La corrosión por grietas se refiere a la corrosión que ocurre en espacios ocluidos, como intersticios, en los que una solución estancada queda atrapada y no se renueva. [1] Estos espacios generalmente se denominan grietas. Ejemplos de grietas son espacios y áreas de contacto entre piezas, debajo de juntas o sellos, dentro de grietas y uniones, espacios llenos de depósitos y debajo de pilas de lodo . [2] [3]
La resistencia a la corrosión de un acero inoxidable depende de la presencia de una película protectora de óxido ultrafina (película pasiva) en su superficie, pero bajo ciertas condiciones es posible que esta película de óxido se rompa, por ejemplo en soluciones de haluros o en soluciones reductoras . ácidos . [4] Las áreas donde la película de óxido puede romperse también pueden ser a veces el resultado de la forma en que se diseñan los componentes, por ejemplo debajo de las juntas, en esquinas reentrantes afiladas o asociadas con una penetración incompleta de la soldadura o superficies superpuestas. [5] Todos estos pueden formar grietas que pueden promover la corrosión . Para funcionar como un sitio de corrosión, una grieta debe tener un ancho suficiente para permitir la entrada del corrosivo, pero lo suficientemente angosto para asegurar que el corrosivo permanezca estancado. Por lo tanto, la corrosión por fisuras se produce normalmente en espacios de unos pocos micrómetros de ancho y no se encuentra en ranuras o ranuras en las que es posible la circulación del agente corrosivo. Este problema a menudo puede superarse prestando atención al diseño del componente, en particular evitando la formación de grietas o al menos manteniéndolas lo más abiertas posible. La corrosión por grietas es un mecanismo muy similar a la corrosión por picaduras ; Las aleaciones resistentes a uno generalmente lo son a ambos. La corrosión por grietas puede verse como una forma menos grave de corrosión localizada en comparación con las picaduras. La profundidad de penetración y la velocidad de propagación en la corrosión por picaduras son significativamente mayores que en la corrosión por grietas.
Las grietas pueden desarrollar una química local que es muy diferente a la del fluido a granel. Por ejemplo, en las calderas , la concentración de impurezas no volátiles puede ocurrir en grietas cerca de las superficies de transferencia de calor debido a la continua vaporización del agua. Los "factores de concentración" de muchos millones no son infrecuentes para las impurezas comunes del agua como los iones de sodio , sulfato o cloruro . [6] El proceso de concentración a menudo se denomina "escondite" (HO), mientras que el proceso opuesto, mediante el cual las concentraciones tienden a nivelarse (por ejemplo, durante el apagado) se llama "retorno al escondite" (HOR). En una solución de pH neutro , el pH dentro de la grieta puede caer a 2, una condición altamente ácida que acelera la corrosión de la mayoría de los metales y aleaciones.
Para un tipo de grieta determinado, dos factores son importantes en el inicio de la corrosión de la grieta: la composición química del electrolito en la grieta y la caída del potencial eléctrico dentro de la grieta. Los investigadores habían afirmado anteriormente que uno u otro de los dos factores era responsable del inicio de la corrosión en grietas, pero recientemente se ha demostrado que es una combinación de los dos la que causa la corrosión activa en grietas. [7] Tanto la caída de potencial como el cambio en la composición del electrolito de la grieta se producen por el agotamiento de oxígeno de la solución dentro de la grieta ( consumo de oxígeno causado por la oxidación del metal en la superficie interna de la cavidad ocluida) y la separación de áreas electroactivas, con reacciones anódicas netas ( oxidación ) que ocurren dentro de la grieta y reacciones catódicas netas ( reducción ) que ocurren en el exterior de la grieta (en la superficie en negrita). La relación de las áreas superficiales entre la región catódica y anódica es significativa.
Algunos de los fenómenos que ocurren dentro de la grieta pueden recordar algo a la corrosión galvánica :
El mecanismo de la corrosión por grietas puede ser (pero no siempre es) similar al de la corrosión por picaduras . Sin embargo, existen diferencias suficientes como para justificar un tratamiento separado. Por ejemplo, en la corrosión por grietas, hay que considerar la geometría de la grieta y la naturaleza del proceso de concentración que conduce al desarrollo de la química local diferencial. Es necesario considerar las condiciones químicas locales extremas y a menudo inesperadas dentro de la grieta. Los efectos galvánicos pueden desempeñar un papel en la degradación de las grietas.
Dependiendo del ambiente desarrollado en la grieta y la naturaleza del metal, la corrosión de la grieta puede tomar la forma de:
Una forma común de falla de grieta ocurre debido al agrietamiento por corrosión bajo tensión , donde se desarrolla una grieta o grietas desde la base de la grieta donde la concentración de tensión es mayor. Esta fue la causa fundamental de la caída del Puente Silver sobre el río Ohio , en 1967 en Virginia Occidental , donde de repente creció una única grieta crítica de sólo unos 3 mm de largo y fracturó una junta de barra de unión. El resto del puente cayó en menos de un minuto. El desastre fue causado por un único punto de falla (SPOF).
Las barras de ojo en el Puente de Plata no eran redundantes, ya que los eslabones estaban compuestos por sólo dos barras cada uno, de acero de alta resistencia (más del doble de fuerte que el acero dulce común ), en lugar de una gruesa pila de barras más delgadas de material modesto de resistencia "peinadas". "juntos como es habitual en caso de despido. Con sólo dos barras, la falla de una podría imponer una carga excesiva sobre la segunda, causando una falla total, algo poco probable si se usan más barras. Si bien se puede diseñar una cadena de baja redundancia según los requisitos de diseño, la seguridad depende completamente de una fabricación y un montaje correctos y de alta calidad.
La susceptibilidad a la corrosión por grietas varía ampliamente de un sistema material-ambiente a otro. En general, la corrosión por grietas es motivo de gran preocupación en materiales que normalmente son metales pasivos , como el acero inoxidable o el aluminio . La corrosión por grietas tiende a ser de mayor importancia para los componentes construidos con superaleaciones altamente resistentes a la corrosión y que funcionan con la química del agua más pura disponible. Por ejemplo, los generadores de vapor de las centrales nucleares se degradan en gran medida por corrosión en grietas.
La corrosión por grietas es extremadamente peligrosa porque está localizada y puede provocar fallas en los componentes mientras que la pérdida general de material es mínima. El inicio y el progreso de la corrosión en grietas pueden ser difíciles de detectar.