Exercícios sobre Corrosão em Metais

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Exercícios – Corrosão
Dadas as reações catódicas:
Meio neutro ou básico aerado: H2O + ½ O2 + 2e-( 2OH-
Meio neutro não aerado: 2H2O + 2e- ( H2 + 2OH-
Meio ácido aerado: 2H+ + ½ O2 + 2e- ( H2O
Meio ácido não aerado: 2H+ + 2e- ( H2
Explique, detalhadamente (utilizando inclusive semi-reações e equação global) o que ocorre, decorrido certo tempo, numa chapa de ferro, se nela for colocada uma gota de água salgada. Qual o tipo de pilha envolvida no processo?
Que tipo de proteção contra a corrosão ocorre quando se utiliza zinco como forma de revestimento de estruturas de ferro? Como ela funciona?
Explique por que placas de aço justapostas por rebites de cobre sofrem corrosão muito atenuada nas placas de aço quando imersas em água do mar, porém se as placas fossem de cobre e os rebites de aço, a taxa de corrosão dos rebites de aço (área anódica) seria acentuadamente perigosa, pois poderia provocar a ruptura desses rebites.
Que tipo de proteção contra a corrosão ocorre quando se utiliza tinta como forma de revestimento de chapas de ferro? Como ela funciona?
Como funciona uma pilha de eletrodos diferentes (pilha galvânica)? Dê um exemplo de corrosão na prática, onde ela poderia ocorrer.
O que é corrosão-erosão?
7) Complete as seguintes frases:
a) Na corrosão eletroquímica a velocidade de oxidação é_________à velocidade de redução.
b) O mar é um meio mais corrosivo que a água doce porque __________.
c) Se um revestimento catódico apresentar fissuras o metal que se corrói é
d) Um inibidor catódico __________ a velocidade da reação de__________.
e) Na proteção por ânodo de sacrifício a placa fixada à peça a proteger tem que ter um potencial de___________ superior ao metal a proteger.
f) O alumínio anodizado é um material que resiste bem à corrosão em determinados meios porque _________________________________.
8) Considere as seguintes afirmações. Indique as verdadeiras (V) e as falsas (F).
a) Numa reação de oxidação-redução a espécie reduzida perde elétrons.
b) A corrosão eletroquímica ocorre em qualquer meio.
c) As águas arejadas facilitam a corrosão eletroquímica.
d) Na proteção catódica por correntes impostas, o metal a proteger funciona como cátodo.
e) Um exemplo de um revestimento anódico é o alumínio anodizado
9) Indique se as afirmações abaixo são falsas (F) ou verdadeiras (V): 
Numa célula eletroquímica a solução tem que ser um eletrolítica, mas os eletrodos não precisam estar em contato elétrico.
A diferença básica entre pilhas e células eletrolíticas está em que na primeira o sentido de movimentação das cargas é espontâneo.
A corrosão pode ser definida como um processo de deterioração que ocorre nos metais devido à presença de campos de energia existentes na terra de onde é extraído o minério.
Na corrosão uniforme, tem-se um desgaste aproximadamente igual em toda a superfície do metal, mesmo nas partes onde não houver um contato direto metal / meio corrosivo.
Pit é uma forma de corrosão localizada que ocorre em algumas combinações específicas: metal / meio corrosivo.
A diferença entre pit e alvéolo está nas dimensões da região deteriorada, embora ambas as formas de corrosão sejam localizadas.
Existem algumas combinações metal / meio corrosivo em que a corrosão aparece na forma de trincas sem que ocorra significativa perda de massa do metal.
Num processo corrosivo podem ocorrer reações catódicas diferentes, dependendo dos constituintes do meio.
Quando uma chapa de alumínio for mergulhada numa solução ácida aerada as reações mais prováveis serão: R. Anódica = 2Al ( 2Al+3 + 6 e -- R. Catódica = 6H+ + 2 e ( 3 H2
Os átomos que constituem a estrutura de um metal estão arrumados de maneira ordenada chamada de CRISTAIS.
Chama-se de MICROPILHA todo sistema de corrosão ou pilha onde a diferença de potencial entre ânodo e cátodo é devido às impurezas, segregações ou modificações físicas de um metal.
As origens das micropilhas são heterogeneidades, trabalhos térmicos ou mecânicos oriundos da fabricação do metal.
Em geral, nos casos de micropilhas, as regiões que sofrem maior corrosão são as localizadas na área de comportamento mais catódico.
Pátina é uma película protetora de óxido que se forma sobre a superfície de aços ao cobre quando expostos a atmosferas agressivas.
A dezincificação é uma forma de corrosão seletiva de ligas metálicas que contém cobre na sua composição química.
Para as ligas ferrosas, em geral, quanto maior o pH do meio maior será a taxa de corrosão.
O fenômeno da passivação pode ser definido como a redução da taxa de corrosão de um metal devido à formação de um filme protetor na superfície do metal, com características protetoras.
Em solos com aeração diferente os metais localizados nas áreas com menor aeração terão maior taxa de corrosão.
Em uma fábrica foi feita uma tubulação de ferro contendo juntas (ligação entre tubos de ferro) feitas de cobre. Nessa tubulação passa uma solução aquosa. Esta empresa está sofrendo de problemas de corrosão na tubulação. Imagine que você foi chamado para resolver o problema. Faça então um relatório para o dono da empresa explicando porque está ocorrendo corrosão, quais as partes da tubulação mais afetadas e uma solução para o problema.
Tem-se uma chapa de ferro ou aço revestido de estanho. Porque o estanho fornece proteção somente se a superfície do metal estiver completamente revestida?
Por que um acúmulo de ferrugem ou crostas de óxidos provoca uma corrosão por pite numa placa de ferro ou de outro metal? Dê as reações catódica e anódica do processo de corrosão numa placa de ferro.
O que é passivação? Porque metais passivados são sujeitos à corrosão quando riscados?
Explique como funciona uma pilha de concentração iônica diferencial. Imagine uma fresta num meio corrosivo, com diferentes concentrações iônicas, onde a corrosão ocorreria? Por que? 
Têm-se tanques de aço carbono ou de aço galvanizado. Por que se deve evitar que um fluido circule por uma tubulação de cobre que alimenta o tanque, mesmo que entre o tubo de aço e o tubo de cobre exista um flange isolante? Que sugestão você daria para resolver o problema?
Que tipo de corrosão ocorre em tubulações parcialmente enterradas?
O que é corrosão grafítica?
 
O que é dezincificação?
O que é corrosão intergranular?
Qual é a diferença entre proteção anódica ou proteção catódica contra a corrosão? Explique a operação de cada processo.
Por que apenas a erosão não é considerada corrosão?
Gabarito
Haverá corrosão por aeração diferencial, como conseqüência da formação de uma pilha de aeração diferencial num meio corrosivo neutro aerado. Esse tipo de pilha se forma devido à diferença nas concentrações de oxigênio. A parte menos aerada, o centro da gota, funcionará como ânodo da pilha, cedendo elétrons para a parte mais aerada, a periferia da gota. Há, portanto, corrosão no centro da gota. As semi-reações e a reação global envolvidas nesse processo são:
Fe ( Fe2+ + 2e- (reação anódica)
H2O + ½ O2 + 2e- ( 2OH- (reação catódica)
Fe + H2O + ½ O2 ( Fe2+ + 2OH- (reação global)
Este tipo de proteção é chamado proteção catódica. O zinco, por ter potencial de oxidação maior que o do ferro, tornar-se-á o ânodo da pilha, e o ferro, o cátodo. Portanto, enquanto todo o zinco não sofrer oxidação, a estrutura de ferro estará protegida, mesmo que haja falhas no revestimento do zinco.
Quando chapas de aço justapostas por rebites de cobre são imersas em água do mar, eletrólito por natureza, este penetrará pelas frestas existentes entre as próprias chapas e entre as chapas e os rebites de cobre. Portanto, devido à diferença de potencial eletroquímico entre o cobre e o ferro ser evidente, haverá corrosão do ferro (maior potencial de oxidação) nas regiões ao redor dos rebites, com uma grande área anódica cedendo elétrons para uma pequena área catódica. Logo, no caso de inverterem-se as posições (chapa de cobre e rebitesde aço), teremos o mesmo tipo de corrosão, devido às mesmas causas, porém com oxidação acentuada dos rebites de aço, agora com a exposição de uma pequena área anódica cedendo elétrons para uma grande área catódica, o que gera corrosão muito mais intensa que no caso anterior.
A aplicação de tinta em chapas de ferro inibe a reação anódica do ferro, desde que a mesma esteja sem falhas. Este tipo de proteção é chamado de proteção anódica.
A pilha de corrosão galvânica ocorre quando há o contato elétrico de dois metais diferentes, na presença de um meio corrosivo. Quanto mais distantes estiverem os metais na tabela de potenciais eletroquímicos (maior a ddp), mais intensa será a corrosão. O metal com maior potencial de oxidação funcionará como ânodo da pilha galvânica, cedendo elétrons para o outro metal, o cátodo. Um exemplo na prática seria a aplicação de juntas de cobre em tubulações de ferro que transportem soluções aquosas, havendo corrosão do ferro nas regiões próximas às juntas de cobre.
Corrosão-erosão é a associação dos desgastes eletroquímicos com desgastes mecânicos. Esse tipo de corrosão ocorre normalmente com metais formadores de película óxido-protetora (passivada) expostos à abrasão de uma substância sólida, líquida ou gasosa, que por sua vez removem essa película protetora, expondo o material a uma nova corrosão, e assim, sucessivamente. Portanto, conclui-se que a associação desses dois processos intensifica o processo corrosivo mais que cada uma das duas agindo isoladamente.
a) igual
 b) tem mais íons
 c) o metal a proteger
 d) reduz/redução
 e) oxidação
 f) tem óxido de alumínio na sua superfície que o isola do exterior
a) F b) F c) V d) V e) F
9) 1. F 2. V 3. F 4. F 5. V 6. V 7. V 8. V 9. F 10. V 11. V 12. V 13. F 14. F 15. F 16. F 17. V 18. V 
10) Relatório:
Sistema 
Tubulação de água
Material
Tubos: ferro - carbono
Juntas: cobre
Observações
Intenso processo corrosivo na região próxima às juntas
Causa
Corrosão galvânica, provocada pelo contato de dois metais diferentes (cobre e ferro), que causa a corrosão do metal de maior potencial de oxidação: ferro (ânodo)
Solução
Limpeza das áreas com corrosão, substituição do material corroído.
Substituição das juntas de cobre, por material anódico ao aço-carbono, como alumínio ou zinco ou material isolante.
11) Caso a cobertura da superfície for perfurada, a camada de estanho torna-se o cátodo em relação ao ferro, que assim passa a atuar como ânodo. O par galvânico resultante produz corrosão no ferro. Com uma pequena área anódica deve fornecer elétrons para uma grande superfície catódica, pode resultar uma corrosão localizada muito rápida.
12) O acúmulo de ferrugem ou crostas de óxidos restringe o acesso de oxigênio e estabelece um ânodo. Este promove um acúmulo maior ainda. O resultado é um orifício localizado (pite) devido a uma corrosão não uniforme e a vida útil do produto fica reduzida numa escala maior que aquela que seria indicada exclusivamente pela perda de peso.
13) Alguns metais e ligas tendem a tornar-se passivos devido à formação de uma película fina e aderente de óxido ou outro composto insolúvel nas suas superfícies. A passivação faz com que esses materiais funcionem como áreas catódicas. A destruição da passividade através de um risco na camada do óxido expõe a superfície metálica ativa, que funciona como ânodo. Temos então uma pequena área anódica circundada por grande área anódica, dando origem à corrosão.
14) É uma pilha formada por material metálico de mesma natureza, em contato com soluções de diferentes concentrações. O ânodo da pilha será aquele imerso na solução mais diluída e o cátodo, aquele que estiver imerso na solução mais concentrada. É comum ocorrer esta pilha quando se tem superfícies metálicas superpostas e em contato, havendo, entre elas, pequenas frestas por onde o eletrólito possa penetrar. A fresta deve ser suficientemente estreita para manter o meio corrosivo estagnado e suficientemente aberta para permitir que o meio corrosivo penetre nela.
Supondo-se superfícies metálicas, M, superpostas e com frestas, pode-se admitir que no eletrólito em repouso, mesmo que haja igualdade de concentração entre as soluções de eletrólito nas partes mais internas e mais externas da fresta, ocorra um processo de dissolução do metal com a conseqüente formação de íons metálicos Mn+. Pode-se então, estabelecer um gradiente de concentração devido ao processo de difusão dos íons ser lento, e a solução do eletrólito passa a ser mais concentrada em íons Mn+ no interior da fresta do que na parte mais externa, pois nesta parte há fácil acesso do eletrólito e os íons metálicos aí formados poderão ser arrastados, desde que o eletrólito se movimente. A diferença de concentração ocasionará, então, uma diferença de potencial e a formação de uma pilha de concentração iônica com a corrosão na parte externa da fresta, pois esta funciona como ânodo da pilha formada.
15) A corrosão galvânica é ocasionada pela presença de cobre ou compostos originados pela ação corrosiva ou erosiva da água sobre a tubulação de cobre que alimenta o tanque. Deve-se evitar, que um fluido circule por um material catódico antes de circular por um que lhe seja anódico. Se o fluido ocasionar ação mecânica e/ou ação corrosiva no tubo de cobre, arrastará partículas e/ou íons, Cu2+, desse metal, para o tubo de aço tendo-se então: corrosão galvânica do tubo de aço devida a possível deposição das partículas de cobre; no caso de arraste de íons Cu2+, tem-se a corrosão do aço devida à reação: Fe + Cu2+ ( Fe2+ + Cu e posterior formação do par galvânico aço-cobre dando continuidade ao processo corrosivo, podendo ocorrer perfurações no tubo de aço. Quando não for possível a inversão de sentido do fluido pode-se usar um trecho de tubo de aço, intercalado entre o tubo de cobre que transporta o fluido e o equipamento de aço-carbono, ou de outro material metálico anódico em relação a cobre. Como o tubo de aço é flangeado, pode ser facilmente substituído, quando necessário, e deve apresentar diâmetro maior do que o do cobre para que haja redução de velocidade, possibilitando a deposição de partículas de cobre arrastadas pelo fluido.
16) Corrosão por aeração diferencial. As regiões mais atacadas são aquelas que ficam pouco abaixo do solo. 
17) É o processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos e no ferro nodular.
A grafite é um material mais catódico que o ferro. Sendo assim, os veios ou nódulos da grafite do ferro fundido agem como área catódica e o ferro como área anódica (corrosão).
Ferro fundido = liga de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,06%.
Ferro fundido cinzento = ferro fundido com grafite lamelar formada durante a solidificação.
 Ferro fundido dútil ou nodular = ferro fundido com grafite esférica na microestrutura.
18) É o processo corrosivo que é observado na ligas de zinco, especialmente latões. Há a destruição do zinco (material anódico), restando o cobre e os produtos da corrosão.
19) É a corrosão que se processa entre os grãos da rede cristalina do material metálico, que perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando solicitado por esforços mecânicos. Os grãos vão sendo destacados à medida que a corrosão se propaga.
20) Proteção catódica: é uma forma de proteger o metal da corrosão, forçando-o a ser o cátodo, não o ânodo, de uma pilha eletroquímica. Usualmente se acopla o metal a outro, que possui um maior potencial de oxidação, isto é, oxida-se mais facilmente. O melhor exemplo é a galvanização, onde o ferro é revestido por zinco. Esta película de zinco se oxida antes do ferro - ela é chamada de ânodo de sacrifício. Poderia ser acoplada através de um fio condutor, como é o caso das barras de magnésio ligadas aos emissários submarinos.
Proteção anódica: é uma forma de inibir a reação anódica (oxidação do ferro).O procedimento mais comum é revestir a superfície do metal por uma camada de tinta ou de óxido protetor. O método atual consiste em oxidar a superfície do ferro com um sal de cromo (IV) para formar o ferro (III) e cromo (III). Estes óxidos são impermeáveis a água e ao oxigênio, e a oxidação do ferro (reação anódica) torna-se impossível. 
21) A erosão remove mecanicamente partículas do material. Tem-se um processo eminentemente físico, e não químico ou eletroquímico, que seriam necessários para caracterizar a corrosão. A erosão acelera um processo corrosivo, pois a película produzida pela corrosão é removida pela erosão expondo a superfície a novo desgaste corrosivo.