Ingeniería de corrosión - Enciclopedia

La ingeniería de corrosión es una especialidad de ingeniería que aplica habilidades científicas, técnicas, ingenieriles, y el conocimiento de las leyes naturales y los recursos físicos para diseñar e implementar materiales, estructuras, dispositivos, sistemas y procedimientos para manejar la corrosión. Desde una perspectiva holística, la corrosión es el fenómeno de que los metales regresan al estado en que se encuentran en la naturaleza. La fuerza impulsora que provoca la corrosión de los metales es una consecuencia de su existencia temporal en forma metálica. Para producir metales a partir de minerales y menas naturales, es necesario proporcionar una cierta cantidad de energía, por ejemplo, el mineral de hierro en un alto horno. Por lo tanto, es inevitable desde el punto de vista termodinámico que estos metales, cuando se exponen a varios ambientes, regresarán a su estado natural. La ingeniería de corrosión y la ingeniería de corrosión, por lo tanto, involucran un estudio de la cinética química, la termodinámica, la electroquímica y la ciencia de los materiales.

Antecedentes generales
Generalmente relacionada con la metalurgia o la ciencia de los materiales, la ingeniería de corrosión también se relaciona con materiales no metálicos, incluyendo cerámicas, cemento, materiales compuestos y materiales conductivos como el carbono y el grafito. Los ingenieros de corrosión a menudo gestionan otros procesos no estrictamente de corrosión, incluyendo (pero no limitados a) la fisura, la fractura frágil, la craquelación, el desgaste por frotamiento, la erosión y, más típicamente, categorizados como gestión de activos de infraestructura. En la década de 1990, el Imperial College de Londres ofreció un título de Maestría en Ciencias en "La corrosión de materiales de ingeniería". UMIST – Instituto de Ciencia y Tecnología de la Universidad de Manchester, ahora parte de la Universidad de Manchester, también ofreció un curso similar. Los cursos de maestría en ingeniería de corrosión están disponibles en todo el mundo y los programas de estudios contienen materiales de estudio sobre el control y la comprensión de la corrosión. La Universidad Estatal de Ohio tiene un centro de corrosión nombrado en honor a uno de los ingenieros de corrosión más conocidos, Mars G Fontana.

Costos de corrosión
En el año 1995, se informó que los costos de corrosión a nivel nacional en los Estados Unidos eran casi 300 mil millones de dólares al año. Esto confirmó informes anteriores sobre el daño a la economía mundial causado por la corrosión. Zaki Ahmad, en su libro "Principios de ingeniería de corrosión y control de corrosión", estata que "La ingeniería de corrosión es la aplicación de los principios evolucionados de la ciencia de la corrosión para minimizar o prevenir la corrosión". Shreir et al. sugieren lo mismo en su gran obra de dos volúmenes titulada "Corrosión". La ingeniería de corrosión implica el diseño de esquemas de prevención de corrosión y la implementación de códigos y prácticas específicas. Las medidas de prevención de corrosión, incluyendo la protección catódica, el diseño para prevenir la corrosión y la recubrimiento de estructuras, se encuentran dentro del régimen de ingeniería de corrosión. Sin embargo, la ciencia de la corrosión y la ingeniería van de la mano y no pueden separarse: es un matrimonio permanente para producir nuevos y mejores métodos de protección de vez en cuando. Esto puede incluir el uso de inhibidores de corrosión. En el Manual de ingeniería de corrosión, el autor Pierre R. Roberge afirma: "La corrosión es el ataque destructivo de un material por reacción con su entorno. Las graves consecuencias del proceso de corrosión han convertido en un problema de importancia mundial". Los costos no son solo monetarios. Hay un costo financiero y también un desperdicio de recursos naturales. En 1988 se estimó que cada tonelada de metal se convertía completamente en óxido cada noventa segundos en el Reino Unido. También hay un costo de vidas humanas. La falla, ya sea catastrófica o no, debido a la corrosión ha costado vidas humanas.

Ingeniería de corrosión y sociedades y asociaciones de corrosión
Los grupos de ingeniería de corrosión se han formado en todo el mundo para educar, prevenir, ralentizar y gestionar la corrosión. Estos incluyen la Asociación Nacional de Ingenieros de Corrosión (NACE), la Federación Europea de Corrosión (EFC) y la Asociación Australasiana de Corrosión. La tarea principal del ingeniero de corrosión es gestionar económicamente y de manera segura los efectos de la corrosión de los materiales.

Contribuyentes notables al campo
Algunos de los contribuyentes más notables a la disciplina de Ingeniería de Corrosión incluyen, entre otros:

Michael Faraday (1791–1867)
Marcel Pourbaix (1904–1998)
Herbert H. Uhlig (1907–1993)
Ulick Richardson Evans (1889–1980)
Mars Guy Fontana (1910–1988)
Melvin Romanoff ( -1970)

Tipos de situaciones de corrosión
Los ingenieros de corrosión y los consultores tienden a especializarse en escenarios de corrosión interna o externa. En ambos, pueden proporcionar recomendaciones de control de corrosión, investigaciones de análisis de fallas, vender productos de control de corrosión o proporcionar la instalación o el diseño de sistemas de control y monitoreo de corrosión. Cada material tiene sus debilidades. El aluminio, los recubrimientos galvanizados/zinc, el bronce y el cobre no sobreviven bien en ambientes muy alcalinos o muy ácidos de pH. El cobre y el bronce no sobreviven bien en ambientes con altos niveles de nitratos o amonio. Los aceros al carbono y el hierro no sobreviven bien en ambientes de baja resistividad del suelo y altos niveles de cloruro. Los ambientes de alto cloruro pueden incluso superar y atacar el acero encapsulado en hormigón protector normal. El hormigón no sobrevive bien en ambientes de alto sulfato y ácidos. Y nada sobrevive bien en ambientes de alto sulfuro y bajo potencial redox con bacterias corrosivas. Esto se llama corrosión biogénica de sulfuro.

= Corrosión externa =

Corrosión de lado de suelo subterráneo =
Los ingenieros de control de corrosión subterránea recogen muestras de suelo para probar la química del suelo para factores corrosivos como pH, resistividad mínima del suelo, cloruros, sulfatos, amonio, nitratos, sulfuro y potencial redox. Recogen muestras desde la profundidad que ocupará la infraestructura, porque las propiedades del suelo pueden cambiar de estrato a estrato. El mínimo test de resistividad del suelo in situ se mide utilizando el método de cuatro pinos de Wenner, que a menudo se realiza para juzgar la corrosividad del sitio. Sin embargo, durante un período seco, la prueba puede no mostrar la corrosividad real, ya que la condensación subterránea puede dejar el suelo más húmedo en contacto con las superficies metálicas enterradas. Por eso es importante medir la resistividad mínima o saturada del suelo. La prueba de resistividad del suelo por sí sola no identifica elementos corrosivos. Los ingenieros de corrosión pueden investigar ubicaciones que experimentan corrosión activa utilizando métodos de exploración a nivel superior y diseñar sistemas de control de corrosión como la protección catódica para detener o reducir la tasa de corrosión.
Los ingenieros geotécnicos generalmente no practican ingeniería de corrosión y refieren a los clientes a un ingeniero de corrosión si la resistividad del suelo es inferior a 3,000 ohm-cm o menos, dependiendo de la tabla de categorización de corrosividad del suelo que lean. Desafortunadamente, una antigua granja lechera puede tener resistividades del suelo superiores a 3,000 ohm-cm y aún así contener niveles corrosivos de amonio y nitrato que corrodan tuberías de cobre o varillas de接地. Un dicho general sobre la corrosión es: "Si el suelo es bueno para la agricultura, es bueno para la corrosión".

Corrosión externa subacuática =
Los ingenieros de corrosión subacuática aplican los mismos principios utilizados en el control de corrosión subterránea, pero utilizan buzos sumergibles especialmente entrenados y certificados para la evaluación de condiciones y la instalación y puesta en servicio de sistemas de control de corrosión. La principal diferencia radica en el tipo de celdas de referencia utilizadas para recopilar lecturas de voltaje. La corrosión de pilotes y las patas de las plataformas de petróleo y gas es de particular preocupación. Esto incluye plataformas en el Mar del Norte frente a la costa del Reino Unido y el Golfo de México.

Corrosión atmosférica =
La corrosión atmosférica se refiere generalmente a la corrosión general en un entorno no específico. La prevención de la corrosión atmosférica se maneja típicamente mediante la selección de materiales y especificaciones de recubrimientos. El uso de recubrimientos de zinc, también conocidos como galvanizado, en estructuras de acero es una forma de protección catódica donde el zinc actúa como ánodo sacrificado y también como un tipo de recubrimiento. Se esperan que se produzcan pequeñas rasguños en el recubrimiento galvanizado con el tiempo. El zinc, siendo más activo en la serie galvánica, se corroe en lugar del acero subyacente y los productos de corrosión llenan el rasguño, previniendo la corrosión adicional. Mientras los rasguños sean finos, el agua de condensación no corrodará el acero subyacente siempre y cuando tanto el zinc como el acero estén en contacto. Mientras haya humedad, el zinc se corroe y eventualmente desaparece. También se utiliza la protección catódica de corriente inducida.

Corrosión en la zona de salpicaduras y rociado de agua =

La definición usual de una zona de salpicaduras es el área justo encima y justo debajo del nivel promedio del agua de un cuerpo de agua. También incluye áreas que pueden estar sujetas a rociado de agua y niebla.
Una cantidad significativa de corrosión de cercas se debe a herramientas de paisajismo que rasguñan los recubrimientos de las cercas e irrigadores que rocían estas cercas dañadas. El agua reciclada generalmente tiene un contenido de sales más alto que el agua potable, lo que significa que es más corrosiva que el agua corriente. El mismo riesgo de daño y rociado de agua existe para las tuberías a nivel superior y los preventores de retroceso. Las cubiertas de fibra de vidrio, las jaulas y los zapatos de concreto han funcionado bien para mantener las herramientas a una distancia de brazo. Incluso la ubicación donde un desagüe de techo derrama puede importar. El drenaje de la cuenca de techo de una casa puede caer directamente sobre un medidor de gas, causando que sus tuberías se corrodan a un ritmo acelerado, alcanzando un grosor de pared del 50% en 4 años. Es el mismo efecto que una zona de salpicaduras en el océano o en una piscina con mucha oxigenación y agitación que elimina el material mientras se corroe. Los tanques o tuberías estructurales como los soportes de asientos de banco o las atracciones de parques de diversiones pueden acumular agua y humedad si la estructura no permite el drenaje. Este entorno húmedo puede entonces llevar a la corrosión interna de la estructura, afectando la integridad estructural. Lo mismo puede ocurrir en ambientes tropicales, llevando a la corrosión externa. Esto incluiría la corrosión en los tanques de lastre de los buques.

Corrosión en tuberías =
Los materiales peligrosos se transportan a menudo en tuberías y, por lo tanto, su integridad estructural es de paramount importancia. La corrosión de una tubería puede tener consecuencias graves. Uno de los métodos utilizados para controlar la corrosión de las tuberías es el uso de recubrimientos epoxi fusionados. Se utiliza DCVG para monitorearlos. También se utiliza la protección catódica de corriente inducida.

Corrosión en la industria petroquímica =
La industria petroquímica generalmente se enfrenta a medios corrosivos agresivos. Estos incluyen sulfuros y altas temperaturas. Por lo tanto,