Effect of aeration on Tafelian behavior of the carbon steel corrosion in acid sulfate medium

Abstract

RESUMEN: Este estudio presenta un análisis de corrosión del acero al carbono mediante pruebas de polarización electroquímica en un electrodo de disco rotatorio en varias condiciones de aireación e hidrodinámicas en solución 0,2 mol L-1 K2 SO4 a pH 3. Las reacciones implicadas en la disolución del acero se analizan estudiando Tafel regiones de las curvas de polarización, lo que confirma que el oxígeno disuelto desempeña un papel predominante en la corrosión del metal. La velocidad de corrosión fue 35 veces mayor en condiciones de aireación natural que en el medio desaireado. Bajo condiciones de aireación natural no es posible realizar un análisis simple de la corrosión del acero a partir de la extrapolación de las pendientes de Tafel, ya que tales pendientes no están bien definidas debido a la formación de óxido en la región anódica y a la influencia del transporte de masa en la región catódica. En los potenciales de polarización catódica y con aireación natural, hay un aumento en las corrientes de polarización con respecto al sistema desaireado y la reacción de reducción de oxígeno es controlada por el transporte de masa. Bajo condiciones desaireadas y en potenciales de polarización intermedios, hay un cambio en el mecanismo de disolución del acero. A altos sobrepotenciales, la velocidad de disolución del acero tiende a ser igual en ambos sistemas (aireado y desaireado), porque la corrosión del metal. Palabras clave: Acero al carbono, ley de Tafel, corrosión, sulfato, difusión de oxígeno.

ABSTRACT: This study presents a corrosion analysis of carbon steel by electrochemical polarization tests on a rotating disk electrode at several aeration and hydrodynamic conditions in solution 0.2 mol L-1 K2 SO4 at pH 3. The reactions involved in the dissolution of the steel are analyzed by studying the Tafel regions of the polarization curves, confirming that the dissolved oxygen plays a predominant role in the corrosion of the metal. The corrosion rate was 35 times higher in natural aeration conditions than in the deaerated medium. Under natural aeration conditions, it is not possible to make a simple analysis of the corrosion of the steel from the extrapolation of the Tafel slopes since such slopes were not well defined due to the formation of rust in the anodic region and the influence of mass transport in the cathodic region. At cathodic polarization potentials and with natural aeration, there is an increase in polarization currents with respect to the deaerated system and the oxygen reduction reaction is controlled by the mass transport. Under deaerated conditions and at intermediate polarization potentials, there is a change in the dissolution mechanism of the steel. At high overpotential, the rate of dissolution of the steel tends to be equal in both systems, aerated and deaerated because the corrosion of the metal is controlled by the diffusion of species through corrosion products film. Keywords: Carbon steel, Tafel’s law, corrosion, sulfate, oxygen diffusion.