Corrosión a alta temperatura de acero al carbono y acero inoxidable austenítico en atmósferas contaminadas por CO2

Abstract

Los efectos a veces catastróficos producidos por los procesos de corrosión a alta temperatura en atmósferas contaminadas por agentes agresivos, poseen la suficiente relevancia para ser objeto de estudio en los próximos años, debido a que en muchas ocasiones no están definidos claramente. Los aceros al carbono y los inoxidables austeníticos son materiales potencialmente utilizables en condiciones de elevada temperatura gracias a su excelente relación entre sus propiedades estructurales y coste de fabricación. La presente investigación propone el análisis del impacto del CO2 en el comportamiento frente a la corrosión a elevada temperatura de los materiales 2.25Cr-1Mo y 18Cr-8Ni. El principal objetivo es evaluar y definir la durabilidad de los materiales en estas atmósferas, expuesto a diferentes concentraciones de CO2, compatibles con las generadas en algunas aplicaciones de la industriales de interés en el sector energético. El acero al carbono 2.25Cr-1Mo a temperaturas moderadas, muestra morfologías de ataque generalizado, cinéticas parabólicas y procesos corrosivos que en general, son controlados por la difusión de especies en estado sólido a través de la película formada de producos oxidados. El incremento del CO2 en la atmósfera de ensayo aumenta significativamente los valores de las constantes cinéticas, el nivel de defectos de la película oxidada y, en algunos casos, es capaz de modifica el mecanismo de corrosión. La estabilización de la fase FeO a 650 °C, provoca el rápido crecimiento de la capa de productos oxidados, en un proceso de degradación catastrófico que produce en las condiciones de mayor concentración de CO2 (25% vol.) la rotura parcial de la película. Para mejorar el comportamiento del material frente a los fenómenos de corrosión a elevada temperatura se depositaron recubrimientos de Ni- 50Cr mediante proyección térmica de alta velocidad HVOF. El material, protegido por este tipo de recubrimientos, experimenta una mejora sustancial en su comportamiento frente corrosión por gases y lo que permite ampliar significativamente su rango de aplicación y su propia durabilidad. El Recubrimiento, además de generar capas protectoras desde el punto de vista de la corrosión a alta temperatura, posee la suficiente integridad estructural para operar tanto en condiciones isotermas, como en condiciones de ciclado térmico. El acero inoxidable austenítico 18Cr-8Ni en todas las condiciones ensayadas, experimenta cinéticas parabólicas. En general, el proceso de corrosión está controlado por la difusión de especiaes en estado sólido. Las morfologías de ataque son habitualmente homogéneas en contacto con atmósferas de aire, sin embargo, en contacto con CO2, se activan diferentes mecanismos de corrosión interna que intensifican los ataques localizados, que incluso, pueden afectar zonas internas del substrato condicionando así la integridad estructural del material. Las técnicas de granallado y pre-oxidación permiten la modificación del comportamiento frente a la oxidación a elevada temperatura de acero inoxidable AISI 304 a 850 °C. En el caso del acero de baja aleación la SA 213-F22, los tratamientos de protección contribuyen a la disminución de las tasas de degradación del acero.