Introdução A Corrosão 4l2w5f

Corrosão FABRÍCIO BAGLI SIQUEIRA [email protected]

Unidade I: Conceito de corrosão ◦ Processo destrutivo que afeta os materiais metálicos expostos aos meios agressivos  perda de massa sem a alterações significativas das propriedades mecânicas ou a redução das propriedades mecânicas sem perda notável de massa; ◦ Corrosão química ou corrosão seca; ◦ Corrosão eletroquímica ou corrosão úmida; ◦ Me + X  Me n+ + X n- ou Me + X n+  Me n+ + X (reação de oxi-redução) ◦ Me  Me n+ (reação de oxidação) ◦ X + ne  X n- ou X n+  X (reação de redução)

2Fe + O2 → 2FeO FeO + 2O2 → 2Fe2O3 2FeO + 2Fe2O3 → 2Fe3O4, ou simplesmente, FeO + Fe2O3 → Fe3O4 (magnetita)

Unidade I: Conceito de corrosão Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos: O2, S, H2S, CO2 ..... Produz compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos.

Onde a corrosão está presente? ◦ Em estruturas metálicas como minerodutos, oleodutos e gasodutos;

Onde a corrosão está presente? ◦ Píers de embarcações, tanques de combustíveis;

Onde a corrosão está presente? ◦ Meios de transporte (trens, navios, aviões, automóveis, caminhões, ônibus);

Onde a corrosão está presente? ◦ Estruturas metálicas sobre o solo ou aéreas (torres de transmissão de energia elétrica, postes de iluminação, linhas telefônicas, viadutos,...);

Onde a corrosão está presente? ◦ Equipamentos eletrônicos, torres de transmissão de rádio, TV, radar, antenas, etc.

Onde mais pode ocorrer a corrosão ◦ Deterioração de cimento por sulfato; ◦ Perda de elasticidade da borracha pela oxidação por ozônio; ◦ Perda de resistência da madeira pela exposição à soluções ácidas ou sais ácidos (hidrólise da celulose).

Onde a corrosão está presente? Em estruturas metálicas como minerodutos, oleodutos e gasodutos; píers de embarcações, tanques de combustíveis;

Meios de transporte (trens, navios, aviões, automóveis, caminhões, ônibus);

Onde a corrosão está presente?  Estruturas metálicas sobre o solo ou aéreas (torres de transmissão de energia elétrica, postes de iluminação, linhas telefônicas, viadutos, ...);

 Equipamentos eletrônicos, torres de transmissão de TV, radar, antenas, etc.

rádio,

Concluindo: Definição de Corrosão: De um modo geral, a corrosão é um processo resultante da ação do meio sobre um determinado material (geralmente metais), causando sua deterioração. Esta degradação diminui a durabilidade e o desempenho dos materiais.

 Por que se preocupar com a corrosão?

• Custo; • Segurança; • Conservação de recursos.

As reservas de metais e a energia disponível em nosso planeta são limitadas.

Unidade I: Importância da corrosão ◦ Acidentes (perda de vidas ou invalidez): queda de pontes e aviões, explosão de caldeiras, vazamento de oleodutos; ◦ Contaminação (deterioração da saúde): canalizações de chumbo, alambiques de cobre.

◦ Insalubridade: umidade causada por vazamentos, vazamento de produtos tóxicos (p.ex.gás). ◦ Economia popular: produtos de consumo de durabilidade comprometida pela deterioração.

Unidade I: Importância da corrosão CUSTOS DIRETOS • CUSTOS CORRETIVOS - reparos - reposição de material • CUSTOS PREVENTIVOS - revestimentos (pintura e outros) - material resistente à corrosão - proteção catódica - inibidores de corrosão - desumidificação de armazém - superdimensionamento

CUSTOS INDIRETOS - interrupção de produção - perda de materiais - perda de eficiência - contaminação de produtos

Modos como se manifestam os efeitos danosos da corrosão:   

  

Perda de qualidade na aparência; Elevação do custo de manutenção; Interrupção do funcionamento; Contaminação de produtos; Perda de produtos em processamento ou processados; Redução da segurança.

Unidade I: Custos de corrosão ◦ Fontana em 1986 afirmava que cerca de 30 bilhões de dólares poderiam ser economizados se fossem feitas prevenções contra a corrosão; ◦ EUA (1949)  U$ 5,5 bilhões  2,1 % do PIB ◦ Bruxelas, Bélgica (1937): durante uma reunião foi apresentado um que dizia: “Enquanto você lê este , 750 Kg de ferro estão sendo corroídos; ◦ Em 1965 U$ 10 bilhões: EUA ◦ Em 1969, o ministro da Tecnologia do Reino Unido determinou a criação  auxiliar ao combate à corrosão ◦ 1975 nos EUA  U$ 70 bilhões  4,5 % do PIB ◦ 2005 no Brasil  U$ 22,12 bilhões  3,5 % do PIB

Unidade I: Custos de corrosão Infraestrutura 16,4%

14,6% Governo Transporte 21,5%

Produção e Fabricação

12,8%

Utilidades 34,7%

Custos diretos da corrosão por setor industrial nos EUA, conforme relatório citado FHWA (US$ 137,9 bilhões) - Jambo

Unidade I: Custos de corrosão Pontes e Viadutos

36,7%

31%Oleodutos e Gasodutos

1,3% Armazenagem de produtos perigosos

Pontos e vias fluviais

31%

Custos diretos da corrosão no setor infraestrutura (US$ 22,6 bilhões)

Unidade I: Custos de corrosão Eletrodomésticos Processamento de alimentos 11,89%

8,49%

Exploração e produção de petróleo

7,99% 0,6% Mineração

Agricultura 6,29%

20,98% Refino de petróleo

34,07% Papel e celulose

9,69% Químicos, petroquímicos e farmacêuticos

Custos diretos da corrosão no setor Produção e Manufatura (US$ 17,6 bilhões)

Unidade I: Custos de corrosão Armazenamento de rejeitos nucleares 67,8%

32,2% Equipamentos e instalações militares Custos diretos da corrosão no setor governo (US$ 20,1 bilhões)

Unidade I: Custos de corrosão 9% Navios

79% Veículos automotores

7% Aviação 2% 3% Ferrovias Transportes de materiais perigosos

Custos diretos da corrosão no setor de transporte (US$ 29,7 bilhões)

Unidade I: Custos de corrosão 10,4% Distribuição de gás

Água e esgoto 75,2%

14,4% Eletricidade

Custos diretos da corrosão no setor utilidades (US$ 47,9 bilhões)

Unidade I: Custos de corrosão

Custos da corrosão-Métodos e serviços (US$ 121,4 bilhões)

Unidade I: Estratégias de prevenção 1) Estratégias não técnicas: ◦ aumento da consciência para os elevados custos de corrosão e o potencial de economia do país; ◦ alteração de políticas, diretrizes, normas e práticas de gerenciamento para aumentar os ganhos decorrentes de redução da corrosão; ◦ melhoria da educação e treinamento dos profissionais. ◦

Unidade I: Estratégias de prevenção ◦ ◦ ◦ ◦

2) Estratégias técnicas: avanço das práticas de projeto para melhoria de gerenciamento da corrosão; avanço dos métodos de avaliação de desempenho de predição de vida; avanço da tecnologia de corrosão através da pesquisa, desenvolvimento e implementação de novas tecnologias.

Importância: Perdas/Custos: Conclusão: Quanto mais avançado tecnologicamente é um país, mais elevado é o seu gasto com corrosão;

 Medidas de prevenção e combate não podem ser planos secundários;

A corrosão não é somente um problema econômico: Segurança: a fratura de partes críticas de aviões,

trens,

automóveis

pode

causar

desastres; Interrupção de comunicações: corrosão em cabos telefônicos; Preservação

de

monumentos

históricos:

poluição atmosférica = presença de ácidos sulfuroso e sulfúrico (chuva ácida); Poluição ambiental: corrosão de tanques de

combustíveis e tubulações que podem poluir lagos, solos, rios, mares, lençóis freáticos...

Exemplos: 1967  Queda da ponte Silver Bridge sobre rio Ohio devido a corrosão sob tensão  46 mortes;

1987  Na Suíça ocorreu a queda da cobertura de uma piscina térmica devido à corrosão do aço pela produção de HCl através do tratamento da água com Cl  falha de projeto  12 mortes; 1986  No Minnesota (EUA) a corrosão de uma tubulação de gasolina provocou incêndio  2 mortes; 2009  Brasil (Salvador) – corrosão de postes de iluminação e de pilastras de viadutos pela ação da amônia de urina humana, prejudicando a segurança da população e gerando um custo de recuperação de R$ 500 mil;

Casos de corrosão de monumentos históricos de incalculáveis valores.

Alguns benefício da Corrosão: Lado positivo da corrosão: Oxidação de aço inoxidável (formação de película protetora do Cr2O3); Anodização do Al ou ligas (oxidação de peças de Al) formando Al2O3 que proteje a superfície e além de conferir um aspecto decorativo;

Atitudes que devem ser tomadas ao se observar o processo de corrosão: 

Uma vez identificada a ocorrência de um processo corrosivo, deve-se estudar a extensão do ataque, o tipo de ataque e deve-se fazer o levantamento das prováveis causas.



Seqüência: ◦ Verificar a compatibilidade do meio corrosivo e material (tabelas); ◦ Verificar condições operacionais; ◦ Verificar relatórios de inspeção de equipamentos (ocorrências); ◦ Estabelecer o mecanismo responsável; econômica (custos avaliação ◦ Proceder diretos/indiretos); ◦ Indicar medidas de proteção.

Principais meios corrosivos e Respectivos Eletrólitos: O que são eletrólitos??

Principais meios corrosivos e Respectivos Eletrólitos: Atmosfera:

o ar contém umidade, sais em

suspensão,gases

industriais, poeira, etc. O eletrólito constitui-se da água que condensa na superfície metálica, na presença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo; Solos: os solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos;

OBS: Um determinado meio pode ser extremamente agressivo para um determinado material e inofensivo para outro.

Principais meios corrosivos e Respectivos Eletrólitos: Águas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas águas podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentes diversos e gases dissolvidos. Outros constituintes, além de sais dissolvidos, podem também acelerar o processo corrosivo; Produtos químicos: os produtos químicos, desde que em contato com água ou com umidade e formem um eletrólito, podem provocar corrosão eletroquímica

Principais meios corrosivos e Respectivos Eletrólitos: Água do mar: estas águas contêm uma quantidade apreciável de sais. Uma análise da água do mar apresenta em média os seguintes constituintes em gramas por litro de água: Cloreto (Cl-)

18,9799

Sulfato (SO -)

2,6486

Bicarbonato (HCO )

0,1397

Brometo (Br-)

0,0646

Fluoreto (F-)

0,0013

Ácido Bórico (H3BO3)

0,0260

Sódio (Na+)

10,5561

Magnésio (Mg2+)

1,2720

Cálcio (Ca2+)

0,4001

Potássio (K+)

0,3800

Estrôncio (Sr 2+)

0,0133

Obs. A água do mar em virtude da presença acentuada de sais, é um eletrólito por excelência.

Meios corrosivos: aquoso 

Águas naturais: água salgada e água doce;

 Fatores “corrosivos”: ◦ ◦ ◦ ◦ ◦ ◦

Gases e sais dissolvidos Material orgânico Bactérias e algas Sólidos em suspensão pH e temperatura Movimentação da água

Meios corrosivos: aquoso 

Chuva ácida: A queima de carvão e de combustíveis fósseis (ricos em carbono) e os poluentes industriais lançam dióxido de enxofre e de nitrogênio na atmosfera. Estes gases combinam-se com o hidrogênio presente na atmosfera sob a forma de vapor de água. O resultado são as chuvas ácidas. As águas da chuva, assim como a geada, neve e neblina, ficam carregadas de ácido sulfúrico ou ácido nítrico. Ao caírem na superfície, alteram a composição química do solo e das águas, atingem as cadeias alimentares, destroem florestas e lavouras, atacam estruturas metálicas, monumentos e edificações.

Meios corrosivos: artificiais e solo 

Meios artificiais: produtos químicos em geral;



Solos: ◦ Aeração ◦ Umidade ◦ pH ◦ Microorganismos ◦ Condições climáticas ◦ Heterogeneidades do solo ◦ Presença de sais, água e gases

Importância de entender a Corrosão: A deterioração leva:  Ao desgaste  À variações químicas na composição  À modificações estruturais

Modificam as propriedades dos materiais.

Em geral a corrosão é um processo espontâneo O Profissional relacionado à esta área deve:  Saber como evitar condições de corrosão severa;  Proteger adequadamente os materiais contra a corrosão.

Importância de entender a Corrosão: Mecanismos envolvidos:

Corrosão Química: Mecanismo Químico (Ação Química) Corrosão Eletroquímica: Mecanismo Eletroquímico

Conceito de Corrosão: Processos corrosivos classificados em dois grupos:

• Corrosão Química

• Corrosão Eletroquímica

Corrosão química: ◦ ◦ ◦ ◦

(corrosão ou oxidação em altas temperaturas) Processo menos frequente na natureza Sob temperaturas são elevadas. Caracteriza por:

• Ausência da água líquida; • Temperaturas acima do ponto de orvalho da água;

• Interação direta entre o metal e o meio corrosivo. ◦ Corrosão química não se necessita de água líquida. ◦ Corrosão química = Corrosão seca.

Corrosão química: ◦ Interação direta entre o metal e o meio corrosivo. ◦ Conhecidos por corrosão ou oxidação em altas temperaturas. ◦ Ocorre em equipamentos que trabalham aquecidos: fornos, caldeiras, unidades de processo, etc.

Caldeiras industriais

Corrosão química: Ti 4+ + O2-  Ti 4+ O2O2 + 4e  2 O2-

O2

Ti  Ti 4+ + 4e

Ti

TiO2

Figura: Representação esquemática de uma reação de oxi-redução da natureza química.

Mecanismo Químico: Corrosão Química:

• No caso de um metal, o processo consiste numa reação química entre o meio corrosivo e o material metálico, resultando na formação de um produto de corrosão sobre a sua superfície. Um exemplo deste processo é a corrosão de zinco metálico em presença de ácido sulfúrico:

Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2

Mecanismo Químico: Corrosão Química: • Os polímeros (plásticos e borrachas) também podem sofrer corrosão, ou melhor, uma degradação, pela ação do meio, de solventes ou de oxidantes enérgicos. Nesta corrosão, as reações químicas levam à “quebra” das macromoléculas, em geral com comprometimento das propriedades físicas e químicas do material, como ocorre na hidrólise do poli(tereftalato de etileno) (PET). Desta forma, há a descaracterização do material com a perda da rigidez e da flexibilidade, acarretando o seu desgaste, além de mudanças no seu aspecto.

Mecanismo Químico: Corrosão Química:

•A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem como uma de causas a corrosão química, devida à ação dos agentes poluentes sobre seus constituintes (cimento, areia e agregados de diferentes tamanhos). •Esta corrosão também afeta a estabilidade e durabilidade das estruturas, sendo muito rápida e progressiva. Fatores mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variação de temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (em geral ácidos e sais) são os responsáveis por esse processo. O concreto é constituído principalmente por silicatos e aluminatos de cálcio e óxido de ferro, que se decompõem ao entrar em contato com ácidos, conforme representado na Equação:

3CaO.2SiO2.3H2O + 6HCl → 3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O

Mecanismo Químico: Corrosão Química: 

Reação genérica da corrosão química ou seja, corrosão seca: METAL + OXIGÊNIO (sem presença de água)  ÓXIDO DO METAL



O óxido do metal pode formar uma camada ivadora, que constitui uma barreira para que a corrosão continue (barreira para a entrada de O2).



Esta camada ivadora é fina e aderente.



A corrosão só se processa por difusão do oxigênio.

Mecanismo Químico: Corrosão Química:

Camada iva: É uma camada extremamente fina, contínua, estável e resistente, formada sobre superfície do aço inox. Esta camada protege o inox contra a corrosão. O aço inoxidável é uma liga de ferro e crômio, podendo conter também níquel, molibdênio e outros elementos, que apresentam alta resistência à oxidação atmosférica. Esta camada protege o inox contra a corrosão.

Mecanismo Químico: Corrosão Química: Camada iva: Aço Inoxidável Estes elementos de liga, em particular o crômio, conferem uma excelente resistência à corrosão quando comparados com os aços carbono. Eles são, na realidade, aços oxidáveis. Isto é, o crômio presente na liga oxidase em o com o oxigênio do ar, formando uma película, muito fina e estável, de óxido de crômio (Cr2O3), que se forma na superfície exposta ao meio. Ela é denominada camada iva e tem como função proteger a superfície do aço contra processos corrosivos.

EXEMPLO DE METAIS QUE FORMAM CAMADA IVADORA DE ÓXIDO, COM PROTEÇÃO EFICIENTE:

Al  Pb  Cr  Aço inox  Ti 

Mecanismo Químico: Corrosão do ferro ao ar seco: METAL + OXIGÊNIO (sem presença de água)  ÓXIDO DO METAL



Fe + ½ O2

FeO

T= 1000 C



3Fe + 2O2

Fe3O4

T= 600 C



2Fe + 3/2 O2

Fe2O3

T= 400 C

Em geral, a temperatura influencia na velocidade de corrosão, porque a mesma, influencia a difusão.

Corrosão eletroquímica ◦ (mais frequente na natureza) Caracterizada por:

• Necessidade da presença de água no estado líquido; • Forma uma pilha ou célula de corrosão, com a circulação de elétrons na superfície metálica. ◦ Como o eletrólito contem água líquida, a corrosão eletroquímica é denominada: Corrosão eletroquímica = Corrosão em meio aquoso

Corrosão eletroquímica ◦ Pilha de Corrosão Eletroquímica: Elementos fundamentais: • Área anódica: (metal que perde ou cede elétrons) Superfície onde ocorre a corrosão (oxidação);

• Área catódica: (metal que recebe os elétrons) Superfície protegida onde não há corrosão (reações de redução); • Eletrólito: Solução condutora – envolve as áreas anódica e catódica. (Em geral solução de água c/ ácidos ou bases) ; • Ligação elétrica entre as áreas anódica e a catódica.

Entendimento de alguns conceitos – em termos de elétrons: Oxidação é a perda de elétrons por uma espécie química. Redução é o ganho de elétrons por uma espécie química. Exemplos: Oxidação do Fe:Fe  Fe+2 + 2e Redução do Cl: Cl2 + 2e  2ClA perda ou ganho de elétrons podem provocar mudanças nas propriedades das substâncias. Ex.: um metal oxidado/corroído perde à resistência.

Entendimento de alguns conceitos – em termos de NOX: Oxidação é o aumento algébrico do NOX. Redução é a diminuição algébrica do NOX.

NOX

Redução … -5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5 … Oxidação

NOX: número de elétrons que o átomo perde ou ganha na ligação.

Resumo:

Ex.: Combustão do magnésio: 2Mg + O2  2MgO Mg  Mg+2 + 2e (perda de elétrons) ½O2 + 2e  O-2

(ganho de elétrons)

NOX: Mg: de 0 para +2 (oxidação)  agente redutor O: de 0 para -2 (redução)  agente oxidante

Mecanismo Eletroquímico: Corrosão Eletroquímica: Transferência dos elétrons da região anódica para a catódica pelo circuito metálico e difusão de ânions e cátions na solução.



A intensidade do processo de corrosão é avaliada pelo número de elétrons que migram do ânodo para o cátodo.

Mecanismo Eletroquímico:Corrosão Eletroquímica: Célula Eletroquímica: Célula de Daniell:

A pilha de Daniell é constituída de uma placa de Zinco (Zn) em uma solução de ZnSO4 e uma placa de Cobre (Cu) em uma solução de CuSO4. As duas soluções são ligadas por uma ponte salina, ou por uma paredeporosa. Sentido dos elétrons Os elétrons circulam do eletrodo de maior potencial de oxidação para o de menor potencial de oxidação. No caso da pilha de Daniell os elétrons vão do zinco para o cobre. Pólos da pilha Pólo positivo – o de menor potencial de oxidação – Cu. Pólo negativo – o de maior potencial de oxidação – Zn. Cátodo e Ânodo Cátado – placa de menor potencial de oxidação – Cu. Onde ocorre redução. Ânodo – placa de maior potencial de oxidação – Zn. Onde ocorre oxidação. Variação de massa nas placas Placa de maior potencial de oxidação – diminui – Zn. Placa de menor potencial de oxidação – aumenta – Cu.

Mecanismo Eletroquímico: Corrosão Eletroquímica:

Nesta pilha é possível verificar as semi-equações da reação. O íon cobre (Cu2+) da solução é reduzido por 2 e- que vem da corrente elétrica: Cu2+ +2e- --> Cu(s) O zinco é oxidado, formando íon zinco (Zn2+) mais 2 e-. Estes elétrons serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (pilha). Zn(s) --> Zn2+ + 2e-

Mecanismo Eletroquímico: Corrosão Eletroquímica: Equação global: Cu2+ + 2e- --> Cu0 Zn0 --> Zn2+ + 2eZn0 + Cu2+ --> Zn2+ + Cu0

A pilha de Daniell pode ser escrita por: Zn0 + Cu2+(aq) --> Zn2+(aq) + Cu0 ou Zn | Zn2+ || Cu2+ | Cu onde, || representa a ponte salina.

Mecanismo Eletroquímico: Corrosão Eletroquímica: Resumindo: O processo de corrosão eletroquímica é devido ao fluxo de elétrons, que se desloca de uma área da superfície metálica para a outra (reações de oxidação e redução). Este movimento de elétrons é devido a diferença de potencial, de natureza eletroquímica, que se estabelece entre as regiões.



Corrosão eletroquímica Fe + 2 H+ Fe2+ + H2

FeCl2 Fe2+ 2 Cl-

2 H+

Fe  Fe2+ + 2e Local anódico Fe

H2

2e

2 H+ + 2e  H2 Local catódico

Figura: Representação esquemática de uma reação de oxi-redução de natureza eletroquímica

Corrosão eletroquímica Existindo os elementos fundamentais, a corrosão ocorre quando há a diferença de potencial (ddp)

Corrosão

Corrosão eletroquímica ◦ Causas para a diferença de potencial: • Metais diferentes → Corrosão galvânica

Ânodo (corrosão)

Cátodo

Corrosão eletroquímica ◦ Metais diferentes: (pilha galvânica) ◦ Dois metais ou ligas diferentes em contato elétrico na presença de eletrólito.

Corrosão eletroquímica ◦

Reações anódicas e catódicas espontâneas

Figura: Reações de eletrodo do sistema Cu/Fe em uma solução oxidante: (1) solução ácida e (2) solução alcalina ou neutra

Figura: Corrosão do ferro em meio ácido

Corrosão eletroquímica ◦

Corrosão galvânica: Metais diferentes

Aço inox

Aço carbono

Incompatibilidade do aço inox do corrimão com o aço carbono do apoio.

Aço inoxidável = liga de Ferro e Cromo (mín.11%), podendo conter também Níquel, Molibdênio e outros.

EXEMPLO DE METAL QUE FORMAM CAMADA IVADORA DE ÓXIDO, COM PROTEÇÃO EFICIENTE:



Aço inox

INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS:

Titânio (Ti), Nióbio (Nb) eTantálio (Ta):Todos esses elementos são adicionados aos aços inoxidáveis por apresentar em maior afinidade com o C, o que evita a precipitação e a formação de carbonetos de Crômio, aumentando assim a resistência à corrosão intergranular. Nitrogênio(N): Nos aços austeníticos aumenta a resistência mecânica e resistência à corrosão por pites. No entanto, o N é prejudicial as propriedades mecânicas dos aços ferríticos. Enxofre (S): Pode ser adicionado aos aços inoxidáveis com a finalidade de melhorar a usinabilidade dos mesmos. Cobre (Cu): Este elemento potencializa a resistência à corrosão geral em ambientes que contenham ácido fosfórico ou sulfúrico. Alumínio (Al): O alumínio aumenta a resistência à oxidação em temperaturas elevadas.

Corrosão eletroquímica ◦

Corrosão galvânica: Metais diferentes

Tubulação em aço galvanizado unida com tubulação de cobre.

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: Metais diferentes Aço = liga metálica formada por ferro e carbono, (%C entre 0,008 e 2,11% ).

Gradil unido por solda às armaduras de aços diferentes. Aço carbono comum com aços para concreto armado.

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: Metais diferentes

Detalhe de fixação de tubo de cobre com alça de aço galvanizado com afastador de PVC p/ evitar a corrosão galvânica.

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais Aeração diferencial Concentrações diferentes de oxigênio causa diferença de potencial.

( Barbosa, P.; PhDesign,2006)

Corrosão eletroquímica

◦ Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: Aeração diferencial ◦ Concentrações diferentes de oxigênio. ◦ Eletrólito no interior de uma fresta, concentra menos oxigênio (área anódica) que na parte externa (área catódica).

O desgaste se processará no interior da fresta.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais ◦

Concentração salina diferencial Concentrações diferentes de íons salinos levam à diferenças de potencial.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais ◦

Ânodo (corrosão)

Concentração salina diferencial Concentração de íons salinos na parte submersa da peça de aço levam a formação do ânodo na área ligeiramente acima do nível da água.

Cátodo

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica:

◦ Causas para a diferença de potencial: ◦ • Em metais iguais: ◦ Concentração salina diferencial

Ex.: Concreto armado úmido, contaminado por cloretos.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais ◦

Concentração iônica diferencial Quando um metal é exposto a concentrações diferentes de seus próprios íons.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: Concentração iônica diferencial ◦

Frequente em frestas quando o meio corrosivo é líquido. O interior da fresta concentra íons de metal (área catódica), a parte externa fica menos concentrada (área anódica), Corrói as bordas da fresta.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais ◦

Energia diferencial Correntes externas ou situações diversas que levam a deformações reticulado cristalino do metal, causam diferença de potencial.

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: Energia diferencial ◦ Diversas situações podem criar diferenças nos níveis de energia interna no reticulado cristalino dos metais: • Estados diferentes de tensões • Estados diferentes de deformações • Acabamento superficial

• Tratamentos térmicos diferentes • Gradiente de temperatura

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: : Energia diferencial Estados diferentes de tensões Extremidades das vigas sob maior tensão levou a corrosões localizadas.

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: : Energia diferencial ◦

Peça com diferentes deformações Região curvada do tubo tem seu reticulado cristalino deformado. Esta área torna-se o ânodo.

Corrosão em aço inoxidável deformado (reticulado cristalino sob tensão)

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: : Energia diferencial ◦

Peça com diferentes deformações Região curvada de um vergalhão para concreto armado apresentando início de corrosão na região curvada.

(reticulado cristalino sob tensão)

Corrosão eletroquímica Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: : Energia diferencial ◦

Acabamentos superficiais diferentes Corte na extremidade da telha cria uma área da chapa sem tratamento superficial

Corrosão eletroquímica ◦ Corrosão galvânica: ◦ Causas para a diferença de potencial: • Em metais iguais: : Energia diferencial Acabamentos superficiais diferentes Tubulação parcialmente pintada sofrendo corrosão.

Corrosão eletroquímica Corrente de corrosão

X + e  X- (onde reduz) Ja, total = f1. ja,1 + f2 . Ja,2

Figura: Comportamento do par M1  M2 imersos em solução oxidante, M1 >>M2 (área) sendo M1 mais nobre. Obs: Potencial acima de M1 e M2 os dissolvem; Taxa de corrosão: M1 praticamente não altera, para M2 é acrescida; M2 está sob ataque galvânico. ja,1 e Ja,2 = densidade de corrente

Comportamento do par M1  M2 imensos em solução oxidante, M2 >>M1 sendo M1 mais nobre. Obs: Quando a relação f1/f2 é muito pequena, o potencial do par tende a se aproximar de M2. Desta forma M1 fica polarizado catodicamente, ou seja, protegido, enquanto quer a P de M2 é ligeiramente aumentada.

f1 e f2 = fração da área

Corrosão: Oxidação: A maioria dos metais tendem a se oxidarem (perda de elétrons) quanto expostos ao ar, especialmente em ambientes úmidos. Esta oxidação é chamada de corrosão.

Ex: Formação da Ferrugem

O ferro oxida facilmente quando exposto ao ar úmido, formando óxido de ferro III (Fe2O3), que nada mais é do que a ferrugem:

ferro (s) + oxigênio (g) + água (l)  óxido de ferro (III) hidratado 2 Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l)  2Fe(OH)2(s) Como Fe(OH)2 é instavel em água, Fe++ a a Fe+++ que é um cristal hidratado que chamamos “Ferrugem”: 2Fe(OH)3(s) = Fe2O3(s).3H2O É interessante o caso do alumínio, que, em presença do oxigênio, forma uma delgada película de óxido que detém a oxidação.

Corrosão: Reações de Formação da Ferrugem  Oxidação do ferro: 2Fe(s)  2Fe++(aq)

+ 4e-

 Redução (é necessária alguma umidade): O2(g) + 2H2O(l) + 4e-  4OH-(aq)  Soma e simplificação das duas:

2 Fe(s) + O2(g) + 2H2O(l)  2Fe(OH)2(s)  Como Fe(OH)2 é instavel em água, Fe++ a a Fe+++

que é um cristal hidratado que chamamos “Ferrugem” :

2Fe(OH)2(s) + O2(g) + H2O(l)  2Fe(OH)3(s) 2Fe(OH)3(s) = Fe2O3(s).3H2O

Cores: Fe(OH)2

Fe(OH)3

Regras para determinação do número de oxidação:

Regras para determinação do número de oxidação: a) O nox de um elemento em uma substância simples é igual a zero:

b) Nos íons formados por um elemento o nox é igual a carga, como por exemplo:

Regras para determinação do número de oxidação:

c) O nox do hidrogênio é, em geral, +1, exceto nos hidretos onde é 1, ex.: NaH, CaH2... d) O nox do oxigênio é, em geral, -2, exceto nos peróxidos que é -1, ex.: Na2O2, H2O2 e no fluoreto de oxigênio (OF2) que é -1/2. e) O nox do flúor é sempre -1. f) Os halogênios (cloro, bromo, iodo) tem nox -1, exceto nos oxigenados ex.: Cl2O. g) O nox dos metais é sempre positivo mas: Quando dois não-metais se combinam o mais eletronegativo tem nox negativo e o mais positivo tem nox positivo, ex.: PCl5, o P tem nox +5 e o Cl tem nox -1. i) A soma do nox de todos os elementos constituintes de um composto é zero.

Regras para determinação do número de oxidação:

=5 =3

Reações de Oxi-redução (REDOX) SEMPRE QUE UM MATERIAL É OXIDADO/CORROÍDO, OUTRO É REDUZIDO. Barra de zinco (Zn)

REDUÇÃO (H2)

0

+1 -1

CORROSÃO +2 -1

0

Zn + 2HCl  ZnCl2 + H2 (equação total) = 2e

= 1e

Equações parciais:

Zn0  Zn+2 + 2e (equação de oxidação) Solução de HCl

2H+ + 2e  H2 (equação de redução) Zn0 + 2H+  Zn+2 + H20 (equação redox)

Como saber facilmente quem oxida quem ? A tendência de um material em ceder seus elétrons e formar uma pilha, ou seja, fazer uma reação de oxi-redução é avaliada pelo potencial de eletrodo, e então sabemos facilmente quem oxida quem, analisando o potencial de cada elemento; Quando há fluxo de elétrons entre os materiais de oxi-redução;

há reação

 Os metais tem diferentes “tendências” a oxidar: Ex.: o ferro tem maior tendência de oxidar que o níquel e o ouro.

Por que?? • Os valores dos potenciais estão disponíveis em tabelas.

Tabela dos Potenciais de eletrodo padrão (Eo)

Eo de oxidação = +1,18 Eo de redução = -1,18 *convenção de sinais IUPAC Usaremos em nossas aulas o Potencial padrão de redução

Pilha Eletroquímica: E = - 0,76 V É o ânodo da pilha (-).

E = -0,34 V É o cátodo da pilha (+).

Potencial do eletrodo padrão (Eo): É difícil de medir o potencial de um elemento sem uma referência. Para medir o pontencial (Eo) usa-se um eletrodo padrão de H2: Constrói-se uma pilha com H2 e o metal; Considera-se o potencial do H2 como “zero” e a ddp (diferença de potencial) formada pela pilha será o Eo do metal.

Potencial do eletrodo padrão (Eo): Potencial do eletrodo padrão (Eo): É a diferença de potencial (em Volts) entre o elemento e uma solução 1M de seus íons em relação ao eletrodo padrão de H2. O potencial total da pilha é dado por:

ΔEo= Eoag. oxidante

– Eoag. redutor

ΔEo = EoCu- EoZn ΔEo = + 1,10 V

Corrosão em aço galvanizado e estanhado: Aço galvanizado:

Zn2+ Aço (Fe2+)

- 0,76 -0,44

O zinco atua como ânodo e o aço (ferro) atua como cátodo. O aço está protegido mesmo que a camada de zinco seja perfurada.

Aço estanhado:

Sn2+ Aço (Fe2+)

- 0,14 - 0,44

O estanho (cátodo) protege o ferro enquanto a camada for contínua. Quando a camada é perfurada o ferro funciona como ânodo o que acelera a corrosão.

Corrosão em encanamentos: 

Durabilidade de um encanamento:

-Material: PVC, cobre, aço galvanizado ou ferro fundido. -Tipo de junta: solda, rosca com vedante, fusão pelo calor, anel de borracha elástico...

Cu 2+ = + 0,34

Fe 2+ = - 0,44 Zn 2+ = - 0,76

Fe

2+

= - 0,44

Corrosão em encanamentos:

Aço (novo)

0,50 / 0,80

Aço (velho)

0,40 / 0,55

"Não se fabricam mais tubulações como antigamente". Como o potencial de uma tubulação nova é diferente de uma tubulação velha ocorrerá corrosão pois o aço novo que tem maior potencial atuando como ânodo.

Corrosão em materiais: 

Aço – em Latão (cobre + zinco): Parafusos de aço se corroem quando entram em contato com latão (liga de Cu-Zn) em ambiente marinho. Aço carbono = -0,44 Latão = +0,20



Solda chumbo/estanho (Pb/Sn) - em fios de cobre: Solda Pb-Sn = ânodo



cobre = cátodo

Aço – em Bronze (cobre + estanho): Eixos de aço sobre mancais de bronze (liga Cu-Sn): Aço carbono = ânodo bronze = cátodo



Ferro fundido – em Chumbo: Cano de ferro fundido conectado a sifão de chumbo: Ferro = -0,44 chumbo = -0,12

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão Uniforme: Mais comum e facilmente controlável, consiste em uma camada visível de óxido de ferro pouco aderente que se forma em toda a extensão do perfil. É caracterizada pela perda uniforme de massa e conseqüente diminuição da secção transversal da peça. Esse tipo de corrosão ocorre devido à exposição direta do aço carbono a um ambiente agressivo e à falta de um sistema protetor. Comumente, o sistema protetor pode se romper durante o transporte ou manuseio da peça, devendo ser rapidamente reparado, antes que ocorra a formação de pilhas de ação local.

Corrosão em uma coluna de aço:

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas:

Corrosão Galvânica: Esse tipo de corrosão ocorre devido a formação de uma pilha eletrolítica quando utilizados metais diferentes. As peças metálicas podem se comportar como eletrodos e promover os efeitos químicos de oxidação e redução. É fácil encontrar esse tipo de contato em construções. A galvanização de parafusos, porcas e arruelas; torres metálicas de transmissão de energia que são inteiramente constituídas de elementos galvanizados, esquadrias de alumínio encostadas indevidamente na estrutura e diversos outros casos decorrentes da inadequação de projetos. Abaixo temos um exemplo do que pode ocorrer do contato de telhas galvanizadas ou de alumínio com a estrutura. Criação de furos nas peças estruturais e fixação das telhas com parafusos galvanizados.

Como prevenir?? Evitar contato metalmetal coloca-se entre os mesmos um material não- condutor (isolante).

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão por Lixiviação: Outra forma de ataque às superfícies. Esta corrosão forma laminas de material oxidado (corroído) e se espalha por debaixo dele até camadas mais profundas. O combate a esta floculação é feito normalmente com tratamento térmico.

Laminas de material corroído.

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão por Erosão: Ocorre em locais turbulentos onde o meio corrosivo se encontra em alta velocidade aumentando o grau de oxidação das peças. É possível encontrar este problema em locais que contenham esgotos em movimento, despejo de produtos químicos (indústrias) ou ação direta de água do mar (portos, pontes e embarcações). Ela pode ser diminuída por revestimentos resistentes, proteção catódica, redução do meio agressivo e materiais resistentes à corrosão. Corrosão SobTensão: Este problema é resultante da soma de tensão de tração e um meio corrosivo. Esta tensão pode ser proveniente de encruamento, solda, tratamento térmico, cargas, etc. Normalmente, regiões tencionadas funcionam como ânodos em relação ao resto do elemento e tendem a concentrar a cessão de elétrons. Com o tempo surgem microfissuras que podem acarretar um rompimento brusco da peça antes da percepção do problema.

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão por Pontos (Localizada) ou por Pites ou Alveolar: Altamente destrutivo, este tipo de corrosão gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura. Pode ser difícil de se detectar quando em estágios iniciais, pois na superfície a degradação é pequena se comparada à profundidade que pode atingir. Ela ocorre normalmente em locais expostos à meios aquosos, salinos ou com drenagem insuficiente. Pode ser ocasionada pela deposição concentrada de material nocivo ao aço, por pequenos furos que possam permitir a infiltração e o alojamento de substâncias líquidas na peça.

Pontos com corrosão avançada:

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão Por Frestas: Ocorre em locais que duas superfícies estão em contato ou muito próximas (0,025 a 0,1 mm). Devido a tensão superficial da água, esta se aloja nas fendas disponíveis, onde a concentração de oxigênio nas bordas é superior à concentração da área mais interna da fenda, fazendo dessa uma região anódica. Como conseqüência, o processo de corrosão se concentra na parte mais profunda da fresta, dificultando o o e o diagnóstico deste problema. Em geral, este problema afeta somente pequenas partes da estrutura, sendo portanto mais perigosa do que a corrosão uniforme, cujo alarme é mais visível. Corrosão por fresta:

Tipos de corrosão: Por Mecanismos Eletroquímicos ou Ações Mecânicas: Corrosão em Ranhuras: Todos os defeitos que contenham cantos vivos, locais para depósito de solução aquosa ou exposição do material não protegido, podem vir a apresentar essa corrosão. Por seu tamanho diminuto, as ranhuras muitas vezes am despercebidas em manutenções e se tornam visíveis somente quando o material oxidado aflora na superfície. Riscos, gretas, pontos parafusados entre outros são enquadrados nesse tema e recebem uma solução semelhante à corrosão por frestas.

Coluna com ranhura próximas a base:

INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DEAÇOS INOXIDÁVEIS:

Crômio (Cr):

É o principal elemento de liga nos aços inoxidáveis, pois é o elemento essencial na formação da camada ivadora. Outros elementos podem melhorar a efetividade do Cr na formação e manutenção da camada, mas nenhum pode substituí-lo. Quanto maior o teor de Cr maior a resistência à corrosão. Níquel (Ni): Segundo elemento mais importante dos aços inoxidáveis. Efetivo quanto à regeneração da camada iva (reivação). Estabiliza a austenita à temperatura ambiente, o que favorece a resistência à corrosão, portencializando a trabalhabilidade do aço inoxidável. Molibdênio (Mo): Combinado com o Cromo, é efetivo na estabilização da camada iva na presença de cloretos. Adições de Mo aumentam a resistência à corrosão em geral, por pite e por fresta nos açosinoxidáveis.

INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DEAÇOS INOXIDÁVEIS: Manganês (Mn): Quando em quantidades moderadas promove à liga os mesmos efeitos do níquel, no entanto a troca de Ni por Mn não é prática. Para melhorar a plasticidade a quente o Mn combina com S (Enxofre) formando sulfetos de manganês. Carbono(C): Teores da ordem de 0,03% de C proporcionam maior resistência á corrosão nos aços inoxidáveis. É um elemento que promove à resistência mecânica em aplicações a altas temperaturas. O C é prejudicial à resistência à corrosão devido a sua reação com o Cr (Crômo), no caso de outras aplicações.

INFLUÊNCIA DA COMPOSIÇÃO QUÍMICA NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DEAÇOS INOXIDÁVEIS:

Titânio(Ti), Nióbio (Nb) e Tantálio (Ta): Todos esses elementos são adicionados aos aços inoxidáveis por apresentarem maior afinidade com o C, o que evita a precipitação e a formação de carbonetos de Crômio, aumentando assim a resistência à corrosão intergranular.

Nitrogênio (N): Nos aços austeníticos aumenta a resistência mecânica e resistência à corrosão por pites. No entanto, o N é prejudicial as propriedades mecânicas dos aços ferríticos. Enxofre (S): Pode ser adicionado aos aços inoxidáveis com a finalidade de melhorar a usinabilidade dos mesmos. Cobre (Cu): Este elemento potencializa a resistência à corrosão geral em ambientes que contenham ácido fosfórico ou sulfúrico. Alumínio(Al): O alumínio aumenta a resistência à oxidação em temperaturas elevadas.

Conclusão: Aspectos que devem ser lembrados: A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos. Ao se considerar o emprego de materiais na construção de equipamentos ou instalações é necessário que estes resistam à ação do meio corrosivo, além de apresentar propriedades mecânicas suficientes e características de fabricação adequadas. A corrosão pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metálicos como os aços ou as ligas de cobre, por exemplo, ou não metálicos, como plásticos, cerâmicas ou concreto. A ênfase aqui descrita será sobre a corrosão dos materiais metálicos. Esta corrosão é denominada corrosão metálica. Dependendo do tipo de ação do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deterioração por corrosão: - Corrosão Eletroquímica; - Corrosão Química.

Tipos e Formas de Corrosão: Podemos classificar a corrosão segundo: Pela localização do ataque:

Ataque corrosivo generalizado ou localizado.

A morfologia (forma): Uniforme, por placas, alveolar, puntiforme ou por “pit”, intergranular (intercristalina), intragranular (transgranular ou transcristalina), filiforme, por esfoliação, dezincificação, em torno de cordão de solda e empolamento pelo hidrogênio.

Tipos e Formas de Corrosão: Por presença de fatores mecânicos:

Sob tensão, sob fadiga, por atrito, associada à erosão e cavitação. O meio corrosivo:

Atmosfera (ar), solo (induzida por microorganismos), (água do mar), etc...

água

Pelas causas ou mecanismos: Aeração diferencial, eletrolítica, correntes de fuga, galvânica, seletiva (grafítica e dezincificação), associada a fatores mecânicos, empolamento ou fragilização pelo hidrogênio.

Tipos e Formas de Corrosão: Corrosão associada a Morfologia: • Uniforme, • Por placas, alveolar, puntiforme ou por “pit”, • Intergranular (intercristalina),

• Intragranular (transgranular ou transcristalina), • Filiforme, • Por esfoliação,

• Dezincificação, • Em torno de cordão de solda, e • Empolamento pelo hidrogênio.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma:

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica : 1) Corrosão Uniforme (Corrosão generalizada)– Ocorre em toda a superfície metálica e propaga-se uniformemente no metal.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica : 1) Corrosão Uniforme (Corrosão generalizada): Formas físicas que a corrosão se apresenta:

s

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Corrosão em uma coluna de aço

Mais comum e facilmente controlável, consiste em uma camada visível de óxido de ferro pouco aderente que se forma em toda a extensão do perfil. É caracterizada pela perda uniforme de massa e consequente diminuição da secção transversal da peça. Esse tipo de corrosão ocorre devido à exposição direta do aço carbono a um ambiente agressivo e à falta de um sistema protetor. Comumente, o sistema protetor pode se romper durante o transporte ou manuseio da peça, devendo ser rapidamente reparado, antes que ocorra a formação de pilhas de ação local.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦

Quanto a forma morfológica: 2) Corrosão Irregular: Ocorre em toda a superfície metálica e propaga-se irregularmente no metal

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 3) Corrosão por placas (Corrosão localizada): Ocorre em áreas separadas da superfície metálica e propaga-se uniformemente ou não no metal, tendo a extensão sobre a superfície maior que a profundidade de penetração.

Quando os produtos de corrosão formam-se em placas que se desprendem progressivamente. É comum em metais que formam película inicialmente protetora mas Corrosão em placas em chapa de aço carbono que, ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderência, expondo o metal a novo ataque.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 4) Corrosão Alveolar (Corrosão localizada ou generalizada): Ocorre em áreas separadas da superfície metálica e propaga-se irregularmente no metal, tendo a extensão sobre a superfície aproximadamente igual a profundidade de penetração.

alvéolos (pequenas cavidades)

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 4) Corrosão Alveolar (Corrosão localizada ou generalizada): Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Unidade II: Classificação da corrosão Quanto a forma morfológica: 4) Corrosão Alveolar (Corrosão localizada ou generalizada): Quando o desgaste provocado pela corrosão se dá sob forma localizada, como aspecto de crateras.

É frequente em metais formadores de películas semi-protetoras.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada): : se inicia em pequenas áreas separadas da superfície metálica e em seguida se propaga a grandes distancias no interior do metal  apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior do que o seu diâmetro.

Corrosão por pite em tubo de aço inoxidável AISI 304

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada): : Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Corrosão por pite em aço inox

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada): : Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Corrosão por pite em vergalhão de concreto armado, causado pela contaminação do concreto por cloro.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada): ◦ Altamente destrutivo, este tipo de corrosão gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura. ◦ Pode ser difícil de se detectar quando em estágios iniciais, pois na superfície a degradação é pequenas e comparada à profundidade que pode atingir. ◦ Ela ocorre normalmente em locais expostos à meios aquosos ou salinos. ◦ Pode ser ocasionada pela deposição concentrada de material nocivo ao aço, por pequenos furos que possam permitir a infiltração e o alojamento de substâncias líquidas na peça. ◦ O desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade.

Vários tipos de “pites”

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada): ◦ A corrosão por “pites” é frequente em metais formadores de películas protetoras, em geral ivas que, sob a ação de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitando corrosão muito intensa. Exemplo comum é representado pelos aços inoxidáveis austeníticos em meios que contêm cloretos.

Corrosão por “pites” em tubo de aço inoxidável AISI304 (austenítico)

Pontos com corrosão por “pites” avançada

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 5) Corrosão por pites (Corrosão localizada):

seção parcial de um tubo caracterizando a corrosão por “pit”.

profundidade do desgaste causado pelo processo.

Tipos e Formas de Corrosão: Importante:

Em alguns processos de corrosão, é normal ocorrer a dificuldade de se caracterizar se as cavidades formadas estão sob a forma de placas, alvéolos ou pites, criando divergências de opinião entre os técnicos de inspeção e/ou manutenção. Entretanto, devemos dar importância maior, à determinação das dimensões dessas cavidades, a fim de se verificar a extensão do processo corrosivo.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 6) Corrosão interna, também chamada de corrosão por esfoliação: se inicia em pequenas áreas separadas da superfície do metal (paralela a superfície metálica) e em seguida se propaga nos contornos de grãos paralelamente à sua superfície.

Corrosão por esfoliação em tubo de aço carbono

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 6) Corrosão interna, também chamada de corrosão por esfoliação:

Ocorre em chapas ou componentes cujos grãos foram achatados ou alongados, criando condições para que inclusões ou segregações sejam transformadas, devido ao trabalho mecânico, em plaquetas alongadas. Caso estas sejam atingidas pela corrosão (por frestas p.e.) ocorre a separação das camadas e desintegração do material.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 7) Corrosão intergranular ou intercristalina– ocorre nos contornos de grão e propaga-se a grande distâncias no interior do metal normalmente à sua superfície.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 7) Corrosão intergranular ou intercristalina: Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Corrosão intergranular (sensitização) em bloco fundido de aço inox

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 7) Corrosão intergranular ou intercristalina: Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Fissura devido a corrosão intergranular por stress em um tubo trocador de calor de liga INCONEL (liga de Ni-Cr para altas temperaturas): 500X

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 7) Corrosão intergranular ou intercristalina: Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Corrosão intergranular, de dentro para fora, em folhas de alumínio de isolamento térmico

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 7) Corrosão intergranular ou intercristalina: Quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos, expostos a meios corrosivos.

(Cr3C2)

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 8) Corrosão transgranular, transcristalina ou intragranular – ocorre nos grãos e propaga-se a grandes distâncias no interior do metal, normalmente à sua superfície.

Corrosão sobtensão em aço inoxidável

Corrosão intragranular ou transcristalina, em aço inoxidável que foi submetido à ação de cloreto e temperatura.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 8) Corrosão transgranular, transcristalina ou intragranular : Formas físicas que a corrosão se apresenta:

Corrosão sob tensão em aço inoxidável

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 8) Corrosão transgranular, transcristalina ou intragranular: Formas físicas que a corrosão se apresenta: Corrosão sob tensão

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 9) Corrosão inter-transgranular – ocorre nos contornos de grãos e nos grãos e propaga-se a grandes distâncias no interior do metal, normalmente à sua superfície.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 10) Corrosão filiforme – ocorre ao longo dos riscos presentes na superfície metálica, não se propagando a grandes distância no interior do metal. (aeração diferencial)

Corrosão filiforme: filamentos em torno de um risco em uma chapa de aço carbono pintada.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 10) Corrosão filiforme: ◦ Se processa sob a forma de finos filamentos, mas não profundos, que se propagam em diferentes direções. ◦ O corre geralmente em superfícies metálicas revestidas com tintas ou metais. ◦ É observada mais frequentemente em revestimentos mais permeáveis à penetração de oxigênio e água, ou ainda apresentando falhas e riscos.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 11) corrosão por manchas – ocorre em pequenas áreas separadas da superfície metálica, não se propagando a grandes distâncias no interior do metal

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 12) Corrosão em trincas – ocorre dentro de estreita trincas, preferencialmente na sua ponta, propagando-se a grandes distâncias no interior do metal normalmente à superfície.

Unidade II: Classificação da corrosão Quanto a forma morfológica: 13) corrosão em frestas – ocorre dentro de estreitas frestas, preferencialmente na sua ponta, propagando-se a grandes distâncias no interior do metal normalmente à superfície. Interior da fresta acumula eletrólito (água), tem menos oxigênio (área anódica) que na parte externa (área catódica).

Unidade II: Classificação da corrosão Quanto a forma morfológica: 13) corrosão em frestas

Corrosão no interior da fresta.

Típica corrosão por fresta entre o e e tubulação.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 14) Corrosão em juntas soldadas – ocorre em torno do cordão de solda preferencialmente na zona termicamente afetada (ZTA) e propaga-se a grandes distâncias no interior do metal, normalmente à sua superfície.

Corrosão em tubulação de aço inoxidável em torno de cordão de solda Ocorre em aços inoxidáveis não-estabilizados ou com teores de C (carbono) > 0,03 %. A corrosão é intergranular (sensibilização da solda).

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 15) Corrosão seletiva (grafítica ou dezincificação)– também chamada de corrosão por desligamento, ocorre em toda superfície metálica ou em suas pequenas áreas e consiste em remoção seletiva de um dos componentes da liga, propaga-se a grandes distâncias no interior do metal normalmente à sua superfície.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 15) Corrosão seletiva (grafítica ou dezincificação) Liga

Latão (Cu-Zn) Bronze ao alumínio (Cu-Al) Bronze ao níquel (Cu-Ni) Bronze ao manganês (Cu-Mn) Bronze ao silício (Cu-Si) Bronze ao ouro (Cu-Au) Estelita (Cr-Co-W) Ferro fundido cinzento (Fe-C)

Elemento removido Zn Al Ni Mn Si Cu Co Fe

Designação Dezincificação Desaluminização Desniquelificação Desmanganização Desiliconificação Descobreação Descobaltificação Corrosão grafítica

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 15) Corrosão seletiva (grafítica ou dezincificação)

Parte interna de uma válvula de latão com corrosão por dezincificação (tipo uniforme): área de cor avermelhada e destruição da parte rosqueada.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 15) Corrosão seletiva (grafítica ou dezincificação) Corrosão seletiva localizada do latão; as áreas afetadas tem aspecto mais escuro.

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 16) Empolamento pelo hidrogênio: O hidrogênio penetra no material metálico e, em função de seu pequeno volume, difunde-se rapidamente em regiões com descontinuidades, como inclusões e vazios, transformando-se em H , exercendo pressão e originando a formação de bolhas (empolamento). 2

2 H O + 2e  H + 2 OH2

2

Unidade II: Classificação da corrosão ◦ Quanto a forma morfológica: 16) Empolamento pelo hidrogênio:

Tubo de aço carbono com empolamento pelo hidrogênio, ocasionado por H2S e água.

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão galvânica: Transferência de elétrons do metal menos nobre (anódica-oxidados ) para o metal mais nobre (catódica-protegidos)  pilha galvânica

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão galvânica:

Para combater ou minimizar a corrosão galvânica, recomenda-se uma ou mais das seguintes medidas: Escolher combinações de metais tão próximos quanto possível na série galvânica; Evitar o efeito de área (ânodo pequeno e cátodo grande);

Sempre que possível isolar metais diferentes, de forma completa; Aplicar revestimento com precaução;

Adicionar inibidores, para atenuar a agressividade do meio corrosivo; Evitar juntas rosqueadas para materiais muito afastados na série galvânica; Projetar componentes anódicos facilmente substituíveis ou com espessura bem maior.

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão por célula oclusa  Subdivide em corrosão por frestas e corrosão sob depósito: associado à diferença de potencial eletroquímico entre uma região com uma determinada concentração de íons ou oxigênio e outra com concentração diferente. Menos aerada (anódica), mais aerada (catódica) ◦ corrosão por frestas (para-brisa) umidade; variação de aeração; ◦ corrosão sob depósito depósitos orgânicos  anódico (debaixo do depósito) e sem depósito (catódico) ◦ corrosão em linha d’água: figura a seguir

Típica corrosão por fresta entre o e e Tubulação.

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão por célula oclusa Subdivide em corrosão por frestas e corrosão sob depósito: ◦ Alguns métodos de minimização da corrosão por frestas são:

◦ Utilizar, de preferência, juntas soldadas com soldas com penetração total sem a existência de frestas; ◦ Fechar as frestas existentes com solda contínua; ◦ Elaborar projetos que permitam drenagem completa, eliminação de cantos vivos e zonas mortas, além de facilidades para limpeza completa das zonas interiores dos equipamentos, evitando-se assim o acúmulo de depósitos; ◦ Realizar inspeção e remoção frequentes dos depósitos; ◦ Usar filtros para remoção de sólidos em suspenção; ◦ Remover materiais de revestimento provisório para períodos longos de não utilização; ◦ Utilizar juntas hidrofóbicas sempre que possível.

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão sob tensão: de difícil detecção e pode causar fraturas

catastróficas ◦ Apresenta formas de micro trincas ramificadas, intergranular ou transgranular, que avançam para o interior do material sem deixar nenhum tipo de material de corrosão ◦ Agravante é que atuam em tensões compatíveis com as de projetos ◦ Cartuchos de fuzis quando eram guardados em estábulos trincavam por causam dos vapores de urinas de animais

Unidade II: Quanto à fenomenologia ou processo corrosivo ◦ Corrosão sob tensão:

As maneiras mais efetivas de prevenir as trincas oriundas da tensão gerada pela corrosão são:

◦ projetar usando materiais adequados ◦ reduzir as tensões nos componentes ◦ remover os elementos ambientais críticos como hidróxidos, compostos de cloro e oxigênio ◦ evitar áreas de estagnação ou fendas onde os hidróxidos e cloro possam se tornar concentrados.

Tipos e Formas de Corrosão: Corrosão Sob Tensão – CST: A corrosão sob tensão envolve deterioração de material devido à presença simultânea de tensões aplicadas ou residuais, e de um meio corrosivo. Como normalmente envolve a fratura do material, é designada também corrosão sob tensão fraturante (stress corrosion cracking).

A ação isolada da solicitação mecânica ou da corrosão não conduziriam à fratura. Este problema é resultante da soma de tensão de tração e um meio corrosivo. Normalmente, regiões tencionadas funcionam como ânodos em relação ao resto do material. Com o tempo surgem microfissuras que podem acarretar um rompimento brusco da peça antes da percepção do problema.

Tipos e Formas de Corrosão: Fenômeno localizado.

Praticamente não há perda de massa.

Caracteriza-se por nucleação e propagação.

Fratura intergranular ou intragranular.

Tipos e Formas de Corrosão:

intergranular

intragranular

Tipos e Formas de Corrosão:

Parte de peça de aço inoxidável (austenítico) AISI 304: fraturada por corrosão sob tensão fraturante.

Abaixo aspecto de uma das barras de sustentação (que operava sob tração) do telhado da piscina em Zurich (Suiça) que desabou em 1985.

Tipos e Formas de Corrosão: ◦ Corrosão- erosão: Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa. A ação erosiva sobre um material metálico é mais frequente nos seguintes casos: ◦ quando se desloca um material sólido; ◦ quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas; ◦ quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas.

Tipos e Formas de Corrosão: ◦ No caso de líquidos e gases a ação erosiva ocorre normalmente, em tubulações, em permutadores, em pás de turbinas. ◦ A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protetoras constituídas de produtos de corrosão. ◦ Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão. A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo erosivo remove expondo a superfície a novo desgaste corrosivo. ◦ O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse isoladamente.

Tipos e Formas de Corrosão:

Tipos e Formas de Corrosão:

Tipos e Formas de Corrosão:

Exemplo de corrosão por turbulência

Modo e Atuação da Corrosão por turbulência

Corrosão-Erosão:

Consiste na aceleração do ataque a um metal em função do movimento relativo entre o fluido corrosivo e a superfície metálica. Ocorre em locais turbulentos onde o meio corrosivo se encontra em alta velocidade aumentando o grau de oxidação das peças. É possível encontrar este problema em locais que contenham esgotos em movimento, despejo de produtos químicos (indústrias) ou ação direta de água do mar (portos, pontes e embarcações). Ela pode ser diminuída por revestimentos resistentes, proteção catódica, redução do meio agressivo e materiais resistentes à corrosão.

As superfícies se apresentam geralmente brilhantes, antes da corrosão; Surge normalmente em materiais cuja resistência à corrosão depende da formação de um filme protetor (Al, Pb, aços inox, etc...) É a remoção deste filme que leva à corrosão-erosão. Erosão em tubo de aço-carbono por ação de ácido sulfúrico concentrado

Tipos e Formas de Corrosão:

◦ Corrosão- erosão: ◦ Prevenção da corrosão com escoamento de fluídos: ◦ Estudar os materiais a serem usados ◦ Um dos métodos mais confiáveis e amplamente usados para avaliar a integridade de componentes em tubulações é o ensaio radiográfico. Basicamente, a radiação que atravessa a peça sem ser absorvida é que forma a imagem no dispositivo detector (ou filme). Devido as diferentes espessuras e densidades do material, ocorrem variações de intensidade de brilho perceptíveis na imagem radiográfica, fornecendo, de certa forma, a “fotografia” interna do material.

Imagem radiográfica de tubulação que sofreu corrosão

Tipos e Formas de Corrosão: ◦ Corrosão- erosão: ◦ Prevenção da corrosão com escoamento de fluídos: ◦ É preciso ter cuidado ao prever o comportamento de corrosão-erosão no metal. Alta dureza de um material não necessariamente garante um alto grau de resistência à erosão corrosão. As características do projeto também são particularmente importantes. A espessura das áreas vulneráveis ​deve ser aumentada e partículas abrasivas em fluidos podem ser removidos por filtração ou decantação

Detecção de pontos críticos e mudança no design da tubulação

Tipos e Formas de Corrosão:

◦ Corrosão- erosão: ◦ Prevenção da corrosão com escoamento de fluídos:

-evitar condições de fluxo turbulento ou incidência de jato; - Mudança do projeto, visando modificação da geometria ( evitando curvas); - usar paredes mais espessas em áreas vulneráveis (por exemplo, em joelhos); - empregar materiais adequados (elevada dureza e resistência à tração);

- utilizar juntas para absorver a vibração; - aumentar a amplitude dos deslizamentos; adicionar inibidores, proteção catódica ou revestimentos protetores (revestimentos inorgânicos, metais de sacrifício, tintas, vernizes).