Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
AULA 10 - INIBIDORES DE CORROSÃO UNIVERSIDADE FEDERAL DE PERNAMBUCO CENTRO DE TECNOLOGIA E GEOCIÊNCIAS DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA QUÍMICA Profa. Eliane Medeiros INIBIDORES DE CORROSÃO n Inibidor de corrosão é uma substância ou mistura de substâncias que, quando presente em concentrações adequadas, no meio corrosivo, reduz ou elimina a corrosão. INIBIDORES DE CORROSÃO - Existem duas grandes classes de inibidores: • inibidores formando um filme protetor sobre o metal • inibidores de adsorção. ASPECTOS ANALISADOS PARA UTILIZAÇÃO DOS INIBIDORES 1. Causas da Corrosão no Sistema - Identificar os problemas que podem ser solucionados com uso de inibidores. 2. Custos da sua Utilização - Aumento da vida útil do equipamento; - Eliminação de paradas não programadas; - Prevenção de acidentes resultantes de fraturas por corrosão; - Aspecto decorativo de superfícies metálicas; - Ausência de contaminação de produtos, etc. ASPECTOS ANALISADOS PARA UTILIZAÇÃO DOS INIBIDORES 3. Propriedades e os mecanismos de ação dos inibidores a serem usados – compatibilidade com o processo em operação e com os materiais metálicos usados. ¢ Redução de ação de catalisadores devido à possibilidade dos inibidores ficarem adsorvidos nos catalisadores; ¢ Queda de eficiência térmica; ¢ Possibilidade de um inibidor proteger um material metálico e ser corrosivo para determinado metal, como ocorre com as aminas, que protegem o aço, mas atacam cobre e suas ligas Inconvenientes em relação ao uso de inibidores: - Formação de espumas; - Formação de grande espessura de depósito de fosfatos, silicatos, ou carbonatos de cálcio que pode dificultar as trocas térmicas; - Efeitos tóxicos, em equipamentos de processamento de alimentos e em abastecimento de água potável. Ex: nitrito de sódio; - Ação poluente, ex: cromato; 4. Condições adequadas de adição e controle, para evitar inconvenientes como: - Perda de inibidores devido a falta de solubilidade no meio corrosivo; - Reação entre os inibidores e possíveis contaminantes do meio corrosivo, com a formação de produtos insolúveis ou redução de inibidores oxidantes por gás sulfídrico. 2CrO42- + 16H+ + 3S2- ® 2Cr3+ + 3S + 8H2O 4. Condições adequadas de adição e controle, para evitar seus inconvenientes como: - Quanto a sua composição: orgânicos e inorgânicos; - Quanto ao comportamento: anódicos, catódicos e de adsorção. CLASSIFICAÇÃO DOS INIBIDORES - Reagem geralmente com o produto de corrosão formando um filme aderente, insolúvel e protetor sobre as áreas anódicas. - O potencial de corrosão do metal se torna mais positivo e a densidade de corrente de corrosão diminui. Inibidores Anódicos Inibidores Anódicos Exemplos: hidroxilas, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos terciários de metais alcalinos reagem com o produto de corrosão ( íons metálicos Mz+) formando um hidróxido nas áreas anódicas. Ocorre hidrólise do inibidor, o que eleva o pH e os íons OH- formados reagem com os íons Mz+ formando o hidróxido. Os inibidores inorgânicos anódicos, muitas vezes, de acordo com seu mecanismo de ação se classificam em : a) Oxidantes b) Não-oxidantes Exemplos: benzoatos, boratos, molibdatos, vanadatos, tungstatos. Inibidores Anódicos Outros íons com estrutura similar ao cromato: - TcO4- (pertecnetato), MoO42- (molibidato), WO42- (tungstato) e ReO4- (perrenato). Atualmente, devido a poluição pelo cromato, tem sido aplicados, em sistemas de refrigeração, inibidores orgânicos constituídos de ésteres de fosfato. Um inibidor anódico muito usado é o nitrito de sódio, que oxida o ferro a uma película de g-Fe2O3 aderente e protetora. Inibidores Anódicos CONCENTRAÇÃO CRÍTICA DE NITRITO O NaNO2 é utilizado em águas de refrigeração contendo anti-congelantes (etilenoglicol) e em oleodutos para gasolina ou outros produtos do petróleo. Inibidores Catódicos A ação dos inibidores catódicos consiste na deposição de uma película na superfície catódica polarizando o catodo e diminuindo o potencial de corrosão e a velocidade de corrosão do metal. Inibidores Catódicos O mecanismo da inibição catódica varia com o inibidor usado, mas todos reagem com o produto da reação catódica os íons OH-: Os precipitados formados nas regiões catódicas inibem o processo catódico. - Os sais de zinco são os mais utilizados em tratamentos de água em sistemas de refrigeração; - Águas com dureza temporária formam CaCO3 que recobre a área catódica; - Sais de arsênio funcionam impedindo o desprendimento de H2. Obs.: em algumas ocasiões costuma-se combinar inibidores anódicos com catódicos. Tratamento em Sistemas de Refrigeração Inibidores Mistos Atuam sobre os dois tipos de reações: reduzem reações anódicas e catódicas. -não influem muito sobre o potencial de corrosão E -produzem um precipitado ou gel sobre toda a superfície Exemplo: silicatos que formam películas gelatinosas com os cátions do metal dissolvido que recobrem toda a superfície. Inibidores Mistos Efeito benéfico da presença de Ca2+ sobre o polifosfato de sódio. Os polifosfatos são considerados inibidores catódicos, pois forma composto coloidal em presença de cálcio (Na5CaP6O18)n n+) que se descarrega nos sítios catódicos. Inibidores Mistos Os pontos C e D representam, respectivamente, as intersecções das curvas anódica e catódica na ausência e na presença de inibidor e, portanto, definem na ordenada os potenciais de corrosão Ecor1 e Ecor2 , enquanto na abscissa se tem o logaritmo das correntes de corrosão i1 e i2. Eficiência de inibição Mede-se a eficiência de um inibidor na corrosão de um metal comparando a perda de material na sua presença e aquela na sua ausência. Pode-se então definir a eficiência, em termos de perda de massa por unidade de área, ou da densidade de corrente de corrosão equivalente, como Inibidores de Adsorção - Os inibidores de adsorção adsorvem-se sobre o metal e funcionam como películas protetoras. - A adsorção geralmente não ocorre de maneira igual sobre os sítios anódicos e catódicos. Isto implica que os processos catódicos e anódicos são alterados diferentemente. Inibidores de Adsorção Neste grupo estão incluídas as substâncias orgânicas com grupos fortemente polares como: Inibidores de Adsorção Estes compostos se adsorvem nos sítios anódicos ou catódicos e se estabelecem ligações químicas entre o metal e as moléculas orgânicas. Isto provoca o bloqueio dos sítios ativos (anódicos ou catódicos) conduzindo à diminuição da densidade de corrente de troca da reação anódica ou catódica. Consequentemente a densidade de corrente de corrosão diminui. Inibidores de Adsorção Fatores que influenciam as películas de proteção: - Velocidade do fluído; - Volume e concentração do inibidor; - Tipo de substrato eficaz para adsorção; - Temperatura do sistema; - Tempo de contato entre o inibidor e a superfície; - Composição do fluído. Inibidores de Adsorção Exemplos de inibidores com concentração de 0,2% com eficiências nas temperaturas (°C). Cicloexilamina 32 Ácido naftênico 46 Ácido linoleico 46 Ácido esteárico, laurato de zinco 88 Concentrações de diferentes inibidores usados para evitar ataque por ácidos em concentração até 10%, segundo Eldredge: Sulfeto de Butíla 0,003% O-tolitiouréia 0,0034% Feniltiouréia 0,009% Tiouréia 0,011% Inibidores a base de derivados de aminas e amidas de ácidos orgânicos são usados para controlar corrosão interna de gasoduto devido a possível presença de CO2, H2O e H2S. C6H11NH2 + CO2 + H2O ® C6H11NH3HCO3 Materiais metálicos não protegidos durante sua fabricação, estocagem e transporte podem sofrer corrosão antes de sua utilização. - Ferro e peças de aço;- Zinco e peças zincadas ou galvanizadas – corrosão branca em placas superpostas; - Cobre e suas ligas; - Alumínio e suas ligas – manchas em chapas de alumínio; - Prata – escurecimento de objetos prateados devido a Ag2S ou Ag2O2. Proteção Temporária - Controle do meio ambiente; - Emprego de substâncias anti-corrosivas formadoras de películas de proteção – óleos protetores, graxas protetoras; - Uso de embalagem adequada, usando papéis impregnados com inibidores como sílica gel, alumina ativada, óxido de cálcio, etc. Medidas usuais de Proteção Temporária: Decapagem ácida – soluções aquosas de ácidos são usadas para retirar a carepa ou casca de laminação, para permitir a boa aderência do revestimento a ser aplicado. FeO + 2H+ ® Fe2+ + H2O Fe + 2H+ ® Fe2+ + H2 Fe2O3 + 6H+ ® 2Fe3+ + 3H2O Fe3O4 + 8H+ ® Fe2+ + 2Fe3+ + H2O Emprego dos Inibidores: - Consumo excessivo de ácido; - Consumo do metal; - Arraste de vapores ácidos para atmosfera, pelo hidrogênio desprendido; - Possibilidade de fragilização do metal e empolamento pelo hidrogênio. Inconvenientes: Inibidores orgânicos usados em decapagem ácida de aços: Limpeza Química de Caldeiras – costuma-se adicionar inibidores ao ácido clorídrico, utilizado para solubilizar as incrustações calcárias. CaCO3 + 2HCl ® CaCl2 + H2O + CO2 Fe + 2HCl ® FeCl2 + H2 Os inibidores usados são: derivados de tiouréia, ou derivados aminados como amina de ácido abiético. Sistema: Aquecedor Solar Material: Liga de Alumínio 1200L Condições operacionais: contato do fluído durante a circulação para troca de calor em velocidade moderada, provocando vazamento no sistema. Observações: desgaste acentuado na área em contato com o fluído de reciclo. Causa: corrosão por pites causada pela ação do fluído e temperatura. Solução: manutenção preventiva, utilização de inibidor de corrosão, evitando a substituição do sistema. CASO PRÁTICO Sistema em Ciclo Fechado Solução de ácido glucônico a 5% (inibidor)
Compartilhar