Prueba de inmersión

La prueba de inmersión se considera una de las más efectivas. prueba de corrosión Métodos para evaluar la resistencia de un material a la corrosión bajo exposición controlada a líquidos. En esta prueba, los componentes de la muestra se sumergen en una solución salina del 3% al 5% durante un período específico y se evalúa el efecto. La evaluación se realiza midiendo la velocidad de corrosión, la pérdida de peso y otras propiedades mecánicas de los componentes. Esta prueba proporciona información valiosa sobre el material de recubrimiento para la fabricación de componentes en diversas industrias, como la automotriz, la de ingeniería y la aeroespacial.

¿Por qué se realiza la prueba de inmersión?

La prueba de inmersión se realiza para:

• Evaluar la durabilidad del material en diversos entornos líquidos.
• Predecir la evaluación de la corrosión a largo plazo para predecir el rendimiento de metales y aleaciones.
• Ayudar en la selección de materiales comparando la resistencia a la corrosión.
• Evaluar la efectividad de los recubrimientos y tratamientos protectores en condiciones de inmersión.

Proceso de prueba de inmersión

Preparación de componentes

El primer paso para realizar una prueba de inmersión es preparar la muestra o sus componentes para que los resultados sean más realistas. A continuación, se presentan algunos preparativos:

• Generalmente se toman componentes de muestra de dimensión 2.5 cm × 5 cm × 0.3 cm.
• Si existe algún tipo de posibilidad de tensión mecánica en condiciones reales, los componentes pueden doblarse en forma de U, anillos en C o barras de tensión.
• Para comprobar la grieta, se pueden realizar orificios de corrosión. Para simular la corrosión en la grieta, se pueden utilizar formadores de grietas, como arandelas o calzas.

Limpieza del componente antes de la prueba

Tras preparar los componentes, se limpian a fondo antes de sumergirlos en una solución salina. Para ello, se limpian con un cepillo de nailon o un limpiador sin cloro y se enjuagan con agua destilada. En este paso, se elimina el polvo, el aceite y cualquier otro residuo del componente.

Mediciones previas a la prueba

Antes de sumergir los componentes de la muestra en la solución, se miden su peso y dimensiones, lo que ayuda a calcular la pérdida de peso después de la prueba.

Realización de la prueba de inmersión

Ahora, los componentes se suspenden en la solución corrosiva sin entrar en contacto entre sí ni con el recipiente. La solución de prueba, el volumen, la temperatura y la agitación se seleccionan según la norma bajo la cual se realiza la prueba. Por ejemplo, las condiciones de la prueba de corrosión por inmersión ASTM G31 se resumen a continuación:

Parámetro	Especificaciones
Composición de la solución	3.5 % de NaCl (simulación marina) o 1 N HCl (pruebas agresivas)
Control de la temperatura	25 ± 2 °C (estándar); hasta 45 °C para condiciones severas
pH de la solución	Registre el pH inicial; ajuste con HCl o NaOH; mantenga si el pH afecta los resultados
Aireación	Aireado: burbujeo de aire; desaireado: burbujeo de nitrógeno o argón antes y durante la prueba
Velocidad de la solución	Utilice sistemas de flujo (por ejemplo, solución agitada, cilindro giratorio); registre el tipo y la magnitud
Duración del exámen	Generalmente de 24 a 168 horas; tiempo suficiente para una corrosión medible sin desconchado

Inspección posterior a la prueba

Una vez finalizada la prueba, se extraen los componentes de la solución y se realiza una inspección visual. Esto se realiza generalmente con aumento óptico para localizar corrosión, picaduras o corrosión intersticial. Antes de cualquier limpieza, se examinan visualmente las muestras, a menudo con aumento óptico, para localizar áreas de ataque localizadas, como picaduras o corrosión intersticial.

Limpieza posterior a la prueba

Finalmente, se limpian los componentes para verificar con precisión la pérdida de masa durante la inmersión. La limpieza se realiza según normas como ASTM G1 o ASTM G31. Tras la limpieza, se vuelven a pesar los componentes para calcular la pérdida de masa total.

Cálculo y evaluación de la tasa de corrosión

En el último paso, se calcula la velocidad de corrosión basándose en la pérdida de masa sobre la superficie expuesta y la duración de la prueba. Esta pérdida de masa suele expresarse en milésimas de pulgada por año (mpy) o milímetros por año (mm/a). La fórmula utilizada para calcular la pérdida de masa es la siguiente:

Tasa de corrosión (mpy) = (534 × W) / (D × A × T)

Tasa de corrosión (mm/a) = (87.6 × W) / (D × A × T)

Lugar:

• K = constante para convertir unidades, 534 (mpy), 87.6 (mm/y)
• W = pérdida de peso de la muestra (en mg)
• A = superficie expuesta (en cm²)
• T = tiempo (en horas)
• D = densidad (en g/cm³)

Criterios de falla de la prueba de inmersión

A continuación se presentan los criterios de falla comunes utilizados en las pruebas de corrosión por inmersión según la guía ASTM G31

Tasa de corrosión excesiva

Si la tasa de corrosión calculada supera los límites aceptables para el material o la aplicación, la prueba se considera fallida. Estos límites pueden variar según la industria y el entorno operativo.

Picaduras o ataque localizado

Durante la inspección visual, si se indica corrosión localizada, como picaduras, grietas o ataques intergranulares, esto provoca la falla de los componentes.

Degradación del material o daño superficial

La rugosidad severa de la superficie, la decoloración, el agrietamiento o la delaminación de los revestimientos también indican una falla.

Pérdida de integridad mecánica

Si el componente pierde su resistencia a la tracción, dureza o ductilidad después de la prueba de inmersión, se clasifica como una falla.

Pérdida de masa más allá de la tolerancia aceptable

En los cálculos de pruebas de inmersión, se mide la pérdida de masa de un componente si supera el límite esperado. Esto también indica una falla. Si bien la pérdida de masa es esperada, una reducción de peso por encima de los umbrales predefinidos indica corrosión excesiva y falla.

Tipos de pruebas de inmersión

Prueba de inmersión en agua

Esta prueba se utiliza para evaluar el comportamiento general de la corrosión en entornos acuáticos naturales o simulados. Entonces, ¿cómo se realiza la prueba de óxido en agua? Generalmente, en las pruebas de inmersión en agua, los componentes se sumergen a una temperatura específica durante un tiempo determinado. Las condiciones de inmersión en agua se establecen según normas como ISO 21809-1 e ISO 21809-3.

Prueba de inmersión química

Una prueba de inmersión química se utiliza típicamente para simular entornos químicos agresivos y estudiar mecanismos específicos de corrosión. En esta prueba, los componentes se sumergen en soluciones químicas agresivas, como ácidos, álcalis o soluciones salinas. Esta prueba se realiza para comprobar la resistencia del componente al ataque ácido, la corrosión alcalina o la corrosión inducida por sales.

Prueba de inmersión acelerada

Esta prueba suele estar diseñada para acelerar el proceso de corrosión mediante condiciones o productos químicos más rigurosos. En este caso, se mantienen temperaturas elevadas, caudales de solución más altos o un pH modificado para obtener resultados rápidamente.

Aplicaciones de la prueba de inmersión

Componentes y sistemas electrónicos

Se utiliza para comprobar el rendimiento de diversos dispositivos eléctricos, como conectores, placas de circuito impreso (PCB) y carcasas, cuando se exponen a la humedad. Las pruebas de inmersión de estos componentes garantizan que, incluso en condiciones de humedad o contaminación, mantengan su funcionamiento sin fallos.

Recubrimientos y recubrimientos protectores

Las pruebas de inmersión también se utilizan para evaluar el enchapado o los recubrimientos de superficies, como niquelado y el galvanizado, y qué tan bien resisten la corrosión. Ayuda a los ingenieros a elegir el revestimiento y el material adecuados para los componentes.

Componentes automotrices

Las pruebas de inmersión se utilizan en el sector automotriz, donde las piezas son más propensas a la exposición al agua salada, productos químicos y variaciones de temperatura. En este caso, piezas como pernos, carcasas de motor o componentes del tren de aterrizaje se someten a pruebas de inmersión. Esto garantiza su resistencia a la corrosión y su durabilidad durante toda la vida útil del vehículo.

Ventajas y limitaciones de la prueba de inmersión

Ventajas de la prueba de inmersión

Sencillo y rentable

Las configuraciones de pruebas de inmersión son relativamente económicas en comparación con los métodos electroquímicos, pero las pruebas de precisión pueden requerir baños de temperatura controlada o sistemas de dosificación automatizados.

Simula condiciones del mundo real

La prueba de inmersión se caracteriza por replicar entornos de servicio reales, como medios marinos, industriales o ácidos. Esto permite probar materiales en condiciones realistas.

Recubrimiento de soportes

Las pruebas de inmersión son muy eficaces para evaluar el rendimiento de los recubrimientos protectores. Permiten determinar su rendimiento en condiciones adversas.

Aplicable en todas las industrias

Las pruebas de inmersión son versátiles y se utilizan ampliamente en industrias como la automotriz, la marina y la electrónica para evaluar la durabilidad en entornos líquidos.

Limitaciones de las pruebas de inmersión

Requiere mucho tiempo para una evaluación a largo plazo

Las pruebas de inmersión pueden requerir mucho tiempo, especialmente para materiales resistentes a la corrosión. Pueden tardar desde unas pocas horas hasta semanas.

Requiere limpieza y análisis posteriores a la prueba

En las pruebas de inmersión, la evaluación final se realiza midiendo la pérdida de peso, lo que requiere una limpieza cuidadosa de los productos de corrosión sin retirar el material base. Esto puede aumentar el riesgo de error si no se realiza una limpieza cuidadosa.

Falta de monitoreo en tiempo real

A diferencia de los métodos electroquímicos, las pruebas de inmersión no permiten el monitoreo continuo del comportamiento de la corrosión.

Potencial de contaminación de la solución

En pruebas de inmersión a largo plazo, los iones metálicos disueltos pueden alterar la composición química de la solución. Esto puede afectar los resultados a menos que las soluciones se reemplacen o monitoreen periódicamente.

Prueba de inmersión vs. prueba de niebla salina

La siguiente tabla compara las diferencias entre las pruebas de inmersión y prueba de niebla salina en detalle.

Aspecto	Prueba del spray de sal	Prueba de inmersión
Exposición	Expone piezas a una niebla salina en el aire.	Sumerge completamente las piezas en una solución líquida.
Entorno simulado	Corrosión atmosférica (por ejemplo, aire costero)	Corrosión por contacto con líquidos (por ejemplo, piezas sumergidas)
Estándar común	ASTM B117	ASTM G31
Solución típica	5% de NaCl atomizado en niebla	3–5% de NaCl o solución ácida en forma líquida
Estilo de aplicación	Cámara seca con salmuera pulverizada	Tanque con muestras completamente sumergidas
Proposito	Prueba acelerada de recubrimientos o pinturas en aire	Evaluar material o revestimiento en uso sumergido