La corrosión es un proceso natural de degradación de los materiales, con múltiples consecuencias, no solo económicas (1), sino también medioambientales y humanas. Las investigaciones actuales han centrado sus estudios a los problemas que presenta la corrosión metálica, causados por el progresivo deterioro del medio ambiente.
Estos trabajos han resaltado la influencia de la contaminación atmosférica, especialmente en zonas marinas, urbanas e industriales, sobre la velocidad de corrosión de diferentes materiales. Los resultados han incidido en la relación que la contaminación del medio ambiente ejerce sobre la corrosión. Sin embargo, existe pocos estudios en el caso inverso en relación al efecto que la corrosión tiene sobre el medio ambiente.
En este contexto se expone una breve revisión de los medios a través de los cuales la corrosión actúa sobre el medio ambiente, así como de los efectos provocados por esta acción. Al final se presenta una breve descripción de los problemas de corrosión que afecta a las centrales nucleares del tipo BWR.
Causas más frecuentes de corrosión en distintos sectores que ocasionan daños
En el caso de las centrales nucleares (Figura 1), existe muy poca información sobre casos en los cuales la corrosión ha sido la causa directa de la fuga de radiactividad; lo cual, posiblemente es debido al estricto control de los materiales y componentes, así como el relativamente pequeño número de instalaciones. Recientemente se ha efectuado una revisión de los problemas que afectan a las centrales nucleares del tipo BWR (agua en ebullición).
Las fallas por agrietamiento intergranular bajo tensión (IGSCC) en aceros inoxidables del tipo 304 y 316 son muy comunes en ciertos componentes de sistemas empleados para la transformación de energía [1]. En la segunda mitad de la década de los setenta aparecieron serios problemas relacionados con el agrietamiento intergranular bajo solicitación mecánica en tuberías de aceros inoxidables 304 y 316, empleadas en reactores nucleares del tipo de agua en ebullición (BWR). Las fallas se localizaban específicamente en las zonas afectadas por el calor resultante de un proceso de soldadura.
Las causas de estas fallas, son el resultado de la interacción de tres factores: a) un esfuerzo de tensión (cercano al esfuerzo de procedencia), b) el medio acuoso, y c) la presencia de carburos de cromo precipitados a lo largo de los bordes de grano austenítico de un acero inoxidable. Esta precipitación deja, por lo general, zonas empobrecidas en cromo, las cuales son susceptibles de ser atacadas severamente en el medio en que se encuentra la aleación.
El ambiente de los reactores de agua en ebullición (BWR) consiste esencialmente de agua pura con un contenido de oxígeno que oscila entre 0.2 y 0.8 mg/1 a una temperatura de 289 ºC. Cuando el sistema se encuentra a temperaturas más bajas, esto es, durante periodos de arranque y paro, el nivel de oxígeno puede llegar al nivel más alto del intervalo indicado. Se ha comprobado que, al aumentar el contenido de oxígeno disuelto, el resultado es un incremento en la corrosión intergranular bajo esfuerzo.
Se puede producir una microestructura sensibilizada en la misma sección plana del tubo cuando éste es unido a otro mediante soldadura. El material que se encuentra en una zona paralela, pero no adyacente al cordón de soldadura, es usualmente expuesto al intervalo de temperatura crítico de 430 a 870 ºC. Bajo estas condiciones, puede tener lugar una precipitación mixta de carburos de cromo y hierro en los límites de grano austenítico, siendo éstos de preferencia ricos en cromo.
Sin embargo, se ha demostrado en ensayos de laboratorio que se pueden producir cantidades significativas de carburos de cromo precipitados a temperaturas tan bajas como 289 ºC, que corresponde a la temperatura normal de operación de los reactores del tipo BWR. La condición necesaria para que esta precipitación ocurra es que deben existir de antemano algunos precipitados de carburo de cromo que sirvan como núcleos. Estos pueden formarse previamente durante la soldadura o bien estar ya presentes en piezas que no hayan sido recocidas de manera adecuada durante el proceso del conformado.
Durante las inspecciones de servicio a que son sometidos los sistemas y circuitos de las centrales nucleares de potencia se han detectado grietas en algunos lugares muy específicos. La aparición de grietas en las tuberías de acero inoxidable austenítico en los reactores tipo BWR ha tenido lugar desde la introducción de la primera planta comercial.
Las grietas se localizan en la zona de calor afectada por la soldadura en las tuberías de aceros 304 y 316, debido a un mecanismo de corrosión intergranular bajo tensión (IGSCC). Aunque también se han detectado grietas en las centrales de agua a presión (PWR), en éstas la incidencia ha sido menor, ya que los componentes afectados en este caso son casi siempre del circuito secundario, y tienen una menor repercusión en la seguridad del reactor.
Pozos y Plataformas marinas
En los pozos y plataformas marinas de explotación de petróleo, los accidentes son más numerosos (3), ocasionando grandes fugas de crudo y sus causas suelen ser ajenas a la corrosión (errores humanos, fallas estructurales debidas a tempestades, etcétera).
Los sectores donde la corrosión ha tenido fuerte consecuencias y daños al medio ambiente lo constituyen el sector químico y petroquímico. Sin embargo, no se cuenta con información significativa, sobre cuáles son los tipos o formas de corrosión que con más frecuencia han intervenido en estos casos. (4).
La contaminación medioambiental es una creciente preocupación en todo el mundo. Figura 2, muestra una barrera de contención de petróleo que limita la propagación de una filtración de petróleo proveniente de una tubería corroída. Durante la década del 90, Estados Unidos y Canadá solicitaron el reemplazo de todos los tanques de almacenamiento subterráneo (UST) en las estaciones de servicio y lugares con operaciones similares por UST con revestimiento doble debido a los reiterados problemas de contaminación del agua subterránea por filtraciones provenientes de UST corroídos.
Conclusión
En un cierto número de casos, y sobre todo en las plantas químicas, la corrosión puede provocar o contribuir a provocar accidentes que tengan una grave repercusión sobre el medio ambiente. Estos accidentes suelen ser de corta duración, pero de gran intensidad. Además de las pérdidas materiales, las consecuencias sobre la población pueden ser fatales o de larga duración.
Así, es evidente la necesidad de extremar la prevención de la corrosión en aquellas plantas que, por el grado de peligrosidad de los productos en ellas procesados o por el almacenamiento de los mismos, sean susceptibles de sufrir este tipo de accidentes. Esta prevención, presente muchas veces en el diseño inicial, se reduce cuando la planta experimenta modificaciones tanto estructurales como de operación que no son acordes con los requisitos de seguridad iniciales.
Referencias bibliográficas
1. J. Genescá y J. Ávila, “Corrosión de aceros inoxidables austeníticos”, en Revista de Corrosión (AMIC), 3(7)23(1992).
3. Offshore Accident Review, O. Fagerjord, vol. 3, Núm. 2, p.8, 1985.
4. G. Gavelli, C. Scala y V. Colombari, Reliability of Engineering Materials, Eds. A. L. Smith, Butterworths, Londres, 1982, p.115.
5. A. Romano, N. Piccinini y G. C. Bello, Ingeniería química, pp. 200, 211, 1985.
6. Bhopal Methyl Isocyanate Incident Investigation Team Report, Union Garbide Gorporation, Danbury, Gonn., 1985.
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