Atividade Estruturada 2

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CORROSÃO
Atividade Estruturada 2
meios corrosivos e velocidade de corrosão
				
 
							Professor: Carlos Alberto Ferreira
 Aluna: Giselle de Vasconcellos Otoya
 Engenharia de Petróleo. 201207014494
	
CAMPUS PRAÇA ONZE - RJ
2016/2
Meios Corrosivos
 Em corrosão eletroquímica os meios corrosivos são responsáveis pelo aparecimento do eletrólito. O eletrólito é uma solução eletricamente condutora constituída de água contendo sais, ácidos ou bases.
Principais Meios Corrosivos e Respectivos Eletrólitos
- Atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriais, poeira, etc. O eletrólito constitui-se da água que condensa na superfície metálica, na presença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo;
- Solos: os solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos:
-Águas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas águas podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentes diversos e gases dissolvidos. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos. Os outros constituintes podem acelerar o processo corrosivo;
- Água do mar: estas águas contêm uma quantidade apreciável de sais. Uma análise da água do mar apresenta em média os seguintes constituintes em gramas por litro de água:
					
 Fig 1. Sais presentes na água do mar
A água do mar em virtude da presença acentuada de sais, é um eletrólito por excelência. 
Outros constituintes como gases dissolvidos, podem acelerar os processos corrosivos;
- Produtos químicos: os produtos químicos, desde que em contato com água ou com umidade e formem um eletrólito, podem provocar corrosão eletroquímica
Reações no Processo Corrosivo - Produtos de Corrosão
As reações que ocorrem nos processos de corrosão eletroquímica são reações de oxidação e redução.
As reações na área anódica (anodo da pilha de corrosão) são reações de oxidação. A reação mais importante e responsável pelo desgaste do material é a de passagem do metal da forma reduzida para a iônica (combinada), (responsável pelo desgaste do metal)
As reações na área catódica (cátodo da pilha de corrosão) são reações de redução. As reações de redução são realizadas com íons do meio corrosivo ou, eventualmente, com íons metálicos da solução.
As principais reações na área catódica (Fig. 2) são :
 		Fig. 2 Reações na área catódica
As reações catódicas mais comuns nos processos corrosivos são "a", "b" e "c" as reações "d" e "e" são menos frequentes, a última aparece apenas em processos de redução química ou eletrolítica. Serão detalhados a seguir as reações catódicas apresentadas anteriormente e que ocorrem em meios neutros ou aerados e não aerados.
Reações catódicas em meio neutro não aerado (Fig.2):
Fig.2 Reações catódicas em meio neutro não aerado
Conclusões Importantes: Das reação catódica acima pode-se tirar algumas importantes conclusões:
- A região catódica torna-se básica (há uma elevação do pH no entorno da área catódica).
- Em meios não aerados há liberação de H2, o qual é absorvido na superfície e responsável pela sobre tensão ou sobre voltagem do hidrogênio. Este fenômeno provoca o retardamento do processo corrosivo e chama-se polarização catódica.
-Em meios aerados há o consumo do H2 pelo O2, não havendo a sobre voltagem do hidrogênio. Neste caso não há, portanto, a polarização catódica e haverá, consequentemente, a aceleração do processo corrosivo. 
A composição do eletrólito na vizinhança do catodo é dependente de difusão do oxigênio no meio e da velocidade de renovação do eletrólito. Deste modo é possível a ocorrência da reação "a" em meios aerados, caso o fluxo de elétrons chegando ao catodo seja muito elevado. Um exemplo é o caso da superproteção catódica em água do mar onde a reação "c", que normalmente ocorre, pode ser sobrepujada pela reação "a". Um sério inconveniente é a possibilidade de ocorrência do fenômeno de fragilização pelo hidrogênio produzindo trincas e/ou a diminuição da vida à fadiga. 
Observação: Em meios ácidos haverá um decréscimo da acidez no entorno da área catódica e em meios básicos haverá um acréscimo da alcalinidade no entorno da área catódica. Os produtos de corrosão nos processos eletroquímicos são, em geral, resultantes da formação de compostos insolúveis entre o íon do metal e o íon hidroxila. O produto de corrosão é, portanto, na grande maioria dos casos hidróxido do metal corroído, ou óxido hidrato do metal. Quando o meio corrosivo contiver outros íons poderá haver a formação de outros componentes insolúveis e o produto de corrosão pode ser constituído de sulfetos, sulfatos, cloretos, dentre outras.
Polarização - Passivação - Velocidade de Corrosão
Polarização é a modificação do potencial de um eletrodo devido a variações de concentração, sobre voltagem de um gás ou variação de resistência ôhmica. Caso não houvesse o efeito do fenômeno da polarização a corrente entre anodos e catodos seria muito mais elevada, à semelhança de um quase curto circuito. Isto se daria porque as resistências elétricas do metal e do eletrólito são muito baixas, restando apenas as resistências de contato dos eletrodos.
Os fenômenos de polarização promovem a aproximação dos potenciais das áreas anódicas e catódicas e produzem aumento na resistência ôhmica do circuito, limitando a velocidade do processo corrosivo. Graças a existência destes fenômenos as taxas de corrosão observadas na prática são substancialmente inferiores àquelas que ocorreriam caso as pilhas de corrosão funcionassem ativamente em todas as condições dos processos corrosivos. Quando as reações de corrosão são controladas predominantemente por polarização nas áreas anódicas: diz-se que a reação de corrosão é controlada anodicamente e que o eletrodo está sob o efeito de uma polarização anódica.
Quando as reações de corrosão são controladas predominantemente por polarização nas áreas catódicas: diz-se que a reação é controlada catodicamente e que o eletrodo está sob o efeito de uma polarização catódica. Quando é controlada pelo aumento de resistência de contato das áreas anódicas e catódicas: diz-se que a reação é controlada ohmicamente. De modo geral tem-se um controle misto das reações de corrosão. São basicamente três as causas de polarização: 
A - POLARIZAÇÃO POR CONCENTRAÇÃO: Este tipo de polarização ocorre frequentemente em eletrólitos parados ou com pouco movimento. O efeito de polarização resulta do aumento de concentração de íons do metal em torno da área anódica (baixando o seu potencial na tabela de potenciais) e a rarefação de íons H+ no entorno da área catódica. Caso o eletrólito possua movimento ambas as situações não devem acontecer. 
B - POLARIZAÇÃO POR ATIVAÇÃO: Este tipo de polarização ocorre devido à sobre voltagem de gases no entorno dos eletrodos. Os casos mais importantes no estudo da corrosão, são aqueles em que há liberação de H2 no entorno do catodo ou do O2 no entorno do anodo. A liberação de H2 no entorno do catodo é denominada polarização catódica e assume particular importância como fator de controle dos processos corrosivos. Em eletrólitos pouco aerados o H2 liberado e absorvido na área catódica provoca uma sobre tensão ou sobre voltagem do hidrogênio capaz de reduzir sensivelmente a agressividade do meio. Podendo-se considerar por este fato a corrosão do aço desprezível na presença de água doce ou salgada, totalmente desaerada. A sobre voltagem do hidrogênio foi estudada por Tafel estabelecendo a seguinte equação, onde:
I – Sobre voltagem do hidrogênio, em V;
, em V e, em A/cm2 - constantes que dependem do metal e do meio; - densidade de corrente aplicada que provoque a sobre voltagem, em A/cm2.
- Figura 01 Curva de TAFEL Sobre voltagem em função da densidadede corrente
A polarização ôhmica ocorre devido a precipitação de compostos que se tornam insolúveis com a elevação do pH no entorno das áreas catódicas. Estes compostos são principalmente carbonatos e hidróxidos que formam um revestimento natural sobre as áreas catódicas, principalmente carbonato de cálcio e hidróxido de magnésio.
PASSIVAÇÃO
Passivação é a modificação do potencial de um eletrodo no sentido de menor atividade (mais catódico ou mais nobre) devido a formação de uma película de produto de corrosão. Esta película é denominada película passivante. Os metais e ligas metálicas que se passivam são os formadores de películas protetoras.
Como exemplo podem ser citados:
- Cromo, níquel, titânio, aço inoxidável, monel que se passivam na grande maioria dos meios corrosivos, especialmente na atmosfera; 
- Chumbo que se passiva na presença de ácido sulfúrico;
- Ferro que se passiva na presença de ácido nítrico concentrado e não se passiva na presença de ácido nítrico diluído;
- A maioria dos metais e ligas passivam-se na presença de meios básicos, com exceção dos metais anfóteros (Al, Zn, Pb, Sn e Sb).
 Fig.3 Taxas de Corrosão de um Metal Passivável
CURVAS DE POLARIZAÇÃO
As modificações no potencial de eletrodo resultante da polarização provocam mudança no valor deste potencial alterando o ponto de equilíbrio, fazendo com que o potencial anódico desloque no sentido catódico e vice-versa determinação experimental da curva de polarização de um certo material, num dado eletrólito, pode ser feita por dois métodos distintos.
a. Método Galvanostático
O método mais simples, e também o mais antigo, é o galvanostático, que é caracterizado pelo fato de ter como variável de controle a intensidade da corrente que circula no sistema, a qual é variada por meio de uma resistência.
b. Método Potenciostático
O outro método, de que se dispõe para a realização e ensaio de polarização, é o método potencio tático, o qual apresenta como variante o método potencio cinético. Este método é caracterizado pelo fato de ter como variável de controle o potencial e não a intensidade da corrente, como no modo galvanostático. A célula de polarização é semelhante à anterior, porém a aparelhagem requerida é diferente. Para variar o potencial aplicado ao corpo de prova em estudo é necessário um potenciostato, que é um aparelho bem mais complexo. Por meio do potenciostato varia, no sentido anódico ou no catódico, o potencial do metal em relação ao eletrodo de referência. Para cada valor do potencial imposto, o sistema demanda uma certa corrente que é suprida pelo próprio potenciostato.
A curva de polarização catódica que se obtém por este método é semelhante à obtida pelo método galvanostático, porém a curva anódica para metais que apresentam a transição ativo/passivo, tem aspecto completamente diferente. Curvas deste tipo não poderiam ser obtidas pelo método galvanostático.
Fig.4 Potencial anódico e catódico
Fig. 5 Curva de Polarização Anódica e Catódica
Os fenômenos de polarização assumem grande importância na cinética dos processos de corrosão eletroquímica e muito particularmente para a proteção catódica, a qual consiste essencialmente na polarização catódica da estrutura a proteger. É também muito importante para a técnica da proteção anódica porque, neste caso, o fundamento da técnica consiste em se aplicar um potencial anódico à estrutura, levando-a ao campo de passividade, onde a corrente de corrosão é muito mais baixa. Esta técnica não elimina, portanto, a corrosão e só é possível de ser aplicada em materiais que apresentam a transição ativo/passivo. As curvas de polarização são também denominadas diagramas E (potencial de eletrodo) / (corrente) ou diagrama de Evans e são apresentados de um modo geral.
VELOCIDADE DE CORROSÃO
A velocidade com que se processa a corrosão é dada pela massa de material desgastado, em uma certa área, durante um certo tempo, ou seja, pela taxa de corrosão. A taxa de corrosão pode ser representada pela massa desgastada por unidade de área na unidade de tempo.
A massa deteriorada pode ser calculada pela equação de Faraday: m = e.i.t onde:
I m = massa desgastada, em g; e = equivalente eletroquímico do metal; i = corrente de corrosão, em A; t = tempo em que se observou o processo, em s.
A corrente l de corrosão é, portanto, um fator fundamental na maior ou menor intensidade do processo corrosivo e o seu valor pode ser variável ao longo do processo corrosivo. A corrente de corrosão depende fundamentalmente de dois fatores:
- Diferença de potencial das pilhas (diferença de potencial entre áreas anódicas e catódicas) - DV;
- Resistência de contato dos eletrodos das pilhas (resistência de contato das áreas anódicas e catódicas) - R;
A diferença de potencial - DV - pode ser influenciada pela resistividade do eletrólito, pela superfície de contato das áreas anódicas e catódicas e também pelos fenômenos de polarização e passivação. A velocidade de corrosão pode ser, ainda, alterada por outros fatores que serão tratados no item seguinte e que influenciam de modo direto ou indireto na polarização ou na passivação.
O controle da velocidade de corrosão pode se processar na área anódica ou na área catódica, no primeiro caso diz-se que a reação de corrosão é controlada anodicamente e no segundo caso catodicamente. Quando o controle se dá anódica e catodicamente diz-se que o controle é misto.