Corrosió galvànica en unions de metalls diferents: estratègies d’aïllament per a canonades d’acer inoxidable

La corrosió galvànica apareix quan dos metalls diferents es connecten elèctricament en presència d’un electròlit: el metall menys noble llavors es corroeix més ràpidament del que ho faria per si sol. Si s’uneix acer inoxidable amb acer al carboni, coure o alumini en un entorn humit, l’acer inoxidable sol actuar com a càtode i, per tant, accelera la corrosió de l’altre metall. La solució consisteix a interrompre el camí elèctric mitjançant joves d’aïllament, unions dielèctriques, juntes i mànigues no metàl·liques o revestiments protectors, així com dissenyar relacions favorables entre les àrees superficials. Zhejiang Wenqiang Stainless Steel Co., Ltd. subministra canonades, accessoris i brides d’acer inoxidable, així com orientació tècnica per detallar correctament aquestes unions.

Com es forma la cel·la galvànica
Perquè es produeixi la corrosió galvànica cal que coincideixin tres factors: dos metalls amb diferents potencials electroquímics, una connexió elèctrica entre ells i un electròlit comú, com ara l’aigua de mar, el condensat o un dipòsit humit. Si s’elimina qualsevol d’aquests tres factors, la cèl·lula es desactiva. Com més gran sigui la diferència de potencial entre els dos metalls, més elevada serà la tensió impulsora i més ràpid es dissoldrà l’ànode. L’acer inoxidable es troba a prop de l’extrem noble de la sèrie galvànica pràctica en aigua de mar, de manera que sol quedar protegit, mentre que l’acer al carboni, l’alumini o el zinc fixats a ell patiran la corrosió.

Sèrie galvànica i risc relatiu
Els enginyers classifiquen els metalls segons el seu potencial de corrosió en un electròlit determinat. Com més gran sigui la diferència entre ells, més elevat serà el risc. La taula següent classifica les parelles habituals amb l’acer inoxidable en un medi que conté clorurs.

Una advertència sobre les unions entre acers inoxidables: el risc galvànic és baix, però barrejar condicions actives i passives, o acoblar-les a juntes de grafit, pot encara generar una cel·la electroquímica; per tant, la selecció de materials i de juntes continua sent rellevant.

L'efecte de la relació de superfícies
La relació de superfícies pot transformar una situació controlable en una fallada ràpida, o viceversa. El corrent de corrosió ha de distribuir-se sobre l'ànode; si es col·loca un ànode petit contra un càtode gran, tot el corrent es concentra en una àrea minúscula, provocant una agressió intensa i localitzada. El cas clàssic negatiu és una peça petita d'acer al carboni —un element de fixació o un curtcoll— subjecta a una superfície gran d'acer inoxidable. El càtode inoxidable «menja» l'ànode d'acer al carboni.
El bon cas és la imatge especular: un ànode gran i un càtode petit distribueixen la corrent de forma prima, de manera que l’ànode es corroeix lentament i de forma acceptable. Una regla pràctica consisteix a mantenir les peces anòdiques petites allunyades de les grans àrees catòdiques d’acer inoxidable. Si els perns d’acer al carboni han de tocar brancals d’acer inoxidable, cal recobrir-los o, millor encara, utilitzar una aleació compatible perquè no siguin sacrificats.
L’entorn pot intensificar o reduir l’efecte. Una conductivitat més elevada, com en l’aigua de mar, permet que la corrent galvànica es desplaci més lluny al llarg de la canonada i estengui l’atac molt més enllà de la unió; en aigües dolces o condensats de baixa conductivitat, els danys romanen prop del punt de contacte. La temperatura, el contingut d’oxigen i el cabal també afecten les velocitats de corrosió, fet pel qual el mateix parell es comporta d’una manera sobre una plataforma marítima i d’una altra sobre una canonada interior escalfada.

Jocs d’aïllament i conjunts de brancals aïllants
En una unió brida, la solució més fiable és un kit d’aïllament de brida. Aquest kit combina una junta aïllant de cara completa o de tipus E amb mànigues aïllants que recobreixen cada cargol i arandelles aïllants sota les caps i les femelles dels cargols, a més de les arandelles de suport d’acer. Quan s’instal·la correctament, el kit no deixa cap camí metàl·lic entre les cares de les brides ni a través dels cargols, de manera que ni tan sols es pot formar una cel·la, fins i tot si tots dos metalls estan humits.
Per a les connexions roscades, les unions dielèctriques i les peces intermèdies no metàl·liques fan la mateixa feina. Trieu la junta segons la temperatura i la pressió de servei, ja que tant l’element d’estanquitat com l’element aïllant han de resistir les condicions operatives. Un cop muntada, una comprovació de continuïtat elèctrica a través de la unió us indica si l’aïllament és real i no només suposat.

Revestiments i pràctiques de disseny
Els recobriments tallen el camí de l’electròlit. La regla que sol confondre la gent és: recobrir el càtode, o bé recobrir tots dos metalls, però mai només l’ànode. Si es recobreix només l’ànode, qualsevol defecte o ratllada exposa una petita àrea anòdica a un càtode gran, cosa que torna a crear la perillosa relació d’àrees i provoca una corrosió ràpida en forma de picades al punt defectuós. En canvi, si es recobreix el càtode de stainless noble, es redueix l’àrea efectiva del càtode i es ralentitza tota la cel·la.
La bona detallació compleix la resta. Mantingueu les juntes fora de l’aigua estancada i proveïu-les de drenatge perquè l’electròlit no hi romanqui. Eviteu les escletxes i els embolcallaments on els sediments puguin retenir humitat. Sempre que sigui possible, utilitzeu materials compatibles al llarg de tota la línia humida, o intercaleu una bobina de material amb potencial intermedi. En serveis enterrats o submergits, sovint s’afegeix protecció catòdica, però el dissenyador ha de recordar que l’acer inoxidable actua com a càtode i ha de garantir que els corrents de protecció es distribueixin correctament.

Detecció i assegurament de la qualitat
La inspecció periòdica detecta l’atac galvànic mentre encara és econòmic de reparar-lo. Busqueu la rovellada concentrada i la pèrdua de metall al costat menys noble d’una unió, especialment als elements de fixació, les femelles roscades i les cares de les brides. Les mesures d’espessor per ultrasons permeten seguir la pèrdua de parets, i una inspecció visual de la integritat del revestiment senyalitza ànodes exposats.
Res d’això funciona sense un control adequat dels materials. Wenqiang ofereix la identificació positiva del material per tal de confirmar l’aliatge a cada unió, certificats d’assaig de material segons EN 10204 3.1 o 3.2 per garantir la traçabilitat completa, i accessoris i brides fabricats segons les normes ASTM i ASME dins del marc de la norma ISO 9001. Assegurar-se que els metalls, els components d’aïllament i les relacions de superfície siguin correctes ja en la fase de disseny suposa un cost molt inferior al de substituir unions corroïdes més endavant, i permet que les connexions entre metalls diferents funcionin durant tota la vida útil del sistema.

Preguntes freqüents
P: Els acer inoxidables es corrodin en un acoblament galvànic?
A: Normalment no; l'acer inoxidable és típicament el càtode més noble, de manera que l'acer al carboni, l'alumini o el zinc acoblat es corrodin més ràpidament, mentre que l'acer inoxidable queda protegit. L'excepció són químiques inusuals en què l'acer inoxidable esdevé actiu.
P: Quin metall he de recobrir per evitar la corrosió galvànica?
A: Recobriu el càtode o tots dos metalls, mai només l'ànode. Recobrir només l'ànode concentra l'atac en qualsevol defecte del recobriment a causa de la relació d'àrees desfavorable.

Per brides i accessoris d'acer inoxidable preparats per a l'aïllament, contacteu Zhejiang Wenqiang: +86 577 8922 2595 \/ https://www.chinawqsteel.com/