Laboratorio de corrosión 2016 Práctica No 9. Protección catódica
Jessica Sastre Lozada Iván Daza Prada Universidad Industria de Santander In!enier"a #eta$r!ica Resumen.
La protección catódica es un método cuya finalidad es proteger a un material de la corrosión, para ello, se usan materiales más activos que sirven como ánodos de sacrificio; dichos ánodos se corroen evitando daños en las piezas de interés. En el presente eperimento, un tanque de acero acero fue llenad llenado o con un electr electroli olito to de !a"l !a"l saturad saturado, o, se tomaro tomaron n medida medidass de potenc potencial ial para para diferentes zonas cuando el tanque esta#a sin y con $, % y & electrodos de magnesio. Los resultados muestran que, al aumentar el n'mero de electrodos dentro del tanque, los valores de potencial son más negativos, lo que significa que éstos están funcionando como ánodos de sacrificio evitando la corrosión del tanque.
Palabras clave% Protección catódica& ánodos de sacri'icio.
1 Introducción La (rotección catódica con ánodos !avánicos es un )eca ecanis) nis)o o de )iti! iti!aación ión de a corr orrosió osión n eec eectr tro* o*u" u")i )ica ca&& *ue *ue está está 'und 'unda) a)en enta tado do en a a(icación de una corriente e+ctrica )ediante e uso de un eectrodo e,terno -ánodos de sacri'icio& con e ob/eto de (oarizar as zonas catódicas e,istentes en a estructura de inter+s en dirección eectrone!ativa.
La (rotección catódica con ánodos de sacri'icio o !avá !avánic nicos os se eva eva a cabo cabo nor)a nor)a)e )ente nte con tres tres )etaes )etaes caracter" caracter"stic sticos% os% zinc -n& -n& )a!nesio )a!nesio -#!& -#!& au)inio - sus aeaciones. Los ánodos de #! se utiizan con !ran +,ito en a (rotección de estructuras *ue re*uieren (oarización rá(ida o cuando e )edio es )u a!resivo con resistividad eevada.
2 Materiales y métodos • • • • •
3ectrodo de re'erencia 4ao)e 5an*ue de acero -0,79,8c) 3ectrodos de )a!nesio #ut")etro Soución de Na4 saturada
Inici Inicia) a)ent entee se reaiz reaizó ó a i)(ie i)(ieza za de tan*ue tan*ue de acero con auda de i/as. Lue!o se enó con soución de Na4 se )idió e (otencia en di'erentes (untos de tan*ue& cuatro (untos en as caras transversaes seis seis (untos (untos en as caras caras on!it on!itudi udina naes& es& co)o co)o se observa en a :i!ura. 1 2. Se reaizó nueva)ente a )edición de (otencia en dic;os (untos& (ero coocando uno& dos ;asta tres eectrodos de )a!nesio su/etados a tan*ue. 4
Figura 1. Proceso de portección catódica con anodos de sacrifcio.
D
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Figura 2. Caras del tanque de acero.
4
<D Tabla. 4 Voltajes dentro del tanque con 3 electrodos de Mg.
Figura 3. Puntos tomados por cara
3 Análisis de resultados Las )ediciones de (otencia to)adas con e eectrodo de re'erencia 4ao)e& 'ueron convertidas a eectrodo de 4u=4uS>7 su)ando ?0&0@@A a cada vaor. Los resutados a convertidos se observan en as tabas. 1& 2& 8 7.
Una buena (rotección catódica (ara e acero debe )ostrar vaores de (otencia entre B0& ;asta B1&2 A vs 4u=4uS>7.
Tabla. 1 Voltajes electrodos de Mg.
4 Preguntas
dentro
del
tanque
sin
- Se acepta comúnmente que si el potencial del hierro ha trabajado hasta -0.85V vs el electrodo de Cu/CuSO! el metal se encuentra completamente prote"ido. #uede justi$carse este valor te%ricamente. Tabla. 2 Voltajes dentro del tanque con 1 electrodo de Mg.
Tabla. 3 Voltajes dentro del tanque con 2 electrodos de Mg.
El potencial de equilibrio no se escoge como potencial de protección a la corrosión debido a que la composición de la solución que se encuentra en contacto con el metal es variable, depende de condiciones ambientales y, el potencial de equilibrio tiende a valores muy negativos en concentraciones cercanas a cero. Para facilitar dicho problema, Marcel Pourbaix propuso considerar una zona inmune a la corrosión cuando los potenciales fueran más negativos que el potencial de equilibrio en una solución !"# M. $eniendo en cuenta la ley de %ernst& E ' E( ) !.!*+n log -Me
n)
/ la reacción de disolución del acero hierro& 0e 1 0e)2 ) 2e" 3i se sustituye en la ecuación de %ernst, n'2, E(' "!,445 y -0e2) ' !"#
E protección ' "!.44 ) !.!*+2 log ! "# ' "!.#2 5 El potencial de corrosión será "!.#2 5 vs electrodo estándar de hidrógeno 6"!,7* 5 vs 8u8u394: y variará de acuerdo al ph como se presenta en el diagrama de Pourbaix de la 0igura. ;. 5alores más
positivos que este potencial, implicarán en algunos casos la corrosión o pasivación del acero. -4
5 Conclusiones B e #a!nesio (or ser )ás activo *ue e acero& a entrar en contacto con este (or )edio de un eectroito tiende a actuar co)o ánodo de sacri'icio evitando a corrosión de acero& evidenciado en a ateración de (otencia. B 3s i)(ortante e cácuo de a cantidad de eectrodos de sacri'icio *ue se deben a!re!ar (ara (rote!er catódica)ente e )eta de 'or)a correcta.
!e"erencias Figura 4. Diagraa de Porbai! "ierro.
-
&l tanque se ha prote"ido adecuadamente en cada uno de los e'perimentos. 8abe resaltar que en la toma de potenciales sin electrodos de magnesio el tanque se encuentra con valores por encima de "!,7* 5 lo cual indica que se necesita proteger para evitar el aumento de la corrosión. < medida que se van agregando los electrodos de magnesio se van observando potenciales diferentes pasando a estar con valores menores a ",22 5 sali=ndose nuevamente del rango donde existe la protección catódica. En un punto de la cara >, cuando se tienen dos electrodos el valor se acerca mucho al rango y podr?a a@rmarse la protección. 0inalmente se puede observar que el tanque no tuvo una protección adecuada, posiblemente por falta de más electrodos al encontrarse en un estado de alta oxidación.
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