Qué es Corrosión Transgranular

¿Qué significa corrosión transgranular?

La corrosión transgranular es un tipo de corrosión localizada que ocurre a lo largo de grietas o fallas en los cristales de metales y aleaciones. Sigue el patrón de granos en las redes individuales del material. La corrosión por tensión de los aceros austeníticos suele ser transgranular. La corrosión transgranular también se conoce como corrosión intragranular y corrosión transcristalina.

Causas de la corrosión transgranular en metales

La corrosión transgranular es un tipo de corrosión que ocurre a través de los límites de grano en los materiales metálicos. Los límites de grano son las interfaces entre los cristales individuales o granos en la estructura cristalina de un material metálico. La corrosión transgranular puede ocurrir cuando ciertos medios corrosivos penetran a lo largo de los límites de grano y corroen el material en esas áreas.

La corrosión transgranular puede tener efectos negativos en los materiales metálicos. Algunos de los efectos incluyen:

  • Disminución de la resistencia mecánica: La corrosión transgranular puede debilitar los materiales metálicos al corroer los límites de grano, lo que puede resultar en una disminución de su resistencia mecánica y, en consecuencia, una reducción de su capacidad de carga.
  • Fractura intergranular: En algunos casos, la corrosión transgranular puede provocar una fractura intergranular en el material, lo que puede ser especialmente peligroso en aplicaciones estructurales o en componentes sometidos a esfuerzos mecánicos.
  • Reducción de la vida útil: La corrosión transgranular puede acelerar el deterioro y la degradación de los materiales metálicos, lo que puede reducir su vida útil y aumentar los costos de mantenimiento y reemplazo.
  • Cambio en las propiedades químicas: La corrosión transgranular también puede alterar las propiedades químicas del material, lo que puede tener un impacto negativo en su rendimiento y funcionamiento en aplicaciones específicas.

En general, la corrosión transgranular puede ser perjudicial para los materiales metálicos y su durabilidad, y es importante comprender sus causas, mecanismos y métodos de prevención para proteger los materiales contra este tipo de corrosión.

Métodos de prevención y control de la corrosión transgranular

Existen varios métodos de prevención y control de la corrosión transgranular en materiales metálicos. Algunas de las estrategias comunes incluyen:

  • Selección adecuada de materiales: La elección de materiales adecuados es esencial para prevenir la corrosión transgranular. Algunos materiales son más susceptibles a la corrosión transgranular que otros. Por lo tanto, es importante seleccionar materiales con una resistencia intrínseca a la corrosión transgranular para las aplicaciones específicas.
  • Modificación de la composición química: La adición de elementos de aleación o la modificación de la composición química del material puede mejorar su resistencia a la corrosión transgranular. Por ejemplo, en aceros inoxidables, la adición de elementos como el molibdeno o el nitrógeno puede mejorar su resistencia a la corrosión transgranular.
  • Control del ambiente: El ambiente en el que se encuentra el material puede tener un impacto significativo en la corrosión transgranular. Controlar el ambiente, incluyendo la temperatura, humedad, concentración de gases y presencia de agentes corrosivos, puede ser una estrategia efectiva para prevenir la corrosión transgranular.
  • Recubrimientos protectores: La aplicación de recubrimientos protectores, como pinturas, recubrimientos orgánicos o inorgánicos, puede proporcionar una barrera física entre el material y el ambiente corrosivo, lo que ayuda a prevenir la corrosión transgranular.
  • Control del potencial electroquímico: El control del potencial electroquímico del material, a través de técnicas como la protección catódica o la polarización, puede reducir la susceptibilidad a la corrosión transgranular.
  • Tratamientos térmicos: Algunos tratamientos térmicos, como el recocido o la solubilización, pueden ayudar a aliviar la susceptibilidad a la corrosión transgranular al mejorar la homogeneidad y la distribución de los elementos de aleación en los límites de grano.
  • Diseño y fabricación adecuados: Un diseño y una fabricación adecuados de los componentes metálicos, teniendo en cuenta los aspectos de corrosión, pueden contribuir a prevenir la corrosión transgranular. Por ejemplo, evitar la concentración de esfuerzos o diseñar una geometría adecuada puede reducir la susceptibilidad a la corrosión transgranular.

Efectos de la corrosión transgranular en la industria

Puede tener varios efectos negativos en la industria, dependiendo del tipo de material, la aplicación y el ambiente en el que se encuentre. Algunos de los posibles efectos de la corrosión transgranular en la industria incluyen:

Daños a los equipos y estructuras:

Puede causar daños significativos a los equipos y estructuras metálicas utilizadas en la industria, como tuberías, tanques, recipientes a presión, intercambiadores de calor y otros componentes. Esto puede resultar en la disminución de la vida útil de los equipos, la necesidad de reparaciones frecuentes o costosas, y en casos graves, la falla prematura de los componentes, lo que puede causar paradas de producción y pérdidas económicas.

Pérdida de integridad estructural:

Puede debilitar la resistencia mecánica de los materiales, lo que puede comprometer la integridad estructural de los equipos y estructuras en la industria. Esto puede ser especialmente crítico en aplicaciones donde la resistencia y la confiabilidad son fundamentales, como en la industria petrolera, química y de transporte, donde la falla de los componentes debido a la corrosión transgranular puede tener consecuencias graves para la seguridad y el medio ambiente.

Reducción de la eficiencia y el rendimiento:

La corrosión transgranular puede causar la obstrucción de tuberías, conductos y otros sistemas de flujo de fluidos en la industria, lo que puede reducir la eficiencia y el rendimiento de los procesos de producción. La obstrucción de los sistemas de transporte de fluidos debido a la corrosión transgranular puede aumentar la pérdida de carga, disminuir la transferencia de calor, aumentar los costos de energía y afectar negativamente la calidad del producto final.

Incremento de costos de mantenimiento y reemplazo:

La corrosión puede requerir un mayor mantenimiento, inspecciones y reemplazo de equipos y estructuras en la industria. Esto puede aumentar los costos operativos y de mantenimiento, lo que afecta la rentabilidad de las operaciones industriales.

Impacto en la imagen y reputación de la empresa:

La corrosión transgranular y sus efectos negativos en la integridad estructural y la eficiencia de los procesos pueden tener un impacto en la imagen y reputación de una empresa. Esto puede resultar en la pérdida de la confianza de los clientes, la disminución de la competitividad en el mercado y otros impactos negativos en la marca y la percepción pública de la empresa.

Ejemplos de casos de corrosión transgranular en estructuras metálicas

La corrosión transgranular puede ocurrir en una amplia variedad de estructuras metálicas en diferentes industrias y ambientes. Algunos ejemplos de casos de corrosión transgranular en estructuras metálicas incluyen:

Tuberías de transporte de petróleo y gas:

Las tuberías utilizadas en la industria del petróleo y gas, tanto en el transporte terrestre como submarino, pueden estar expuestas a ambientes corrosivos, como suelos salinos, agua salada o ambientes altamente ácidos. La corrosión transgranular puede ocurrir en las soldaduras o zonas cercanas a las soldaduras en estas tuberías, debilitando la integridad estructural de las mismas y aumentando el riesgo de fugas o fallas.

Equipos y estructuras de la industria química:

En la industria química, donde se manejan sustancias corrosivas y ambientes agresivos, los equipos y estructuras metálicas como tanques de almacenamiento, reactores químicos, intercambiadores de calor y tuberías pueden verse afectados por la corrosión transgranular. Esto puede resultar en la pérdida de integridad estructural de los equipos, la disminución de su vida útil y la necesidad de reemplazo o reparaciones frecuentes.

Estructuras marinas y offshore:

Las estructuras metálicas utilizadas en aplicaciones marinas y offshore, como plataformas petroleras, estructuras de soporte de turbinas eólicas marinas, y barcazas de transporte marítimo, pueden estar expuestas a ambientes marinos altamente corrosivos, que pueden provocar la corrosión transgranular en las zonas expuestas a la intemperie o en áreas donde se acumulan agua salada.

Estructuras de transporte, puentes y ferrocarriles:

Las estructuras metálicas utilizadas en el transporte, como puentes y ferrocarriles, pueden estar expuestas a ambientes corrosivos, como la exposición a la humedad, la salinidad y otros contaminantes atmosféricos. La corrosión transgranular puede ocurrir en las soldaduras, áreas cercanas a las uniones y en las zonas con alta concentración de tensiones, debilitando la estructura y disminuyendo su vida útil.

Equipos de generación de energía:

Los equipos utilizados en la generación de energía, como calderas, turbinas y sistemas de tuberías, pueden estar expuestos a ambientes corrosivos debido a la presencia de agua caliente, vapor, productos químicos y gases corrosivos. La corrosión transgranular puede ocurrir en estas estructuras metálicas, lo que puede afectar la eficiencia y confiabilidad de los equipos y aumentar los costos de mantenimiento y reemplazo.

Influencia de los factores ambientales en la corrosión transgranular

La corrosión transgranular está influenciada por varios factores ambientales que pueden acelerar o inhibir su aparición. Algunos de los principales factores ambientales que pueden influir en la corrosión transgranular son los siguientes:

Humedad:

La presencia de agua es un factor clave en la corrosión transgranular. La humedad puede proporcionar el medio para que ocurran las reacciones electroquímicas que conducen a la corrosión, especialmente en presencia de contaminantes como cloruros u otros iones corrosivos. La concentración y la disponibilidad de agua en el ambiente pueden influir en la velocidad y la extensión de la corrosión transgranular.

Salinidad:

La presencia de sales, como cloruros, sulfatos y otros iones corrosivos, en el ambiente puede acelerar la corrosión transgranular. Estos iones pueden penetrar en los límites de grano del material y causar corrosión intergranular, debilitando así la estructura del material. Los ambientes marinos, por ejemplo, suelen tener una alta concentración de cloruros, lo que puede aumentar la susceptibilidad a la corrosión transgranular en materiales metálicos expuestos a estos ambientes.

pH:

El pH del ambiente también puede influir en la corrosión transgranular. Ambientes ácidos o alcalinos pueden acelerar la corrosión transgranular en ciertos materiales metálicos. Por ejemplo, algunos aceros inoxidables son más susceptibles a la corrosión transgranular en ambientes ácidos, mientras que otros pueden ser más susceptibles en ambientes alcalinos.

Temperatura:

La temperatura del ambiente también puede influir en la corrosión transgranular. Altas temperaturas pueden acelerar las reacciones químicas y electroquímicas asociadas con la corrosión, lo que puede aumentar la velocidad de la corrosión transgranular. Además, la temperatura también puede afectar la capacidad del material para formar una capa de óxido o pasivación que lo proteja de la corrosión.

Concentración de gases:

La presencia de gases corrosivos en el ambiente, como dióxido de azufre (SO2), dióxido de carbono (CO2) o gases ácidos, puede influir en la corrosión transgranular. Estos gases pueden reaccionar con el material y formar productos corrosivos, que pueden penetrar en los límites de grano del material y causar corrosión intergranular.

Técnicas de ensayo y evaluación de la corrosión transgranular

Existen varias técnicas de ensayo y evaluación que se utilizan para identificar y evaluar la corrosión transgranular en materiales metálicos. Algunas de las técnicas más comunes son las siguientes:

Microscopía metalográfica:

Esta técnica implica la preparación de muestras de material metálico, seguida de su examen bajo un microscopio metalográfico para identificar la presencia de corrosión transgranular. La corrosión transgranular a menudo se caracteriza por la presencia de fisuras o grietas que se propagan a lo largo de los límites de grano del material.

Pruebas electroquímicas:

Las pruebas electroquímicas, como la polarización potenciodinámica y la resistencia a la polarización, son técnicas que se utilizan para medir la actividad electroquímica de un material en un ambiente corrosivo. Estas pruebas pueden proporcionar información sobre la susceptibilidad de un material a la corrosión transgranular y otros tipos de corrosión.

Ensayos de exposición acelerada:

Los ensayos de exposición acelerada implican exponer muestras de material metálico a ambientes corrosivos controlados durante un período de tiempo relativamente corto para evaluar su resistencia a la corrosión. Estos ensayos pueden incluir la exposición a soluciones corrosivas, gases corrosivos o ambientes húmedos con altas concentraciones de cloruros u otros iones corrosivos.

Análisis químico:

El análisis químico de las muestras de material metálico puede proporcionar información sobre la composición química y la presencia de elementos corrosivos en los límites de grano del material. Esto puede ayudar a identificar la presencia de corrosión transgranular y entender los mecanismos de corrosión involucrados.

Ensayos de fractura:

Los ensayos de fractura, como el ensayo de fractura por impacto y el ensayo de fractura por fatiga, pueden utilizarse para evaluar la fractura y el comportamiento de fractura de materiales que han experimentado corrosión transgranular. Estos ensayos pueden proporcionar información sobre la susceptibilidad a la fractura de materiales corroídos y la propagación de grietas a lo largo de los límites de grano.

Análisis de imagen y técnicas de caracterización: Las técnicas de imagen, como la microscopía electrónica de barrido (SEM) y la microscopía de transmisión electrónica (TEM), junto con técnicas de caracterización, como la difracción de rayos X (XRD) y la espectroscopía de energía dispersiva de rayos X (EDX), pueden utilizarse para examinar la estructura y composición de los límites de grano y las áreas corroídas en detalle. Esto puede proporcionar información valiosa sobre la presencia y la extensión de la corrosión transgranular.

Investigaciones y avances en la comprensión de la corrosión transgranular en materiales metálicos.

La investigación y los avances en la comprensión de la corrosión transgranular en materiales metálicos son continuos y se realizan en diferentes áreas de la ciencia de materiales y la ingeniería de corrosión. Algunos de los temas de investigación actuales y avances en la comprensión de la corrosión transgranular incluyen:

  • Mecanismos de corrosión transgranular: Se continúa investigando en los mecanismos y procesos involucrados en la corrosión transgranular. Esto incluye el estudio de la influencia de factores como la composición del material, la estructura de los límites de grano, la presencia de impurezas y la temperatura y humedad del ambiente corrosivo en la iniciación y propagación de la corrosión transgranular. Los avances en técnicas de análisis y modelado computacional han permitido una mejor comprensión de los mecanismos y fenómenos que ocurren a nivel atómico y molecular en los límites de grano durante la corrosión transgranular.
  • Evaluación de la susceptibilidad a la corrosión transgranular: Se han desarrollado y refinado técnicas de ensayo y evaluación para determinar la susceptibilidad de los materiales a la corrosión transgranular. Esto incluye el desarrollo de métodos electroquímicos más precisos y sensibles, así como la mejora de las técnicas de análisis de imagen y caracterización para identificar y cuantificar la corrosión transgranular en muestras de materiales corroídos.
  • Diseño de materiales resistentes a la corrosión transgranular: La comprensión de los mecanismos de corrosión transgranular ha permitido el desarrollo de estrategias de diseño de materiales más resistentes a este tipo de corrosión. Esto incluye la optimización de la composición química y la microestructura de los materiales para reducir la susceptibilidad a la corrosión transgranular, así como la aplicación de técnicas de modificación superficial, recubrimientos protectores y tratamientos térmicos especiales para mejorar la resistencia a la corrosión transgranular.
  • Estudio de casos reales de corrosión transgranular: La investigación se ha centrado en estudiar casos reales de corrosión transgranular en estructuras y componentes metálicos utilizados en diferentes aplicaciones industriales, como la industria petroquímica, la aeroespacial, la automotriz, la naval, entre otras. El estudio de casos reales de corrosión transgranular proporciona información valiosa sobre los factores ambientales, las condiciones de servicio y las características de los materiales que pueden influir en la aparición y propagación de la corrosión transgranular en aplicaciones industriales.
  • Desarrollo de técnicas de prevención y mitigación: Se han desarrollado y mejorado técnicas de prevención y mitigación de la corrosión transgranular, incluyendo la aplicación de recubrimientos protectores, inhibidores de corrosión, técnicas de protección catódica, control de factores ambientales y mejoras en los procesos de fabricación y de servicio de los materiales. La investigación en esta área se enfoca en encontrar soluciones prácticas y efectivas para prevenir o mitigar la corrosión transgranular en diferentes aplicaciones industriales.

Industriapedia explica la corrosión transgranular

La corrosión transgranular ocurre a través oa través de un cristal o grano. En la corrosión transgranular, la fractura viaja a través del grano del material. La fractura cambia de dirección de grano a grano debido a la diferente orientación reticular de los átomos en cada grano. En otras palabras, cuando la fractura o grieta alcanza un nuevo grano, es posible que tenga que encontrar un nuevo camino o plano de átomos para viajar porque es más fácil cambiar la dirección de la grieta que romperla. La corrosión elige el camino de menor resistencia. Dado que la corrosión procede preferentemente dentro del grano, se retiene el material del límite del grano.

En este tipo de corrosión, se elimina un pequeño volumen de metal en trayectorias preferenciales que avanzan a través de los granos. A veces se acelera por la tensión de tracción. En casos extremos, las grietas avanzan por todo el metal, provocando ruptura o perforación. El cloruro es la causa principal del agrietamiento transgranular.

El ataque transgranular tiene un hábito de ramificación muy característico que es fácilmente reconocible en el examen de sección fractográfica y metalográfica con microscopía electrónica de barrido (SEM). El agrietamiento por corrosión bajo tensión transgranular ocurre principalmente en el agrietamiento por cloruro de aceros austeníticos.

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