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DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini QUÍMICA INORGÂNICA UNIVESIDADE ESTÁCIO DE SÁ ENGENHARIA AMBIENTAL DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL 1 Tatiany de A. F. Britto DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini AULA 05 UNIVESIDADE ESTÁCIO DE SÁ ENGENHARIA AMBIENTAL DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL 2 CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini CORROSÃO METCORROSÃO METÁÁLICALICA É a deterioração e a perda de material devido a AÇÃO QUÍMICA ou ELETROQUÍMICA do meio ambiente, aliado ou não a esforços mecânicos. 3 A deterioração leva: �ao desgaste �à variações químicas na composição �à modificações estruturais Modificam as propriedades dos materiais DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 4 O Engenheiro deve: � Saber como evitar condições de corrosão severa � Proteger adequadamente os materiais contra a corrosão CORROSÃO METCORROSÃO METÁÁLICALICA Em geral a corrosão é um processo espontâneo! Mecanismos de corrosão? 1º deve-se observar a forma pela qual a corrosão ocorreu ♦ Mecanismo Químico ♦ Mecanismo Eletroquímico DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 5 Uniforme A corrosão ocorre em toda a extensão da superfície FORMAS DE CORROSÃOFORMAS DE CORROSÃO Por placas Forma placas com escavações Alveolar Produz sulcos de escavações semelhantes à alvéolos (tem fundo arredondado e são rasos) DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 6 Puntiforme Ocorre a formação de pontos profundos (pites) Intergranular Ocorre entre grãos Intragranular A corrosão ocorre nos grãos FORMAS DE CORROSÃOFORMAS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 7 Filiforme A corrosão ocorre na forma de finos filamentos Por esfoliação A corrosão ocorre em diferentes camadas FORMAS DE CORROSÃOFORMAS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 8 Todos esses meios podem ter características ácidas, básicas ou neutra e podem ser aerados ou não! � Atmosfera (poeira, poluição, umidade, gases CO, CO2, SO2, H2S, NO2) � Água (bactérias dispersas: corrosão microbiológica; chuva ácida) � Solo (acidez, porosidade) � Produtos químicos MEIOS CORROSIVOSMEIOS CORROSIVOS �������� Um determinado meio pode ser extremamente Um determinado meio pode ser extremamente ““agressivoagressivo””, sob o ponto de vista da corrosão, , sob o ponto de vista da corrosão, para um determinado material e inofensivo para para um determinado material e inofensivo para outro!outro! DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 9 Muitas vezes os produtos da corrosão são requisitos importantes na escolha do material para determinada aplicação. PRODUTOS DA CORROSÃOPRODUTOS DA CORROSÃO Onde os produtos da corrosão são importantes?Onde os produtos da corrosão são importantes? � Materiais usados para embalagens na indústria alimentícia - não tóxico, não pode alterar o sabor dos alimentos; � Locais com risco de explosão – corrosão pode liberar gases tóxicos e inflamáveis; � Materiais para implantes de ossos humanos, implante dentário, marcapassos, etc. DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 10 Há reação direta com o meio corrosivo, sendo os casos mais comuns a reação com o oxigênio (OXIDAÇÃO SECA), a dissolução e a formação de ligas e compostos. MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO 1. QUÍMICO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 11 A dissolução geralmente envolve solventes! DISSOLUÇÃO Moléculas e íons pequenos se dissolvem mais facilmente. Sais são bastante solúveis A solubilidade mais fácil quando o soluto e o solvente tem estruturas semelhantes. Materiais e solventes orgânicos (plástico + acetona) Dois solutos pode produzir mais solubilidade que um só. CaCO3 é insolúvel em água, mas é solúvel em água + CO2 formando H2CO3 A velocidade de dissolução aumenta com a temperatura. MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 12 É a oxidação ao ar seco, por não haver eletrólito (solução aquosa para permitir o movimento dos íons) OXIDAÇÃO SECA METAL + OXIGÊNIO ���� ÓXIDO DO METAL Geralmente, o óxido do metal forma uma camada passivadora, fina e aderente, que constitui uma barreira para que a oxidação continue (barreira para a entrada de O2). A oxidação só se processa por difusão do O MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 13 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA COM PROTEÇÃO EFICIENTE • Al • Cr • Fe (↑T) • Pb • Aço inox • Ti Fe + ½ O2 � FeO T= 1000°C 3Fe + 2O2 � Fe3O4 T= 600°C 2Fe + 3/2 O2 � Fe2O3 T= 400°C MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 14 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA COM PROTEÇÃO INEFICIENTE MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 15 A taxa de aumento de espessura da película óxido e a tendência da película de proteger o metal estão relacionados aos pesos e densidades de óxido e de metal. A razão entre esses volumes é conhecida como Razão de Pilling-Bedworth (RAZÃO P-B) Taxa de oxidação Razão P-B < 1 – (metal pouco denso e óxido de baixo peso) Película tende a ser porosa e não protetora, pois é insuficiente para cobrir toda a superfície metálica Razão P-B > 2-3 –(metal muito denso e óxido de elevado peso) Revestimento de óxido pode trincar e quebrar, o que expõe a superfície do metal fresca e não protegida MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 16 2. ELETROQUÍMICO Reações que envolvem transferência de elétrons � OXIRREDUOXIRREDUÇÇÃOÃO Solução permite o movimento dos íons. Elétrons se deslocam de uma área da superfície metálica para outra, por diferença de potencial que se estabelece entre as regiões. MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 17 TIPOS DE PILHAS OU CÉLULAS ELETROQUÍMICAS � Pilha de corrosão formada por materiais de natureza química diferente. � Pilha de corrosão formada pelo mesmo material, mas de eletrólitos de concentração diferentes. � Pilha de corrosão formada pelo mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes. � Pilha de corrosão de temperaturas diferentes. MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 18 PILHA DE CORROSÃO FORMADA POR MATERIAIS DE NATUREZA QUÍMICA DIFERENTE Também conhecida como corrosão galvânica A diferença de potencial devido ao contato de dois materiais de natureza química diferente em presença de um eletrólito. Ex: Uma peça de Cu e outra de Fe em contato com a água salgada. O Ferro tem maior tendência de se oxidar que o Cu, então o Fe sofrerá corrosão intensa. MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 19 SÉRIE GALVÂNICA Quanto mais separados na série galvânica, maior a ação eletroquímica quando estiverem juntos MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 20 CORROSÃO DO Fe POR AERAÇÃO DIFERENCIADA Fe + Ar úmido (O + água) MECANISMOS DE CORROSÃOMECANISMOS DE CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini21 • PINTURAS OU VERNIZES • RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO. • GALVANIZAÇÃO: Recobrimento com um metal mais eletropositivo (menos resistente à corrosão) • PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA. MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 22 • Separa o metal do meio: Primer em aço PINTURAS OU VERNIZES MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 23 • Separa o metal do meio: Zarcão - Subproduto do chumbo, de cor alaranjada. Utilizado como antiferrugem. MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 24 • Separa o metal do meio. • Cromagem, Niquelagem, folhas de flandres, revestimento de arames com Cobre, etc. • Dependendo do revestimento e do material revestido, pode haver formação de uma pilha de corrosão, acelerando assim o processo de corrosão. RECOBRIMENTO COM OUTRO METAL MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 25 FOLHAS DE FLANDRES: folhas finas de aço revestidas com estanho, usadas na fabricação de latas para a indústria alimentícia. O estanho atua como ânodo somente até haver rompimento da camada protetora em algum ponto. Após, atua como cátodo, fazendo então que o aço atue como anodo, corroendo-se. MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 26 Recobrimento com metal mais eletropositivo (menos resistente à corrosão) • Separa o metal do meio • Ex: Recobrimento do aço com Zn • Eletropositividade: Zn>Fe • Enquanto houver Zn, o aço ou Fe estará protegido PROTEÇÃO GALVÂNICA Potenciais de oxidação: ε° oxi Zn = + 0,763 V ε° oxi Fe = + 0,440 V MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 27 • Liga Al-Zn - Resistência do aço + durabilidade do Al, refletividade (conforto térmico) MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 28 • Proteção galvânica zincada ou bi-cromatizados MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 29 • Usa o processo de formação de pares metálicos, onde um dos metais é para sacrifício, o que é muito comum em tubulações de ferro ou aço enterradas, navios e tanques. • Consiste em unir intimamente o metal a ser protegido com o metal protetor, o qual deve ser mais eletropositivo (MAIOR POTÊNCIAL DE OXIDAÇÃO NO MEIO) que o primeiro, ou seja, deve apresentar maior tendência de sofrer corrosão PROTEÇÃO ELETROLÍTICA/CATÓDICA Os anodos de sacrifício mais comuns para ferro e aço são Zn, Al e Mg MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 30 Formação de pares metálicos Placas de Mg enterradas ao longo de oleoduto Placas de Zn em casco de navio Barreamento de Mg em tanque industrial de água quente Todos os anodos de sacrifício podem ser facilmente substituídos MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 31 Um sistema de proteção à corrosão não elimina a corrosão, mas transfere a corrosão da superfície agora protegida, concentrando-a em outro local. MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 32 No caso da proteção eletrolítica, esse outro local pode ser o solo (anodo instalado), o qual, ao final de sua vida útil, é facilmente reposto. MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 33 Formação de pares metálicos MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO DISCIPLINA: QUÍMICA INORGÂNICA APLICADA À ENG. AMBIENTAL PROFª Tatiany Fortini 34 MEIOS DE PROTEMEIOS DE PROTEÇÇÃO CONTRA CORROSÃOÃO CONTRA CORROSÃO
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