Desprendimiento catódico: cuando la protección catódica levanta el recubrimiento es la pérdida de adherencia del recubrimiento que se extiende hacia afuera desde un defecto en el recubrimiento en una estructura de acero protegida catódicamente, impulsada por los productos alcalinos y el hidrógeno generados por la reacción catódica en la superficie de acero expuesta.
Es uno de los pocos modos de fallo en los que el propio sistema de control de la corrosión degrada la barrera que pretende proteger, por lo que exige una visión integrada del recubrimiento, la preparación de la superficie y los ajustes de la protección catódica (CP).
El acero enterrado o inmerso suele protegerse mediante un sistema de dos componentes: un recubrimiento aislante más CP que elimina la corrosión en cualquier defecto del recubrimiento. Un defecto que deja el acero al descubierto se denomina holiday.
En ese holiday el acero se convierte en cátodo, y las reacciones electroquímicas allí elevan bruscamente el pH local y generan hidrógeno. Con el tiempo el recubrimiento pierde adherencia en un anillo alrededor del holiday, aunque la película del recubrimiento en sí pueda estar intacta. Esa película levantada y no adherida es el desprendimiento.
La protección catódica fuerza el acero a un potencial negativo, favoreciendo reacciones de reducción en lugar de la disolución del hierro. Dos reacciones dominan en el acero expuesto:
Ambas reacciones generan iones hidróxido, elevando el pH bajo el borde del recubrimiento a aproximadamente 12 a 14. Esta alcalinidad concentrada ataca la unión adhesiva entre el recubrimiento y el acero, saponifica resinas susceptibles y disuelve la fina película de óxido donde se ancla el recubrimiento.
El hidrógeno naciente que migra hacia la interfaz añade cuñas mecánicas. El resultado es un desprendimiento auto‑propagante que se ensancha conforme avanza el frente alcalino.
El criterio de protección aceptado para acero enterrado es un potencial de -850 mV respecto a un electrodo de cobre/sulfato de cobre (CSE), corregido por la caída IR. Llevar la estructura mucho más negativa de lo necesario, conocido como sobreprotección, no añade seguridad.
Acelera la evolución de hidrógeno, lo que eleva más rápido el pH interfacial e incrementa la entrada de hidrógeno, de modo que el radio del desprendimiento crece con mayor rapidez. La mayoría de los operadores consideran potenciales más negativos que aproximadamente -1100 a -1200 mV CSE como una banda de advertencia de sobreprotección.
Ajustar correctamente los potenciales de protección catódica es por tanto tanto cuestión del límite superior como del inferior.
Una vez que un recubrimiento se despegue pero no se desprenda totalmente, puede formar una cavidad en forma de tienda sobre el acero. Si ese recubrimiento es apantallante eléctricamente, la corriente de CP no puede alcanzar el acero debajo.
La estructura queda ahora con un bolsillo desprotegido que además está aislado del mismo sistema que debía defenderla. El agua subterránea que se filtre en la cavidad puede crear un ambiente corrosivo, a veces de alto pH, donde la corrosión general o la fisuración por corrosión bajo tensión a pH elevado avanzan sin control.
Las envolturas de cinta y los recubrimientos gruesos de alta resistividad son los clásicos culpables del apantallamiento, mientras que el epoxi fusionado delgado (FBE) tiende a conducir suficiente corriente o a desprenderse limpiamente.
Esta interacción de apantallamiento es la razón por la que el desprendimiento se vigila junto con la corrosión bajo aislamiento y otros mecanismos bajo película.
| Factor | Efecto sobre el desprendimiento |
|---|---|
| Potencial más negativo (sobreprotección) | Más hidrógeno e hidróxido generados; crecimiento más rápido del despegue |
| Temperatura elevada | Mayores velocidades de reacción y difusión; radio de desprendimiento mayor |
| Mala preparación de la superficie | Adherencia débil; el álcalí socava el enlace antes |
| Recubrimiento apantallante (cinta, envoltura gruesa) | La corriente CP queda bloqueada bajo el despegue; la corrosión continúa oculta |
| Holidays grandes o numerosos | Más sitios catódicos; mayor área total desprendida |
| Recubrimiento con mala resistencia al álcalí | Saponificación y pérdida rápida de adherencia |
Los recubrimientos se califican mediante ensayos estandarizados de desprendimiento catódico. Se perfora deliberadamente un holiday en una probeta recubierta, la probeta se sumerge en electrólito (comúnmente una solución de cloruro de sodio), se aplica un potencial catódico y, tras un periodo de exposición fijado, se recorta el recubrimiento y se mide el radio desprendido. Las normas comunes incluyen:
Un radio desprendido menor después del periodo de ensayo fijo indica un recubrimiento más robusto y un sistema compatible con CP.
El desprendimiento se controla por el conjunto del sistema, no por un solo componente. Especifique recubrimientos con resistencia probada al álcalí y bajo radio en ensayos de CD, como FBE para tuberías. Logre el perfil superficial y la limpieza correctos, típicamente un chorreado casi blanco, porque la adherencia es la primera línea de defensa.
Evite recubrimientos apantallantes en activos con protección catódica. Sobre todo, ajuste la CP para que los potenciales se sitúen dentro de la banda protectora sin entrar en sobreprotección y monitorícelos.
Los programas que vinculan los hallazgos de inspección con calendarios disciplinados de inspección de recubrimientos y encuestas de CP detectan las desviaciones a tiempo. Los equipos que usan una plataforma de mantenimiento como Fabrico pueden activar encuestas de CP y comprobaciones de recubrimiento por condición en lugar de depender de conjeturas.
Reserve una demostración de Fabrico para ver cómo funciona esa programación.
No. La formación de ampollas es un levantamiento del recubrimiento impulsado por presión osmótica o térmica y puede ocurrir sin CP. El desprendimiento catódico comienza específicamente en un holiday sobre una superficie protegida catódicamente y se extiende por el álcalí y el hidrógeno producidos por la reacción catódica.
No. Más allá del criterio de protección, un potencial adicionalmente negativo genera principalmente más hidrógeno e hidróxido, lo que acelera el desprendimiento y los daños relacionados con el hidrógeno. Apunte a una protección adecuada cerca de -850 mV CSE, no al valor más negativo posible.
Un recubrimiento apantallante despegado bloquea la corriente de CP para que no alcance el acero debajo, por lo que cualquier ambiente corrosivo que se forme en la cavidad progresa sin protección. Los recubrimientos no apantallantes permiten el paso de corriente o fallan limpiamente, manteniendo el acero defendido.
Los recubrimientos finos, bien adheridos y resistentes al álcalí, como el epoxi fusionado (FBE), generalmente muestran radios de desprendimiento pequeños en ensayos ASTM G8 y G42, siempre que la preparación de la superficie sea correcta. Las envolturas gruesas de cinta son más propensas al apantallamiento y al desprendimiento.
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