AHMAD A. MOCCARI, Carolina Power & Light Co. Septiembre de 1999

1. Evaluación De Inhibidores De Corrosión Para Materiales Utilizados En Sistemas Cerrados De Agua De Enfriamiento AHMAD A. MOCCARI, Carolina Power & Light Co. Septiembre de 1999

2. Tipos de Corrosión

3. Inhibidores : Introducción • Sustancias o aditivos que ayudan a reducir o minimizar la corrosión de los metales en un medio ambiente dado. • Las formas más comunes de adicionar inhibidores inorgánicos al metal es por precipitación, adsorción, adición, solubilidad, etc. • Los recubrimientos orgánicos se aplican comúnmente en estado líquido; ya sea con brocha, rodillo o espreándolos. • El recubrimiento normalmente consiste de solvente, resina o inhibidor y pigmento.

4. Inhibidores: Introducción • Los inhibidores son eficaces debido a su influencia de control sobre las reacciones de las zonas catódicas o anódicas. • En general, los inhibidores resultan más atractivos en sistemas cerrados o de recirculación en los que el costo anual es bajo. • Como ejemplo de inhibidores comúnmente utilizados en soluciones acuosas se tienen los Cromatos, Fosfatos, Silicatos, Nitritos, Molibdatos, Wolframatos y Ferratos. • Los materiales de sulfuros orgánicos y aminas, resultan eficaces para reducir la corrosión del hierro y del acero en soluciones ácidas, así como agregar Metabisulfito para disminuir la concentración de oxígeno.

6. Inhibidores: Características • La adición de CuSO4 al ácido Sulfúrico diluido detiene la corrosión de los aceros inoxidables en soluciones diluidas calientes, mientras que el ácido no inhibido provoca una rápida corrosión. • Algunos fenoles reaccionan cambiando su coloración o precipitado con el cloruro férrico, lo que se ha empleado como indicadores de agentes corrosivos. • Los pigmentos se utilizan para disminuir la permeabilidad de los agentes corrosivos y provee opacidad y color para proteger a la resina de la degradación por UV. Los pigmentos deben funcionar también como un inhibidor.

8. Esquema del Inhibidor con el Metal a proteger

10. Antecedentes • Los nitritos son ampliamente utilizados como inhibidores en sistemas cerrados de recirculación de agua. • Los inhibidores comunes para el Cu y sus aleaciones son el Mercaptobenzotiazol, Benzotriazol y Toliltriazol, utilizandose de 1 a 2 ppm en ausencia de cloruros • Los compuestos azoles se clasifican como inhibidores Catódicos debido a que absorben sitios catódicos e interfieren con la reacción de reducción del oxígeno, además de que forman, sobre el metal, una capa tridimensional absorbente. • Se requieren concentraciones de 500 a 750 ppm de nitrito a valores de pH > 7.5 para proteger acero expuesto a agua de enfriamiento.

11. TTA

12. Experimentación • Se probó la efectividad del nitrito de sodio comercial (NaNO3) y del Tolil triazolato Sódico (TTA) en agua Deionizada (DIW) a 50°C para materiales comunmente utilizados en sistemas cerrados de Agua de enfriamiento. • Se realizaron las pruebas en Acero al Carbón (CS), en Cobre (Cu), en la aleación Cu-Ni 85/15 y en Acero Inoxidable Tipo 304L (SS-304L) • Se realizaron pruebas de Polarización Potenciodinámica y escaneo electroquímico de Picado de acuerdo con las normas ASTM G5 y G61. • Todas las pruebas se realizaron a 50°C y a una velocidad de 0.166 mV/s y se utilizó como electrodo de referencia el de Calomel (SCE)

13. Experimentación • Los especimenes fueron cortados en fajas de 5 cm de largo por 1.25 cm de alto y 0.2 cm de espesor, con un área total de 15 cm2. • Las pruebas de solución se realizaron primero sin inhibidor, luego variando la concentración del inhibidor en diferentes medios acuosos, se inició con la prueba de pH de 10, otro conteniendo de 5 a 20 ppm de Cl- a partir de NaCl. • Las pruebas se realizaron en base a la norma ASTM A106 y se obtuvieron densidades de corriente bajas cercanas a ~10-6 A/cm2 para todas las concentraciones de NaNO3/TTA.

14. Conclusiones • Las pruebas realizadas a diferentes concentraciones de NaNO3/TTA mostraron su efectividad como inhibidores de corrosión para todos los materiales examinados con DIW y Cl- acuoso. • Se observó que el CS es atacado por Cl- y por SO4-2, cuando el cociente del peso del inhibidor entre el peso de estas especies es < 1 • Se dedujo que para proteger adecuadamente al CS es necesario manejar concentraciones de 250 a 500 ppm de nitrito. • Las densidades de corriente en la región pasiva para el Cu y su aleación se redujo hasta 5 veces con TTA y nitrito/TTA. Con lo cual se deduce que el TTA es un efectivo inhibidor catódico contra picado y corrosión para dicho metal.

15. Conclusiones • Se observó que la densidad de corriente se incrementaba a medida que aumentaba la concentración de Cl- . • La mezcla de inhibidor NaNO3/TTA que dió mejores resultados fue de 250/7.5 ppm respectivamente, para otorgar una adecuada protección contra cloruros. • Las velocidades de corrosión para los distintos metales se redujeron significativamente con la adición de NaNO3/TTA en DIW.

16. Conclusiones Generales • La eficiencia de un inhibidor determinado aumenta generalmente con el incremento de la Concentración. • Los inhibidores que se consideran como buenos desde el punto de vista económico y práctico, se utilizan en cantidades menores del 0.1% en peso. • la cantidad de inhibidor es fundamental, ya que una deficiencia puede causar un ataque localizado o de picado mucho peor que sin el propio inhibidor.

17. Conclusiones Generales • La consideración del uso de inhibidores debe incluir la revisión de la experiencia en sistemas similares o la investigación de necesidades y limitaciones en nuevos sistemas. • Los recubrimientos del tipo de pintura deben tener un espesor mayor o igual a los 0.75 mm (0.03 in) • La velocidad de corrosión de un metal protegido no debe exceder los 1.3 mm/año (50 mpy) • Se ha encontrado que las moléculas heterocíclicas y aromáticas (en soluciones ácidas) son inhibidores muy eficientes para la mayoría de los metales comunmente utilizados.

18. Referencias y Bibliografía • M. Cohen, A. F. Frank. Electrochem. Soc. 62 (1958) Pag. 969 • I. L. Rozenfeld. Corrosion Inhibitors. (NY. McGraw Hill, 1981) Pag. 160 • R. Perry, W. Green. Manual del Ingeniero Químico. (Mex. McGraw Hill) 1996. Sec. 22 • D. A. Jones. Principles and prevention of Corrosion. (NY. Macmillan Pub. Co., 1992) Pag. 475 • R. A. Burgess, M. M. Morrison. “Uncover Mistakes via Coating Failure Analysis”. Chem. Eng. Progress. Sep.1995 Pag. 63-69 • I. Lukovits, E. Kálman, F. Zucchi. “Corrosion Inhibitors-Correlation Between Electronic Structure and Efficiency”. Corrosion. NACE Int. Ene. 2001. Vol.57, No.1, Pag. 3-8