Corrosión bajo tensión de aleaciones Ni-Cr-Mo . - Zadorozne, Natalia S. (2015)
La aleación C-22 [Ni-22 porciento Cr-13 porciento Mo-3 porciento W-3 porciento Fe] es una aleación Ni-Cr-Mo que ha sido diseñada para resistir la corrosión en condiciones tanto oxidantes como reductoras. Gracias a estas excelentes propiedades frente a la corrosión, es una de las candidatas para la fabricación de contenedores de residuos nucleares de alta actividad. Dado que los contenedores prestarán servicio en ambientes naturales caracterizados por soluciones acuosas multiiónicas, se estima que este material podría sufrir tres tipos diferentes de deterioro: corrosión general, corrosión localizada y corrosión bajo tensión [CBT]. Mientras que la corrosión generalizada y localizada fue y es extensamente estudiada en soluciones que simulan los componentes de aguas subterráneas, se han llevado a cabo relativamente pocos estudios experimentales para comprender los procesos de corrosión bajo tensión de la aleación C-22. Investigaciones anteriores concluyen que la aleación C-22 es susceptible a CBT en un rango de potenciales entre 0,3 y 0,4 VECS en aguas subterráneas concentradas y por encima de 65 °C. Además sugieren que es imprescindible la presencia de iones bicarbonato para producir fisuración en la aleación C-22 y determinan que la susceptibilidad a CBT podría estar relacionada con la aparición de un pico anódico en las curvas de polarización en estos medios a potenciales de la transpasividad. En este trabajo se utilizaron técnicas electroquímicas para poder caracterizar el comportamiento anódico de la aleación C-22 y se buscó determinar si existe una relación entre la susceptibilidad a la CBT y la presencia del pico anódico. Mediante el estudio sistemático de otras aleaciones base níquel [aleaciones: 600, 800H, 201, B-3, and Ni-Cr], se estudió el efecto de los aleantes en la susceptibilidad a CBT de la aleación C-22. Se buscó determinar el efecto que presentan sobre la susceptibilidad a CBT de aleaciones base níquel el potencial aplicado, el medio y su concentración, la presencia del pico anódico y su intensidad. Se utilizó análisis de XPS para poder obtener mayor información en relación a lo que ocurre en las películas formadas en la aleación C-22 bajo estas condiciones. Se encontró que todas aleaciones que presentaron Cr en su composición mostraron un pico anódico en las curvas de polarización en la zona de la transpasividad del material. Se lo relacionó con el cambio de oxidación del cromo, cuando éste pasa de un estado Cr+3 (Cr2O3) a Cr+6 (CrO4--). Aunque se corroboró que no se presenta el pico anódico en ausencia de iones bicarbonato, se concluyó que el factor necesario para que se presente es un pH cercano a 9,5 -10. El potencial al cual se presentó este pico resultó ser muy dependiente de la temperatura, mientras que la intensidad del mismo aumentó considerablemente con la presencia de iones bicarbonatos en la solución. Se utilizó el mecanismo de movilidad superficial para poder explicar los resultados de los ensayos de tracción obtenidos en esta tesis. Se encontró una buena correlación cualitativa entre los resultados experimentales y los derivados del modelo para la aleación C-22 aunque las velocidades de propagación predichas por el mecanismos son muy superiores a las medidas experimentalmente. A partir de estos resultados se sugirió que para que se presente CBT en las aleaciones base níquel sería necesario que la película superficial presente sobre la aleación, al potencial al cual existe susceptibilidad a CBT, fuese un compuesto precursor de la fisuración. En particular, para la aleación C-22, la disolución de los óxidos protectores de Cr y el Mo de la película en la zona pasiva, causada por las condiciones de potencial y pH, vuelve al material susceptible a CBT por la precipitación de Ni[OH]2 como principal producto de corrosión de bajo punto de fusión.