Control de Corrosión

Control de Corrosión

GENERAL

Este vídeo contiene la información que permitirá al personal de mantenimiento del operador la prevención y tratamiento de la corrosión en la estructura de las aeronaves en todas sus versiones.

Dado los importantes efectos de la corrosión en la pérdida de resistencia de las partes estructurales de la aeronave, el control de la corrosión es de la máxima importancia. La prevención de la corrosión es el mejor método de control. No obstante, una vez que ésta ha sido detectada teniendo en cuenta que la corrosión es un proceso continuo, su tratamiento en una primera etapa mediante los procedimientos aprobados, constituye un requerimiento básico

para lograr una correcta vida en servicio de los componentes estructurales de la aeronave. El manual hace el máximo uso de ilustraciones y tablas para mostrar las áreas afectadas y  sus  características indicando en su caso las restricciones en su efectividad.

CONTROL Y PREVENCIÓN GENERAL DE LA CORROSIÓN


Básicamente la corrosión puede ser definida como una reacción de naturaleza química o electroquímica resultante del contacto entre un metal y una o más sustancias y que tiene como consecuencia un cambio en el área de la sección transversal de la parte estructural afectada.
El ataque corrosivo se presenta de muy diversas formas, así puede aparecer sobre toda la superficie metálica de una pieza o solo penetrar localmente en forma de picaduras profundas, puede afectar solo a los límites intergranulares de la superficie o puede penetrar indiscriminadamente.

Por otra parte, existen factores que agravan los efectos de la corrosión como las tensiones que soporta la parte afectada, bien debidas a cargas externas como a esfuerzos internos en la estructura metálica de la pieza originados por mecanizados o inapropiados tratamientos
térmicos.

TIPOS DE CORROSION

Los diferentes tipos de corrosión pueden aparecer separadamente o de forma combinada. A continuación se describen los tipos más comunes de corrosión en las partes estructurales del avión, citando sus características principales y los materiales sobre los que actúan a fin de facilitar su identificación por el personal de mantenimiento. Los tipos de corrosión más usuales en la estructura del avión son los siguientes:

- Corrosión uniforme
- Corrosión por picaduras
- Corrosión galvánica o electroquímica
- Corrosión intergranular
- Corrosión Transgranular o por fatiga
- Corrosión por células de concentración
- Corrosión bajo tensiones
- Corrosión filiforme

- Corrosión por microorganismos
- Corrosión atmosférica

- Corrosión por fricción

CORROSIÓN UNIFORME


Denominada también deslustre, la corrosión uniforme superficial ataca grandes áreas del metal afectado haciéndole perder su brillo característico. En una superficie pulimentada, este tipo de corrosión se aprecia a primera vista como un empañamiento general de la superficie, deteriorándose ésta de forma más o menos uniforme y produciéndose una pérdida general de espesor de la parte afectada. 

La corrosión uniforme es debida a la acción directa del oxígeno del aire sobre la superficie metálica, y dado que los granos cristalinos de la superficie no son de igual tamaño se produce el efecto de que unos actúan como ánodos y otros como cátodos.

Con frecuencia produce depósitos de polvo suelto y tiene lugar tanto en aceros, como en aleaciones ligeras. Este tipo de corrosión no suele ser de gran importancia y es fácilmente eliminable con agentes de limpieza y desoxidantes adecuados.

CORROSIÓN POR PICADURAS



Es la forma más común de la corrosión en las aleaciones de aluminio y magnesio. Se pone de manifiesto por la formación de pequeñas picaduras en la superficie del metal produciéndose unos sedimentos en polvo blanco o gris que manchan la superficie atacada. Si se eliminan o limpian estos sedimentos se observan pequeños orificios o picaduras.

La corrosión por picaduras se puede producir tanto en aleaciones ligeras de aluminio como en ciertos aceros inoxidables, especialmente ante la presencia de cloruros. Aparece a menudo en metales que tienen una capa natural de óxido. También son propensas a este tipo de corrosión las áreas de acabado superficial fino especialmente aquellas de acero donde localmente han aparecido irregularidades en procesos de recubrimientos metalizados de níquel o cromo.

Esta corrosión tiene lugar localmente, en presencia de las siguientes condiciones:

- Contaminación local de área.
- Rotura de la protección superficial del metal.
- Heterogeneidades locales en la superficie del metal.
- Superficie del metal alterada debido a mecanizado o tratamiento térmico.

El ataque corrosivo se produce únicamente en algunas áreas de la superficie metálica, es decir, es una corrosión localizada. En la imagen se muestran los tipos de corrosión por picaduras en comparación con otras dos formas típicas de corrosión, la corrosión uniforme y la corrosión por grietas. La corrosión por picaduras se considera eliminada cuando al ser iluminadas con un foco de luz blanca se observa el fondo de la picadura con una tonalidad blanca. No es necesario observar el color blanco en cualquier posición del foco de luz, sino que es suficiente con comprobarlo en una posición cualquiera que refleje en el fondo la luz enviada desde el foco. Variando pues el ángulo de incidencia de la luz del foco para permitir su reflexión en el fondo, se conseguirá una prueba suficiente de la eliminación de la corrosión si la luz reflejada tiene la citada tonalidad blanca, ver Detalle B de la Imagen.

CORROSION GALVANICA

Es el tipo de corrosión más frecuente. Es causada por una reacción electrolítica entre dos metales disimilares en contacto y en presencia de un líquido conductor o electrolito. Se dice que dos metales son disimilares cuando tienen diferentes potenciales electroquímicos o potenciales de disolución, que es una medida de la tendencia de un metal a pasar a la disolución en forma iónica. Esta diferencia de potencial produce un flujo eléctrico de iones metálicos por el que se protege un metal a expensas del otro. En la corrosión galvánica es fundamental la superficie de los metales que se encuentran en contacto, produciéndose frecuentemente alrededor de elementos de unión tales como remaches, tornillos, bulones, tuercas remachables, etc.

Un metal o aleación en el seno de un electrolito recibe el nombre de electrodo. El valor de

potencial de disolución para un metal, es la diferencia de potencial que existe entre ese

metal como electrodo y otro electrodo de referencia para una temperatura y un electrolito

dados. Cuanto más noble es un metal más positivo es su potencial, menor tendencia tiene

a pasar a su forma iónica y en consecuencia menor es su tendencia a corroerse.

Son necesarias cuatro condiciones para que se desarrolle la corrosión electroquímica:

a. Debe existir algo que sea capaz de corroerse (ánodo metálico).

b. Debe existir un cátodo que puede ser un metal más noble o de mayor potencial de

disolución respecto al ánodo con el que está en contacto.

c. Debe existir un medio de interposición, tales como contaminantes o cualquier otro

líquido, que en forma generalmente condensada, pueda actuar como electrolito.

d. Debe existir un conductor que transporte el flujo de electrones del ánodo al cátodo, este

conductor es generalmente un contacto de metal con metal tal como remaches, bulones

y soldaduras.

En Imagen se indican las potenciales de disolución en voltios de algunos metales y

aleaciones industriales, referidos al electrodo de calomelanos.

El fenómeno de la corrosión se esquematiza en la Imagen Detalle A, produciéndose un

flujo de electrones al conectarse el ánodo y el cátodo y como consecuencia los iones

positivos pasan a la disolución y el metal del ánodo se oxida. El mismo fenómeno tiene

lugar por el contacto de dos metales disimilares según se ilustra en la Imegen Detalle B.

También la corrosión galvánica puede producirse en el mismo metal debido a diferencias

en su microestructura, concentración de iones metálicos u oxígeno, o bien variaciones en su condición superficial que originan la creación de zonas anódicas y catódicas. Este proceso se ilustra en la Imegen anterior, Detalle C.

FACTORES DETERMINANTES DE LA INTENSIDAD DE LA CORROSIÓN GALVÁNICA

Por lo indicado hasta ahora y a la vista de los potenciales de disolución indicados en la

Imagen  es posible prever cuándo y con qué grado se producirá la corrosión galvánica.

Aunque esta predicción teórica viene influenciada por varios factores, entre ellos:

a. Resistencia eléctrica entre las dos piezas en contacto.

b. Naturaleza del electrolito.

c. Posibilidad de formación de películas protectoras, producto de la oxidación sobre el

ánodo (polarización).

d. Relación superficie catódica/superficie anódica. Cuanto mayor sea esta relación, mayor

es la velocidad de corrosión.

Un ejemplo típico de este último factor es el uso de remaches de acero que se comportan

como cátodo frente a una placa de aleación de aluminio (ánodo) donde van instalados.

Este fenómeno, que se describe en la imagen, puede tener lugar en

sentido inverso, es decir remaches de aleación de aluminio frente a una placa de acero

inoxidable, en este caso el remache (ánodo) sería el que sufriría la corrosión, lo cual sería

todavía más peligroso. En estos casos hay que tener en cuenta el material de las

superficies en contacto solamente, por ejemplo, acero en contacto con aluminio son

disimilares, pero acero cadmiado con aluminio son similares.

GRADO DE SENSIBILIDAD CLASIFICACION DE MATERIALES

En la Imagen se clasifican los metales y aleaciones más comunes en función de su grado de sensibilidad a la corrosión galvánica, una vez puestos en contacto. El grado 1 corresponde al de mínima intensidad y el grado 5 el de máxima intensidad. Cualquier contacto entre metales, aún de idéntica aleación, puede originar la formación de corrosión, si el estado metalúrgico de los dos metales es distinto.

Para seleccionar el sistema de protección en una unión entre metales disimilares, es necesario establecer grupos que por su poca diferencia de potencial de disolución, pueden ser considerados compatibles entre sí o similares. 

En la Imagen se clasifican los diferentes metales y aleaciones en grupos de materiales

compatibles. Los materiales que se incluyen en el mismo grupo se consideran similares, los de grupos

distintos, disimilares. Los materiales reseñados en el Grupo I, son los más sensibles a la corrosión y se

comportarán como ánodos en contacto con los del Grupo II y siguientes, los de Grupo Il se

comportarán como ánodos frente a los del Grupo III y así sucesivamente.

CORROSION INTERGRANULAR


La corrosión intergranular, llamada también corrosión intercristalina, ataca los límites de
grano del material y normalmente es causada por una reacción electroquímica entre las
diferentes composiciones químicas del grano y los limites de grano ante la presencia de
electrolito.

En la Imagen Detalle A, se representa la acción transversal ampliada de cualquier
aleación observándose la estructura granular del metal con los límites de grano bien
definidos. Frecuentemente y dada la diferente composición química del material del centro
y del límite de grano, estos actúan de forma anódica respecto al cuerpo principal del grano
produciéndose una corrosión selectiva rápida de los límites de grano.

Una de las finalidades de los tratamientos térmicos de las aleaciones, además de
conseguir unas buenas características mecánicas, es difundir los elementos de la aleación
dentro del grano lográndose una homogeneización del material en todo el volumen del
grano para evitar este tipo de corrosión. De aquí la importancia de llevar a cabo un
adecuado control del tratamiento térmico efectuado.

Si este tipo de corrosión ataca los límites de grano de forma normal a la superficie metálica,
es de muy difícil identificación. Unicamente en etapas muy avanzadas de esta forma de
corrosión puede apreciarse un reticulado muy fino de la superficie metálica.

En componentes fabricados de extruídos, forjados y placas laminadas, la corrosión de los
límites de grano tiene lugar de forma paralela a la superficie metálica, denominándose
entonces corrosión por exfoliación. Los productos de la corrosión tienen más volumen que
el que ocupaban los elementos de aleación y debido a la fuerza de expansión se origina un
abultamiento local de los granos de la superficie del metal. Estas ampollas son la evidencia
visible de este tipo de corrosión intergranular, y en formas avanzadas de desarrollo
aparece una escamación de la superficie metálica.

La eliminación de este tipo de corrosión ha de efectuarse con medios mecánicos y de
forma muy cuidadosa, para por una parte no disminuir en lo posible la sección de la pieza,
y por otra no solo eliminar las evidentes ampollas o escamas, sino también la capa

superficial afectada por la corrosión intergranular.

CORROSIÓN POR FATIGA


La corrosión por fatiga está causada por los efectos combinados de esfuerzos cíclicos y
corrosión. La aplicación de cargas repetitivas o cíclicas a un metal en ambiente corrosivo
produce una disminución en su resistencia, de mayor magnitud que la suma de los daños
resultantes separadamente por los esfuerzos cíclicos y la corrosión.

Este tipo de corrosión es muy peligroso, pues afecta a piezas de responsabilidad que son
las que normalmente están sometidas a esfuerzos de fatiga. Los daños por corrosión por
fatiga se producen en dos fases. En una primera fase la acción combinada de corrosión y
esfuerzos cíclicos originan picaduras y pequeñas grietas sobre la superficie del metal. En
una segunda fase y una vez producido un foco de corrosión, la picadura continúa
profundizando hasta que la pieza está tan debilitada por la grieta originada por la picadura, que da lugar a su rotura. Esta segunda fase de propagación de la grieta es un proceso esencialmente de fatiga controlado por efectos de concentración de esfuerzos y
propiedades físicas del metal.

La corrosión por fatiga se denomina también transcristalina, pues la propagación de las
grietas tiene lugar a través de los cristales tal como se muestra en laImagen Detalle B.
Los esfuerzos que originan la fatiga se concentran en los defectos que puedan tener las
piezas, tales como entallas, arañazos, marcas de troquel, etc., originando en el fondo de
estos defectos zonas con gran contenido en energía, que actúan como ánodos y los bordes
como cátodos, de forma que se produce una pila galvánica de gran potencia al existir una
gran superficie catódica. Ver la Imagen, Detalle C.

La propagación de las grietas descrita, se produce a partir de la actuación de la corrosión
sobre esos defectos, aunque la cantidad de corrosión sea muy pequeña.
Para prevenir esta peligrosa forma de corrosión, es recomendable evitar la formación de
zonas de alto contenido energético al conformar una pieza más de una vez y conseguir una
uniforme distribución de esfuerzos eliminando los arañazos y en tallas, redondeando
incluso el fondo de las mismas. Finalmente, es particularmente importante para piezas
sometidas a esfuerzos alternativos, una inspección frecuente para comprobar el estado de

pinturas y capas superficiales protectoras incluso en ambientes benignamente corrosivos.

CORROSIÓN BAJO TENSIONES


También conocida como "Stress corrosión" causa un agrietamiento de la pieza producido por la acción combinada de la corrosión y los esfuerzos de tensión constante a los que está sometido el material. Los esfuerzos pueden ser debidos a esfuerzos internos o a cargas exteriormente aplicadas. Los esfuerzos internos, entre otras causas, pueden ser originados por deformaciones no uniformes durante el trabajo en frío, incorrectos tratamientos térmicos y desiguales enfriamientos o exposición a altas temperaturas en piezas soldadas. También son esfuerzos internos los producidos por ajuste a presión y contracción y los existentes en remaches y bulones excesivamente apretados.

En este tipo de proceso corrosivo se pueden distinguir dos etapas. Una primera etapa sería el periodo de formación de grietas, normalmente debidas a una discontinuidad de las capas protectoras superficiales que da origen a un ataque corrosivo. La segunda etapa consiste en la propagación de la grieta siguiendo un mecanismo similar al de corrosión por fatiga donde la acción de los esfuerzos produce una aceleración del proceso corrosivo. 

El fondo o vértice de las grietas, donde se concentran las tensiones, actuaría como ánodo y las paredes de la grieta como cátodo, por lo que en presencia de un medio corrosivo adecuado se producirá el ataque electroquímico. 

La corrosión por tensiones es difícil de prever, normalmente se necesitan esfuerzos próximos al límite elástico del material para que se presenten grietas en un periodo relativamente corto, aunque por supuesto también pequeños porcentajes de esfuerzos adelantan la aparición del fallo una vez que se ha iniciado un defecto o pérdida de material.

Las grietas pueden ser transcristalinas o intercristalinas dependiendo de tipo de aleación aunque la última es la más frecuente. Usualmente la cantidad visible de corrosión es muy pequeña en forma de grietas capilares. Especialmente sensibles son las piezas forjadas, aceros de alta tenacidad y aleaciones de aluminio de gran resistencia como la L-3710. 

Algunos ambientes específicos ocasionan agrietamiento por tensiones en algunas aleaciones. Las soluciones salinas y el agua del mar pueden originar grietas por corrosión debido a tensiones en aleaciones de aluminio tratadas térmicamente. Las soluciones de ácido clorhídrico-alcohol metílico producen el agrietamiento en algunas aleaciones de titanio y las aleaciones de magnesio son atacadas en ambiente húmedo. Dado que las mencionadas aleaciones son utilizadas en piezas de alta responsabilidad como largueros de ala, larguerillos, componentes del tren de aterrizaje y herrajes forjados es muy importante el evitar la aparición de este tipo de corrosión. 

La forma más sencilla consiste en eliminar el medio corrosivo, esto se consigue aplicando capas protectoras, ampliando inhibidores de corrosión o controlando el medio ambiente. También puede ser efectivo el tratamiento de aliviar tensiones por perdigoneado seco o "shoot peening" con el que se convierten los esfuerzos superficiales de tracción en esfuerzos superficiales de compresión, que no producen corrosión cuando son controlados. Adicionalmente con este método se mejora la resistencia a la fatiga de la pieza.

CORROSION FILIFORME


Es un subtipo de corrosión por células de concentración de oxígeno. Se manifiesta en
aleaciones metálicas con recubrimientos orgánicos permeables a la humedad (lacas o
barnices) e incluso en protecciones electroquímicas discontinuas.

Es ocasionado por la difusión del oxígeno disuelto en el agua en estas zonas permeables,
que origina distintas áreas de concentración de oxígeno, con diferencias de potencial
electroquímico apreciable.

Se manifiesta con la presencia de numerosos filamentos de productos corrosivos debajo de
la película de protección superficial.

Es usual la presencia de este tipo de corrosión en aleaciones de aluminio, magnesio y zinc.
Este tipo de corrosión se puede atenuar usando tratamientos químicos de conversión antes
de la aplicación de sistemas de acabados orgánicos o con el uso de recubrimientos muy

impermeables.

CORROSION POR MICROORGANISMOS



Es un tipo de corrosión bastante usual en la industria aeronáutica. En los depósitos de
combustible de los aviones aparecen colonias de microorganismos o bacterias, que utilizan
como medio de asentamiento el combustible contaminado con óxidos metálicos y
humedad. Los subproductos que originan estas bacterias sirven como electrolito,
estableciéndose zonas de alto contenido en iones metal respecto a otras de contenido más
bajo, apareciendo fenómenos de corrosión por células de concentración ion-metal.
Como medidas preventivas para evitar este tipo de corrosión será importante mantener
limpios los depósitos de combustible, utilizando muestras del mismo combustible como
producto de limpieza en lugar de agua.

Es necesario realizar un cuidadoso drenaje del agua de los depósitos y un control periódico
del sistema de distribución de combustible, filtrando y eliminando el agua durante la carga
de tanques. Este tipo de corrosión es más frecuente en climas húmedos y cálidos y para
prevenirla se recomienda el uso de combustibles limpios y secos.

Actualmente se aplican como protección interior de los depósitos una serie de productos de
naturaleza elastomérica y aditivos fungicidas que impiden la formación de estas colonias de

microorganismos.

CORROSION ATMOSFERICA


En condiciones atmosféricas normales, los metales no se corroen sensiblemente en
ausencia de humedad. La humedad del ambiente y la acción del oxígeno son condiciones
esenciales para que se inicie un proceso corrosivo de gran envergadura. Existen otros

factores que favorecen la tendencia de los metales a corroerse como son:

1. La acidez o alcalinidad del medio (factor pH)
2. La estabilidad de los productos corrosivos
3. La presencia de organismos biológicos

4. La temperatura, etc.

CORROSION POR FRICCION


Es un tipo de corrosión usual en estructuras remachadas que están sometidas a vibración,
provocando rozamientos en las superficies de unión.

El resultado es un desgaste abrasivo donde se eliminan las protecciones superficiales e
incluso parte de la estructura metálica del conjunto ensamblado.
Aunque el ajuste entre las dos superficies puede ser extremadamente hermético,
raramente impide que el oxígeno o cualquier otro agente penetre y con su acción ocasione
corrosión en las zonas metálicas.

Los fundamentos de la corrosión por fricción no se conocen completamente aunque, según
la teoría más generalizada, la causa es debida al desgaste metálico, combinado con la
acción del oxígeno u otros medios corrosivos.

En una primera etapa se evidencia por una decoloración de la superficie pudiendo llegar a
causar en una etapa posterior el agrietamiento por fatiga.

Este tipo de corrosión puede ser prevenido eliminando parcial o totalmente las causas que
lo originan, o generalizando la aplicación de lubricantes secos a base de disulfuro de

molibdeno que reducen al máximo el desgaste de las superficies sometidos a fricción.

AGENTES CORROSIVOS


Las sustancias capaces de causar una reacción química corrosiva, se denominan agentes
corrosivos. Los más comunes son los ácidos, álcalis y las sales. Los medios de transporte
más comunes para estas sustancias, el agua y la atmósfera, pueden actuar también como
agentes corrosivos.

1. Acidos. En general los ácidos, aún los moderadamente fuertes, atacan la mayoría de
las aleaciones. La velocidad de ataque depende de muchos factores, como son la
concentración, la temperatura, el tipo de ácido y la aleación. Los más corrosivos son el
ácido sulfúrico (usado en la batería), los ácidos halogenados (fluorhídrico, bromhídrico y
yodhídrico) y ácidos orgánicos contenidos en las aguas residuales.
La mayoría de los productos que se utilizan para eliminar tanto la corrosión, como las
protecciones superficiales están formados a base de ácidos, por esto es muy
importante eliminarlos con agua abundante y en muchos casos es una buena medida

neutralizar sus efectos con agua bicarbonatada.

2. Alcalis: Aunque las substancias alcalinas no son tan corrosivas como los ácidos,
también pueden provocar ataques importantes sobre todo en las aleaciones de aluminio
y magnesio. En particular, son muy corrosivas las substancias alcalinas tales como la
sosa, la potasa y la cal. Sin embargo las aleaciones de aluminio son muy resistentes a
los álcalis amoniacados.
Las aleaciones de magnesio desarrollan una película protectora cuando son expuestas
a soluciones cáusticas que las hace resistentes a esa acción corrosiva.

3. Sales: Las sales en disolución son en general buenos electrolitos y dan lugar a
fenómenos corrosivos. Los aceros inoxidables son resistentes en general a la corrosión
por sales pero las aleaciones de aluminio, las aleaciones de magnesio y los demás
aceros son muy vulnerables a ciertas soluciones conteniendo sales. Es necesario
proteger las partes estructurales sometidas al ataque de estas sustancias.

4. La atmósfera: Los principales agentes corrosivos son el oxígeno y el contenido de
humedad en suspensión en el aire. Estos agentes aceleran el fenómeno corrosivo
especialmente en aleaciones férreas. La atmósfera puede contener además gases
corrosivos y otros contaminantes. Por su poder corrosivo son de destacar las
atmósferas industriales conteniendo óxidos de azufre que en presencia de humedad
dan lugar a compuestos sulfúricos especialmente peligrosos. La atmósfera marina
contiene cloruros y agua en suspensión saturada de sal constituyendo un excelente
electrolito que proporciona un medio para la acción corrosiva a la que son
particularmente sensibles las aleaciones de aluminio y magnesio.

5. El agua: Es el agente corrosivo por naturaleza, debido a las impurezas orgánicas e
inorgánicas que lleva en suspensión, aparte de los gases que pueda llevar en
disolución especialmente oxígeno. El agua marina es particularmente corrosiva para las
estructuras aeronáuticas. La naturaleza alcalina de las aguas duras tiende a hacerla
menos corrosiva para la mayoría de los metales a excepción del aluminio y sus

aleaciones.