Un equipo de investigación de la Universidad Estatal de Arizona ha publicado nuevos conocimientos sobre el agrietamiento por corrosión por tensión intergranular (SCC), una causa ambiental de fallas prematuras en estructuras de ingeniería, incluyendo puentes, aeronaves y plantas generadoras de energía nuclear.

La investigación, Desacoplando el papel de la tensión y la corrosión en el agrietamiento intergranular de aleaciones nobles, lanzado hoy en Materiales de la naturaleza , aborda el supuesto de que el SCC intergranular es el resultado de la presencia simultánea de un esfuerzo de tracción y corrosión, y demuestra que las funciones de la tensión y la corrosión se pueden desacoplar, o puede actuar de forma independiente.

"El hallazgo es la culminación de unos 30 años de trabajo en este tipo de problema de corrosión por tensión, "dijo el investigador principal Karl Sieradzki, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en ASU. "Ahora tenemos una visión de cómo se pueden diseñar nuevas aleaciones para evitar esta forma de falla inducida por corrosión bajo tensión".

Cuando los metales se exponen a agua que contiene sales, la resistencia del metal puede verse seriamente comprometida y provocar fallas inesperadas. Un ejemplo de falla de SCC es el oleoducto de gasolina Kinder Morgan 2003 en Tucson, ARIZONA.

El paradigma convencional para comprender las condiciones de SCC es la presencia simultánea de un nivel suficiente de tensión de tracción, un ambiente corrosivo y un material susceptible.

La investigación desafía este punto de vista e ilustra que la presencia simultánea de estrés y un ambiente corrosivo no es un requisito para el SCC. y que puede ocurrir si la corrosión ocurre primero y luego el material se somete a tensión.

Además de Sieradzki, Los autores del artículo incluyen a Nilesh Badwe, Xiying Chen, Erin Karasz, y Ariana Tse de ASU y Daniel Schreiber, Matthew Olszta, Nicole Overman y Stephen Bruemmer del Laboratorio Nacional del Noroeste del Pacífico. La investigación fue apoyada por el Departamento de Energía de EE. UU.

El equipo examinó el comportamiento de un modelo de laboratorio de aleación de plata y oro, que imita el comportamiento a la corrosión de importantes aleaciones de ingeniería, como los aceros inoxidables y las aleaciones a base de níquel que se utilizan en las centrales nucleares.

Corrosión en estas aleaciones de ingeniería, como en el modelo de aleación de plata y oro, da como resultado la formación de agujeros de tamaño nanométrico dentro de la capa corroída. Según Sieradzki, El parámetro clave que determina la aparición de una SCC rápida es la adhesión entre la capa corroída y la aleación no corroída. Utilizando las técnicas de escala atómica de microscopía electrónica de alta resolución y tomografía con sonda atómica, junto con caracterizaciones estadísticas, el equipo determinó que el requisito aparente de la presencia simultánea de tensión y corrosión existe debido a cambios morfológicos dependientes del tiempo que afectan la adhesión.

Siempre que se mantenga una adherencia adecuada entre las capas, una grieta que comienza con la capa corroída puede penetrar en la aleación no corroída. Esto significa que puede haber un componente mecánico significativo en el agrietamiento por corrosión bajo tensión que no puede identificarse mediante ninguna medición de la corrosión. El resultado es que una medición de corrosión puede subestimar la tasa de SCC por factores multiplicativos de 10 o más.

"En las plantas nucleares, El mantenimiento de SCC y las paradas de la planta se basan en la experiencia previa con reactores de diseño similar, ", Explicó Sieradzki." Si bien no estamos construyendo nuevas plantas nucleares en los EE. UU., estos hallazgos deberían desencadenar la búsqueda de nuevos aleaciones resistentes a la corrosión que se pueden utilizar para piezas de repuesto en plantas existentes y en otras aplicaciones estructurales importantes ".