Desarrollo de diagramas de potencial-pH para aleaciones de hierro-cromo aplicados para predecir y analizar la corrosión en máquinas de absorción de LiBr

Abstract

[ES] El objetivo del presente trabajo es el desarrollo de diagramas de potencial-pH para aleaciones de hierro-cromo aplicados al estudio de la corrosión en máquinas de absorción de bromuro de litio (LiBr). Dichos diagramas serán una herramienta muy útil para predecir y analizar las condiciones de inmunidad, pasivación, corrosión y corrosión alcalina de las aleaciones de hierro-cromo en disoluciones acuosas concentradas de LiBr, en condiciones similares a las existentes en las máquinas de absorción de LiBr a escala industrial. Para el desarrollo del trabajo se realizarán las siguientes etapas: 1) búsqueda de los valores de energía libre de Gibbs de formación estándar para todas las especies químicas implicadas en el sistema hierro-cromo-bromuro-agua, 2) cálculo de la ecuaciones de las diferentes reacciones entre todas las especies químicas para el sistema considerado, 3) cálculo de las condiciones de equilibrio para cada una de las reacciones y 4) construcción de los diagramas de potencial-pH utilizando el software AutoCAD.

[EN] The goal of this Final Degree Project is the development of Pourbaix diagrams (also known as potential/pH diagram) for iron-chrome alloys, used to predict and analyse the corrosion in refrigeration systems that use Lithium bromide as an absorbent. Pourbaix diagrams were developed for the system Fe-Cr-Br--H2O with a LiBr concentration of 992g/L at 25 °C. Said diagrams get compared to Pourbaix diagrams for Iron-Chrome alloys in the absence of LiBr (system Fe-Cr-H2O). Poubaix diagrams allow us to predict and analyse the immunity conditions, passivation, corrosion and the alkaline corrosion of Iron-Chrome alloys in concentrated aqueous dissolutions of LiBr, in similar conditions to those existing ones at industrial scale in the absorption machines of LiBr. The assembling of Pourbaix diagrams gets done through the following stages: 1) Seeking data of standard Gibbs free energy of formation for all chemistry species implicated in the system Fe-Cr-Br--H2O, 2) Calculation of the equations of the different reactions among all the chemical species for the system considered, 3) Calculation of the equilibrium conditions for each of the reactions and 4) Assembling of potential-pH diagrams by using the program AutoCAD. The activity of the dissolved species for each system has a value of 10-6.The equilibrium conditions for the systems in the presence of LiBr gets calculated by using an activity of 2042,65 for the ion Br- and 0,118 for water.

Comparing Pourbaix diagrams for Iron-Chrome alloys in the absence and presence of LiBr shows that the corrosion areas related to soluble species increases in presence of LiBr. Nevertheless the corrosion areas at high potentials and alkaline corrosion areas decreases in presence of LiBr. Passivation and immunity areas decrease in presence of LiBr.