Corrosión a alta temperatura - High-temperature corrosion
La corrosión a alta temperatura es un mecanismo de corrosión que tiene lugar cuando las turbinas de gas , motores diesel , hornos u otra maquinaria entran en contacto con gas caliente que contiene ciertos contaminantes. El combustible a veces contiene compuestos de vanadio o sulfatos que pueden formar compuestos durante la combustión que tienen un punto de fusión bajo. Estas sales líquidas fundidas son fuertemente corrosivas para el acero inoxidable y otras aleaciones normalmente inertes contra la corrosión y las altas temperaturas. Otras corrosiones a alta temperatura incluyen oxidación , sulfuración y carbonización a alta temperatura . La oxidación a alta temperatura y otros tipos de corrosión se modelan comúnmente utilizando el modelo Deal-Grove para tener en cuenta los procesos de difusión y reacción.
Sulfatos
Generalmente se distinguen dos tipos de corrosión en caliente inducida por sulfato : el tipo I tiene lugar por encima del punto de fusión del sulfato de sodio y el tipo II ocurre por debajo del punto de fusión del sulfato de sodio pero en presencia de pequeñas cantidades de SO 3 .
En el Tipo I, la sal fundida disuelve la cascarilla protectora de óxido. El azufre se libera de la sal y se difunde en el sustrato metálico formando sulfuros de cromo o de aluminio de color gris / azul discretos, de modo que, una vez que se ha eliminado la capa de sal, el acero no puede reconstruir una nueva capa protectora de óxido. Los sulfatos alcalinos se forman a partir de trióxido de azufre y compuestos que contienen sodio. Como se prefiere la formación de vanadatos, los sulfatos se forman solo si la cantidad de metales alcalinos es mayor que la cantidad correspondiente de vanadio.
Se ha observado el mismo tipo de ataque para el sulfato de potasio y magnesio .
Vanadio
El vanadio está presente en el petróleo , especialmente de Canadá , el oeste de los Estados Unidos , Venezuela y la región del Caribe, en forma de complejos de porfirina . Estos complejos se concentran en las fracciones de mayor punto de ebullición, que son la base de los fuelóleos residuales pesados . También se encuentran presentes residuos de sodio, principalmente de cloruro de sodio y de productos químicos para el tratamiento del aceite usado. Más de 100 ppm de sodio y vanadio producirán cenizas capaces de provocar la corrosión de las cenizas de combustible .
La mayoría de los combustibles contienen pequeñas trazas de vanadio . El vanadio se oxida a diferentes vanadatos . Los vanadatos fundidos presentes en forma de depósitos en el metal pueden fundir escamas de óxido y capas de pasivación . Además, la presencia de vanadio acelera la difusión de oxígeno a través de la capa de sal fundida hacia el sustrato metálico; Los vanadatos pueden estar presentes en forma semiconductora o iónica, donde la forma semiconductora tiene una corrosividad significativamente mayor ya que el oxígeno se transporta a través de las vacantes de oxígeno . En cambio, la forma iónica transporta oxígeno por difusión de los vanadatos, que es significativamente más lenta. La forma semiconductora es rica en pentóxido de vanadio.
A altas temperaturas o menor disponibilidad de oxígeno, se forman óxidos refractarios ( dióxido de vanadio y trióxido de vanadio ). Estos no promueven la corrosión. Sin embargo, en las condiciones más comunes de quemadura, se forma pentóxido de vanadio . Junto con el óxido de sodio , se forman vanadatos de diversas proporciones de composición. Los vandatos de composición aproximada a Na 2 O.6 V 2 O 5 tienen las tasas de corrosión más altas a temperaturas entre 593 ° C y 816 ° C; a temperaturas más bajas, el vanadato está en estado sólido, a temperaturas más altas, los vanadatos con mayor proporción de vanadio proporcionan velocidades de corrosión más altas.
La solubilidad de los óxidos de la capa de pasivación en los vanadatos fundidos depende de la composición de la capa de óxido. El óxido de hierro (III) es fácilmente soluble en vanadatos entre Na 2 O.6 V 2 O 5 y 6 Na 2 O.V 2 O 5 , a temperaturas por debajo de 705 ° C en cantidades hasta iguales a la masa del vanadato. Este rango de composición es común para las cenizas, lo que agrava el problema. El óxido de cromo (III) , óxido de níquel (II) , y de cobalto (II) óxido son menos solubles en vanadatos; convierten los vanadatos en una forma iónica menos corrosiva y sus vanadatos son fuertemente adherentes, refractarios y actúan como barreras de oxígeno.
La velocidad de corrosión por vanadatos puede reducirse disminuyendo la cantidad de aire en exceso para la combustión (formando así preferentemente los óxidos refractarios), los revestimientos refractarios de las superficies expuestas o el uso de aleaciones con alto contenido de cromo, por ejemplo, 50% Ni / 50% Cr o 40% Ni / 60% Cr.
La presencia de sodio en una proporción de 1: 3 da el punto de fusión más bajo y debe evitarse. Este punto de fusión de 535 ° C puede causar problemas en los puntos calientes del motor como coronas de pistón , asientos de válvulas y turbocompresores .
Dirigir
El plomo puede formar una escoria de bajo punto de fusión capaz de hacer fundente escamas de óxido protector. El plomo es más conocido por causar grietas por corrosión bajo tensión en materiales comunes cuando se exponen al plomo fundido. La tendencia al agrietamiento del plomo se conoce desde hace algún tiempo, ya que la mayoría de las aleaciones a base de hierro, incluidos los recipientes de acero y los recipientes para baños de plomo fundido, suelen fallar debido al agrietamiento.