Corrosão em Materiais Metálicos

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Universidade para o Desenvolvimento do Alto Vale do Itajaí – UNIDAVI Curso de Engenharia Civil
Disciplina de Química Tecnológica Professor: Felipe Bagattoli
Aluna: Amanda Rodrigues
Lista de Exercícios - Corrosão
1 - Com relação a corrosão, quais as principais variáveis devem ser levadas em consideração para indicar o material mais adequado em uma instalação/equipamento?
R: Devem ser sempre consideradas as variáveis dependentes do material metálico, do meio corrosivo e das condições operacionais, pois o estudo conjunto dessas variáveis permitirá indicar o material mais adequado para ser utilizado em determinados equipamentos ou instalações. 
Entre essas variáveis devem ser consideradas:
■ material metálico: composição química, presença de impurezas, processo de obtenção, tratamentos térmicos e mecânicos, estado da superfície, forma, união de materiais (solda, rebites etc.), contato com outros metais;
■ meio corrosivo: composição química, concentração, impurezas, pH, temperatura, teor de oxigênio, pressão, sólidos suspensos;
■ condições operacionais: solicitações mecânicas, movimento relativo entre material metálico e meio, condições de imersão no meio (total ou parcial), meios de proteção contra a corrosão, operação contínua ou intermitente.
2 - Aços inoxidáveis podem sofrer corrosão? Justifique sua resposta.
R: Sim pode sofrer corrosão, encontramos no livro um caso de corrosão que também evidencia falha de projeto, ocorrido na Suíça em 1987, foi a queda da cobertura de uma piscina térmica, causando a morte de 12 pessoas. A queda deveu-se à corrosão sob tensão fraturante do aço inoxidável AISI 304, usado na parte estrutural. Como no tratamento de água de piscina é usual o emprego de cloro, o meio ambiente apresenta essa substância que, em contato com a umidade, forma ácido clorídrico, HCl, que é agente corrosivo para aços inoxidáveis. Caso de corrosão que também evidencia falha de projeto, ocorrido na Suíça em 1987,8 foi a queda da cobertura de uma piscina térmica, causando a morte de 12 pessoas. A queda deveu-se à corrosão sob tensão fraturante do aço inoxidável AISI 304, usado na parte estrutural. Como no tratamento de água de piscina é usual o emprego de cloro, o meio ambiente apresenta essa substância que, em contato com a umidade, forma ácido clorídrico, HCl, que é agente corrosivo para aços inoxidáveis.
3 - No estudo dos processos corrosivos, é recomendado seguir algumas etapas, quais são elas?
R: 
· verificar a compatibilidade entre o meio corrosivo e o material, consultando tabelas que apresentam taxas de corrosão;1,2
· verificar condições operacionais;
· verificar relatórios de inspeção de equipamentos que são de fundamental importância, tendo em vista que, por meio deles, os problemas de corrosão são identificados nos equipamentos e instalações que se acham em serviço –para isso, a inspeção de equipamentos conta com uma série de ferramentas apropriadas, métodos de trabalho e técnicas específicas que constituem hoje um novo ramo da engenharia especializada;
· estabelecer o mecanismo responsável pelo processo corrosivo;
· proceder à avaliação econômica – custos diretos e indiretos;
· indicar medidas de proteção – esclarecidos o mecanismo e a avaliação econômica, pode-se indicar a proteção não só eficiente, mas também de adequada relação custo-benefício.
4 - De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser apresentados diferentes mecanismos para os processos corrosivos. Quais são eles? Explique cada um deles.
R: 	Ocorrem no mecanismo eletroquímico reações químicas que envolvem transferência de carga ou elétrons através de uma interface ou eletrólito: são os casos de corrosão observados em materiais metálicos quando em presença de eletrólitos, podendo o eletrólito estar solubilizado em água ou fundido.
· corrosão em água ou soluções aquosas;
· corrosão atmosférica;
· corrosão no solo;
· corrosão em sais fundidos.
No mecanismo químico, há reações químicas diretas entre o material metálico, ou não metálico, e o meio corrosivo, não havendo geração de corrente elétrica, ao contrário do mecanismo anterior.
· corrosão de material metálico, em temperaturas elevadas, por gases ou vapores e em ausência de umidade, chamada corrosão seca;
· corrosão em solventes orgânicos isentos de água;
· corrosão de materiais não metálicos.
5 - Quais são os meios corrosivos mais frequentemente encontrados? Explique como cada um deles interfere nos processos de corrosão.
R:
Atmosfera: a importância da atmosfera, como meio corrosivo, pode ser confirmada pelo grande número de publicações científicas relacionadas com ensaios de corrosão utilizando diferentes materiais metálicos e prolongados períodos de exposição para aumentar os conhecimentos de causas e efeitos de precipitação ácida ou deposição atmosférica. Estabeleceram como etapa inicial estudos envolvendo:
· poluentes: óxidos de enxofre, óxidos de nitrogênio, ozônio e particulados;
· materiais: estátuas e estruturas de valor cultural, metais e ligas, tintas, plásticos, concreto, mármore e granito;
· questões a serem consideradas:
· ação da deposição ácida e poluentes associados na deterioração dos materiais;
· taxa de danos nos materiais especificados;
· distribuição geográfica dos materiais suscetíveis à deterioração;
· valor econômico dos danos;
· proteção apropriada e estratégias de redução.
Águas naturais: Os materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, a qual vai depender de várias substâncias que podem estar contaminando a mesma. Entre os mais frequentes contaminantes têm-se:
· gases dissolvidos – oxigênio, nitrogênio, dióxido de carbono, cloro, amônia, dióxido de enxofre, trióxido de enxofre e gás sulfídrico;
· sais dissolvidos – cloretos de sódio, de ferro e de mag-nésio, carbonato de sódio, bicarbonatos de cálcio, de magné-sio e de ferro;
· matéria orgânica de origem animal ou vegetal;
· bactérias, vírus, protozoários, limos e algas;
· sólidos suspensos.
Solo: O comportamento do solo como meio corrosivo deve ser considerado de grande importância, levando-se em consideração as enormes extensões de tubulações enterradas, como oleodutos, gasodutos, adutoras e minerodutos, além da grande quantidade de tanques enterrados armazenando combustíveis. A corrosão em tubulações ou tanques contendo combustíveis pode causar perfurações que provocam vazamentos, com consequente contaminação do solo ou de lençóis freáticos, possibilitando incêndios e explosões. Como o mecanismo da corrosão nos solos é eletroquímico, há necessidade da existência de:
· áreas anódicas e catódicas;
· contato elétrico entre as diferentes áreas;
· contato iônico por meio do eletrólito.
6 - Por definição, o que são os inibidores de corrosão? Quais aspectos devem ser considerados para que a utilização destes seja satisfatória?
R: São inibidores anódicos e oxidantes e agem na armadura formando película protetora de óxido de ferro, γ-Fe2O3, passivando a armadura e protegendo-a contra a corrosão. Esses inibidores são usados em concentrações em torno de 1 % a 4 %36 e são adicionados ao concreto fresco durante a mistura e dissolvidos na água de amassamento. Entre os inibidores de corrosão mais usados estão nitrito de sódio, NaNO2,34 e nitrito de cálcio, Ca(NO2)2.35
Para que a utilização dos inibidores seja satisfatória, é preciso considerar, fundamentalmente, quatro aspectos
· O primeiro corresponde às causas da corrosão no sistema, a fim de identificar os problemas que podem ser solucionados com o emprego de inibidores.
· Em segundo lugar, vem o custo da sua utilização, para verificar se excede ou não o das perdas originadas pelo processo corrosivo. Nessa avaliação, deve-se levar em conta, evidentemente, fatores como: aumento da vida útil do equipamento; eliminação de paradas não programadas; prevenção de acidentes resultantes de fraturas por corrosão; aspecto decorativo de superfícies metálicas; ausência de contaminação de produtos etc..
· Em terceiro, vêm as propriedades e os mecanismos de ação dos inibidores a serem usados, a fim deverificar sua compatibilidade com o processo em operação e com os materiais metálicos usados. Tal compatibilidade tem por objetivo evitar efeitos secundários prejudiciais, como: redução de ação de catalisadores devido à possibilidade de os inibidores ficarem adsorvidos nesses catalisadores; queda de eficiência térmica; possibilidade de um inibidor proteger um material metálico e ao mesmo tempo ser corrosivo para determinado metal, como ocorre com as aminas, que protegem o aço, mas atacam o cobre e suas ligas.
· Por último, vêm as condições adequadas de adição e controle, para evitar possíveis inconvenientes, como: formação de espuma em função de agitação do meio; formação de grande espessura de depósito de fosfatos, silicatos ou carbonatos de cálcio pode dificultar as trocas térmicas, em caldeiras, por exemplo; efeitos tóxicos, principalmente em equipamentos de processamento de alimentos e em abastecimento de água potável, como os provocados pelo nitrito de sódio, que é um bom inibidor para ferro e aço, mas não pode ser usado em água potável; ação poluente, se não for feito prévio tratamento dos despejos, como acontecia quando se usava cromato como inibidor de corrosão; perda de inibidores devido à deficiente solubilidade no meio corrosivo; reações entre os inibidores e possíveis contaminantes do meio corrosivo, com a formação de produtos insolúveis ou a redução de inibidores oxidantes, como a de cromatos por gás sulfídrico ou sulfetos, anulando a ação deste inibidor, pois pode ocorrer a reação: 2CrO42– + 16H+ +3S2– → 2Cr3+ + 3S + 8H2O; possíveis problemas de saúde podem ocorrer nos trabalhadores referentes à toxidez de alguns produtos usados como inibidores de corrosão; finalmente, é importante ressaltar as políticas ambientais que monitoram o uso, o transporte e o descarte das embalagens usadas no acondicionamento das formulações inibidoras
7 - Vários sistemas industriais utilizam tratamentos químicos contendo inibidores de corrosão para manter a integridade de seus equipamentos e instalações. No caso específico do tratamento interno de caldeiras, aplicam-se diversas substâncias objetivando o controle de pH e o sequestro de oxigênio levando, assim, a um “controle da corrosão”. Poderíamos considerar, então, nesse caso, essas substâncias como “inibidores de corrosão”?
8 - Como podemos classificar os inibidores de corrosão em função de sua composição e de seu comportamento?
9 - Com relação aos inibidores de proteção temporária, porque é importante sua utilização? De que forma podem ser apresentadas as medidas usuais de proteção temporária contra corrosão?
10 - Os protetivos temporários podem ser divididos em grupos e subgrupos. Apresente essa classificação e dê exemplos de onde cada um deles pode ser aplicado.
11 - Qual é a importância da limpeza de uma superfície que receberá um revestimento?
12 - Muitas vezes, antes da aplicação de um revestimento (que visa a proteção do material contra a corrosão) é necessária a remoção de sujidades (impurezas) presentes no material. Dito isto, quais são os meios de remoção existentes? Explique cada um deles.
13 - O que é cladização? Explique o processo.
14 - Descreva como ocorre o processo de galvanização.
15 - Quais são os mecanismos de proteção anticorrosão conferidos por uma tinta (ou sistema de pintura)? Explique cada um deles.
16 - Quais os tipos/formas de corrosão encontradas? Classifique e cite suas principais características (acrescente imagens para exemplificar).