Acción galvánica superficial en una matriz de acero al carbono constituida por microceldas con granos de ferrita y perlita

Surface galvanic action on a carbon steel matrix microcell consisting on ferrite and pearlite grains

F. León–Bello* y M. G. Amaya–Malpica

Instituto Mexicano del Petróleo, Eje Central Lázaro Cárdenas No. 152, 07730 San Bartolo Atepehuacan, México, D.F., México. * Corresponding author: E–mail: fleonb@imp.mx Fax: 9175–7069

Resumen

Con el propósito de dilucidar los parámetros de ingeniería que cuantifiquen el efecto de las reacciones electroquímicas de corrosión en el acero al carbono, se propone un modelo termodinámico irreversible para estimar la acción galvánica en una matriz heterogénea y policristalina, formada por granos de ferrita y perlita. El modelo considera un sistema abierto que representa la superficie de la matriz metálica y el electrolito. La acción galvánica a escala microscópica se describe mediante un sistema de ecuaciones que reúne los efectos de la difusión térmica, la codifusión debida a un gradiente de potencial químico y las contribuciones a la producción de entropía debidas al flujo de calor y a la corriente de difusión. La aplicación del modelo requiere validarse con experimentos en los que se obtengan valores adecuados de los coeficientes fenomenológicos. La naturaleza heterogénea del arreglo de los granos en la superficie del acero, corresponde con un mecanismo heterogéneo de la acción galvánica, por lo que los parámetros de ingeniería resultado del análisis son valores medios de las magnitudes de las propiedades extensivas del sistema.

Palabras clave: acción galvánica, acero al carbono, afinidad electrónica, procesos irreversibles, corrosión por celda local.

Abstract

An irreversible thermodynamics model is proposed to estimate galvanic action on a heterogeneous polycrystalline matrix, made on ferrite and pearlite grains, in order to find engineering parameters to account for the effect of electrochemical reactions due to corrosion processes on carbon steel. The model is based on an open system representing the surface of the metallic matrix and the electrolyte. The galvanic action at microscopic scale is described by a system of equations that meets thermal diffusion and chemical co diffusion effects with entropy production due to both heat and diffusion fluxes. The application of the model requires an experimental validation on which adequate values for the phenomenological coefficients were found. The heterogeneous nature of the grains arrangement on the carbon steel surface corresponds to a heterogeneous mechanism of galvanic action so that the resulting engineering parameters are mean values of the magnitude on the extensive properties of the system.

Keywords: galvanic action, carbon steel, electronic affinity, irreversible processes, local cell corrosion.

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