Corrosión a alta temperatura de acero al carbono y acero inoxidable austenítico en atmósferas contaminadas por CO2

  1. Proy Pérez, Manuel
Dirigida por:
  1. María Victoria Utrilla Esteban Director/a
  2. Enrique Otero Huerta Director

Universidad de defensa: Universidad Rey Juan Carlos

Fecha de defensa: 05 de abril de 2013

Tribunal:
  1. Alejandro Ureña Presidente/a
  2. María Dolores López González Secretario/a
  3. María Concepción Merino Casals Vocal
  4. Fernando Pedraza Diaz Vocal
  5. Ángel Pardo Gutiérrez del Cid Vocal

Tipo: Tesis

Teseo: 362935 DIALNET

Resumen

Los efectos producidos por los procesos de corrosión a la alta temperatura en atmósferas contaminadas por agentes agresivos, poseen el suficiente interés científico y tecnológico, para ser objeto de estudio durante los próximos años. El principal motivo es que en muchas ocasiones los mecanismos que producen la degradación del material no están claramente definidos. Los aceros al carbono y los inoxidables austeníticos son materiales empleados tradicionalmente en condiciones de elevada temperatura debido a su excelente relación entre sus propiedades estructurales y coste de fabricación. La presente investigación proponer los mecanismos de degradación que mejor expliquen el comportamiento de los materiales para así, estimar la durabilidad de estos materiales en este tipo de atmósferas. Las concentraciones de CO¿ en el comportamiento frente a la corrosión a elevada temperatura de los materiales 2.25Cr-1Mo y 18Cr-8Ni. El principal objetivo es proponer los mecanismos de degradación que mejor expliquen el comportamiento de los materiales para así, estimar la durabilidad de estos materiales en este tipo de atmósferas. Las concentraciones de CO¿ utilizadas en la presente investigación son similares a las generadas en algunas aplicaciones industriales del sector energético. El acero al carbono 2.25Cr-1Mo a temperaturas moderadas, muestra morfologías de ataque generalizado, cinéticas parabólicas y procesos corrosivos que en general, son controlados por la difusión de especies en estado sólido a través de la película formada de productos oxidados. El incremento de CO¿ en la atmósfera de ensayo aumenta significativamente los valores de las constantes cinéticas, el nivel de defectos de la película oxidada y, en algunos casos, es capaz de modificar el mecanismo de corrosión. La estabilización de la fase FeO a 350ºC, provoca el rápido crecimiento de la capa de productos oxidados, en un proceso de degradación catastrófico que produce, en las condiciones de mayor concentración de CO¿ (25% vol.), la rotura parcial de la película. Para mejorar el comportamiento del material frente a los fenómenos de corrosión a elevada temperatura se depositaron recubrimientos de Ni-50Cr mediante proyección térmica de alta velocidad HVOF. El material, protegidos por este tipo de recubrimientos, experimenta una mejora sustancial en su comportamiento frente corrosión por gases, lo que permite ampliar su rango de aplicación y su propia durabilidad. El recubrimiento, además de generar capas protectoras desde el punto de vista de la corrosión a alta temperatura, posee la suficiente integridad estructural para operar tanto en condiciones isotermas, como en condiciones de ciclado térmico. El acero inoxidable austenítico 18Cr-8Ni en todas las condiciones ensayadas, experimenta cinéticas parabólicas. En general, el proceso de corrosión está controlado por la difusión de especies en estado sólido. Las morfologías de ataque son habitualmente homogéneas en contacto con atmósferas de aire, sin embargo, en contacto con CO¿ se activan diferentes mecanismos de corrosión interna del substrato condicionando así la integridad estructural del material. Las técnicas de granallado y pre-oxidación empleadas de manera combinada, fueron optimizadas para favorecer el crecimiento de óxidos ricos en cromo en la superficie de los dos materiales. Este tipo de tratamiento modifica el comportamiento frente a la oxidación a elevada temperatura en el acero inoxidable AISI 304 a 850ºC evitando así, la exfoliación parcial de la película de productos. En el caso del acero de baja aleación SA 213- F22, los tratamientos de protección contribuyen a la disminución de las tasas degradación del acero y al desarrollo de películas compactas en la superficie del material.