Ingurumenaren eragina metalen korrosio prozesuan
Korrosioa metalak ingurunearekin dituen erreakzio kimiko edo elektrokimikoen ondorioz gertatzen den degradazio prozesua da. Eguneroko bizitzan, korrosioa errazen ezagutzen da burdinan "herdoila" bezala, baina hainbat metal motatan gerta daiteke, hala nola altzairuan, aluminioan, kobrean, zinkan eta baita industrian erabiltzen diren aleazio berezietan ere. Eragina ez da estetikoa bakarrik: korrosioak erresistentzia mekanikoa murrizten du, ekipamenduen bizitza laburtzen du, mantentze-kostuak handitzen ditu eta, kasu batzuetan, egitura-akats arriskutsuak eragin ditzake. Korrosioa ingurumen-baldintzek eragin handia dutenez, ingurumen-eraginak ulertzea funtsezko urratsa da hura prebenitzeko edo moteltzeko.
Korrosio prozesuaren oinarriak: erreakzio elektrokimikoak
Naturan metalen korrosio gehiena mekanismo elektrokimikoen bidez gertatzen da. Metal gainazalek mikro-anodo eta katodo eskualdeak dituzte, konposizio-desberdintasunek, hondar-tentsioek edo beste metal batzuekin kontaktuak eratuta. Anodoan, metalak oxidazioa jasaten du (elektroiak askatuz) eta ioi gisa disolbatzen da:
M → Mⁿ⁺ + ne⁻
Askatutako elektroiak katodoaren eskualdera isurtzen dira eta erredukzio-erreakzioetarako erabiltzen dira, adibidez, oxigenoaren erredukzioa disoluzio neutro batean:
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
Elektrolitoen (ioiak dituen ura), oxigenoaren eta ingurumen-baldintza jakin batzuen presentziak erreakzio-serie hau zein azkar gertatzen den zehaztuko du. Horregatik, metalak denbora gehiagoz iraun dezakete aire lehorrean, eta ingurune hezeetan edo itsasoko uretan azkarrago degradatzen dira.
1. Hezetasuna eta uraren presentzia
Korrosioan ingurumen-faktore nagusiena ura da. Urak elektrolito geruza bat sortzen uzten du metalaren gainazalean, ioiak mugitzea eta erreakzio elektrokimikoak gertatzea ahalbidetuz. Aire oso lehorrean, korrosio-abiadura motela izan ohi da, ez baitago ioien eroale den ingurunerik.
Hezetasun erlatiboa parametro garrantzitsua izan ohi da. Hezetasun maila jakin batzuetan —normalean % 60-70etik gorakoetan baldintza atmosferiko askotan—, metalezko gainazalek ur-geruza mehe bat sor dezakete korrosioa hasteko adina. Gaueko kondentsazioek, ihintzek edo hodiak eta deposituak izerditzea eragiten duten tenperatura-aldeek ere korrosioa bizkortzen dute, heze-lehor ziklo oldarkor bat sortuz.
Ziklo heze-lehorrak arriskutsuak dira, gainazala lehortzen den heinean, disolbatutako gatzak edo kutsatzaileak kontzentratuago bihurtzen baitira, geratzen den ura eroaleagoa bihurtuz eta erreakzioa bizkortuz. Berriro bustitzen denean, ioiak disolbatu egiten dira, eraso-eremua zabalduz.
2. Oxigeno disolbatua eta aireztapen diferentziala
Korrosio kasu askotan oxigenoa da erreakzio katodikoen eragile nagusia. Oxigeno asko duten inguruneek korrosioa bizkortu egiten dute, baina badaude salbuespenak: metal batzuek, hala nola aluminioak eta altzairu herdoilgaitzak, geruza pasibo bat (oxido mehe bat) osa dezakete, oxigeno-baldintzetan egonkorra dena eta, beraz, erresistenteagoa dena.
Beste arazo nagusi bat aireztapen diferentziala da, hau da, oxigeno mailen arteko aldea eremu ezberdinetan. Adibidez, sedimentuz, lokatzez edo arrailduretan estalitako metalezko piezen oxigeno maila baxuagoak dira azaleratuta dauden eremuekin alderatuta. Desberdintasun honek korrosio-zelula bat sortzen du: oxigeno gutxiko eremua anodo bihurtzen da eta azkarrago disolbatzen da. Beraz, korrosioa askotan larria da junturen, torlojututako junturen, partzialki margotutako piezen edo eremu zikinen azpian.
3. Ingurumen-tenperatura
Oro har, tenperatura handitzeak erreakzio kimiko eta elektrokimikoen abiadura handitzen du, beraz, korrosioa bizkortu egiten da tenperatura altuagoetan. Ingurune industrialetan, hala nola galdaretan, lurrun-hodietan edo findegietan, tenperaturak ioien difusioa ere bizkortu eta babes-estaldurak kaltetu ditzake.
Hala ere, tenperaturaren eragina ez da beti lineala. Uretan, tenperatura igotzen den heinean, oxigenoaren disolbagarritasuna gutxitzen da. Horrek esan nahi du sistema batzuetan, tenperatura igotzeak oxigeno disolbatua murriztu dezakeela, baina erreakzioa bizkortzeko efektua normalean nagusi izaten jarraitzen duela, batez ere fluidoen fluxua eta oxigeno hornidura mantentzen direnean.
Gainera, tenperaturak eragina du kondentsazioa eratzean. Aire hezean fluido hotzak garraiatzen dituzten hodiek ura kondentsatuko dute kanpoko gainazalean, korrosio atmosferikoaren baldintza idealak sortuz.
4. pH: Azidotasuna eta Basikotasuna
Azidotasun mailak (pH) korrosio produktuen egonkortasunean eta erreakzio katodiko mota nagusian eragiten du. Ingurune azidoetan (pH baxua), erredukzio erreakzio ohikoena hidrogeno ioiak hidrogeno gasera erreduzitzea da:
2H⁺ + 2e⁻ → H₂
Honek metal askotan korrosioa bizkortu dezake, batez ere karbono altzairuan. Oso baldintza azidoetan, babes-oxido geruza desegiteko joera du, metalaren gainazala agerian utziz.
Ingurune alkalinoetan, metal batzuk erresistenteagoak izan daitezke oxido/hidroxido geruza nahiko egonkor baten eraketa dela eta. Hala ere, base sendoek metal batzuei eraso diezaiekete eta geruza pasiboa kaltetu, material motaren eta dauden ioien arabera.
5. Gatza eta kloruro ioiak: itsas inguruneko etsai nagusiak
Itsasoko ura eta kostaldeko inguruneak oso korrosiboak dira, batez ere kloruro (Cl⁻) edukiagatik. Kloruro ioiek disoluzioaren eroankortasuna handitzen dute, korrosio-korrontea handituz. Garrantzitsuagoa dena, kloruroak altzairu herdoilgaitzezko eta aluminiozko geruza pasiboa zeharkatu edo kaltetu dezake, zulo-korrosioa eraginez, arriskutsua dena tokian tokiko gertatzen delako, baina materialaren lodiera zeharkatu dezakeelako kalte ikusgarri eta uniformerik gabe.
Kostaldeko eremuetan, ez da itsasoko ura zuzenean bakarrik arriskutsua, baita haizeak eramandako gatz-aerosolak ere, gainazal estrukturalei itsasten zaizkienak. Hezetasuna handitzen denean, gatzak disolbatu eta elektrolito kontzentratuak sortzen dituzte, eta horrek korrosio atmosferikoa bizkortzen du.
6. Airearen kutsatzaileak: SO₂, NOₓ eta korrosio atmosferikoa
Industria edo hiriguneetan, sufre dioxidoa (SO₂) eta nitrogeno oxidoak (NOₓ) bezalako kutsatzaileak uretan (ihintzan edo eurian) disolbatu eta azidoak sor ditzakete (adibidez, azido sulfurikoa eta azido nitrikoa). Horrek metalezko gainazaletako ur-geruzaren pHa jaisten du eta korrosio-tasa handitzen du. Euri azidoa muturreko adibidea da, zubien, hesien, ibilgailuen eta metalezko eraikinen hondatzea bizkortzen duena.
Industria-hauts partikulek hezetasuna ere harrapatu dezakete metalezko gainazaletan, etengabe heze eta ioietan aberatsa den "mikroingurune" bat sortuz, eta gordailuen azpian korrosio-erasoak areagotuz.
7. Fluxuaren abiadura eta higadura-korrosioa
Hodi-sistemetan, fluido azkarrek higadura-korrosioa eragin dezakete, higadura mekanikoaren eta korrosioaren konbinazioa. Fluxu turbulentoa, fluxuaren norabidearen aldaketak eta balbulen, ukondoen eta ponpen inguruko eremuak askotan puntu zaurgarriak dira. Fluxu azkarrak babes-filmak edo korrosio-produktuak ken ditzake, bestela erasoa oztopatu egingo luketenak, metala etengabe agerian utziz.
8. Mikroorganismoak: Jarduera biologikoak eragindako korrosioa
Ingurumenak faktore biologikoak ere barne hartzen ditu. Mikrobiologikoki Eragindako Korrosioa (MIC) gertatzen da sulfatoa erreduzitzen duten bakterioen (SRB) moduko mikroorganismoek metalaren gainazal baten tokiko kimikan eragiten dutenean, adibidez, H₂S sortuz, pH-a aldatuz edo biofilm baten azpian zelula elektrokimiko bat sortuz. MIC askotan lurpeko hodietan, biltegiratze-tangetan, hozte-sistemetan eta itsas instalazioetan aurkitzen da, eta zuloak azkar eta detektatzeko zailak sor ditzake.
Ingurumen-faktoreetan oinarritutako kontrol-estrategia
Ingurumena hain garrantzitsua denez, korrosioa prebenitzeko estrategiak inguruko baldintzak aldatzera edo metalaren gainazala babestera zuzenduta daude normalean, besteak beste:
1. Metala uretatik, oxigenotik eta ioi oldarkorretatik isolatzeko estaldura eta pintura.
2. Oinarrizko metalaren oxidazio-erreakzioak murrizteko babes katodikoa (anodo sakrifikatua edo korronte behartua).
3. Material egokien hautaketa: adibidez, kloruro-inguruneetarako altzairu herdoilgaitz batzuk arretaz aukeratu behar dira.
4. Kontrolatu hezetasuna eta drainatzea, ur geldirik edo kondentsazio luzerik egon ez dadin.
5. Korrosioaren inhibitzailea hozte-ura edo galdarak bezalako sistema itxietan.
6. Diseinu ona tarte estuak, gordailuen metaketa eta gune geldiak saihesteko.
7. Kontrol mikrobiologikoa garbiketaren, biozidaren eta monitorizazioaren bidez.
Itxiera
Metalen korrosioa ez da gertakari bakarra, materialaren eta bere ingurunearen arteko elkarrekintza konplexu baten emaitza baizik. Hezetasunak, oxigenoak, tenperaturak, pH-ak, kloruro-gatzak, airearen kutsatzaileak, fluxu-abiadurak eta baita jarduera mikrobianoak ere korrosioaren erasoaren forma bizkortu edo alda dezakete. Ingurumen-eraginak ulertzeak eremu zaurgarriak aurreikusteko, material egokiak aukeratzeko eta babes eraginkorra ezartzeko aukera ematen digu. Ikuspegi egokiarekin, korrosio-galerak —bai kostuak bai segurtasun-arriskuak— nabarmen murriztu daitezke, eta metalezko egituren eta ekipamenduen bizitza luzatu daiteke.
