AULA CORROSÃO_1803; LUBRIFICANTES;

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CORROSÃO EM 
ESTRUTURAS METÁLICAS
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PORQUE ESTUDAR A CORROSÃO?
Devido ao alto uso de metais e outros materiais na sociedade;
Desenvolvimento de novos materiais comportamento frente à corrosão
Alterações no meio ambiente: Poluição
Ponto de vista econômico: prejuízos,
desperdiço
Estima 30% do aço produzido é para 
reposição
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CORROSÃO??
É a deterioração (total, parcial, superficial, estrutura), perda de material devido a ação química ou eletroquímica do meio ambiente, aliado ou não a esforços mecânicos, temperatura.
A deterioração leva:
Ao desgaste
À variações químicas na composição
À modificações estruturais
Em geral a corrosão é um processo espontâneo
O Engenheiro deve:
Saber como evitar condições de corrosão severa;
Proteger adequadamente os materiais contra a corrosão
Escolher corretamente os materiais para as condições de uso
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PORQUE OCORRE A CORROSÃO?
Os metais raramente são encontrados no estado puro; eles estão sempre combinados com um ou mais elementos formando óxidos minérios.
A purificação dos metais por meio de redução de seus óxidos exige aplicação de energia em grandes quantidades, além de mais energia até a sua conformação final;
Portanto o metal tem uma forte tendência de voltar ao seu estado original (combinado) de mais baixa energia  CORROSÃO
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Consequências
reposições de matéria prima, mão-de-obra;
 custos e manutenção de processos de proteção;
uso de materiais mais caros (aço inoxidável, etc) no lugar dos mais baratos (aço ao carbono, etc); 
interrupções na produção;
perdas de produtos;
perda de propriedades das estruturas como a resistência mecânica, comprometendo a estabilidade da estrutura. 
menor eficiência do equipamento;
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h) riscos de acidentes e poluição em ambientes de trabalho; 
j) eventuais riscos de explosões e incêndios, etc;
cerca de 3,5% PIB –UK e 4,2% USA 3% do PIB no Brasil, chegando US$ 6 bilhões anuais
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MEIOS CORROSIVOS
 Todos esses meios podem ter características ácidas, básicas ou neutra e podem ser aeradas.
Atmosfera (poeira, poluição, umidade, gases: CO, CO2, O3, SOx, H2S, NOx,...)
Água (corrosão microbiológica*, pH, gases dissolvidos)
Solo (acidez, pH, gases dissolvidos, porosidade)
Produtos químicos
obs. Um determinado meio pode ser extremamente agressivo, sob o ponto de vista da corrosão, para um determinado material e inofensivo para outro.
*bactérias, algas se alimentam com os produtos das reações da corrosão e defecam substâncias que modificam localmente as condições do meioaceleram a corrosão!
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Principais Fatores 
Tempo de contato 
 tempo que a superfície fica recoberta por uma película de água (como a chuva e o orvalho). 
poluição atmosférica 
 os cloretos dos ambientes marinhos se depositam como pequenas gotas ou cristais formados pela evaporação das goticulas carregadas pelos ventos. 
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Ação de sulfatos
mais presente em ambientes industriais, onde há presença de sulfurados SOx como SO2, SO3 e o SO42– .
O SO2 é gerado pela queima de combustíveis fósseis , pela atividade vulcânica; solubilizado na água (chuva e orvalho) forma o ácido sulfuroso. Oxidado forma ácido sulfúrico. 
 
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SO2 + H2O  H2SO3
H2SO3 + O2  H2SO4
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 A previsão do desempenho do AÇO CARBONO em um ambiente é complexa, depende de muitos fatores: 
 condição inicial de exposição; 
 massa da amostra;
 orientação e velocidade do vento; 
 condição de abrigo;
 natureza dos produtos de corrosão e poluentes não medidos. 
O ambiente ao qual o aço está exposto determina a sua velocidade de corrosão. 
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Corrosão Eletroquímica
Envolvem transferência de elétrons. Portanto, são reações anódicas e catódicas (REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO)
A corrosão eletroquímica envolve a presença de uma solução que permite o movimento dos íons.
Corrosão Química
Neste caso há reação direta com o meio corrosivo, sendo os casos mais comuns a reação com o oxigênio (OXIDAÇÃO SECA);
Corrosão com solventes orgânicos isentos de água
Corrosão de materiais não - metálicos
 
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TIPOS DE CORROSÃO
 
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CORROSÃO POR AÇÃO QUÍMICA: OXIDAÇÃO SECA
A oxidação ao ar seco não se constitui corrosão eletroquímica porque não há eletrólito (solução aquosa para permitir o movimento dos íons).
Reação genérica da oxidação seca:
METAL + OXIGÊNIO  ÓXIDO DO METAL
Geralmente, o óxido do metal forma uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidação continue (barreira para a entrada de O2).
Essa camada passivadora é fina e aderente.
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Exemplo de metais que formam camada passivadora de óxido, com proteção eficiente
Al  Al2O3
Pb
Cr
Aço inox - Cr2O3
Ti
Mg  MgO
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OXIDAÇÃO DO FERRO AO AR SECO
Fe + ½ O2  FeO 		T= 1000 C
3Fe + 2O2  Fe3O4		T= 600 C
	
2Fe + 3/2 O2  Fe2O3	 T= 400 C
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Corrosão do Zn metálico em presença de ácido sulfúrico:
Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2
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Plásticos e Borrachas também podem sofrer corrosão (degradação)
hidrólise do poli(tereftalato de etileno) (PET)há a descaracterização do material com a perda da rigidez e da flexibilidade
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A destruição do Concreto devida à ação dos agentes poluentes sobre seus constituintes (cimento, areia etc).
Essa corrosão afeta a estabilidade e durabilidade
das estruturas, sendo muito rápida e progressiva.
Fatores mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variação de temperatura), biológicos (bactérias) ou químicos (em geral ácidos e sais) são os responsáveis por esse processo
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em contato com ácidos:
 3CaO.2SiO2.3H2O + 6HCl → 3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O
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CORROSÃO ELETROQUÍMICA
É um processo espontâneo, passível de ocorrer
quando o metal está em contato com um eletrólito;
Ocorrem simultaneamente, reações anódicas e catódicas. 
É mais frequente na natureza e se caracteriza por realizar- se necessariamente na presença de água, na maioria das vezes a temperatura ambiente
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Zn  Zn2+ +2 e +0,76 eV
Fe2+ + 2e  Fe - 0,44 eV
Epilha = 0,76-0,44 = 0,32 eV
Pilha: Zn + Fe2+  Zn2+ +Fe
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REVISÃO - ELETROQUIMICA
OXIDAÇÃO : PERDER ELÉTRONSÂNODO PÓLO POSITIVO
 REDUÇÃO : GANHAR ELÉTRONS CÁTODO  PÓLO NEGATIVO
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PROCESSO DE FORMAÇÃO DA FERRUGEM
Reação anódica (oxidação): 2Fe → 2Fe2+ + 4e– 
Reação catódica (redução): 2H2O +O2 + 4e– → 4OH– 
-íons Fe2+ migram em direção à região catódica e os íons OH– direcionam-se para a anódica formando : 
Fe2+ + 2OH– → Fe(OH)2 (hidroxido ferroso)
-Em meio com baixo teor de oxigênio: 
3Fe(OH)2 →Fe3O4 + 2H2O + H2
-caso o teor de oxigênio seja elevado, tem-se:
2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 →2Fe(OH)3 
2Fe(OH)3 → Fe2O3.H2O + 2H2O
Ferrugem : Fe3O4 (coloração preta) e Fe2O3.H2O (coloração alaranjada ou castanho-avermelhada).
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Pilha de corrosão formada por materiais de natureza química diferente;
Pilha de corrosão formada pelo mesmo material, mas de eletrólitos de concentração diferentes;
Pilha de corrosão formada pelo mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes
Pilha de corrosão de temperaturas diferentes
CORROSÃO ELETROQUÍMICA: TIPOS DE PILHAS OU CÉLULAS ELETROQUÍMICAS
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Pilha de corrosão formada pelo mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes-Pilha de Aeração Diferencial
 - O eletrodo mais aerado é o 
 CÁTODO e o menos aerado o o ÂNODO
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Corrosão Uniforme 
Se desenvolve de forma homogênea sobre a superfície metálica; a perda de espessura igual em todos os pontos
Aços carbono e ligas de cobre sofrem este tipo de ataque. 
Geralmente ocorre em metais sem
camada passivadora.
Ocorre pela exposição direta do aço carbono a um ambiente agressivo sem um sistema protetor ou quando o mesmo é rompido e não reparado. 
 
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TIPOS DE CORROSÃO
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Corrosão por Placas
Os produtos formam-se em placas que
 se desprendem progressivamente. 
Ocorre em metais que formam películas 
inicialmente protetoras que ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderência, expondo o metal ao novo ataque. 
Ocorrem também quando a corrosão se dá por aeração diferencial.
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Corrosão por Pites 
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Ocorre de forma localizada, enquanto
o restante pode permanecer sem ataque;
 Formam pequenas cavidades de profun-
didade significativa com relação a 
espessura do material; 
Ataca materiais metálicos que formam 
 películas protetoras passivantes (nos pontos frágeis)formado pilhas de corrosão.
Não há redução homogênea da espessura; pode ocorrer dentro do equipamento; é de difícil acompanhamento.
Agentes agressivos: Cl-, Br-, ClO- 
Fe2+ + Cl- FeCl2 + H2O  Fe(OH)2 +2H+ + 2Cl-
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Corrosão - Erosão 
Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa .
 A ação erosiva sobre um material metálico é mais frequente nos seguintes casos:
quando se desloca um material sólido;
quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas;
quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas.
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No caso de líquidos e gases a ação erosiva ocorre normalmente, em tubulações, em pás de turbinas.
No caso dos metais com camada de passivação ou protetoras, leva ao desgaste da mesma.
Erosão-Corrosão: Combinação do erosão com ataque químico levando ao arrancamento de íons.
Ocorre em locais turbulentos onde o meio corrosivo se encontra em alta velocidade e aumenta o grau de oxidação das peças.
ex. tubulações, pás de turbinas, hélices, esgotos em movimento, despejo de produtos químicos (indústrias) ou ação direta de água do mar ou de rios (portos, pontes e embarcações).
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Corrosão sob Tensão 
É resultante da soma de tensões e um 
meio corrosivo. Essas tensões podem ser provenientes de encruamento, solda, tratamento térmico, cargas etc, combinados com temperatura.
Neste tipo de corrosão formam-se trincas ramificadas no material.
Região tensionada funciona como ânodo em relação ao restante das regiões.
Com tempo surgem micro fissuras que podem acarretar em rompimento antes do problema ser percebido.
Agentes agressivos: Cl-, NH3, NaOH
INOX: acima de 66°C
 
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Corrosão em Frestas
A ação da aeração diferencial e/ou da concentração iônica diferencial causa a formação de pilhas em frestas nos materiais metálicos. 
Aparecem em juntas soldadas, juntas por rebites, em ligações com flanges, em uniões por roscas de parafusos, e em inúmeras configurações de que permitam formação de frestas.
No projeto, as frestas devem ser minimizadas com o objetivo de reduzir a corrosão.
Agente Agressivo: Cl-
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Prevenção e Controle 
Pode ser evitada com a inspeção regular da estrutura evitando acumulo de substâncias na superfície e depósitos;
Limpeza superficial (jato de areia) ;
Pite/Frestas: cobrir o furo aplicando sobre ele um selante (Revestimento) especial. 
Redução do meio agressivo
Pintar ou Renovar a pintura antiga. 
Uso de ligas especiais como o aço inoxidável. 
Reforço ou substituição dos elementos, peças danificadas. 
Corrosão-Erosão: diminuir a velocidade do fluido.
Proteção Catódica e Anódica
 
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Corrosão Galvânica
Forma bastante comum de corrosão devido ao contato de dois materiais de natureza química diferente em presença de um eletrólito
Enquanto um dos metais cede 
elétrons ao outro e se corrói (ânodo),
 o outro metal fica protegido, 
tendo sua velocidade de corrosão 
diminuída(catodo). 
Ex.Uma peça de Cu e outra de Ferro em 
contato com a água salgada. O Ferro tem maior tendência de se oxidar que o Cu, então o Fe sofrerá corrosão intensa. 
 
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Evitar contato metal-metal
 coloca-se entre os mesmos um material isolante: compostos não poroso (pode absorver água e propiciar a formação da corrosão por frestas): arruelas de plásticos, fitas adesivas especiais , materiais cerâmicos
Pintura
Proteção catódica
Uso de materiais com potenciais proximos
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Prevenção e Controle 
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