• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •160
Ingeniería y Tecnología Artículo arbitrado
Resumen
El presente trabajo forma parte de un estudio realizado para
determinar la agresividad corrosiva de determinadas atmósferas
sobre el acero al bajo carbono, donde prevalece la contaminación
por compuestos de azufre y el aerosol marino. Se realizó el
estudio de los productos de corrosión que se formaron a
diferentes tiempos de exposición a la atmósfera, y para esto se
emplearon diferentes técnicas analíticas tales como: difracción
de rayos X de polvos cristalinos (DRX), espectrometría infrarroja
(FTIR), microscopia electrónica de barrido (MEB) y
espectroscopia de rayos X por dispersión de energía (EDX).
Entre los productos de corrosión identificados por DRX y FTIR,
se encontraron los óxidos y oxihidróxidos de hierro hidratados:
goethita, lepidocrocita, magnetita y akaganeita, distribuidos en
diferentes fases a lo largo de todo el período de exposición del
metal y se determinó así mismo su relación con la velocidad de
corrosión. Se identificaron además las morfologías
correspondientes mediante el empleo de MEB y se destaca la
presencia de los contaminantes: azufre, cloro y calcio, según el
análisis de elementos obtenidos por EDX.
Palabras clave: corrosión atmosférica, productos de corrosión,
difracción de rayos X, espectrometría infrarroja, microscopía
electrónica de barrido.
Abstract
The present research is part of a study carried out to determine
the corrosive aggressiveness of certain atmospheres upon low
carbon steel, where the contamination caused by sulfur
compounds and the marine aerosol prevails. It was carried out
the study of corrosion products that were formed at different
times of exposure to the atmosphere. For this, different analytical
techniques were employed, such as: crystalline powders X-
ray Diffraction (XRD), Infrared Spectroscopy (FTIR), Scanning
Electron Microscopy (SEM) and X-ray spectroscopy energy
dispersive (EDX). As a result, it was possible to identify corrosive
products like goethite, lepidocrocite, magnetite and akaganeite
by means of the XRD and FTIR techniques, distributed in different
stages throughout the whole period of exposure of the metal.
Likewise, it was possible to establish their relationship with the
corrosion rate. Among the corrosion products identified by XRD
and FTIR, oxides and oxyhydroxides hydrated iron found: goethite,
lepidocrocite, magnetite and akaganeite, distributed in different
phases throughout the entire period of exposure to the metal and
determined likewise his regarding corrosion rate. Besides,
corresponding morphologies were also identified by using SEM.
The presence of some contaminants stands out: sulfur, chlorine and
calcium, according to the analysis of elements obtained by EDX.
Keywords: atmospheric corrosion, corrosion products, infrared
spectrometry, X ray diffraction, scanning electron microscopy.
Characterization of corrosion products of low carbon steel
exposed to atmospheres contaminated by sulfur compounds
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL1,2, ILEANA RIZO-ALVAREZ1
_________________________________
1 Centro de Investigación del Petróleo. Churruca # 481, Cerro. La Habana, Cuba. C. P. 12000. Teléfono: 76403560. Fax: (537) 7666021.
2 Dirección electrónica del autor de correspondencia: jgomez@ceinpet.cupet.cu.
Recibido: Septiembre 4, 2015 Aceptado: Enero 29, 2016
Caracterización de productos de corrosión
del acero al bajo carbono en atmósferas
contaminadas por compuestos de azufre
161
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •
La corrosión atmosférica es un proceso de naturaleza electroquímica que se manifiesta
por la degradación de un material metálico expuesto a un medio ambiente agresivo
dada su composición química. El fenómeno de corrosión a la atmósfera ha sido y es
tema de numerosas investigaciones para su prevención y control debido a las pérdidas
económicas que se generan (Tomashov, 1971).
Introducción
Los compuestos de azufre y las sales de
iones cloruro, principalmente las de sodio, son
los agentes corrosivos más abundantes en las
atmósferas costeras. Los iones cloruros se
incorporan a la misma desde el mar y sus
efectos son más acentuados cerca de la línea
costera, donde el aerosol marino transporta
cantidades notables de dicho contaminante. A
mayores distancias del mar, la contaminación
atmosférica depende de la presencia de
industrias y de núcleos poblacionales. En el
caso que se valora, el principal contaminante
por su frecuencia e incidencia sobre el
fenómeno de la corrosión atmosférica del acero
al carbono se atribuye al SO2, que proviene de
la combustión de sólidos y líquidos que
contengan azufre (Tomashov, 1971).
La acción conjunta de los factores
meteorológicos y contaminantes atmosféricos,
determinan, la intensidad y variación de la
naturaleza de los procesos corrosivos. Cuando
actúan simultáneamente, aumentan sus
efectos, aunque existen otros factores que
influyen también en el tipo de corrosión como
son: la selección óptima del material metálico,
condiciones de diseño y las propiedades del
óxido que se forma (Haces, 1985; Mertel, 1985).
El 90% de las instalaciones de la industria
petrolera ubicadas prácticamente en la línea
costera se deterioran constantemente por el
fenómeno de la corrosión atmosférica. La
propagación del fenómeno en el tiempo provoca
serias dificultades tecnológicas durante el
procesamiento de la materia prima. Ello
constituye un problema que debe preverse y
solucionarse una vez conocidas las causas que
lo originan.
En la industria petrolera (pozos y baterías
de tratamientos de crudo), también está
presente el sulfuro de hidrógeno (H2S) como
otro contaminante atmosférico. Es por eso que
cobra importancia evaluar la agresividad
corrosiva que se genera sobre el acero al
carbono mediante la determinación y evaluación
de la velocidad de corrosión en las regiones
seleccionadas que presentan las característi-
cas antes mencionades (Rizo et al., 2013).
Los principales productos de corrosión
reportados en la literatura son oxihidróxidos de
hierro (III) hidratados de naturaleza cristalina y
en ocasiones amorfa, los que se forman sobre
la superficie del acero y se denominan:
lepidocrocita (-FeOOH) y goethita (-FeOOH).
Estudios realizados acerca de las morfologías
de estos productos de corrosión han establecido
que la lepidocrocita se forma como glóbulos
cristalinos pequeños (cristales arenosos) o
como placas finas (estructuras floridas). Se
plantea en una primera etapa la aparición de
-FeOOH que se transforma con el tiempo de
exposición en -FeOOH, dado que esta última
es termodinámicamente más estable y presenta
la propiedad de nuclearse y crecer sobre la
superficie de la cristalita (-FeOOH), la cual
incluso llega hasta la formación de la fase
hematita (-Fe2O3). En aquellas regiones donde
es característica la contaminación por iones
cloruros (aerosol marino), se aprecia también
la formación de: magnetita (Fe3O4), maghemita
(-Fe2O3) y akaganeita (-FeOOH), productos
todos indicativos de un estado avanzado en la
corrosión del metal (Misawa, 1974; Pacheco y
Teixeira, 1990; Raman et al., 1991; Flores, 1994;
Morcillo, 1999; Gómez, 2000; Ngoc-Lan et al.,
2006; Hernández, 2007; Corvo et al., 2008; Li Q
et al., 2008; Castañeda, 2009; Yuantai et al.,
2009; Wang et al., 2013).
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •162
Figura1. Mecanismo propuesto por Misawa (a) y mecanismo
propuesto por Raman (b).
Una evolución acelerada en la formación de
goethita ofrece una medida de la alta agresividad
de la zona y cuanto mayor sea la rapidez de su
evolución, superior se hará la contaminación
que catalogará la misma. Se determinó además
que la presencia de compuestos azufrados
representa un incremento en la velocidad de
corrosión, de modo que su efecto es más
acusado que el correspondiente a la presencia
de los iones cloruros, aunque el efecto conjunto
de ambos contaminantes repercute de forma
favorable sobre la velocidad de corrosión del
metal.
El análisis de los productos de corrosión
formados sobre la superficie del acero, ha sido
y es objeto de estudio por diferentes autores
mediante el empleo de diversas técnicas
analíticas, las cuales se complementan unas
con otras. Entre ellas se citan: difracción de
rayos X (DRX), microscopía óptica (MO),
microscopías electrónicas de barrido (MEB) y
transmisión (MET), espectroscopia infrarroja
con transformada de Fourier (FTIR), por sus
siglas en inglés, espectroscopia Mossbauer y
análisis térmico diferencial (ATD), entre otras
(Pacheco y Teixeira, 1990; Raman et al., 1991;
Gómez, 2000; Santana y González, 2002; Leiva,
2003; Hernández, 2007; Corvo et al., 2008;
Castañeda, 2009).
Es objeto de esta investigación, caracterizar
productos de corrosión que se formaron sobre
un acero al carbono expuesto en una estación
ubicada en las inmediaciones de una zona de
extracción de petróleo, para un tiempo de
exposición a la atmósfera de hasta tres años,
a)
b)
para lo cual se emplearon diferentes técnicas
de análisis instrumental. El interés de que se
estudie la corrosión del acero en la citada
localidad en particular, se atribuye a que dicha
estación se encuentra bajo el efecto de una
contaminación característica, motivada por la
presencia de compuestos azufrados, por una
parte, así como su proximidad a la costa Norte
de Cuba en la que influye el aerosol marino por
la otra. De esta manera, se comparan los
resultados con los de otra estación de referencia
donde solo se manifiesta la contaminación por
iones cloruros.
Materiales y métodos
En nuestro país no se han reportado
resultados referente a cómo influyen los
contaminantes atmosféricos provenientes de la
industria petrolera sobre el acero al carbono tan
ampliamente utilizado en sus instalaciones. Los
sitios de exposición se escogieron teniendo en
cuenta la alta contaminación por compuestos
de azufre que existía en la zona que se estudia
(Rizo et al., 2013).
A continuación se describe la ubicación de
los sitios donde se realizó el ensayo:
E-1: Estación de referencia. Situada a unos
50 m de la costa Norte, con marcada influencia
de contaminación por iones Cl- y ausencia
notable de contaminación por compuestos de
azufre.
E-2: Estación de estudio. A la distancia de
300 m de la costa Norte, con alta contaminación
por compuestos azufrados e influencia del
aerosol marino.
Para determinar la velocidad de corrosión
se utilizaron probetas de dimensiones: 100 mm
x 150 mm x 4 mm, cuya composición química
se muestra en el Cuadro 1.
Cuadro 1. Composición química del acero al carbono.
otnemelE eFC iSnMPS rCiNuClA
nóicisopmoC )%( 3,9990,010,024,0500,0410,010,020,021,010,0
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
163
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •
El resultado se obtuvo mediante la técnica
de Espectrometría Multicanal Digital, la cual
permitió determinar la composición química del
acero, que se corresponde con la de un acero
hipoeutectoide bajo en carbono de acuerdo con
la Norma ASTM A366.
Los datos de velocidad de corrosión que
se reportan corresponden a los períodos de
tiempo siguientes: Semestrales, Anuales y
Larga duración (6, 12, 24 y 36 meses) (Rizo et
al., 2013).
Las probetas se prepararon mecánica-
mente y se identificaron por estampado
mecánico. Se desengrasaron con agua y
detergente caliente, después se sumergieron
en HCl al 50%, se enjuagaron con agua
destilada e inmediatamente se secaron al aire,
después se pesaron en balanza analítica con
la precisión de 0.001 g, se colocaron en la
desecadora y se expusieron en las estaciones
de ensayo por triplicado, como se expresa en
la Norma ISO 8565 (Norma ISO-8565, 1992),
además, se colocaron dos probetas con el
objetivo de realizar el estudio de los productos
de corrosión.
Una vez finalizado el período de exposición,
las probetas corroidas se sometieron a
tratamiento químico para la eliminación de
productos de corrosión, según lo especificado
en la Norma ISO 8407 (Norma ISO/DIS 8407.3,
1986). A las dos probetas expuestas,
adicionalmente se les realizó la remoción
mecánica de los productos de corrosión
obtenidos del anverso y reverso de la superficie,
de manera conjunta para su caracterización.
Como método de captación del contami-
nante SO2 se utilizó el de la filtrasita, y para los
iones cloruros el del paño seco. Estos
colectores se expusieron y se retiraron
mensualmente en las dos estaciones de
ensayo, luego se analizaron en el laboratorio
según las normas cubanas: NC 12-01-08 y NC
12-01-09 (Norma Cubana NC-12-01-08, 1988;
Norma Cubana NC-12-01-09, 1988).
Los productos en forma de polvos o capas
adheridos sobre las probetas metálicas de
acero, se caracterizaron mediante diferentes
técnicas de análisis instrumental, las cuales se
relacionan a continuación.
Las fases de las capas de óxidos se
determinaron mediante DRX, utilizando un
difractómetro marca PANalytical modelo X’Pert
PRO con las siguientes condiciones: ánodo de
Cu (=1,5406 Å) operado a: 45 kV - 40 mA,
tamaño de paso: 0,02°; tiempo por paso: 40 s
en un intervalo angular de: 4°- 70° en 2 Theta.
La identificación cualitativa de las fases
presentes en los productos de corrosión se
realizó con ayuda de la cartoteca ASTM
(Cartoteca JCPDF, 1988).
Se estudió la morfología de los óxidos
presentes en las probetas mediante el
microscopio electrónico de barrido PHILIPS,
modelo XL 30 con filamento de tungsteno,
detector de EDX marca EDAX. El área de
muestra analizada fue de 1 cm2, se
seleccionaron zonas bien diferenciadas de las
probetas (con pocos y abundantes productos
de corrosión). Se tomaron micrografías a
diferentes aumentos, según el tamaño y tipo de
los productos. Con el detector de EDX y con la
microsonda dispersiva en longitud de onda
acoplado al MEB se identificaron los elementos
presentes en los productos de corrosión,
barriendo desde 230 hasta 150 nm.
Las muestras para el estudio por FTIR se
analizaron por la técnica de pastilla en
condiciones semicuantitativas, mezclando
0.001 g de muestra con 0.06 g de KBr. Los
espectros se obtuvieron en espectrómetro FTIR
modelo Génesis, de la firma Mattson. El
procesamiento de los espectros se realizó con
el software Nicolet’s OMNIC, versión 5.0a
(Librería Nicolet FTIR).
Resultados y discusión
La clasificación de la agresividad corrosiva
de la atmósfera se realizó teniendo las dos
variantes establecidas en la Norma ISO 9223
(Norma ISO 9223, 1992). Según la velocidad
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •164
de corrosión obtenida en las dos estaciones de
ensayo durante el primer año de estudio, la
agresividad de la atmósfera se clasifica como
muy elevada (C5) (Cuadro 2). Con relación a
los niveles de deposición de iones cloruro, la
estación E-1 se clasificó de S2 (60 < S 300
mg/m2 d), mientras que la estación E-2 se
clasificó de S1 (3 < S 60 mg/m2 d). En cuanto
a la contaminación por dióxido de azufre es la
estación E-2 la que posee los mayores valores,
clasificándose de P2 (35 < P 80 mg/m2 d), lo
que se corresponde con el medio en que se
encuentra ubicada y la estación E-1 de P1 (10 <
P 35 mg/m2 d) (Cuadro 2).
Cuadro 2. Resultados de velocidad de corrosión anual.
Se grafican los resultados de pérdida de
espesor (μm) en el tiempo de exposición para
cada estación de ensayo (Figura 2). En general,
la pérdida de espesor en el acero al carbono es
similar en ambos sitios de exposición, crece en
el tiempo. Sin embargo, en la estación E-1
(ambiente marino) es más pronunciado este
efecto que en la estación E-2 (ambiente marino-
industrial) (Rizo et al., 2013).
La interacción entre la atmósfera como
medio corrosivo más amplio con la superficie
de los materiales metálicos conducen a los
procesos de corrosión. Estos procesos ocurren
a través de las películas formadas por los
diversos productos corrosión del metal, que se
forman espontáneamente por la reacción con
las sustancias agresivas de la atmósfera.
≤
selbairaV nóisorrocdadicoleV launA
1-E
(nóisorroC )oña/m
lC
-
m/gm(
2
)d
OS
2
m/gm(
2
)d
00.191 28.86 60.81
5C
S
2
P
1
2-E
(nóisorroC )oña/m
lC
-
m/gm(
2
)d
OS
2
m/gm(
2
)d
00.611 12.73 57.93
5C
S
2
P
2
Figura 2. Pérdida de espesor del acero al carbono en dos
estaciones de ensayo en función del tiempo de exposición.
El efecto barrera de los productos de
corrosión que se generan frente a un ambiente
dado depende de las características y propie-
dades de las películas que lo integran. Sus
propiedades, dígase espesor, uniformidad,
compacidad, porosidad, solubilidad, fragilidad y
adherencia, influyen en la velocidad de corrosión
y la morfología del metal subyacente (Raman et
al., 1991; Yuantai et al., 2009; Wang et al., 2013).
El estudio de los productos de corrosión
mediante el empleo de diferentes técnicas de
análisis instrumental para cada una de las esta-
ciones estudiadas se presenta a continuación.
Los productos de corrosión que se
identificaron por DRX en la estación E-1 y los
correspondientes difractogramas para cada
tiempo de exposición del metal se muestran en
las figuras 3 y 4.
Figura 3. Resultados obtenidos por DRX en E-1.
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
≤
≤
≤
165
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •
Los productos mayoritarios que se forman
en E-1 son: lepidocrocita, goethita, magnetita y
akaganeita, estos últimos se asocian
fundamentalmente a la presencia de
contaminación por iones cloruros como una
consecuencia directa de la cercanía a la costa.
Aunque solo se realizaron mediciones
semicuantitativas, la lepidocrocita aparece en
mayor concentración a menores tiempos de
exposición, luego, la misma decrece y entonces
ocurre un aumento de la goethita, cuestión esta
que destaca un aumento de la agresividad con
el tiempo en esta estación de ensayo (Haces,
1985; Mertel, 1985; Gómez, 2000; Corvo et al.,
2008).
En los difractogramas se aprecia la
formación de magnetita con picos agudos y
estrechos, ya desde el primer año de exposición
a la atmósfera, la cual incrementa su intensidad
con el transcurso del tiempo, según mecanismo
propuesto por Raman, con lo cual se corrobora
el carácter altamente agresivo que se
manifiesta en la citada estación.
Otro compuesto que puede identificarse es
la forma hidratada de la maghemita (-
Fe2O3.H2O), que al presentar una similar
estructura cúbica con parámetros de celdas
similares al de la magnetita (espinelas inversas),
no posibilita su diferenciación por DRX,
debiendo emplearse en este caso la
espectrometría Mossbauer.
Se señala además la formación de la fase
-FeOOH, característica de zonas costeras
con altos contenidos de iones cloruros, la cual
se propone que se forme en lugar de la goethita
y su presencia debe estar asociada a la
formación de magnetita en la herrumbre, lo cual
se encuentra en estrecha relación con una
elevada velocidad de corrosión en esta estación.
Aparece también como un resultado
novedoso en esta investigación, la formación
de la fase hematita (-F2O3), óxido termo-
dinámicamente estable, poco reportado en la
literatura como producto de corrosión del acero
bajo aleado en la atmósfera (Caroteca TCPDF,
1988; Librería Nicolet FTIR).
Figura 4. Difractogramas de productos de corrosión en E-1.
Fases cristalinas identificadas por DRX: L= lepidocrocita, G =
goethita, M = magnetita, H = hematita, A = akaganeita.
En las micrografías de las Figuras 5a y 5b
se observa el grado de deterioro que
experimentaron las probetas en la estación E-
1. Esta película es porosa y desprotege la
superficie del metal base, favoreciendo la
captación de contaminantes entre las
cavidades, que junto a la humedad forman un
electrolito que acelera el proceso corrosivo.
Se produce el crecimiento de núcleos de
goethita a expensas del hierro disuelto
procedente de la lepidocrocita, lo cual genera
la formación de pequeñas agujas en forma de
«motas de algodón». Aparecen además
estructuras aciculares difusas, esponjosas y se
presentan numerosos cráteres con partículas
de color negro en su interior, lo que se atribuye
a la fase magnetita, la cual se identificó por DRX
(Jaen y Araque, 2006).
El análisis EDX de la película de óxido
formada, revela la presencia del Fe y O en un
alto porcentaje atómico en ambos casos, lo cual
pone en evidencia la formación de oxihidróxidos
de hierro ya identificados por DRX. Como
contaminantes se destaca la presencia del Cl
en ( 3 – 4% at.) y se observa además el S
( 1% at.), lo cual indica una elevada deposición
de iones cloruros y sulfatos provenientes del
aerosol marino, lo cual ya se encuentra
reportado por este mismo autor en esta estación
(Gómez, 2000).
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
≈
≈
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •166
En la Figura 6 se expone el resultado
obtenido mediante espectrometría FTIR, luego
de transcurrir tres años de exposición del metal
a la atmósfera.
Se identifican mediante FTIR, las bandas de
absorción características de las diferentes fases
de oxihidróxidos de hierro, que ya se detectaron
por DRX. Este método tiene la ventaja de poder
caracterizar ambos tipos de compuestos,
cristalinos y amorfos. Se observa la presencia
de lepidocrocita, que se caracteriza por dos
Figura 5. (a) Morfología de producto de corrosión primer (a) y tercer (b) año exposición.
picos de absorción, con bandas de deformación
Fe-OH localizadas en 1020 y 1152 cm-1 res-
pectivamente. De igual forma ocurre con las
bandas de deformación Fe-OH de la goethita,
las cuales se ubican en 890 y 798 cm-1. Aparece
además como un hombro, una banda fuerte e
intensa en 560 cm-1, la cual se asocia con la
formación del compuesto magnetita (enlace Fe-
O), así como una banda de poca intensidad en
467 cm-1 atribuible a la hematita, lo cual
corrobora lo obtenido por DRX.
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
167
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •
Figura 6. Espectro FTIR de productos de corrosión en E-1.
Fases identificadas por FTIR: L= lepidocrocita, G = goethita, M =
magnetita, H = hematita, C = carbonatos.
En el espectro se observa la presencia de
bandas intensas asociadas a carbonatos (1500
cm-1), lo cual confirma la aparición de estos
compuestos como parte de la contaminación
presente en el polvo atmosférico (carbonatos
de calcio y/o magnesio, manganeso), presentes
además en el aerosol marino.
En las Figuras 7 y 8 se grafican las fases
de productos de corrosión que se identificaron
por DRX en la estación E-2 y los difractogramas
para los diferentes tiempos de exposición del
metal a la atmósfera.
Figura 7. Resultados de DRX en E-2.
Los productos de corrosión que se
identifican en una mayor concentración en la
estación E-2 son: lepidocrocita, goethita y
magnetita. No se observa la presencia de la fase
akaganeita, lo cual nos brinda información en
relación a la menor agresividad corrosiva en esta
estación si se compara con los resultados
obtenidos en E-1.
Al igual que en E-1, la fase lepidocrocita
aparece en mayor concentración a menores
tiempos de exposición, la misma decrece y en
su lugar ocurre un aumento de la goethita.
En los difractogramas se observa la
formación de lepidocrocita y goethita con picos
agudos y estrechos desde el primer año de
exposición a la atmósfera, los cuales
disminuyen su intensidad con el transcurso del
tiempo, según mecanismo propuesto por
Misawa, lo cual posibilita la información en
cuanto al carácter agresivo, aunque ligeramente
atenuado, como causa de la naturaleza de los
productos de corrosión que se forman en esta
estación (Morcillo, 1999).
Figura 8. Difractogramas de productos de corrosión en E-2.
Fases cristalinas identificadas por DRX: L = lepidocrocita, G =
goethita, M = magnetita, H = hematita, A = akaganeita.
Las morfologías de los productos de
corrosión que se forman en E-2, presentan una
estructura superficial menos porosa y con
escasas grietas, son mucho más adherentes y
compactos que los generados en la estación
E-1, resultado que ya ha sido reportado por otros
autores (Rosales, 1997; Jaen y Araque, 2006;
Castaño et al., 2010; Jaen et al., 2011; Díaz,
2013).
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •168
Las micrografías obtenidas como resultado
del análisis de productos de corrosión por MEB,
se muestran a continuación (Figuras 9a y 9b).
El análisis EDX de la película de óxido formada,
revela la presencia del Fe y O en un alto
porcentaje atómico en ambos casos, lo cual
evidencia la formación de los oxihidróxidos de
hierro ya identificados por DRX. Como
contaminantes se destaca la presencia del Ca
y Mn en 2% at. y se cuantifica además el S
( 1% at.), que informa en relación con la
deposición de compuestos presentes en el
polvo atmosférico (material particulado),
sulfatos provenientes del aerosol marino y
compuestos azufrados propios del proceso de
prospección petrolera en la zona.
Figura 9. Morfología de productos de corrosión primer (a) y tercer (b) año de exposición.
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
≈
≈
169
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •
Es posible identificar mediante FTIR, las
bandas de absorción características de las
diferentes fases de oxihidróxidos de hierro, que
ya se detectaron por DRX. Se observa la
presencia de lepidocrocita, que se identifica por
sus dos picos de absorción característicos con
bandas de deformación Fe-OH localizadas en
1020 y 1152 cm-1. De igual forma ocurre con las
bandas de deformación Fe-OH de la goethita,
que se ubican en 890 y 798 cm-1. Se observa
además como un hombro, una banda fuerte e
intensa en 560 cm-1, asociada con la formación
del compuesto magnetita (enlace Fe-O), así
como una banda de poca intensidad que aparece
en 467 cm-1 atribuible a la hematita. (Figura 10)
En el espectro se observan, además,
bandas intensas correspondientes a los
carbonatos (1500 cm-1), lo cual confirma la
aparición de estos compuestos como parte de
la contaminación ambiental presente en el polvo
atmosférico (carbonatos de calcio y/o
magnesio, manganeso).
Figura 10. Espectro FTIR de productos de corrosión en E-2.
Fases identificadas por FTIR: L= lepidocrocita, G = goethita, M =
magnetita, H = hematita, C = carbonatos.
Conclusiones
De los resultados del análisis de fases por
DRX se plantea que en la estación E-1 el
principal producto de corrosión que se forma
es la magnetita (Fe3O4), además de -FeOOH
y -FeOOH desde el primer año de exposición.
Se observan productos de corrosión de gran
tamaño por MEB y se denota en los resultados
de la microsonda la presencia de contamina-
ción por azufre y cloro.
En E-2, el principal producto de corrosión
que se forma una vez transcurridos los tres
años de exposición a la atmósfera es la fase
-FeOOH (goethita), a expensas de la -
FeOOH. No se forma la fase -FeOOH. Por
MEB se observan las morfologías típicas de
dichos productos de corrosión, así como la
presencia de contaminación por: azufre, cloro,
calcio y manganeso.
Con tales resultados se corrobora lo obtenido
en el ensayo de agresividad corrosiva a la
atmósfera para el acero que se investigó, donde
se pone en evidencia la mayor agresividad
corrosiva de la estación E-1 respecto a E-2, lo
cual se encuentra en correspondencia con la
naturaleza de los productos de corrosión
formados en cada una de ellas.
Agradecimientos
Al Lic. Blas Alexander Delgado Guedez
(PDVSA-INTEVEP), por sus valiosos
conocimientos, disponibilidad y colaboración, al
permitirnos utilizar sus instalaciones en la
realización de este trabajo.
Literatura citada
CARTOTECA JCPDF, 1988.
CASTAÑEDA, E. 2009. Estudio sobre la influencia del cromo en la
velocidad de corrosión de los aceros patinables. Tesis Maestría
en Ciencias Técnicas. Universidad Nacional de Colombia.
Medellín. Colombia.
CASTAÑO, J. G., Botero, C. A., Restrepo, A. H., Agudelo, E. A.,
Correa, E., Echeverría, F. 2010. Atmospheric corrosión of carbón
steel in Colombia». Corrosion Science. (52): 216-223.
CORVO, F., Pérez, T., Dzib L.R, Martin Y., Castañeda, A., et al.
2008. Outdoor – indoor corrosión of metals in tropical coastal
atmospheres. Corrosion Science. (50): 220-230.
DÍAZ, I. 2013. Corrosión atmosférica de aceros patinables de nueva
generación. Tesis Doctoral en Ciencias Técnicas. Universidad
Complutense de Madrid. España.
FLORES, S. 1994. Contaminantes salinos solubles en los productos
de corrosión atmosférica del acero al carbono y zinc. Tesis
Doctoral en Ciencias Químicas. CENIM. Madrid. España.
GÓMEZ, J. L. Estudio corrosivo sobre cuatro metales en estaciones
cubanas del proyecto MICAT. Tesis Doctoral en Ciencias
Químicas. 2000. CEINPET. La Habana, Cuba.
HACES, C. Principales mecanismos de los productos de corrosión
en el Clima Tropical de Cuba. 1985. Tesis Doctoral en Ciencias
Químicas. CNIC. La Habana, Cuba.
HERNÁNDEZ, C. 2007. Estudio comparativo de productos de corrosión
atmosférica del acero al carbono, tratados con extractos acuosos
de productos naturales. Tesis Maestría Ciencias Químicas.
Facultad de Ciencias Naturales, Exactas y Tecnología.
Universidad de Panamá. República de Panamá.
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
• Vol. IX, Núm. 3 • Septiembre-Diciembre 2015 •170
JAEN, J. A., Araque, L. 2006. Caracterización de los productos de
corrosión de aceros al carbono en el clima tropical marino de
Sherman. Tecnociencia. (8): 49-63.
JAEN, J. J., Adames, O., Iglesias, J., Hernández, C. 2011. Caracterización
de la pátina protectora del acero patinable ASTM A709 HPS 70W
del puente Centenario». Tecnociencias. (13) : 81-98.
LEIVA, P. 2003. Estudio de los productos de corrosión del acero expuesto
en una atmósfera costero industrial de Cuba. Tesis Maestría en
Ciencias Físicas. INSTEC. La Habana. Cuba.
LI Q, X., Wang, Z. Y., Han, W., Han, E. H. 2008. Characterization of
the rust formed on weathering steel exposed to Qinghai salt lake
atmosphere. Corrosion Science (50): 365 -371.
LIBRERÍA NICOLET FTIR.
MERTEL, J. Peculiaridades de la corrosión atmosférica del acero de
bajo contenido de carbono en Ciudad de la Habana y sus
implicaciones técnico económicas. 1985. Tesis Doctoral en
Ciencias Técnicas. La Habana, Cuba.
MISAWA, T., Asami, K., Hashimoto, K., Shimodaira, S. 1974. The
Mechanism of Atmospheric Rusting and the Protective Amorphous
Rust on Low Alloy Steel. Corrosion Science. (24): 279-284.
MORCILLO, M. 1999. Corrosión y Protección de metales en las atmósferas
de IBEROAMERICA. (Parte I). Mapas de Corrosividad Atmosférica.
Proyecto MICAT. Editorial Salué. España: p. 807.
NGOC-LAN, T., Phuong-Thoa, N., Nishimura, R., Tsujino, Y. 2006.
Atmospheric corrosion of carbon steel under field exposure in the
southern part of Vietnam. Corrosion Science (48): 179 -192.
NORMA CUBANA NC-12-01-08. 1988. Sistemas de normas para la
protección contra la corrosión. Determinación del contenido de
dióxido de azufre en la atmósfera. Método de análisis químico.
NORMA CUBANA NC-12-01-09. 1988. Sistemas de normas para la
protección contra la corrosión. Determinación del contenido de
cloruros en la atmósfera. Método de análisis químico.
NORMA ISO 9223.1992.
NORMA ISO 9226.1992. 1992. Corrosion of metals and alloys. Corrosivity
of atmospheres. Determination of corrosion rate of standard
specimens for evaluation of corrosivity.
NORMA ISO/DIS 8407.3 1986. Metals and alloys.- Procedures for
removal of corrosion products from corrosion test specimens.
NORMA ISO-8565. 1992. Metals and alloys-atmospheric corrosion
testing. General requirements for field.
PACHECO, A. M., Teixeira, M. G. 1990. Initial stages of chloride induced
atmospheric corrosion of iron; an infrared spectroscopic study. British
Corrosion Journal. (25): 57-59.
RAMAN, A., Kuban, B., Razvan, A. 1991. The application of Infrared
Spectroscopy to the study of Atmospheric Rust System. Corrosion
Science. (32): 1295-1306.
RIZO, I., Adames, Y., Rivera, Y. 2013. Estudio de la corrosión atmosférica
del acero al carbono en zonas petrolíferas de la costa norte
occidental de Cuba. Revista CNIC (44): 216-228.
ROSALES, B. M. 1997. Mapa de Corrosividad Atmosférica de Argentina.
Editorial CITEFA, Argentina. p 366 .
SANTANA, J. J., González, J. E. 2002. Estudio de la corrosión atmosférica
del acero al carbono y sus productos de corrosión mediante el
empleo de técnicas electroquímicas, difracción de rayos X y
microscopía electrónica. Corrosion Science. (44): 259-261.
TOMASHOV, N. D. Theory of Corrosion and Protection of Metals. 1971.
Ediciones Revolución. La Habana, Cuba p. 367-389.
WANG, Z., Liu, J., Han, R. 2013. Study of the corrosion behavior of
weathering steel in atmospheric environments. Corrosion Science
(67): 1 -10.
YUANTAI, M., Ying, L., Wang, F. 2009. Corrosion of low carbon steel in
atmospheric environments of different chloride content. Corrosion
Science (51): 997 – 1006.
JORGE LORENZO GÓMEZ-PASCUAL, ILEANA RIZO-ALVAREZ: Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo
carbono en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre
Este artículo es citado así:
Gómez-Pascual, J. L., I. Rizo-Alvarez. 2015. Caracterización de productos de corrosión del acero al bajo carbono
en atmósferas contaminadas por compuestos de azufre. TECNOCIENCIA Chihuahua 9(3): 160-170.
Resumen curricular del autor y coautores
JORGE LORENZO GÓMEZ PASCUAL. Terminó su licenciatura en 1976, año en que le fue otorgado el título de Licenciado en Química por la
facultad de Química de la Universidad de la Habana. Doctor en Ciencias Químicas y categoría científica de Investigador Titular desde el
año 2000 y 2002 respectivamente. Se ha destacado en la esfera de las investigaciones químicas en: Corrosión Atmosférica y Química
Analítica. Ha obtenido más de 50 resultados científicos, entre los que se encuentran: Mapa Iberoamericano de Corrosividad Atmosférica
(Proyecto MICAT), Contribución al estudio de la contaminación por metales en sedimentos costeros, Establecimiento de metodologías
para la cuantificación de As y Hg en muestras ambientales entre otras. Ha publicado más de 50 artículos científicos en revistas y eventos
internacionales como: Revista Cubana de Química, Memorias III Congreso Iberoamericano de Corrosión y Protección Brasil 1989,Revista
tecnológica Cubana, Revista Hyperfine Interaction, Revista CNIC, Pinturas y Acabados Industriales, Revista científica virtual de materiales,
Memorias V Congreso Colombiano de Corrosión, Memorias 7 th Congreso Iberoamericano de corrosión, Revista Corrosion Science,
Memorias XXVII Congreso Latinoamericano de Química, Revista Internacional de Contaminación Ambiental, Revista Environmment
Monitor Assesment. Ha participado en más de 200 eventos científicos, de ellos más de 100 internacionales. Resultado de Mayor
Relevancia Científica Mapa Iberoamericano de Corrosión Atmosférica Reconocimiento por la labor desplegada al frente del Tribunal de
la Categoría de Investigador Titular y Auxiliar del Ministerio de Comercio Interior. Presidente del Tribunal para la categorización de
Investigadores Auxiliares del CEINPET, miembro del Consejo Científico del CEINPET y secretario de la Comisión de Trabajo Ramal
Química del mismo, miembro del Consejo Científico de la Facultad de Química del Instituto Superior Politécnico Jose Antonio Echevarría
(ISPJAE), presidente de la Filial CEINPET de la Sociedad Cubana de Química, tutoría de Tesis de maestría en Química Orgánica, tutoría
de Tesis de maestría en Corrosión, tutoría de Tesis de Doctorado por modalidad libre, Oponencia de 4 Tesis de maestría en Química
Ambiental y dos tesis de Doctorado en Corrosión, participación en tribunales para la defensa de doctorados y maestrías.
ILEANA RIZO ALVAREZ. Terminó su ingeniería en 1993, año en que le fue otorgado el título de Ingeniero químico en la Facultad de Ingeniería
Química del Instituto Superior Politécnico José Antonio Echevarría (ISPJAE). Realizó estudios de postgrado en el Centro Nacional de
Investigaciones Científicas, donde obtuvo el grado de Maestro en Ciencias en el área de Corrosión en 2005. Desde 1993 labora en el
Centro de Investigación del Petróleo y posee la categoría de Investigador Auxiliar. Es miembro del comité de Expertos de Corrosión de
la unión CUPET. Su área de especialización es la corrosión atmosférica y la protección catódica. Ha dirigido 2 tesis de maestría. Es autora
de 28 artículos científicos y ha presentado más de 50 ponencias en eventos científicos, incluidos congresos. Ha impartido 3 cursos de post-
grado. Ha dirigido 2 proyectos de investigación y ha sido responsable de diferentes etapas en proyectos afin con la actividad que realiza.
