Corrosión por picaduras es una forma localizada de ataque en la que una película pasiva protectora se rompe en puntos discretos y forma pequeñas cavidades profundas mientras la superficie circundante permanece brillante y aparentemente íntegra. Se asocia principalmente con los cloruros atacando aceros inoxidables, aleaciones de aluminio y otros metales pasivos, y es peligrosa en desproporción con la masa de metal perdida.
Las aleaciones pasivas como el acero inoxidable deben su resistencia a la corrosión a una fina película de óxido rica en cromo de solo unos pocos nanómetros de espesor.
Las picaduras comienzan cuando esa película falla localmente, normalmente en una inclusión, un arañazo o un punto rico en cloruros, exponiendo una pequeña zona de metal desnudo al electrolito. Ese punto desnudo se convierte en un pequeño y muy activo ánodo rodeado por un gran cátodo pasivo.
El resultado es una picadura estrecha que crece hacia abajo en la pared mientras la mayor parte de la superficie permanece intacta.
Dentro de una picadura en crecimiento la química se vuelve autosostenible, por eso a la picadura se la llama autocatalítica. El metal se disuelve en la base de la picadura cuando M se convierte en M(n+) más electrones.
Esos cationes se hidrolizan con el agua, liberando iones hidrógeno y llevando el pH local hacia valores fuertemente ácidos. Para equilibrar la carga positiva, iones cloruro migran hacia el interior de la picadura, concentrándose allí.
El pH bajo junto con la alta concentración de cloruros mantiene al metal en la base de la picadura activamente disolviéndose e impide que la película pasiva se reforme, de modo que la picadura se profundiza por sí misma. La geometría ocluida restringe la difusión, reteniendo el electrolito agresivo.
Esta química ácida en circuito cerrado está estrechamente relacionada con la corrosión en hendiduras , que utiliza el mismo principio de célula ocluida bajo juntas, depósitos y solapes.
Un componente puede perder una fracción insignificante de su masa total y aun así fallar por picaduras, porque el daño se concentra en pocos puntos profundos en lugar de repartirse uniformemente.
Una sola picadura puede perforar la pared de un tubo o el suelo de un tanque y causar una fuga mientras que una medición de corrosión general todavía mostraría la aleación como sana.
Las picaduras también son concentradores de tensiones y son un sitio común de iniciación para el agrietamiento por corrosión bajo tensión y las grietas por fatiga. Debido a que son pequeñas en la superficie y a menudo están ocultas por producto de corrosión, son fáciles de pasar por alto durante una inspección casual.
El Número Equivalente de Resistencia a Picaduras, o PREN, clasifica la resistencia intrínseca a picaduras de una aleación a partir de su composición. La forma ampliamente utilizada es PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N, con todas las cifras en porcentaje en peso. El cromo forma la película pasiva, el molibdeno la estabiliza frente a los cloruros, y el nitrógeno refuerza ambos efectos. Un PREN más alto significa que la aleación tolera más cloruros y temperaturas más altas antes de que comiencen las picaduras. El PREN es una guía comparativa, no un límite absoluto de servicio, porque ignora el acabado superficial, las inclusiones y el ambiente específico.
| Aleación (tipo) | Cr % | Mo % | N % | PREN aprox. |
|---|---|---|---|---|
| 304 austenítico | 18,0 | 0,0 | 0,05 | ~19 |
| 316 austenítico | 17,0 | 2,1 | 0,05 | ~25 |
| 2205 dúplex | 22,0 | 3,0 | 0,17 | ~35 |
| 254 SMO (austenítico 6Mo) | 20,0 | 6,1 | 0,20 | ~43 |
Si las picaduras se inician y propagan depende del metal, el electrolito y la geometría local actuando conjuntamente. La tabla siguiente resume las palancas principales y su efecto sobre el riesgo.
| Factor | Efecto sobre el riesgo de picaduras |
|---|---|
| Concentración de cloruros | Mayores niveles de cloruros aumentan drásticamente el riesgo; la especie agresora primaria |
| Temperatura | El riesgo aumenta con la temperatura por encima de la temperatura crítica de picaduras de la aleación |
| PREN de la aleación (Cr, Mo, N) | Un PREN mayor eleva el umbral de iniciación, reduciendo el riesgo |
| Estancamiento / bajo flujo | Las zonas estancadas permiten concentrar cloruros y depósitos, aumentando el riesgo |
| Depósitos superficiales y rugosidad | Recovecos bajo incrustaciones y acabados rugosos atrapan el electrolito, aumentando el riesgo |
| Potencial oxidante (p. ej., iones férricos, cloro) | Eleva el potencial por encima del umbral de picaduras, incrementando el riesgo |
| pH | Un pH global más bajo reduce la resistencia; los ácidos fuertes amplían el rango de picaduras |
Debido a que las picaduras son pequeñas y están ocultas, la detección se basa en inspección visual minuciosa con buena iluminación y magnificación, ensayos con líquido penetrante para picaduras que afloran a la superficie, y mediciones de espesor de pared por corrientes de Foucault o ultrasonidos en tubos y recipientes.
La profundidad de la picadura importa más que el número de picaduras, por lo que calibres y réplicas que cuantifiquen la profundidad son útiles. Ensayos electroquímicos como la polarización potenciodinámica cíclica miden en laboratorio el potencial de picaduras de un material.
Confirmar que el material instalado es el grado especificado mediante identificación positiva de materiales detecta la falla común en la que por error se sustituyó por una aleación de PREN inferior.
La prevención comienza con la selección de la aleación: elija un PREN que esté holgadamente por encima del rango de cloruros y temperatura del servicio, y especifique la temperatura crítica de picaduras para trabajos exigentes. Elimine el estancamiento con diseños autodescargables, una velocidad de flujo adecuada y sin ramales muertos.
Mantenga las superficies limpias y libres de depósitos de cloruros, contaminación por hierro y coloración térmica de la soldadura, ya que el decapado y la pasivación restablecen la película. Controle la química del agua para limitar cloruros y especies oxidantes, y aplique protección catódica cuando un recubrimiento o una estructura enterrada lo justifique.
Intervalos de inspección estructurados convierten estas medidas en un programa mantenible en lugar de una acción puntual.
Fabrico ayuda a los equipos de fiabilidad a programar comprobaciones de cloruros, encuestas de espesor y rondas de inspección para que las picaduras se detecten pronto; puede reservar una demo de Fabrico para ver el flujo de trabajo.
El acero inoxidable resiste la corrosión gracias a una película pasiva de óxido, no porque el metal sea inerte. Los cloruros pueden romper localmente esa película, y una vez que el metal desnudo queda expuesto, la química ácida y rica en cloruros dentro de la picadura impide que la película se regenere, por lo que el ataque se concentra en ese punto.
Depende del ambiente. El 316 estándar con un PREN cercano a 25 soporta servicios con cloruros moderados, el dúplex 2205 cercano a 35 es adecuado para aguas más agresivas, y las aleaciones 6Mo por encima de 40 se usan para agua de mar. El PREN es una clasificación comparativa, así que siempre ajústelo al nivel real de cloruros y a la temperatura.
La corrosión general elimina metal de forma aproximadamente uniforme y es fácil de medir y predecir. La corrosión por picaduras elimina muy poco metal total pero lo concentra en cavidades profundas y estrechas que pueden perforar una pared, por lo que un componente puede fallar mientras las lecturas de espesor global aún parecen aceptables.
Sí. Las picaduras actúan como concentradores de tensiones y son sitios comunes de iniciación para el agrietamiento por corrosión bajo tensión y la fatiga. Controlar las picaduras reduce por tanto también el riesgo de estas fallas por agrietamiento más repentinas.
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