (La Coruña). Las probetas se ubicaron en estaciones de corrosión que se fijaron a diversos aerogeneradores del Parque Eólico ubicados a distintas distancias de la línea de costa. Al tratarse de una atmósfera marina pura, el parámetro más importante desde el punto de vista de la corrosión es la velocidad de depósito de cloruros (salinidad atmosférica). Las herrumbres formadas están constituidas por diferentes oxihidróxidos y óxidos de hierro. En todas se observa la presencia de lepidocrocita, goetita, magnetita/maghemita y akaganeita como fases principales. La lepidocrocita y la goetita son los productos mayoritarios, en tanto que la magnetita/maghemita y la akaganeita se suelen encontrar en las herrumbres en menores concentraciones. Las condiciones ambientales que conducen a la formación de la fase akaganeita, fase que únicamente se forma en las atmósferas marinas, son una humedad relativa media anual superior o igual al 80%, y simultáneamente una velocidad media anual de depósito de ion cloruro superior o igual al 60 mg Cl-/m2¿día. Esta fase se localiza preferentemente en la herrumbre existente en la intercara herrumbre/ sustrato metálico. Debido a su pequeño tamaño, se requiere operar a altos aumentos en las observaciones microscópicas. Mediante la técnica SEM/¿Raman, se ha podido por primera vez caracterizar analíticamente las variadas morfologías que pueden presentar las distintas fases de herrumbre. La lepidocrocita presenta morfologías globulares y laminares de diferentes tipos. La goetita tiende a formar morfologías aciculares y tubulares. La magnetita presenta morfologías en forma de manchas negras planas y formaciones toroidales negras en forma de anillos circulares. La akaganeita morfología tipo varilla en forma de cigarrillos. La estructura de las capas de productos de corrosión formadas sobre la superficie de acero presenta dos situaciones extremas: a) Formación de una "capa de herrumbre consolidada", donde el mecanismo de corrosión está controlado por procesos de difusión. La reacción catódica es la reducción de oxígeno disuelto en la película acuosa. La velocidad de corrosión depende de la concentración de iones cloruro en la atmósfera. Estos iones se incorporan a las películas de humedad condensada o películas acuosas depositadas sobre la superficie del acero y aceleran el proceso de corrosión atmosférica. b) Formación de una "capa de herrumbre exfoliada", la alta concentración de cloruro en la capa acuosa depositada sobre la superficie del acero da lugar a la formación de cloruro ferroso, que hidroliza el agua, elevando notablemente la acidez del electrolito. En esta situación cobra importancia la reacción catódica de evolución de hidrógeno, acelerando notablemente el proceso de corrosión atmosférica.