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CORROSÃO E TRATAMENTOS SUPERFICIAIS CORROSÃO: É o fenômeno de deterioração e perda de material por ação química ou eletroquímica em interação com um determinado meio corrosivo. Ex: - Metal em água do mar; - Metal em atmosfera; - Metal em reagentes químicos. Meio corrosivo: é o ambiente que encontra-se o metal. Podendo ser o solo, a água, atmosfera, produtos químicos, máquinas e equipamentos. CORROSÃO DANOS CAUSADOS PELA CORROSÃO - Diminuição do rendimento; - Perda de material; - Interrupção do processamento. CORROSÃO Alto Forno FerroMinério 1500°C POR QUE OS METAIS SOFREM CORROSÃO ? Para atingir o ESTADO METÁLICO oriundo de sua ocorrência na natureza, é necessário aplicar uma certa quantidade de energia que será absorvida e armazenada pelo metal. MINÉRIO + ENERGIA METAL METALURGIA O fenômeno que faz os metais sofrerem corrosão é uma instabilidade de consequência natural do seu estado metálico. METAL + MEIO MINÉRIO MINÉRIO + ENERGIA METAL METALURGIA CORROSÃO FATORES QUE INFLUENCIAM A CORROSÃO A velocidade e a extensão da corrosão depende da influência de dois fatores: 1 - Propriedades do metal; 2 - Natureza do meio. 1 - PROPRIEDADES DO METAL: - Pureza do metal; - Potencial de oxidação; - Estado físico; - Condutividade elétrica. 2 - NATUREZA DO MEIO: - Atmosfera: Partículas poluentes, temperatura, umidade > 70%; - Água: Temperatura, ph, gases dissolvidos, sólidos em suspensão, Micro-organismos, sais dissolvidos; - Solo: Umidade, ph, sais, porosidade, corrente elétrica de fuga; - Produtos químicos: Concentração, ph, temperatura. AMBIENTE CORROSIVO 1. ATMOSFERA: - MARINHA Sobre o mar e na orla marítima(até 500m da praia), com ventos na direção da estrutura a ser pintada. Atmosfera altamente agressiva. - INDUSTRIAL Envolve regiões com muitos gases provenientes da combustão, particularmente gases oriundos de combustíveis com alto teor de enxofre. Atmosfera altamente agressiva. - ÚMIDA Locais com umidade relativa média acima de 60%. Atmosfera altamente agressiva quando associada a qualquer uma das outras duas anteriores; - URBANA E SEMI-INDUSTRIAL Ocorre nas cidades onde se tem razoável quantidade de gases provenientes de veículos automotores e setor industrial razoavelmente desenvolvido. Atmosfera mediamente agressiva. - RURAL E SECA Locais, em geral no interior, onde não há gases industriais, sais em suspensão e a umidade relativa do ar apresenta valores sempre baixos(umidade inferior a 60%). Atmosfera pouco agressiva. MEIOS CORROSIVOS - ATMOSFERA O ar contém umidade, sais em suspensão(próximo ao mar), gases industriais (especialmente gases de enxofre) e poeira; - SOLO Os tipos de solo contém umidade e sais minerais. Podem apresentar também características ácidas ou básicas; - ÁGUAS NATURAIS As águas dos rios, lagos ou do subsolo podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou básicos, resíduos industriais, poluentes diversos e gases dissolvidos; - ÁGUAS DO MAR Contém uma quantidade apreciável de sais; - PRODUTOS QUÍMICOS A agressividade dos produtos químicos depende do seu grau de ionização, concentração e temperatura. FORMAS DE CORROSÃO FORMAS DE CORROSÃO - UNIFORME: A corrosão processa-se em toda a extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. É chamada, por alguns, corrosão generalizada. - POR PLACAS: A corrosão localiza-se em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, formando placas com escavações. - ALVEOLAR: A corrosão processa-se na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro. - PUNTIFORME: A corrosão processa-se em pontos ou pequenas áreas localizadas na superfície produzindo o que chamamos de “PITES”(buracos), que são cavidades onde apresentam o fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior que seu diâmetro. - INTERGRANULAR: A corrosão processa-se entre os grãos da rede cristalina do material metálico, o qual perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos, tendo-se então a corrosão sob tensão fraturante. - INTRAGRANULAR: A corrosão processa-se nos grãos da rede cristalina do material metálico, o qual, perdendo suas propriedades mecânicas, poderá fraturar à menor solicitação mecânica, tendo-se também a corrosão sob tensão fraturante. - FILIFORME: A corrosão processa-se sob a forma de finos filamentos, que propagam-se em diferentes direções e que não se cruzam. Ocorre geralmente em superfícies metálicas revestidas com tintas ou com metais, ocasionando o deslocamento do revestimento. - ESFOLIAÇÃO: A corrosão processa-se em diferentes camadas e o produto da corrosão, formado entre a estrutura de grãos alongados, separa as camadas, ocasionando o inchamento do material metálico. CORROSÃO ASSOCIADA A FATORES MECÂNICOS CORROSÃO-EROSÃO: É o aumento de ataque do metal devido ao movimento relativo entre um fluido corrosivo e a superfície metálica. Na corrosão-erosão, os produtos sólidos que formam sobre a superfície são arrastados e/ou o metal é removido como íons. ATAQUE POR COLISÃO: É observado predominantemente em curvaturas nos tubos, onde o fluido é forçado a mudar de direção. Ex: Peças em forma de “T” ou “cutuvelos”, palhetas de turbinas a vapor, etc. CORROSÃO POR CAVITAÇÃO: É uma forma de corrosão-erosão de superfícies metálicas, associado ao colapso de bolhas de vapor ou cavidades em líquidos de rápido movimento. Corrosão por cavitação ocorrem em turbinas de navios e outras superfícies onde observam-se fluxo de líquidos a alta velocidade e variação de pressão. CORROSÃO POR ATRITO: Ocorre na interface de duas superfícies sobre as quais existe uma carga, sujeitas a leve movimento oscilatório de baixa amplitude. CORROSÃO SOB FADIGA: Ocorre quando um metal está sujeito simultaneamente a esforços cíclicos e ao ataque químico de um determinado meio. A corrosão sob fadiga ocorre com mais frequencia em tubulações para vapores ou líquidos aquecidos a temperaturas variáveis, permutadores, vasos de pressão, etc. CORROSÃO SOB TENSÃO FRATURANTE: Ocorre quando há interações de tensões estáticas e corrosão, levando à fratura intergranular ou transgranular. É uma das MAIS PERIGOSAS, pois ocorre frequentemente sem indicações macroscópicas de uma fratura iminente. FRAGILIZAÇÃO PELO HIDROGÊNIO: Ocorre devido à interações do hidrogênio com os metais, por uma série de mecanismos, levando a modificações nas suas propriedades mecânicas. Resultam em fraturas frágeis. Esse tipo de fragilidade do metal é irreversível. FENDIMENTO POR ÁLCALI: Verifica-se principalmente em caldeiras de vapor, que apresentam junções rebitadas. Devido a choques mecânicos e térmicos, as chapas rebitadas das caldeiras podem permitir que a água superaquecida saia para o exterior se a vedação não for perfeita. A água evapora-se rapidamente e o eletrólito que ela contém, deposita-se nas pequenas frestas formadas entre os rebites, onde a solução alcalina concentra-se no ponto de atacar o ferro, dissolvendo-o. CONTROLE DA CORROSÃO Controle à corrosão significa controlar a reação do metal com seu meio, de forma que as propriedades físicas, químicas e mecânicas do metal sejam preservadasdurante seu tempo de vida útil. O controle verdadeiro da corrosão não significa apenas a aplicação de um revestimento de tinta sobre uma máquina ou equipamento, mas inclui todas as medidas tomadas em cada etapa, desde o projeto até a fabricação, instalação e uso. MÉTODOS DE CONTROLE DA CORROSÃO 1 – Controle no estágio do projeto; 2 – Controle pela influência do meio; 3 – Controle pela influência do metal; 4 – Controle com revestimentos. 1 – CONTROLE NO ESTÁGIO DO PROJETO: - SELEÇÃO DO MATERIAL: a) Propriedades químicas; b) Propriedades mecânicas; c) Propriedades físicas; d) Disponibilidades; e) Método de fabricação; f) Custo; g) Etc. COMPATIBILIDADE DO METAL AÇO AÇO ZINCO ZINCO CORROSÃO ISOLANTE GEOMETRIA DOS COMPONENTES a) Deve facilitar a manutenção externa e interna; b) Geometria complexa deve ser evitada; c) Condições ambientais uniformes; ACABAMENTO SUPERFICIAL As superfícies devem ser simples, compactas, lisas e ter forma otimizada. Cantos arredondados devem ser preferidos. GEOMETRIA EVITAR EVITAR USAR EVITAR USAR EVITAR USAR ACABAMENTO EVITAR USAR MANUTENÇÃO: As partes a serem inspecionadas devem ser acessíveis. PAREDE TUBULAÇÕES SEM ACESSO COM ACESSO 2 – CONTROLE PELA INFLUÊNCIA DO MEIO a) Temperatura; b) PH; c) Velocidade de fluxo; d) Concentração; e) Impurezas; d) Etc. 3 – CONTROLE ATRAVÉS DO METAL - PROTEÇÃO CATÓDICA: Esta forma de controle de corrosão é muito empregada, especialmente para proteger estruturas e tubos submersos e subterrâneos, que não podem ser inspecionados ou revestidos periodicamente. O processo corrosivo de uma estrutura metálica enterrada ou submersa, caracteriza-se sempre pelo aparecimento de áreas anódicas e catódicas, com a consequente ocorrência de um fluxo de corrente elétrica no sentido convencional, das áreas anódicas para as catódicas. Então proteger catodicamente uma estrutura metálica, significa eliminar por processo artificial, as áreas anódicas, fazendo com que toda a estrutura adquira comportamento catódico. - MÉTODOS DE PROTEÇÃO CATÓDICA: a) Proteção catódica galvânica ou por anodos galvânicos ou de sacrifício; b) Proteção catódica por corrente impressa ou forçada. a) PROTEÇÃO CATÓDICA POR ANODOS DE SACRIFÍCIO: Neste processo, o fluxo de corrente elétrica fornecido origina-se da diferença de potencial existente entre o metal a proteger e outro escolhido como anodo de sacrifício. NÍVEL DO SOLO e TUBULAÇÃO PROTEGIDA ANODO DE SACRIFÍCIO - MÉTODOS DE PROTEÇÃO CATÓDICA: a) Proteção catódica galvânica ou por anodos galvânicos ou de sacrifício; b) Proteção catódica por corrente impressa ou forçada. a) PROTEÇÃO CATÓDICA POR ANODOS DE SACRIFÍCIO: Neste processo, o fluxo de corrente elétrica fornecido origina-se da diferença de potencial existente entre o metal a proteger e outro escolhido como anodo de sacrifício. NÍVEL DO SOLO e TUBULAÇÃO PROTEGIDA ANODO DE SACRIFÍCIO b) PROTEÇÃO CATÓDICA POR CORRENTE IMPRESSA: Neste caso, o fluxo de corrente fornecido origina-se de uma fonte geradora de corrente elétrica contínua. NÍVEL DO SOLO TUBULAÇÃO PROTEGIDA ANODO INERTE RETIFICADOR PROTEÇÃO CATÓDICA: PROTEÇÃO CATÓDICA: PROTEÇÃO CATÓDICA: PREVENÇÃO DA CORROSÃO 1 - Revestimentos Protetores; 2 - Evitar a formação de Pares Galvânicos; 3 – Utilização de Proteção Galvânica. 1 - REVESTIMENTOS PROTETORES: a) Revestimentos metálicos; b) Revestimentos não-metálicos inorgânicos; c) Revestimentos não-metálicos orgânicos. A eficiência dos revestimentos protetores depende principalmente do preparo prévio da superfície, de modo a torná-la livre de ferrugem, isenta de graxa e sujeira em geral, umidade, etc. a) REVESTIMENTOS METÁLICOS: - CLADIZAÇÃO: Consiste em colocar-se o metal ou liga a ser protegida entre camadas de um outro metal de maior resistência à corrosão. - IMERSÃO À QUENTE: As peças a serem protegidas são mergulhadas num banho do metal protetor fundido. É empregada principalmente para revestir objetos de ferro ou aço com zinco(Galvanização ou Zincagem) e com estanho(Estanhação). (460°C – 480°C). a) REVESTIMENTOS METÁLICOS: - ELETRODEPOSIÇÃO: É o processo de revestimento metálico em que a peça a ser revestida é é usada como catodo numa cuba eletrolítica onde o eletrólito contém sal do mesmo metal protetor, podendo o anodo ser do mesmo material(metal) a ser depositado. Consegue-se camadas superficiais de espessura fina, uniforme e isenta de poros. Metais usados: zinco, Cobre, níquel, cromo, estanho, cádmio, prata e ouro. - METALIZAÇÃO: Consiste em aquecer-se um metal até a condição fundida ou semi-fundida, fazendo-o passar, na forma de fio geralmente, através de uma fonte de calor de alta temperatura, de modo a desintegrá-lo em partículas que são arremessadas contra a superfície a proteger. No choque, as partículas achatam-se e aderem à superfície. (zinco, alumínio, chumbo, estanho, aço e latão). - METALIZAÇÃO: - DIFUSÃO: Consiste em colocar as peças a serem protegidas no interior de tambores rotativos onde encontra-se uma mistura do metal protetor em formade pó com um fundente. O conjunto é aquecido a temperaturas elevadas; em consequência, ocorre uma difusão do metal protetor nas peças a serem protegidas. b) REVESTIMENTOS NÃO-METÁLICOS INORGÂNICOS: São processos em que os revestimentos resultam de reações químicas entre o material metálico e o meio em que são colocados. Formam-se produtos insolúveis, que protegem o material contra posterior ataque. - ANODIZAÇÃO: É um processo de tratamento superficial de alumínio, que numa cuba eletrolítica, as peças a serem protegidas constituem o anodo, ocorrendo a conversão do alumínio em óxido de alumínio. - CROMATIZAÇÃO: Os revestimentos de cromatização são obtidos de soluções contendo cromatos ou ácido crômico, com adição de ativadores como: sulfatos, nitratos, cloretos, fosfatos, etc. - FOSFATIZAÇÃO: É um processo que objetiva um tratamento prévio da superfície para posterior aplicação de pintura. Sua resistência à corrosão é elevada em cinco vezes. - ESMALTAÇÃO À PORCELANA: São revestimentos vítreos aplicados principalmente em chapas de aço e produtos de aço, ferro fundido e alumínio, para melhorar a aparência superficial e resistência à corrosão. c) REVESTIMENTOS NÃO METÁLICOS ORGÂNICOS - TINTAS: As tintas constituem ainda a maior parte dos revestimentos anticorrosivos, por serem de fácil aplicação e na maioria das vezes, menor custo. TIPOS DE TINTAS - Tintas Epóxi; - Tintas Poliuretano; - Tintas Alquídicos(sintéticas); - Tintas Especiais; - Tintas para Altas Temperaturas; - Tintas à Base d’Água; - Tintas para piso; - Tintas para piscina; - Verniz Selador; - Diluentes (Thinners). CLASSIFICAÇÃO DAS TINTAS ANTICORROSIVAS * TINTAS EPÓXI: São tintas de alta performance e de ótima relação custo benefício, são fabricadas com resina epóxi, que são obtidas pela reação entre epicloridrina e o bisfenol. O principal mecanismo de proteção das tintas epóxi é a proteção por barreira, porém existe tinta de fundo epóxi que proporciona a proteção por passivação ou inibição anódica e a proteção catódica de acordo com a sua pigmentação. Características: - A película possui alta dureza; - Boa resistência a abrasa e ao impacto; - Elevada resistência química de acordo com o sistema resina epóxi/agente de cura; - Possuem fraca resistência à radiação solar, em especial aos raios ultravioletas, ocasionando perda do brilho e cor. CLASSIFICAÇÃO DAS TINTAS ANTICORROSIVAS * TINTAS EPÓXI: TINTAS POLIURETANO: Tintas com excelentes propriedades anticorrosivas, em meios de elevada agressividade e as películas apresentam notáveis propriedades físicas, como dureza, resistência ao impacto e à abrasão. As tintas de poliuretano alifático são amplamente utilizadas como tintas de acabamento, por terem excelente resistência aos raios ultravioleta, tendo melhor retenção de cor e de brilho quando expostas ao intemperismo natural. Já as tintas de poliuretano aromático, possuem fraca resistência aos raios ultravioleta, indicadas para ambientes internos onde não haja incidência de radiação solar. TINTAS POLIURETANO: -Tinta Etil-silicato de Zinco É uma tinta de dois componentes com solventes orgânicos, a cura da película ocorre através da reação química de hidrólise da resina com a umidade do ar, sendo a umidade relativa do ar tem grande influência na velocidade de cura da película, alguns técnicos costumam pulverizar ou molhar, com água, a película da tinta com o objetivo de acelerar o processo de cura. È usada como tinta de fundo de alta performance para atmosferas altamente agressivas e para imersão em produtos de petróleo e produtos químicos. Requer no mínimo jateamento ao metal quase branco ou hidrojateamento severo, para tratamento da superfície, assim junto com alto teor do pigmento de pó de zinco, poder proteger catodicamente. -Tintas de Silicone São tintas formuladas a partir das resinas de silicone, que são polímeros formados por silício ligados a oxigênio e a grupos orgânicos. São indicadas para pintura de superfícies que trabalham em temperaturas superiores a 120°C até 600°C, sendo que as pigmentadas em alumínio são as de melhor performance. A secagem destas tintas dá-se em parte pela evaporação do solvente e em parte por conversão térmica. -Tintas de Alumínio Fenólicas São tintas formuladas a partir das resinas fenólicas que são obtidas pela reação entre o fenol e um aldeído. São modificadas com óleo, a fim de que possam curar à temperatura ambiente. A secagem destas tintas dá-se em parte pela evaporação do solvente e, em parte, principalmente, pela oxidação do óleo secativo. Estas tintas fenólicas pigmentas com alumínio têm maior resistência química, térmica e a umidade que as tintas a óleo e as alquídicas. Resistência temperatura até 200°C. – Tintas Alquídicas As tintas alquídicas, conhecidas no mercado como tintas sintéticas, apesar de possuírem resistência química superior as tintas a óleo, também são passiveis de serem saponificadas em meios ou sob condições alcalinas. Portanto, não são recomendadas para atmosferas quimicamente agressivas. Em atmosferas rural, urbana e industrial leve são produtos que apresenta bom desempenho a corrosão. – Tintas Acrílicas São obtidas a partir da resina acrílicas que são polímeros obtidos de monômeros de ésteres dos ácidos acrílico e metacrílico, são a base de solventes orgânicos. São mais utilizadas na fabricação de tintas de acabamento, por terem boa resistência à radiação solar, em especial aos raios ultravioleta, proporcionando boa resistência de cor. Em termos de resistência química, elas são resistentes a atmosferas de agressividade média. – Tintas Nitrocelulose As resinas de nitrocelulose são obtidas pela reação do ácido nítrico, em presença de ácido sulfúrico, com a celulose. As tintas de nitrocelulose caracterizam-se por possuírem uma secagem muito rápida. – Tinta Intumescente As tintas intumescentes tem a finalidade de proteger as estruturas metálicas contra a ação do fogo, esta sendo muito utilizado em edifícios metálicos que são construídos para área comercial e industrial. Sob condições de calor, forma uma camada protetora que isola termicamente o substrato, protegendo-o contra o fogo por um período que pode chegar a 2 horas. A tinta Intumescente Fosca Branca Proteção contra Fogo foi testada pelo IPT, Instituto de Pesquisas Tecnológicas de São Paulo e atendem a todas normas do Corpo de Bombeiros, caracterizando-o como proteção de estruturas de aço contra a ação de incêndio. (Norma ASTM E 119-88). PRÉ-TRATAMENTOS DE SUPERFÍCIES METÁLICAS 1. Procedimentos Mecânicos: 1.1 Lixamento; 1.2 Jateamento; 1.3 Vibração; 1.4 Tamboreamento. 2. Procedimentos Químicos: 2.1 – Desengraxamento; 2.2 – Decapagem. 1. PROCEDIMENTOS MECÂNICOS: 1.1 Lixamento Neste processo a superfície metálica da peça é desgastada até o ponto em que os defeitos (riscos ou buracos) tenham sido removidos. O instrumento utilizado é a lixa que pode ser usada manualmente ou com máquinas. As lixas são compostas de três partes principais: costado, cola ou resina, abrasivo. Costado é feito em tecido ou papel cuja função é servir de suporte para os grãos abrasivos. Cola ou resina serve para manter os grãos abrasivos unidos e bem aderentes ao costado. Abrasivo corta e remove as imperfeições do metal, possuindo alta dureza e formato em ângulo. Os mais utilizados sãoo óxido de alumínio e o carbeto de silício. Os grãos são classificados de acordo com o seu tamanho, sendo identificado por um número na parte posterior a lixa. À medida que o número de identificação aumenta, diminui o tamanho do grão. Para os metais são utilizadas lixas de grana: 150, 180, 220, 240, 280 e 320. 1.1 Lixamento 1.1 Lixamento 1.1 Lixamento 1.1 Lixamento 1.2 Jateamento É o processo empregado para a limpeza das peças em que serão aplicadas tintas com a finalidade de proteger contra a corrosão. Com auxílio de uma pistola acionada por ar comprimido, projeta-se o abrasivo contra a estrutura metálica a ser limpa. A força mecânica transmitida ao abrasivo é suficiente para remover capas de ferrugens ou quaisquer outras substâncias da superfície. Os abrasivos mais utilizados são: granalha de aço, esferas de vidro, areia e carbeto de silício. 1.2 Jateamento 1.3 Vibração O abrasivo e as peças são colocadas num recipiente com formato de uma grande panela acoplada a um vibrador. Este, faz o abrasivo atingir as peças para remover imperfeições da superfície. É utilizada para peças de tamanho reduzido ou geometria irregular. 1.3 Vibração 1.4 Tamboreamento Neste processo, as peças e abrasivos são colocados dentro de um tambor. Através de movimentos rotatórios, o atrito do abrasivo contra as peças faz a limpeza necessária. 1.4 Tamboreamento 2. PROCEDIMENTOS QUÍMICOS 2.1 Desengraxamento Remove óleos e graxas da superfície do metal. - Solventes: Tricloretileno, Percloretileno; - Emulsificantes: Uso de detergentes; - Alcalinos: Hidróxido de Sódio(soda cáustica), silicato de sódio, carbonato de sódio, fosfato de sódio e tripolifosfato de sódio. 2.1 Desengraxamento 2.2 Decapagem O processo de decapagem serve para remover óxidos dos metais e deixar a superfície quimicamente limpa. É aplicado em parafusos, porcas, arruelas e pequenas peças. As peças são mergulhadas na solução decapante, onde permanece até a remoção completa da ferrugem. São utilizados ácidos, substâncias alcalinas e misturas de ácidos, substâncias alcalinas e misturas de ácidos ou aditivos que aumentam a velocidade da decapagem. - Aço de baixo teor de carbono: ácido clorídrico, ácido sulfúrico(50°C); - Alumínio: soda cáustica(80°C); - Cobre e ligas: ácido crômico ou com misturas de ácidos fosfóricos, sulfúricos, nítrico e clorídrico. Slide 1 Slide 2 Slide 3 Slide 4 Slide 5 Slide 6 Slide 7 Slide 8 Slide 9 Slide 10 Slide 11 Slide 12 Slide 13 Slide 14 Slide 15 Slide 16 Slide 17 Slide 18 Slide 19 Slide 20 Slide 21 Slide 22 Slide 23 Slide 24 Slide 25 Slide 26 Slide 27 Slide 28 Slide 29 Slide 30 Slide 31 Slide 32 Slide 33 Slide 34 Slide 35 Slide 36 Slide 37 Slide 38 Slide 39 Slide 40 Slide 41 Slide 42 Slide 43 Slide 44 Slide 45 Slide 46 Slide 47 Slide 48 Slide 49 Slide 50 Slide 51 Slide 52 Slide 53 Slide 54 Slide 55 Slide 56 Slide 57 Slide 58 Slide 59 Slide 60 Slide 61 Slide 62 Slide 63 Slide 64 Slide 65 Slide 66 Slide 67 Slide 68 Slide 69