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PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 1 • Importante: é limitação ao uso seguro de componentes metálicos, pois, trata-se de: – corrosão perfurante – difícil previsão – alta velocidade de propagação • Materiais passivos – Cl- (e outros halogênios) – Temperatura Corrosão por Pite - Características Exemplo: AA 3004-H39 - ácido acético - polarizado (aumento: 250x) PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 2 CORROSÃO SOB TENSÃO 37% CORROSÃO POR PITE 25% CORROSÃO UNIFORME 18% CORROSÃO INTERGRANULAR 12% OUTRAS 8% Principais tipos de falhas por corrosão em aços inoxidáveis em processos industriais químicos. (ROBERGE, P.R. Handbook of Corrosion Engineering. McGraw-Hill Handbooks, p.1-54, 2000.) PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 3 Nucleação: – adsorsão de Cl- – concentração crítica de Cl- – ruptura das ligações da película passiva – região anódica localizada Corrosão por Pite - Mecanismo PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 4 Crescimento: • Dissolução: Me = Me+z + ze- • Reação catódica: O2 + 2H2O + 4e - = 4OH- • Migração de íons Cl- • Acidificação: Me+Cl- + H2O = MeOH + H +Cl- • Mais dissolução – nova migração de Cl- - mais acidificação... Corrosão por Pite - Mecanismo PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 5 Crescimento: • outro agente oxidante: Fe+3 • efeito galvânico: superfície de pite << superfície catódica Corrosão por Pite - Mecanismo PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 6 Corrosão por Pite 7 • Temperatura • Estagnação / Agitação / Limpeza • Acabamento superficial • Microestrutura • Inibidores • Proteção Catódica Corrosão por Pite – Fatores que influenciam • Potencial de eletrodo – aumenta o teor de Cl- adsorvido – Ep : potencial de nucleação de pite PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 100 300 500 -200 0 200 400 600 P ot en ci al ( m V , E C S ) SHNO3/H2O Curva de polarização para AISI 304L em 3,5% NaCl. Acabamento: lixa #600 / ácido nítrico / imersão em água. Curva de polarização cíclica, para a liga AA 5052. Condições: solução 3,5%NaCl, 23 C, 15 min de imersão, 1 mV/s. Referência: Eletrodo de Calomelano Saturado. Liga AA 5052 (96,75Al-2,62Mg-0,26Fe-0,18Cr-0,11Si- 0,03Mn-0,03Cu-0,02Zn). [Referência: HARA, A. Corrosão de ligas de alumínio da série 5XXX em meios contendo íons cloreto. Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da USP - Depto de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, 1997.] (A/cm2) PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 9 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 100 300 500 -200 0 200 400 600 P ot en ci al ( m V , E C S ) SHNO3/H2O (A/cm2) PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 10 • Temperatura • Estagnação / Agitação / Limpeza • Acabamento superficial • Microestrutura • Inibidores • Proteção Catódica • Potencial de eletrodo – aumenta o teor de Cl- adsorvido – Ep : potencial de nucleação de pite • Concentração de Cl- Ep Atividade de Cl- Efeito da atividade do íon cloreto sobre o potencial de pite do alumínio 1199 em soluções de NaCl. [HOLLINGSWORTH, E. H.; HUNSICKER, H. Y. Corrosion of aluminum and aluminum alloys. In: KORB, L. J. et al. Metals Handbook - Corrosion, ASM, Metal Park, Ohio, 1989, 9ed., v. 13, p.583-584. ] Corrosão por Pite – Fatores que influenciam PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 11 • Imersão – ASTM G48 (aços inoxidáveis) • 6% FeCl3 • TCP • Exame visual; perda de massa; – profundidade e densidade de pite (ASTM G46) • Ensaio Acelerado • Câmara de Névoa Salina (ASTM G85) • Eletroquímica • Polarização Cíclica (ASTM G61 - p/ Fe-Ni-X e Co-X); Método Potenciostático; Método Galvanostático; Método do Riscamento Corrosão por Pite - Avaliação PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 12 • Imersão – ASTM G48 (aços inoxidáveis) • 6% FeCl3 • TCP • Exame visual; perda de massa; – profundidade e densidade de pite (ASTM G46) Superfícies do aço UNS S30400 solubilizado (sem chanfro) e solubilizado-sensitizado (com chanfro), lixa #600, após imersão em cloreto férrico (por 72 horas). [Referência: Doutorado, Zanetic, S.T., 2006; figura 99.] Corrosão por Pite - Avaliação PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 13 Taxa de Corrosão - 1000x(g/cm 2 h) 0,500633 0,147295 0,144630 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 ST-S NBS-570S NPL-420S Amostras TC (g /cm 2 h ) 1 00 0x Taxa de corrosão (perda de massa; 1000x) após ensaio de imersão em cloreto férrico do aço UNS S30400: amostras solubilizadas sem (ST) e com tratamento de nitrocarbonetação. Ref: ZANETIC, S. T. Trabalho publicado no 62o Congresso Anual da ABM-Vitória-ES 2007. Exemplo de Perda de Massa para avaliação da resistência à corrosão por pite. PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 14 solubilizado sensitizado Carbonetos impedem o crescimento. Podem influenciar a nucleação: sítios de adsorção de cloreto. PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 15 ASTM G46 PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 16 • Imersão – ASTM G48 (aços inoxidáveis) • 6% FeCl3 • TCP • Exame visual; perda de massa; – profundidade e densidade de pite (ASTM G46) Corrosão por Pite - Avaliação • Ensaio Acelerado • Câmara de Névoa Salina (ASTM G85) • Eletroquímica • Polarização Cíclica (ASTM G61 - p/ Fe-Ni-X e Co-X); Método Potenciostático; Método Galvanostático; Método do Riscamento PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 17 Câmara de Névoa Salina (ASTM G85) Aço Inoxidável 304 Figura 4.26 - Amostras com tratamento de nitretação em banho de sais. a) solubilizada, b) solubilizada-sensitizada, c) solubilizada-soldada (Referência: Silvio Tado Zanetic, Relatório Final do Auxílio à Pesquisa Fapesp, processo: 00/12162-5 ) Figura 4.26a: Após 24 horas de ensaio verificou-se o aparecimento de corrosão proveniente do metal-base nas bordas dos três corpos de prova. Após este período retirou-se dois corpos de prova da câmara, permanecendo o terceiro até 48h, que apresentou pontos de corrosão na superfície ensaiada após este período, o ensaio foi então interrompido. Figura 4.26b: Após 24 horas de ensaio verificou-se o aparecimento de corrosão proveniente do metal-base nas bordas dos três corpos de prova e aparecimento de corrosão proveniente do metal-base em cerca de 10% da superfície ensaiada de um dos três corpos de prova, o ensaio foi então interrompido. Figura 4.26c: Após 24 horas verificou-se o aparecimento de corrosão proveniente do metal-base em toda superfície ensaiada dos três corpos de prova, o ensaio foi então interrompido. PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 18 • Imersão – ASTM G48 (aços inoxidáveis) • 6% FeCl3 • TCP • Exame visual; perda de massa; – profundidade e densidade de pite (ASTM G46) • Ensaio Acelerado • Câmara de Névoa Salina (ASTMG85) Corrosão por Pite - Avaliação • Eletroquímica • Polarização Cíclica (ASTM G61 - p/ Fe-Ni-X e Co-X); Método Potenciostático; Método Galvanostático; Método do Riscamento PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 19 • Polarização Cíclica – BRENNERT , 1937: Ep (para aço inoxidável) – KLIMZACK-MATHIEU et al., 1962: Epp (para aço inoxidável) – 3,5% NaCl – 1 mV/s (0,1 mV/s) – acabamento (mais comum é #600) – outras variáveis: tempo de imersão, temperatura, composição do eletrólito – Ep: potencial de nucleação de pite – Epp: potencial de proteção ou de repassivação de pite • Ep: f (eletrólito, método experimental, condição superficial...) • Epp: f (concentração das espécies dissolvidas, geometria pite, processos de transferência de massa...) BRENNERT, Sven. Local corrodibility of stainless. Metal Progress, Cleveland, v.31, n.6, p. 641-642, June, 1937. KLIMZACK-MATHIEU, L.; MEUNIER, J.; POURBAIX, M.; VAN LEUGENHAGHE, C. apud POURBAIX, A. Electrochemie et corrosion localisée des aciers inoxydables. Mémoires et Etudes Scientifiques de la Revue de Métallurgie, Paris, v.85, n.12, p.667-674, déc. 1988. PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 20 Curva de polarização cíclica, para a liga AA 5052. Condições: •solução 3,5%NaCl, •23 C, •15 min de imersão, •1 mV/s. •Referência: Eletrodo de Calomelano Saturado. • Liga AA 5052 (96,75Al-2,62Mg- 0,26Fe-0,18Cr-0,11Si-0,03Mn-0,03Cu- 0,02Zn). [Referência: HARA, A. Corrosão de ligas de alumínio da série 5XXX em meios contendo íons cloreto. Trabalho de Formatura apresentado à Escola Politécnica da USP - Depto de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, 1997.] PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 21 • Corrosão por Pite - Prevenção redução da agressividade da solução, através da diminuição do teor de íons cloreto, temperatura, acidez, agentes oxidantes; utilizar materiais mais resistentes à corrosão, como ligas contendo Mo, W; eliminar pontos de estagnação; limpeza periódica; acabamento superficial inibidores proteção catódica • Cobre: – água do mar com baixa velocidade (0,6 a 0,9 m/s) – Cu-Al e Cu c/ baixo teor de Zn: mais resistentes – Cu-Ni e bronzes de Sn: resistência intermediária – Na presença de Cl-: Cu-Zn: dezincificação – Na presença de S-: Cu ligas: pite Exemplos Específicos: Cobre e Alumínio PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 22 • Alumínio: – células galvânicas formadas com Cu – efeito de segundas fases – tendência a auto passivação – morfologia ramificada e corrosão de planos cristalográficos preferenciais •Pites observados na liga 3004-H39 polida metalograficamente, após polarização potenciodinâmica, seguida de potenciostática por 30 min (densidades de corrente da ordem de 10-5 e 10-4 A/cm2) em solução de ácido acético 1M. Os pontos brancos são precipitados de segunda fase. Aumento: 250x. [MELO, H. G. Estudo do comportamento eletroquímico da liga de alumínio 3004-H39 em meio de ácido acético na presença e na ausência de íons cloreto. Tese de Doutorado, Universidade de São Paulo, Escola Politécnica, São Paulo, 1994, p.118. ] Exemplos Específicos: Cobre e Alumínio 23PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros Exemplos Específicos: Liga de Alumínio: efeito da presença de sulfato - inibidor 24PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -200 -100 0 100 200 300 P o te n ci a l (m V ,E C S ) S#600 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 100 300 500 0 200 400 600 P o te n ci a l (m V , E C S ) SH2SO4/H2O 1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 0 100 200 300 400 P o te n ci a l (m V ,E C S ) SH2SO4/AR 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 100 300 500 -200 0 200 400 600 P o te n ci a l (m V , E C S ) SHNO3/H2O 1E-9 1E-8 1E-7 1E-6 1E-5 1E-4 1E-3 1E-2 Densidade de Corrente (A/cm²) -100 100 300 500 0 200 400 600 P o te n ci a l (m V , E C S ) SHNO3/AR •Aço Inoxidável Austenítico •AISI 304L Exemplos Específicos: Aços Inoxidáveis: Efeito do Acabamento Superficial #600 H2SO4/H2O H2SO4/ar HNO3/ar HNO3/H2O 25PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros •Aço 304L Lixado •Ep = 150 mV,ECS •Aço 304L Eletropolido •Ep = 350 mV,ECS Referência: Mestrado de Leila Garcia Reis, 2005 • Corrosão por pite para 304L: efeito do acabamento 26PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 27 Referências Bibliográficas 1. ALONSO-FALLEIROS, N. Corrosão em fresta, corrosão por pite e corrosão microbiológica. Capítulo da publicação da ABM: Programa de Educação Continuada - Cursos ABM - Corrosão de Metais Não Ferrosos, novembro de 2001, 25 páginas. 2. SHREIR, L. L. Corrosion. 2a. ed. London. Newnes - Butterworths, 1976. p.1:130 e seguintes. 3. PULINO, Débora; ALONSO, Neusa. Métodos eletroquímicos de avaliação da susceptibilidade de um material à corrosão por pite. Boletim Técnico da Escola Politécnica da USP/Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais, n. 93/003, 1993. 15p. PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros 28 Exercício: 1. Os dados a seguir foram retirados de um artigo da revista Corrosion – NACE, de Abril de 2006, p.357 – “Corrosion Resistance of Injection-Molded 17-4PH Steel in Sodium Chloride Solution”. Trata-se do aço inoxidável endurecível por precipitação 17-4PH. Amostras desse aço foram obtidas por dois processos de fabricação (Metalurgia Convencional e Metalurgia do Pó) e submetidas a ensaio de polarização em solução contendo 3,5% NaCl. A superfície após ensaio de polarização apresentou o mesmo aspecto nas duas condições (veja a morfologia obtida em microscópio eletrônico de varredura). Com tais informações, responda: a. Qual é o tipo de corrosão? b. Quais parâmetros você consegue obter destas curvas? Quais seus valores? O que significam? c. Qual é o aço de melhor desempenho? (aquele produzido por metalurgia do pó 17-4P/M ou por metalurgia convencional 17-4C)? Por que? OBS: A metalurgia convencional consta de fusão e solidificação após vazamento. A metalurgia do pó consta de compactação e sinterização. A partir disso, qual a diferença (microestrutural ) que explica a diferença de desempenho observada?
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