Revista LlItill(J(lme:rit:afi~Jlt'Jd~"- 7 'ateriales, Vol. 10 Nos. 1 & 2 (1propiedades mecnca,..del metal. La" lminasde duraluminio eXpUeSl.:1Sa la corrosin atmosfrica comien-zan a cambiar sus propiedades mecnica s cuando 1.1profun-

didad de la picadura excede el 6% del espesor inicial paraaleaciones sin clad y el 8% para aleaciones con dad [12].Es interesante notar que aunque en atmsferas industrialesmuchas aleaciones sufren una alta corrosin global, el efectosobre ellnite de fatiga smenor que cuando la corrosin atacaen una atmsfera marina. La corrosin en atmsferas industria-les es ms uniforme, mientras que en atmsferas marinas esmenos uniforme.Las aleaciones de duraluminio con clad no muestran ningunareduccin en el lmite de fatiga, aunque estn corrodas.Evidentemente, la tasa de corrosin del recubrimiento dad esbaja y ms uniforme que en otras aleaciones.Las aleaciones clad exhiben una inusual resistencia a lacorrosin en exposiciones atmosfricas. Esto es debido a labuena resistencia de la capa de dad. Sin embargo, las aleacio-nes sin clad se deterioran severamente.La agresividad de la atmsfera marina depende de variosfactores tales como: direccin del viento, cantidad de precipi-raciones, humedad relativa, etc. Diez aos de experimentoscon muestras de aleaciones en atmsfera marina, industrial yrural revelaron que la atmsfera ms agresiva para aleacionesde aluminio es la marina, a excepcin de la aleacin 3003-1'3y clad-duraluminio, para la" cuales la atmsfera ms agresivaes la industrial [11].Experimentos similares como el llevado a cabo en el presenteestudio, fueron realizados con lax rnismas aleaciones perodiferentes formas de proteccin anti-corrosiva y diferentestratamientos trmicos [13]. Esta exhaustiva investigacin deseis aos mostr, que las aleaciones 2024-1'3 y 7075-T6, sonsatisfactoriamente resistentes en todas las atmsferas ..Si unacomparacin de las diferentes atmsfera" es !I~cha, la atms-fera ms agresiva para estas aleaciones es la industrial, seguidapor la marina y la menos agresiva la rural.

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Revista Latinoamericana de M~talurgilly Materia/es, Vol. 1()Nos. 1 & 2 (1990)

investigacin junto a la De Havilland Aircraft, ron el fin deanalizar los efectos de los compuestos inhibidores de corro-sin a base de desplazamiento de agua sobre las caracters-ticas a la fatiga de uniones estructurales. Lo: resultadospreliminares mostraron poca influencia del compuesto en lafatiga [5],La efectividad de algunas frmulas preventivas desplazantesde agua con el objeto de inhibir las rajadura" debido' acorrosin por esfuerzos, fue investigado en Al 7075-T651.Las frmulas consistentes en pelculas aceitosas, pelculassuaves a base de grasa y pelcula" gruesas a base de resina,fueron efectivas en la reduccin de la" tasas de formacin detajaduras por corrosin bajo esfuerzos [6].Otro estudio realizado sobre la" aleaciones de alwninioaeronutico que son usadas para analizar la corrosin atmos-frica en la presente investigacin, Al 7075-T6 Y 2024-T3, fuellevado acabo con el fin de constatar el efecto preventivo anti-corrosivo de seis frmula, comerciales a base de "desplazantede agua" [7]. La evaluacin realizada a travs de examenmicroscpico di excelentes resultados.Prueba, en cmara de niebla salina bajo condiciones atmos-frica" acelerada", fueron realizadas prlaMarina Norteame-ricana con el fin de comprobar el efecto de compuestosdesplazantes de agua sobre una aleacin de Al 2024 existenteen sus aeronaves [8]. Los ensayos demostraron que elrecubrimiento controla la corrosin del alwninio significati-vamente. Adems exhibe 'unas buena" caractersticas deadhesin y flexibilidad. Igualmente el hecho de poder seraplicado con aerosol ofrece un rpido procedimiento paracompletar trabajos de reparacin.Un conjunto de prueba, realizadas durante cinco UlOS, mos-traron que el uso adecuado derecubrimicntos (zinc cromato)y sellantes, pueden duplicar el tiempo de inhibicin decorrosin en una aeronave expuesta a una atmsfera marina[9].Plantea la Asociacin Internacional de Lneas Areas lATA,que aunque el fenmeno corrosivo est bien entendido tantopor el constructor como por 'el operador, todava los costosanuales por corrosin continan siendo altos. Adems, losms recientes aviones comerciales del mercado exhibenmuchos defectos corrosivos que presentaban aviones de hacedos dcadas. Las razones son mltiples, incluyendo lasprcticas de mantenimiento invariables del operador a lolargo de los aos, costos iniciales altos para proveer la mejorproteccin ami-corrosiva durante la fabricacin, ignoranciapor parte del diseador de las condiciones reales de operacin,deterioro gradual de los recubrirnientox y una incapacidad deloperador por mantener la estructura de la aeronave en lascondiciones que se recibe.El comit de la IATA'igualmente se pronuncia por la vitalimportancia que constituye el chequear detenidamente cual-quier material que vaya a ser usado en labores de rnanteni-miento, con el objeto de constatar sus efectos sobre losmateriales de la aeronave. Los removedores de pintura son unejemplo palpable, sus depsitos son desastrosos para materia-les plsticos y un foco peligroso de corrosin. Igualmente losqumicos, insecticidas, espumas, agentes ami-incendio,

61

etc.[lO].La lATA en un documento destinado a orientar la seleccin demateriales para el diseo y mantenimiento en contra de lacorrosin en estructuras de 'aeronaves, establece que ancuando el campo de pruebas no destructivas contina enconstante avance y mejora, la inspeccin al "ojo" sigueconstituyendo la mejor actividad destinada a mantener laintegridad estructural.En Venezuela la investigacin destinada a estudiar el problemacorrosivo en aeronaves ha sido escasa. En el campo comercial,las lnea" area" han remitido en algunos casos sus problemasy fallas directamente al fabricante o representante tcnico,quienes dictaminan las causa" y establecen la medidas preven-tivas y correctivas aconsejables. Las Fuerzas Armadas hanllegado a establecer contacto con centros de investigacin delPas, para analizar diferentes falla" ocurridas a sus aeronaves.

11. METODOLOGlA

La investigacin se enfoc hacia dos reas:1. Estudio de la agresividad de la atmsfera marina-tropicalsobre muestra" de aleaciones de alwninio aeronutico.2. Estudio del efecto corrosivo de la atmsfera marina-tropicalsobre aeronaves.La primera se realiz a travs de una experimentacin en lazona de estudio, y la segunda por medio de una observacinde campo.

II.1. Experimentacin !,lecUnpo:

El estudio de la agresividad atmosfrica en el Aeropuerto deMaiqueta comprendi dos fases:1.Estudio de la agresividad atrnosrica sobre alwninio de usoaeronutico.2. Estudio de la salinidad atmosfrica.En cuanto a la tase 1, se procedi a la colocacin de cincuentay cuatro probetas sin recubrimiento protector, sobre un bancode muestras PU'(\ estudio de corrosin atmosfrica que tena unainclinacin de cuarenta y cinco grados. El mismo fue situadoen posicin frontal a la direccin del viento predominante enla zona (Foto #5).Las probetas de un tamao de 15 cm x 10 cm, y como ya semencion, de aleacin AI-Cu 2024-TI y Al-Zn 7075-T6,fueron colocadas en tres diferentes espesores: 0.025",0.040" YO.()(i)" (1). A continuacin se muestra la composicin qumicanominal de las aleaciones:

DesignacinAluminum Asxociation

Porcentaje de composicinCu Mn Mg Zn Cr Si

2024-T37075-T6

4.5 0.6 1.51.5 2.5

0.1 0.55.5 0.3 0.5

IS probetasjueron expuestas a la atmsfera y retiradas ~/I tres lotes; elprimero a los tres IHI!SI!.\', el segundo a los cinco meses y el tercero a los

siete meses.

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Para la instalacin y remocin de las probetas, se siguieron losprocedimientos establecidos en la designacin G1-81parte 10de la ASTM. El mtodo de limpieza de probetas una vezretiradas del lugar del experimento fue el de limpieza qumicacon solucin jabonosa, agua destilada y acetona; se considerste como el ms apropiado, debido a que el tiempo deexposicin de las placas no haba sido muy prolongado y sedeseaba no perder metal durante la limpieza para cubrir losobjetivos propuestos en la investigacin.La evaluacin de la corrosin se realiz por microscopio y porla determinacin del grado de apariencia fsica que presenta-ban las probetas. Se consideraron estas las tcnicas mssimples para determinar los efectos corrosivos sobre el alumi-nio. Los ensayos microestructurales incluyeron exmenesmeta.logrficos de picaduras, ralladuras y ataque intergranulartanto en microscopio ptico como electrnico de barrido;mientras que la apariencia consisti en determinar visual-mente la degradacin sufrida por el aluminio debido a laagresividad del medio atmosfrico.Esta tcnica de apariencia se basa en lo establecido en lanorma ASTM 01150-55, que fue modificada para adaptaraa los requerimientos de la investigacin. Se dise un formatoque registra la apariencia de la probeta a lo largo del tiempo,previo al retiro del lugar de exposicin y limpieza qunica.Los formatos presentan en el eje vertical un gradiente num-rico, el diez indica perfeccin o ausencia de degradacin enla apariencia y el cero representa una completa degradacin.El gradiente va de dos en dos. En el eje horizontal se colocael nmero de la placa.Para la ejecucin de lafase 2 se colocaron recipientes de unlitro para recolectar agua producto de precipitaciones. Se lesdetermin el pH y la conductividad.La determinacin de la precipitacin salina se obtuvo a travsdel mtodo conocido como ESDD (Equivalent Salt DepositDensity) [17]. Este mtodo se fundamenta en que la conduc-tividad elctrica de una solucin acuosa, es funcin de laconcentracin de las sales presentes.

1I.2. Observacin de camPO:

Se llev a cabo una observacin de campo dedicada adeterminar las frecuencias de reparacin por corrosin quepresentan las aeronaves, y detectar los principales tipos dedao corrosivo que ocurren en las mismas.Debido a que el estudio persigue optimar el mantenimientoanti-corrosivo en aeronaves, se escogi el Aeropuerto Inter-nacional "Simn Bolvar" de Maiqueta.Venezuela, como elrea donde desarrollar la investigacin por dos razones: a)Dicho aeropuerto es la base de operaciones y mantenimientode las lneas areas venezolana" ms importantes; y 2) Elaeropuerto est construido cerca del mar en la atmsferamarina tropical que favorece el estudio.Se opt por un muestreo estratcado y basndose en ciertosfundamentos tcnicos y logsticos, se escogi la lnea areaque posea un 41% de la nota de aeronaves comercialesgrandes. El tamao de la muestra agrup a diecisis (16)aviones.

La recoleccin de datos se realiz por un perodo de siete (7)meses en cada una de las aeronaves que tenan servicios demantenimiento menor programados. Paralelrunente se hizo unanlisis especial sobre una aeronave que tena una reparacinmayor u overhaul programado. La reparacin tuvo unaduracin de cuatro (4) meses.Para el registro de datos se dise un sistema de control yevaluacin de corrosin en aeronaves, por medio del sistema serecopil la informacin que permiti determinar las frecuen-cias de reparaciones debidas a mantenimiento ant-corrosvo yotros aspectos de inters.El instrumento de apoyo al sistema lo constituyeron hojas deregistro de datos las cuales eran llenadas en cada servicio demantenimiento menor y mayor. El formato usado aparece enla pgina siguiente. Vale la pena destacar en ese formato queel TPPC o tiempo de parada por corrosin, es el tiempo en horasque una aeronave permanece parada en un servicio ms alldelo planificado y programado, debido a una falla o reportecorrosivo.El estudio de la" frecuencias de reparacin de trabajos corrosi-vos, se hizo mediante la elaboracin de distribuciones defrecuencia y por medio de parmetros estadsticos representa-tivos como media y desviacin tpica. Las distribuciones defrecuencia realizadas fueron entre otras: a) Tiempos de repara-cin para trabajos de mantenimiento menor y b) Tiempos dereparacin para trabajos de mantenimiento mayor.

III. RESULTADOS

III. 1. CorrosiDen aeronayes

De la data recolectada, se obtuvieron los siguientes resultados(los costos se refieren a dlares del ao 1985):* Total de servicios de mantenimiento menor analizados: 55* Total de servicios de mantenimiento mayor analizados: 1* Tiempos de Parada por Corrosin: 31 trabajos que seextendieron ms all de lo planificado.

, * Total horas-hombre empleadas en reparaciones anti-corrosi-va" de mantenimiento menor: 4.427*Costo demano de obra en servicios de man tenimiento menor:$ 6.980.* Total horas-hombre empleadas en reparaciones anti-corrosi-vas de mantenimiento mayor: 11.437* Costo de mano de obra en servicio de mantenimiento mayor:$ 16.638*Costo demateriales usados en reparaciones anti-corrosivas demantenimiento menor: $ 3.856*Costo demateriales usados en reparaciones anti-corrosivas demantenimiento mayor: $ 2.403Considerando como costos totales la suma de los costos demano de obra y los de materiales se tiene:*Costo total servicio-de mantenimiento menor: $ 10.836*Costo total servicio de mantenimiento mayor: $ 19.040Durante la aplicacin del sistema de control y evaluacin decorrosin en aeronaves (siete meses), los costos de manteni-

Revista Latinoamericana de Metalurgia Y Materiales, Vol. 10 Nos. J & 2 (1990)

miento anti-corrosivo se ubicaron en $ 29.876En cuanto a las frecuencias de reparaciones anti-corrosivasse obtuvieron los siguientes resultados:Mantenimiento menor* Nmero de trabajos anti-corrosivos efectuados: 270*Nmero de trabajos donde no se usaron recubrirnien tos: 41* Tasa de fallas corrosivas respecto a las no corrosivas: 9%Mantenjmiento mayor* Nmero de trabajos anti-corrosivos efectuados: 53* Distribucin porcentual de los trabajos de acuerdo al tallerque los haya realizado:Taller de Servicio: 21%Taller de Overhaul: 26%Taller de Laminado: 53%

m.2. A~resiyidad atmosfrica.En cuanto a la corrosin atmosfrica sobre aleaciones dealuminio se obtuvieron los siguientes resultados para tres,cinco y siete meses de exposicin a la atmsfera:

Tres meses

* El promedio de degradacin aparente para las probeta s fuede 6,33.* La dispersin de los ndices de degradacin del materialrespecto al promedio fue de 0.73* La aleacin 2024-T3 de 0.025", y 0.060", fue la msafectada.* Ambas aleaciones en sus diferentes espesores presentaronataque corrosivo, siendo mayoritario el ataque en los bordesde las lminas, en las perforaciones hechas para sujetar lasprobetas al banco y en las discontinudades que presentaba elmetal (ralladuras). Se apreci pequeo ataque en el reacentral de las probetas.* Doce probetas presentaron pequeos ataques corrosivos enla cara no expuesta al viento, los mismos se apreciaronalrededor de las petforaciones.*El examen demicroscopa electrnica revel la presencia decorrosin por picaduras alrededor de las perforaciones y, enmenor grado, en reas ajenas a los bordes y orificios. .* El anlisis qumico determin la presencia de magneso yazufre como elementos qumicos preponderantes en laspicaduras. La ausencia de cloro y sodio probablemente sedebi a la limpieza efectuada sobre la" probetas que pudohaber removido estos elementos.

Cjnco meses

* El promedio de degradacin aparente para la" probetas fuede 5,6.* La dispersin de los ndices de degradacin del materialrespecto al promedio fue de 0,47.* La aleacin 7075-T6 de 0.060" fue la ms afectada.* El ataque corrosivo sigui acentundose en los bordes,perforaciones y discontinuidades de las lminas. Se notmayor cantidad de dao en la parte central.

63

* Se apreci ataque corrosivo en la cara no expuesta de todaslas probetas, centrndose la mayor cantidad alrededor de lasperforaciones y bordes.* En cuanto al anlisis de microscopa electrnica se not lapresencia de aparentes exfoliaciones en la cara no expuesta dela aleacin 7075-T6 de 0.025". Se continu apreciando la

. existencia de corrosin por picaduras. Igualmente corrosin enlos bordes no asociada a picaduras. El ataque alrededor de losorificios fue comn en todas la" clases de probetas (Fotos #1,2,3,4,7,9). El anlisis qufmico determin la presencia demagnesio, calcio, potasio, azufre y cloro en los puntoscorrodos.

Sjetemeses

* El promedio de degradacin aparente fue de 5,27.* La dispersin de los ndices de degradacin del material

, respecto iJ. promedio fue de 0,72.~ La aleacin 7075-T6 de 0.060" continu siendo la msafectada, presentando ataque corrosivo uniforme alrededor detoda la superficie.* La 2024-TI de 0.025" present el ataque localizado msfuerte, ubicado alrededor de las perforaciones.* Prosigui concentrndose el ataque en los bordes, perforacio-nes y discontnuidades; igualmente en la cara no expuesta delas probeta", siendo la ms afectada la 2024-T3 de 0.025"

En cuanto a la salinidad atmosfrica del aeropuerto de Maique-ta se obtuvieron los siguientes valores de precipitacin salina(paraI2mesesyenmg/cm2):a)0,54 b)I,08 c)1,32 d)1,20

IV. ANALISIS DE RESULTADOS

De los cincuenta y cinco servicios de mantenimiento menoranalizados, slo en seis servicios no se efectuaron reparacionesami-corrosivas, lo que signific que en un 89% de servicioshubo que hacer mantenimiento correctivo ami-corrosivo. Enel servicio de mantenimiento mayor, ms del 90% de lostrabajos estructurales de la aeronave fueron hechos porpresencia de ataque corrosivo.De acuerdo a los resultados obtenidos se puede afirmar que elrea de las aeronaves mayormente afectada por los ataquecorrosivo son las alas. Podra inferirse que por ser la superficieprcticamente plana, es ah donde se depositan con mayorfacilidad los contaminantes y sales marinas. Igualmente en losdespegues y aterrizajes es la superficie inferior de las ala" y elfuselaje, la que est expuesta al contacto de agua, sucio, grasa,etc., existente en la" pistas. El resto de las zona" afectadas porcorrosin en orden decreciente de magnitud fueron: el fuselaje,los estabilizadores, cocinas y baos, cubierta de los motores ytren de aterrizaje. La siguiente tabla, presenta los porcentajesde dao corrosivo encontrados en las reas mencionadas,correspondindose estos resultados con estudios similaresrealizados en otras lneas areas [1].

64 Lati"Amerinlll Iou mal ofMetallurgy

Revista Latimow...,ialllQJe etalurgia y Materiales, Vol. JONos. J & 2 (J990) 65

FOTOS DE MICROSCOPIA ELECfRONICA DE CINCO MESES DE EXPOSICION

FotolOl: AI7075-T6, espesorO.040"Aunrento2000x. Picaduraa gran aumento.

FOTO,~ (,~!:AI7075-T6, espesorO.,J60" Aumellto J50x. Ataquecorrosivo ..tlrededor de UII orificio aparentemente no asociadoCOII picaduras.

FOTOI03:AI7075-T6, espesorO.06()"Aumento 75{)x. Corro-sin en borde de la probeta aparentemente 110 asociado conpicaduras.

FOTO # 04: Al 2024-T3, espesor O.,J25"Aumento JOOx.Corro-sion en borde aparentemente tlO asociado con picaduras.

FOTO # 07: Al 2024-TJ, espesor 0.040" Alimento J5(Jx. Resi-duos de ataque corrosivo en parte central de la muestra.

FOTO #09: AI7075-T6, e.fpe.fnrO.025"Aumento5{)()x.Aparen-te formacin exfoliada en el anverso de la probeta,

66 Latin/vmerican Joumal 01Metallurgy ami Materials, Vo/. 10 Nos. 1 &: 2 (1990)

Dao Corrosivo

Area flota No. 1 flota No. 2

Ala 51% 60%Fuselaje 21% 23%Estabilizadores 17% 11%Galleys y baos 8,5% 2%Motores 2%Tren de aterrizaje 2,5% 2%

La corrosin encontrada en estas reas fue en su mayora porpicaduras, aunque tambin se observ la presencia de corro-sin por exfoliacin y corrosin bajo esfuerzo. Los productosde corrosin hallados en la" piezas, una vez analizadasqumicamente, correspondieron en gran parte a cloro, azufrey magnesio.Probablemente por la falta de una inspeccin adecuada, elporcentaje de corrosin en los trenes de aterrizaje es escaso,cuando las experiencia" demuestran ser una de las reas mssusceptibles al deterioro corrosivo [18].Se comprob cmo las aeronaves con.altas horas y ciclos devuelo son la" que presentaron, por lo general, el mayor ataquecorrosivo. Este resultado es lgico, a mayores horas de vueloy ciclos, la resistencia estructural de la aeronave va disminu-yendo, facilitando la presencia del fenmeno corrosivo. Elaluminio habr sufrido esfuerzos cclicos que acumularndislocaciones produciendo as mayor sensibilidad al ataquecorrosivo.Precismnente hoy da, los fabricantes de aeronaves estnimplantando programas de inspecciones estructurales espe-ciales a aquellos aviones con altas horas y ciclos de vuelo, conel fin de prevenir la fatiga estructural debida a daos corrosi-vos [19].Se demostr como las aleaciones de aluminio aeronutico2024-T3 y 7075-T6 no recubiertas, son atacadas sin excep-cin por la corrosin, llegndose a presentar desde unaincipiente picadura hasta la presencia de rajadura s productode la corrosin bajo esfuerzos.Durante el estudio se encontraron diferentes tipos de corro-sin, en orden decreciente de importancia fueron: corrosinpor picadura s, bajo esfuerzos, intergranular y exfoliacin.

V. CONCLUSIONES

- La atmsfera en el Aeropuerto Internacional Simn Bolvarde Maiqueta es agresiva y severamente corrosiva para lasestructura" de aluminio de la" aeronaves.- Las caractersticas de la atmsfera, y el bajo nivel demantenimiento anti-corrosivo existente, son los principalesfactores que int1uyen en el deterioro JX)r corrosin quepresentan las aeronaves.- La s aleaciones de aluminio aeronutica 2024- T3 y 7075-T6no protegidas con recubrimientos ami-corrosivos adecuados,presentan deterioro por corrosin atmosfrica en un periodode tiempo inferior a tres meses.

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