PCM - Transp 17

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Ericksson Rocha e Almendra
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Princípios de Ciências dos Materiais
EET310 – Eng. de Petróleo
Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Prof. Gabriela Ribeiro Pereira
gpereira@metalmat.ufrj.br
LNDC – Sala 11 – 3o andar
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O Que vamos aprender...
• Porque a corrosão ocorre?
• Que metais tem mais possibilidade de se corroer?
• Como a temperatura e o ambiente afetam a velocidade de corrosão?
• Como podemos diminuir a corrosão?
Corrosão e Degradação
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• Corrosão:
 -- é ataque eletroquímico destrutivo sobre um material.
 -- Exemplo: 
• Custo para manutenção e prevenção:
 -- 4 to 5% do PIB de um país desenvolvido
 -- 2 a 4% do PIB de países em desenvolvimento
 -- o Brasil gasta 4,5% com Educação
O Custo da Corrosão
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Corrosão
	
	A corrosão é definida como o ataque destrutivo e não intencional de um metal; esse ataque é eletroquímico e começa normalmente pela superfície.
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Corrosão
	
	Caracteristicamente, os átomos dos metais perdem ou cedem elétrons, no que é chamado uma reação de oxidação.
 
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O local onde ocorre a oxidação é chamado de anodo.
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Corrosão
	
	Os elétrons gerados de cada átomo metálico que é oxidado devem ser transferidos para uma outra espécie química e se tornar parte dela, no que é denominado reação de redução.
 
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• Duas reações são necessárias:
 - reação de oxidação
 - reação de redução
Adaptado da Fig. 17.1, Callister 7ed.
Corrosão do Zinco em Solução
 Ácida
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Corrosão
	
	Se nenhuma outra reação de oxidação ou de redução estiver ocorrendo, a reação eletroquímica total será simplesmente a soma das reações:
 
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Corrosão
		Outro exemplo é a oxidação ou a ferrugem do ferro na água, a qual contém oxigênio dissolvido. Esse processo ocorre em duas etapas:
E na segunda etapa:
									Ferrugem
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Par galvânico
Dois metais que estão conectados eletricamente em um eletrólito líquido, onde um metal se torna um anodo e sofre corrosão, enquanto o outro atua como um catodo.
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Par galvânico
Quando uma corrente passa através do circuito externo, os elétrons gerados na oxidação do zinco fluem para pilha de ferro, para que os íons Fe2+ sejam reduzidos.
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O Eletrodo Padrão de 
Hidrogênio
Eletrodo padrão – consiste em um eletrodo inerte de platina em uma solução 1M de íons H+, saturada com gás hidrogênio.
A platina não participa da reação, ela atua somente como uma superfície sobre a qual os átomos de H podem ser oxidados ou os íons H+ reduzidos.
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O Eletrodo Padrão de 
Hidrogênio
• Duas possibilidades:
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O Eletrodo Padrão de 
Hidrogênio
A série de potenciais de eletrodo é gerada pelo acoplamento de semipilhas padrões para vários metais ao eletrodo padrão de hidrogênio e pela classificação dessas semipilhas de acordo com a voltagem medida.
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Série de Eletrodo Padrão
o
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• Ex: Célula Cd-Ni com
 soluções 1M (padrão)
Efeito da Concentração da Solução
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Exercício
	Metade de uma pilha eletroquímica consiste em um eletrodo de níquel puro em uma solução de íons Ni2+ , a outra metade é um eletrodo de cádmio imerso em uma solução de Cd2+.
A) Se a pilha é uma pilha padrão, escreva a reação global espontânea e calcule a voltagem que é gerada.
B) Calcule o potencial da pilha a 25oC se as concentrações de Cd2+ e Ni2+ forem 0,5 e
 10-3 M, respectivamente. A direção da reação espontânea é a mesma da pilha padrão?
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Séries Galvânicas
• Classificação da reatividades de metais e ligas em água do mar 
Baseado na Table 17.2, Callister 7ed.
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• Ataque uniforme 
Oxidação e redução ocorre uniformemente sobre uma superfície
• Lixiviação seletiva 
Corrosão preferencial de um dos elementos de uma liga (e.g. Zn em latão (liga Cu-Zn).
• Galvânica
Metais diferentes em contato físico. O mais anódico se corrói.
 Zn & Mg são muito anódicos
• Erosão-corrosão
Quebra da camada de passivação por erosão
(joelhos de tubulações)
Formas de Corrosão
•Corrosão sob tensão
Tensão e corrosão juntos na ponta de trincas.
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• Metais auto-protegidos!
 - Íons do metal se combinam com
 o oxigênio para formar uma fina, aderente, camada de óxido.
• Reduzir a T (reduz a cinética das reações de oxidação e de redução)
• Adicionar inibidores
 - Diminui a velocidade das reações de oxidação/redução pela remoção de reagentes (e.g., remoção O2 pela reação com um inibidor).
 - Diminuir a velocidade de oxidação colocando-se substâncias na superfície (e. g.: pintura!).
Controlando a Corrosão
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• Corrosão ocorre devido a: 
 - tendência natural dos metais de ceder elétrons.
 - elétrons são doados em reações de oxidação.
 - os elétrons doados são utilizados em reações de redução.
• Metais com Potencial de Eletrodo Padrão menor (mais negativo) são mais fáceis de corroer do que aqueles com maior potencial.
• A Série Galvânica classifica a reatividade dos metais na água do mar.
• Aumentar a T acelera as reações de oxidação/ redução.
• A Corrosão pode ser controlada por:
 -- metais que formam
 camadas protetoras
 -- reduzindo a T
-- usando inibidores
-- pinturas
-- proteção catódica.
Resumo
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