Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
1 Corrosão 1 - CORROSÃO MIA - Corrosão armação de vigas e subsolo de prédios carros sistema de transporte coletivo cargas estruturas metálicas e de concreto de pontes e viadutos Equipamentos Obs: fotos Google Imagens 2 Tubulações Instalações industriais em geral O que é Corrosão? No dia-a-dia 3 MIA - Corrosão MIA - Corrosão 4 MIA - Corrosão CONCEITO DE CORROSÃO Reação: “Ferrugem”: expressão popular para corrosão de materiais a base do ferro. Este elemento químico reage com oxigênio, por exemplo da água ou do ar atmosférico. MATERIAL Metal Polímero Cerâmica + AMBIENTE CORROSÃO Processo natural 5 Corrosão Metálica: Afeta metais e suas ligas. 6 MIA - Corrosão Muitas vezes os produtos da corrosão são requisitos importantes na escolha dos material para determinada aplicação. Importância dos produtos das corrosão: ... por exemplo: Os produtos de corrosão dos materiais usados para embalagens na indústria alimentícia deve não ser tóxico como também não pode alterar o sabor dos alimentos; Pode ocorrer, devido a corrosão, a liberação de gases tóxicos e inflamáveis (riscos de explosão); Materiais para implantes de ossos humanos, implante dentário, marcapassos, etc. MIA - Corrosão Estão sujeitos a corrosão, por exemplo: Instalações metálicas em geral Equipamentos eletrônicos Meios de transportes Equipamentos industriais como reatores químicos ou trocadores de calor, inclusive aqueles utilizados na indústria de processamento de alimentos 7 8 QT - Corrosão Grande importância e interesse na engenharia. Estudo dos Processos Corrosivos: acidente em usina nuclear japonesa (2004): corrosão de tubulação acidentes aéreos nos EUA (1988), atmosfera salina corroeu fuselagem (1996), cabos elétricos corroídos: faísca e explosão revestimento para proteção (prevenção e manutenção) Acarreta perdas econômicas para indústrias e empresas. Pode causar mortes por acidentes. Permite a aplicação de técnicas apropriadas para combater a corrosão e reduzir os prejuízos. 9 MIA - Corrosão Corrosão: consiste na deterioração PROGRESSIVA de um material em consequência da reação química ou eletroquímica deste MATERIAL com o MEIO ambiente (vizinhança) ao qual este está exposto. Definição: O termo deriva do latim “corrode” que significa destruir gradativamente. Curiosidade: Perguntas??? Quais são os efeitos deletérios? comprometimento das propriedades, a contaminação ou a inutilização do sistema ao qual pertence, por exemplo. 10 MIA - Corrosão espontaneamente. Como ocorre? impraticável a eliminação do processo. É possível acabar com a corrosão? a resposta está com o engenheiro. O que fazer? projetos de Engenharia com soluções de controle da corrosão. Buscar minimizar os problemas tecno-econômicos oriundos. os danos causados aparecem nas mais variadas áreas econômicas, por exemplo, em instalações da indústria alimentícia e em embalagens da indústria de alimentos. Onde ocorre? US$ bilhões/ano Quanto custa?$$$$ 11 MIA - Corrosão Como a Corrosão Afeta: Indústria, Empresas e Sociedade Quebra de equipamentos; Necessidade de substituição prematura de equipamentos ou peças corroídas; Paralisação não programada de equipamentos ou instalações, interferindo no planejamento da empresa; Perda de produtos em tubulações corroídas; Perda de eficiência dos equipamentos, pois as incrustações formadas podem por exemplo, reduzir a transferência de calor; Pode causar perdas na medicina e odontologia. superdimensionamento nos projetos de reatores, caldeiras, tubos de condensadores, tubulações, porque a velocidade de corrosão é desconhecida ou métodos de controle são incertos; 12 MIA - Corrosão Como a Corrosão Afeta: Indústria, Empresas e Sociedade Requerimento de utilização de maiores coeficientes de segurança; Realização de manutenção preventiva (ex., pintura) para proteção; Utilização de materiais mais caros; Interrupção de transmissão e fornecimento de energia e comunicações; Pode danificar monumentos históricos; Contaminação de ALIMENTOS durante a produção, transporte e armazenagem; 13 MIA - Corrosão Como a Corrosão Afeta: Indústria, Empresas e Sociedade Pode causar acidentes em aviões, trens, automóveis, pontes, viadutos e túneis, em usinas de transmissão de energia ou indústrias em geral; Contaminação de produtos, com o cobre proveniente da corrosão de tubulações de latão ou de cobre; alteração na tonalidade de corantes ocasiado pela contaminação com traços de metais; equipamentos de chumbo não são permitidos na preparação de alimentos e bebidas, devido às propriedades tóxicas de pequenas quantidades de sais de chumbo, que podem provocar doença que afeta o sistema nervoso; arraste, pela água, de produtos de corrosão, como óxidos de ferro, que a tornam imprópria para consumo ou para uso industrial, como por exemplo, em fábricas de alimentos, laticínios, papel e celulose, etc. 14 MIA - Corrosão mas... Proporciona o desenvolvimento de materiais com propriedades físicas e químicas mais resistentes aos processos corrosivos. ainda assim, quase todas as ligas metálicas em algum momento se deterioram devido ao ataque do meio onde são usadas. Avanço Tecnológico na Engenharia de Materiais 15 MIA - Corrosão Recursos Disponíveis para Minimizar os Danos Causados pela Corrosão projeto de equipamentos e instalações que considerem a sua ocorrência, por exemplo, selecionando de materiais mais resistentes; análise tecno-econômica Combate!!!: Prevenção e Manutenção recobrimento dos materiais, aplicando uma camada protetora adequada, de forma a manter as propriedades mecânicas, elétricas e térmicas. Menor custo Para escolha do Material: Atenção à corrosão Evitar condições de corrosão severa Proteger o material da corrosão Escolher o material menos susceptível à corrosão QT - Corrosão O Engenheiro ter como Alvo: Melhor adequabilidade 17 MIA - Corrosão Considerar para a Ocorrência de Corrosão Metálica: Material Metálico: composição química; presença de impureza; formato da superfície; tipo de união (como solda), etc; Meio Corrosivo: composição química; concentração; pH; temperatura, etc; OBS.: um meio pode ser extremamente corrosivo para um material e não causar danos a outros. Ex.: atmosfera corrói o ferro mas não afeta o ouro. 18 MIA - Corrosão Efeitos da Corrosão sempre deteriora, em maior ou menor grau a utilidade do material: propriedades mecânicas (por exemplo, resistência) outras propriedades (por exemplo, isolamento ou condutividade térmica) aparência Curiosidade: Em refinarias de petróleo e petroquímicas, o estudo dos processos de corrosão é uma das prioridades: cerca de 50% das falhas de materiais estão creditadas à corrosão. o processo de conhecimento tanto dos princípios da corrosão e da proteção anticorrosiva, bem como das regras de adequação prática tem sido um desafio nocampo da engenharia. 19 MIA - Corrosão Metais mais Resistentes ao Ataque Corrosivo: Mesmo os materiais mais resistentes (Au, Pt, Aço Inóx, Al, Cu, Ti) estão sujeitos a corrosão, se o meio for suficientemente agressivo: o ouro e a platina são praticamente inatacáveis nos meios comuns, mas não são resistentes, por exemplo, à ação da mistura de ácido clorídrico e ácido nítrico; o aço inoxidável AISI 304, embora sendo bastante resistente a à vários meios corrosivos, sofre corrosão localizada na presença do íon cloreto; o alumínio, embora resistente aos ácidos oxidantes como o nítrico, não resiste ao ácido clorídrico, às soluções aquosas de bases fortes, como o hidróxido de sódio, é rapidamente corroído na presença de mercúrio ou sais de enxofre; o cobre e suas ligas sofrem corrosão acentuada na presença de soluções amoniacais e ácidos nítricos; o titânio sofre corrosão em ácido fluorídrico, embora seja resistente a outros meios ácidos; 20 MIA - Corrosão Classificação dos Processos Corrosivos: o meio em que ocorrem (considera a forma de ataque) Normalmente a corrosão é subdivida segundo: a aparência (morfologia). Por ex., é uniforme na superfície ou localizada. Principais Meios Corrosivos Atmosfera: poeira; umidade; poluentes Água; Microorganismos; Chuva ácida; Solo; Produtos Químicos em geral; Química Eletroquímica De Acordo com o Meio Corrosivo do Material - gases como: CO, CO2, H2S, NO2; - particulados: sílica; sais como sulfato de amônio OBS: estes meios podem ter caráter ácido, básico ou neutro e serem aerados. 21 MIA - Corrosão CORROSÃO QUÍMICA ocorre por meio de uma reação química na qual não é necessário a transferência de elétrons através de um eletrólito, isto é, se dá sem requerer solução aquosa para permitir a movimentação de íons (meio não iônico). tem menor abrangência em relação à eletroquímica. geralmente está associada à atividade industrial em instalações aquecidas como, fornos ou caldeiras. Características da Corrosão Química: normalmente acontecem em elevadas temperaturas e, por isso, também chamada de oxidação em altas temperaturas. escapamentos de gás; motores de foguetes; fornos; processos petroquímicos. 22 MIA - Corrosão pode ocorrer também à temperatura ambiente, em meio gasoso e em alguns meios líquidos, isentos de água. ocorre na ausência água e por isso, também conhecida como corrosão seca. reação química direta entre o meio corrosivo e o material. Não há geração de corrente elétrica. o produto (óxido) desta corrosão seca em metais pode formar na superfície exposta ao meio, uma película que em determinados casos pode ter propriedades protetoras, bloqueando entrada e ataque do meio, e nova oxidação. 23 MIA - Corrosão A Corrosão Química pode ser: Dissolução de metais em meios ácidos ex: dissolução de Cu em HNO3 Dissolução de polímeros (como plásticos) em solventes ex: dissolução de Zn em H2SO4: Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2 formação de fases vítreas e dissolução de Cerâmicas em meios ácidos ex: corrosão de refratários usados em fornos de fusão de vidro (formação de fases vítreas); ex: dissolução de cerâmicas em meios ácidos específicos (HF, por exemplo) em elevada temperatura. ex: dissolução de uma borracha pela gasolina ou o ataque desta por ozônio. OBS: o desgaste causado pode descaracterizar os polímeros em relação às suas propriedades físicas (perda da rigidez, flexibilidade) degradação do concreto ex: destruição do concreto em pontes e viadutos, pela ação dos agentes poluentes (gases ácidos como o SO2, ácidos inorgânicos como o H2SO4, ácidos orgânicos como o fórmico, compostos alcalinos como o Na2CO3) sobre seus constituintes: cimento, areia e agregados. 24 MIA - Corrosão Deterioração de compósitos em meios ácidos ex: ataque de vapores de ácido fluorídrico a uma tubulação de resina (polimérica) reforçada com fibra de vidro. OBS: compósito é um material com características especiais, formado a partir de pelo menos dois tipos diferentes dos “clássicos” (metais, polímeros, cerâmicas e vidros) (MAINER, UFF (notas de aula) ) Tubulação de resina reforçada com fibra de vidro camada “A”: 1º contato com o meio corrosivo (90 % de resina e 10 % de material vítreo); camada “B”: barreira química (70 % de fios de vidro e 30 % de resina) que “impede” a penetração do agente corrosivo na estrutura; camada “C”: tecidos de vidro e/ou fios de vidro embebidos na resina (camada estrutural; camada “D”: camada externa que compõe o tubo propriamente dito (proteção contra as intempéries). o HF penetra na resina, encontra as fibras, fios e flocos de vidro (SiO2). ... Consequência: as fibras de vidro vão sendo deterioradas, e tubo perde a rigidez mecânica, ficando inutilizável para o transporte de fluidos 25 MIA - Corrosão Formação de ligas e compostos metálicos (por exemplo, óxidos) ex: oxidação do ferro em ar seco De forma genérica, neste caso da corrosão química de metais • Fe + ½ O2 FeO T= 1000 C • 3Fe + 2O2 Fe3O4 T= 600 C • 2Fe + 3/2 O2 Fe2O3 T= 400 C OBS: corrosão química mais comum (por gases em altas temperaturas)! METAL + OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL reação química entre o metal e o meio corrosivo, formando um produto de corrosão sobre a superfície do metal ex: uma placa de ferro, reagindo com sulfeto de hidrogênio (H2S), na forma gasosa e ausência de umidade, formando uma película de sulfeto ferroso (FeS). 26 MIA - Corrosão (MAINER, UFF (notas de aula)) De acordo com os mecanismos das reações a seguir, outros metais estão sujeitos a este fenômeno: o produto (óxido) desta corrosão seca em metais pode formar na superfície exposta ao meio, uma película que em determinados casos pode ter propriedades protetoras, bloqueando entrada e ataque do meio, e nova oxidação. PASSIVAÇÃO
Compartilhar