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Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Química Geral Corrosão Profa. Ana Carolina Abrantes Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Tipos de Corrosão • Os processos corrosivos de natureza eletroquímica apresentam mecanismos idênticos porque sempre serão constituídos por áreas anódicas e catódicas, entre as quais circula uma corrente de elétron e uma corrente de íons. • Entretanto a perda de massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas diferentes. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Formas de Corrosão • As formas segundo as quais a corrosão pode manifestar-se são definidas principalmente pela aparência da superfície corroída. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão uniforme • A corrosão se processa de modo aproximadamente uniforme em toda a superfície atacada, causando perda uniforme de espessura. • Esta forma é comum em metais que não formam películas protetoras, como resultado do ataque. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO UNIFORME • A corrosão uniforme consiste no ataque de toda a superfície metálica em contato com o meio corrosivo com a conseqüente diminuição da espessura. • Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micropilhas de ação local e é, provavelmente, o mais comum dos tipos de corrosão principalmente nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que ensejam uma ação uniforme sobre a superfície metálica. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO UNIFORME • A corrosão uniforme é uma forma de desgaste de mais fácil acompanhamento, em especial quando se trata de corrosão interna em equipamentos ou instalações, tendo em vista que a perda de espessura é aproximadamente a mesma em toda a superfície metálica. • É entretanto um tipo de corrosão importante do ponto de vista de desgaste, podendo levar o equipamento ou instalação a falhas significativas, limitando a sua vida útil. • Os outros tipos de ataque corrosivo onde há um local preferencial para a ocorrência da corrosão, resultando numa perda localizada de espessura são denominadas corrosão localizada. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO UNIFORME Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão uniforme Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por placas • Quando os produtos de corrosão formam-se em placas que se desprendem progressivamente. • É comum em metais que formam película inicialmente protetora mas que, ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderência, expondo o metal a novo ataque. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por placas Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão alveolar • Quando o desgaste provocado pela corrosão se dá sob forma localizada, com o aspecto de crateras. • Produz sulcos ou escavações de fundo arredondado, com profundidade geralmente menor que o seu diâmetro. • É freqüente em metais formadores de películas semi protetoras ou quando se tem corrosão sob depósito, como no caso da corrosão por aeração diferencial. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão alveolar Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por pite • Quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. • A corrosão por pite é freqüente em metais formadores de películas protetoras, em geral passivas, que, sob a ação de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitando corrosão muito intensa. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR PITES • A corrosão por pites é uma forma de corrosão localizada que consiste na formação de cavidades de pequena extensão e razoável profundidade. • Ocorre em determinados pontos da superfície enquanto que o restante pode permanecer praticamente sem ataque. • É um tipo de corrosão muito característica dos materiais metálicos formadores de películas protetoras (passiváveis) e resulta, de modo geral, da atuação da ilha ativa-passiva nos pontos nos quais a camada passiva é rompida. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR PITES • É um tipo de corrosão de mais difícil acompanhamento quando ocorre no interior de equipamentos e instalações já que o controle da perda de espessura não caracteriza o desgaste verificado. • Nos materiais passiváveis a quebra da passividade ocorre em geral pela ação dos chamados íons halogênios (Cl-, Br-, I-, F-) e esta dissolução localizada da película gera um área ativa que diante do restante passivado provoca uma corrosão muito intensa e localizada. • Uma grandeza importante neste caso é o potencial em que haja a quebra de passividade. Na verdade o que ocorre é a alteração na curva de polarização anódica. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR PITES • A presença dos íons halogênios provoca alteração nas curvas de polarização anódica, tornando a quebra da passividade mais provável. • Outro aspecto importante é o mecanismo de formação dos pites já que a falha se inicia em pontos de fragilidade da película passivante (defeitos de formação) e o pH no interior do pite se altera substancialmente no sentido ácido o que dificulta a restituição da passivação inicial. • Resulta daí que a pequena área ativa formada diante de uma grande área catódica provoca a corrosão intensa e localizada. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR PITES Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por pite Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por pite Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão.IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão intergranular ou intercristalina • Quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos sensitizados, expostos a meios corrosivos. • O material perde suas propriedades mecânicas, podendo sofrer fratura. Corrosão sob Tensão Fraturante (CTF:Stress Corrosion Cracking). Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão intergranular ou intercristalina Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão transgranular ou transcristalina • Quando o fenômeno se manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos grãos do material, como no caso da corrosão sob tensão de aços inoxidáveis austeníticos. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão transgranular ou transcristalina Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão Filiforme • É caracterizada pela formação de filamentos finos, não profundos que se propagam em direções distintas. • Ocorre em superfícies revestidas por tintas ou metal, em umidade relativa maior que 85%, onde os revestimentos são permeáveis ao oxigênio e à água. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO FILIFORME • Designa-se corrosão filiforme a um tipo de corrosão que se processa sob filmes de revestimentos, especialmente de pintura. • Acredita-se que a corrosão filiforme tenha um mecanismo semelhante à corrosão em frestas, devido a aeração diferencial provocada por defeito no filme de pintura, embora o mecanismo real não seja ainda bem conhecido. • De modo geral o processo corrosivo começa nas bordas, progride unifilarmente apresentando a interessante característica de refletir com o mesmo ângulo de incidência em obstáculos. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão Filiforme Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por esfoliação • Ocorre de forma paralela à superfície. • Ex: chapas ou componentes extrudados, onde há grãos alongados e achatados. • Cria condições para inclusões e segregações. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão por esfoliação Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO SELETIVA • Os processos corrosivos denominados de corrosão seletiva são aqueles em que se tenha a formação de um par galvânico devido a grande diferença de nobreza entre dois elementos de uma liga metálica. • Os dois principais tipos de corrosão seletiva são a grafítica e a dezincificação. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão Grafítica • Ocorre no ferro fundido cinzento, em temperatura ambiente. • O ferro é convertido em produto de corrosão, mantendo o grafite como produto restante. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GRAFÍTICA • Designa-se corrosão grafítica ao processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos e no ferro fundido nodular. O ferro fundido é normalmente usado para tubulações de água, de esgotos, drenagem, dentre outras. • Sendo o grafite um material muito mais catódico que o ferro, os veios ou nódulos de grafite do ferro fundido agem como área catódica enquanto o ferro age como área anódica transformando-se em produto de corrosão. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GRAFÍTICA • Observa-se então em tubos velhos de ferro fundido, que se pode com uma faca ou canivete desagregar com facilidade a parede do tubo à semelhança de um bloco de grafite. • A corrosão grafítica, em geral, não contra-indica a utilização dos tubos de ferro fundido para os usos normais, porque as exigências de pressões pequenas e o tubo suporta bem, mesmo quando corroído. • Para minimizar os problemas de corrosão grafítica é prática usual revestir os tubos, internamente com argamassa de cimento e externamente com um revestimento adequado por tubulações enterradas. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GRAFÍTICA Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Corrosão Grafítica Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO • Designa-se por dezincificação ao processo corrosivo que se observa nas ligas de zinco, especialmente latões, utilizados em trocadores de calor (resfriadores, condensadores, etc), tubulações para água salgada, dentre outras. • Do processo de corrosão resulta a destruição do zinco (material mais anódico) restando o cobre e produtos de corrosão. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO • Observa-se maior tendência a dezincificação nos latões com alto teor de zinco, como por exemplo: latão alumínio (76% Cu, 22% Zn e 2% Al), latão amarelo (67% Cu e 33% Zn). • O processo corrosivo pode se apresentar mesmo em ligas mais resistentes como o latão vermelho (85% Cu e 15% Zn), caso a liga não seja bem homogênea. • A dezincificação pode ser evitada com tratamento térmico de solubilização da liga e com uso das ligas que contenha elementos inibidores como As e o Sb. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Dezincificação • Ocorre em ligas de cobre e zinco (latões), levando ao aparecimento de regiões avermelhadas Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Dezincificação Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Empolamento pelo hidrogênio • O hidrogênio tem pequeno volume atômico, ocorrendo assim a difusão do mesmo. • Transforma-se hidrogênio molecular, H2, formando bolhas: empolamento. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila deDegradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Danos provocados pelo hidrogênio • Os danos devido ao hidrogênio podem ser divididos em dois grupos: – Hydrogen blistering - formação de bolhas de hidrogênio – Hydrogen embrittlement - fragilização pelo hidrogênio Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Formação de bolhas de hidrogênio • H ( atômico) pode difundir através do aço e de outros metais ou ligas. • H2 ( molecular) não difunde. • Os danos devido ao hidrogênio são produzidos por H atômico. • As fontes de H podem ser: – Processo de corrosão – Proteção catódica – Eletrólise - eletrodeposição – Processo de fabricação – Decapagem química. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Formação de bolhas de hidrogênio • Caso de um tanque contendo uma solução ácida e sujeito a um processo corrosivo: • A reação catódica corresponde à redução dos íons H+. • Qualquer que for o mecanismo, sempre Hads (H adsorvido na superfície metálica) é envolvido. • O Hads ,em vez de conduzir à formação de uma molécula de H2, pode também difundir dentro do metal. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Formação de bolhas de hidrogênio • Se H difundir até um vazio, defeito comum em aços, ele poderá se combinar com um outro H que também difundiu até o vazio e lá formar uma molécula de H2. • Como H2 não difunde no metal, esta molécula ficará no vazio. Se outras moléculas continuam se formando no vazio, a pressão de H2 dentro do vazio aumentará. Esta pressão pode chegar a algumas atmosferas, pressão suficiente para deformar e posteriormente romper o material. Este tipo de dano é irreversível porque não é possível retirar o H2 por dentro do material. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Fragilização pelo hidrogênio • Neste caso, ocorre também a difusão do Hads na estrutura metálica, mas não há recombinação dos H para formar H2. • Para Ti, Zr, V, Pd, o H reage com o metal para formar hidretos . – Esta precipitação de hidretos usualmente introduz uma distribuição de partículas frágeis através do metal que interrompem a continuidade do material. – A precipitação dos hidretos pode ser acompanhada também de mudanças de volume que induzem tensões internas iniciadoras de fraturas. – Este tipo de fragilização cresce com o aumento da velocidade de solicitação mecânica. – É irreversível porque as tensões internas geradas pelos hidretos formados podem ser suficientes para romper o material mesmo sem aplicação de tensões externas. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Fragilização pelo hidrogênio • Para outros metais (Fe, aço), o H dissolvido reagiria com as discordâncias dificultando seus movimentos quando o metal é tensionado (acúmulo de H nos planos de deslizamento das discordâncias). – Isto dificulta a deformação plástica e pode levar à ruptura frágil. – Este tipo de fragilização necessita da presença simultânea de tensões e de hidrogênio. A eliminação do hidrogênio antes da aplicação da tensão restaura a dutilidade do metal. – É chamado de fragilização reversível. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP Fragilização pelo hidrogênio • Outros tipos de fragilização por hidrogênio irreversível: – Em metais que apresentam fases não metálicas que podem reagir com o hidrogênio a alta temperatura, poderá ocorrer a geração de produtos gasosos com grande pressão interna. • Dilatação das regiões das inclusões formação de vazios internos • Migração e concentração destes produtos em regiões defeituosas (lacunas, discordâncias, contornos de grãos) – Há então a criação de falhas internas • destruição da continuidade do material • intensificadores de tensões aplicadas • geradores de tensões internas. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Empolamento pelo hidrogênio Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Em torno de cordão de solda • Se observa e torno de cordões de solda. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE / Apostila de corrosão. Jorge Ferreira da Silva Filho, CEFET-MG, BH, 2009. Em torno de cordão de solda Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO DIFERENCIAL • Os processos corrosivos ocasionados por variação na concentração de determinados agentes no meio provocam também, de um modo geral corrosão localizada. São resultantes da ação de pilhas de concentração iônica diferencial e pilhas de aeração diferencial. • Os principais processos corrosivos por concentração diferencial são: a corrosão por concentração iônica diferencial, a corrosão por aeração diferencial, a corrosão em frestas e a corrosão filiforme. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO IÔNICA DIFERENCIAL • Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de íons do metal no eletrólito. • Como resultado ter-se-á potenciais eletroquímicos diferentes e conseqüentemente uma pilha onde a área em contato com menor concentração funcionará como anodo e a área em contato com maior concentração como catodo. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO POR AERAÇÃO DIFERENCIAL • Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de oxigênio no eletrólito. • Como o potencial eletroquímico de um material metálico torna-se cada vez mais catódico quanto maior for a concentração de oxigênio no meio ao seu redor, as áreas com contato com maior concentração de oxigênio serão catódicas, enquanto que aquelas com contato com menor concentração serão anódicas. • A corrosão por aeração diferencial ocorre com muita freqüência na interface de saída de uma estrutura do solo ou da água para a atmosfera. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO EM FRESTAS • As frestas estão sujeitas a formação de pilhas de aeração diferencial e de concentração iônica diferencial. Quando o meio é líquido, ocorre preferencialmente as pilhas de concentração iônica diferencial e quando o meio é gasoso tende a ocorrer as pilhas de aeração diferencial. • Frestas ocorrem normalmente em juntas soldadas com chapas sobrepostas, em juntas rebitadas, em ligações flangeadas, em ligações roscadas, em revestimentos com chapas aparafusadas, dentre outras situações geradores de frestas. • De qualquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciaisde corrosão. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO EM FRESTAS • No inicio, as reações anódicas e catódicas ocorrem em toda a superfície metálica, inclusive dentro da fresta. • Consumo de O2 na fresta que não é renovado (ausência de renovação do eletrólito por convecção). • Após um certo tempo, a reação catódica pára na fresta (falta O2). • Como a área dentro da fresta é pequena em relação à área externa, a taxa total de redução de O2 quase não varia (contina reduzindo fora da fresta). Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO EM FRESTAS • Embora a reação de redução cesse dentro da fresta, a corrosão de M continua nesta região. • Excesso de carga positiva Mz+ dentro da fresta. • Atração de Cl- e formação de MClz. • Hidrólise de MClz pH diminui. • Aceleração do processo corrosivo dentro da fresta. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GALVÂNICA • Denomina-se corrosão galvânica o processo corrosivo resultante do contato elétrico de materiais diferentes ou dissimilares. • Este tipo de corrosão será tão mais intensa quanto mais distantes forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos, ou seja, em termos de nobreza no meio considerado. • Terá também grande influência a relação entre as áreas catódica e anódica. A relação deverá ser a menor possível a fim de se obter um desgaste menor e mais uniforme na área anódica. Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GALVÂNICA • Outro aspecto importante é a presença de íons metálicos no eletrólito, quando estes íons forem de materiais mais catódicos que outros materiais onde venham haver contato, poderá ocorrer corrosão devido a redução dos íons do meio com a conseqüente oxidação do metal do equipamento ou instalação. • Por exemplo, a presença de íons Cu++ em um eletrólito em contato com aço tenderá ocorrer a reação abaixo havendo portanto a corrosão do ferro e a redução (deposição) de Cu: Fe + Cu2+ Fe2+ + Cu Fonte: Gentil, Vicente. Corrosão. 3ª edição, 1996. / Corrosão. IOPE /Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof. Dr. Alain Laurent Marie Robin EEL-USP CORROSÃO GALVÂNICA Fonte: Corrosão. IOPE Corrosão Química • Corrosão química é um processo que se realiza na ausência de água, em geral em temperaturas elevadas (temperatura acima do ponto de orvalho da água), devido a interação direta entre o metal e o meio corrosivo. • Os processos corrosivos de natureza química ocorrem, normalmente, em temperaturas elevadas, porque na temperatura ambiente o sistema não possui energia para reação. Fonte: Corrosão. IOPE Corrosão Química • Pelo fato destes processos serem acompanhados de temperaturas elevadas, são comumente conhecidos por processos de corrosão ou oxidação em altas temperaturas. • A corrosão química é um produto da era industrial e ocorre em equipamentos que trabalham aquecidos, tais como: fornos, caldeiras, unidades de processo, etc. Fonte: Corrosão. IOPE MEIOS CORROSIVOS • Os principais meios corrosivos a altas temperaturas são: – Oxigênio e gases contendo enxofre: presentes em fornos, caldeiras, unidades de processo, nas chamadas atmosferas sulfurosas. • O enxofre e o H2S formam sulfetos de metal que não são protetores e agravam o processo corrosivo por formarem eutéticos de baixo ponto de fusão com os óxidos de metal. • Em ligas contendo níquel o sulfeto localiza-se nos contornos de grão formando um eutético Ni3S2 - Ni que funde a 645 oC tornando estas ligas pouco resistentes a atmosferas sulfurosas; Fonte: Corrosão. IOPE MEIOS CORROSIVOS – Cinzas: a queima de combustível em fornos, caldeiras, turbinas a gás, etc., pode provocar sérios problemas de corrosão devido a cinzas contendo vanádio e sulfato de sódio. • O vanádio presente no combustível oxida-se a V2O5 e forma eutéticos de baixo ponto de fusão com os óxidos do metal destruindo as películas protetoras das superfícies metálicas. • O sulfato de sódio origina-se de reações de SO2 com o NaCl presente no combustível. Este sulfato de sódio reage posteriormente com os óxidos formados destruindo também, as películas protetoras. • A ação combinada do vanádio e sulfato de sódio é muito mais acentuada sobretudo em cinzas contendo cerca de 85% de V2O5 e 15% de Na2SO4. Fonte: Corrosão. IOPE MEIOS CORROSIVOS – Vapor d'água: em temperatura elevada o vapor d'água pode atacar certos metais formando óxido e liberando hidrogênio que pode provocar fragilização pelo hidrogênio; Fonte: Corrosão. IOPE PRINCÍPIOS BÁSICOS DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO • A resistência à corrosão dos materiais metálicos está associada ao fato dos mesmos serem expostos ao meio corrosivo, apresentando taxas de corrosão baixas e controladas. • Esta resistência pode decorrer de características próprias do material ou ser conferida por métodos de proteção anticorrosiva. Fonte: Corrosão. IOPE PRINCÍPIOS BÁSICOS DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO • Controlar a corrosão consiste portanto em se obter o controle das velocidades de corrosão, ou seja, do funcionamento das pilhas de corrosão no caso da corrosão eletroquímica e do crescimento da película no caso da corrosão química ou oxidação a altas temperaturas. Fonte: Corrosão. IOPE PRINCÍPIOS BÁSICOS DE CONTROLE DA CORROSÃO ELETROQUÍMICA • Controlar a corrosão eletroquímica significa paralisar ou diminuir a intensidade das pilhas de corrosão. • Os fenômenos mais importantes na resistência à corrosão são a polarização e a passivação. • Os fenômenos de polarização que acompanham os processos corrosivos podem ser acelerados por técnicas tais como o uso de inibidores, proteção catódica, revestimentos dentre outros. Fonte: Corrosão. IOPE PRINCÍPIOS BÁSICOS DE CONTROLE DA CORROSÃO ELETROQUÍMICA • Os fenômenos de passivação conferem ao material um comportamento de maior nobreza e podem ser acelerados pelo uso de proteção anódica e modificações no meio corrosivo como, por exemplo, o controle de pH. • O controle de corrosão eletroquímica pode ser anódico, catódico ou misto. Fonte: Corrosão. IOPE RESISTÊNCIA PRÓPRIA DO MATERIAL À CORROSÃO • Os materiais metálicos podem possuir resistência própria a determinados meios corrosivos. • Esta resistência está associada à passivação do material no meio corrosivo considerado, o qual é função da composição química do material. • Dentre os elementos de liga que formam a camada passiva podemos citar: alumínio, cromo, titânio, níquel, entre outros. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO • Alguns materiais de elevado uso industrial possuem baixa resistência a corrosão na maioria dos meios. • Esta resistência pode ser melhorada, ampliada ou até mesmo obtida no seu mais elevado grau, utilizando de técnicas ou métodos de proteção anticorrosiva que promovem a passivação ou a polarização do material. • Dentre estas técnicas ou métodos podem ser citados os revestimentos, os inibidores de corrosão, as técnicas de modificação do meio, a proteção catódica e anódica e ainda o controle pelo projeto. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO Revestimentos • Os revestimentos constituem-seem películas interpostas entre o metal e o meio corrosivo, ampliando a resistência a corrosão do material metálico. • Esta película pode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das películas metálicas mais catódicas que o metal de base, ou protegê-lo por ação galvânica, ou ainda, se constituem numa barreira entre o metal e o meio e desta forma aumentar a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO • Os revestimentos podem ser: metálicos, não metálicos inorgânicos ou orgânicos e a sua utilização pode ser no aumento da resistência à corrosão atmosférica, na imersão e na corrosão pelo solo. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO Inibidores de Corrosão • O aumento da resistência à corrosão pelo uso dos inibidores de corrosão constitui-se em uma técnica muito utilizada, especialmente quando o meio corrosivo é líquido e trabalha em circuito fechado. • Os inibidores são compostos químicos adicionados ao meio que promovem polarização anódica ou catódica, ou são formadores de película que aumentam a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO Técnicas de Modificação do Meio Corrosivo • Além dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outras técnicas importantes de modificação do meio, dentre elas vale destacar a desaeração e o controle do pH. • A desaeração consiste na retirada de oxigênio do meio, sendo o oxigênio um agente despolarizante, com a sua retirada favorece-se a polarização catódica com a conseqüente diminuição da intensidade do processo corrosivo. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO • Os processos de retirada de oxigênio podem ser químicos ou mecânicos. • O processo químico é realizado pelos seqüestradores de oxigênio, enquanto que a retirada do processo mecânico é feita em desaeração por arraste do oxigênio por um outro gás, comumente vapor, ou em câmara de vácuo onde a descompressão propicia a saída de gases. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO • O controle de pH visa favorecer a passivação dos metais, que se tornam passivos com o pH ligeiramente básico. • Cuidados especiais deve-se ter com os metais anfóteros que perdem a resistência à corrosão em meios muito básicos e com a precipitação de compostos de cálcio e magnésio que se tornam insolúveis em pH elevado, podendo trazer problemas de incrustação. Fonte: Corrosão. IOPE MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO • Estes dois métodos de aumento da resistência a corrosão são muito utilizados em sistemas de água de refrigeração, água de caldeira, água de injeção em poços de petróleo, em fluidos diversos como os de perfuração de poços de petróleo e os de complementação. • Destaca-se ainda, como métodos que reduzem as taxas de corrosão, o controle de velocidade relativa metal/eletrólito e o controle de temperatura. Fonte: Corrosão. IOPE Proteção Catódica e Anódica • A proteção catódica é um método de aumento da resistência à corrosão, que consiste em tornar a estrutura a proteger em catodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica, forçando um alto grau de polarização catódica. • Proteção catódica é empregado para estruturas enterradas ou submersas. Não pode ser usada em estruturas aéreas em face da necessidade de um eletrólito contínuo, o que não se consegue na atmosfera. Fonte: Corrosão. IOPE Proteção Catódica e Anódica • O emprego da proteção catódica encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico para armazenamento de ácidos. • A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas principalmente mantém a estabilidade desta película. • O emprego de proteção anódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande aplicação em outros países na indústria química e petroquímica. Fonte: Corrosão. IOPE Proteção Catódica e Anódica • A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. • A corrente anódica favorece a passivação do material dando-lhe resistência à corrosão. • A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferrocromo, ligas de ferro-cromo-níquel. Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Princípios básicos • A proteção catódica pode ser produzida de duas maneiras : – por corrente impressa – por anodos de sacrifício (proteção chamada também de galvânica) Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Proteção catódica por corrente impressa – pode haver corrente de fuga através do eletrólito. Se existir uma estrutura metálica na vizinhança daquela protegida, pode ocorrer corrosão da estrutura nos pontos em que a corrente sai Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Instalações típicas de proteção catódica por corrente impressa Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Aplicações típicas da proteção catódica por anodos de sacrifício Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Comprovação da proteção durante a operação Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Proteção anódica Anodização Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP. Anodização Fonte: Corrosão. IOPE Controle de Corrosão na Fase de Projeto • O aumento da resistência à corrosão através de práticas de proteção anticorrosiva adotadas na fase de projeto é uma das mais importantes formas de controle de corrosão. • Este aumento de resistência pode ser obtido de duas formas, a primeira adotando práticas que minimizem os problemas de corrosão e a segunda utilizando as técnicas de proteção anticorrosiva. Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Compatibilidade dos materiais Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Compatibilidade dos materiais Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Geometria dos componentes Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Geometria dos componentes Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Geometria dos componentes Fonte: Apostila de Degradação e Proteção de Materiais. Prof.Dr. Alain Laurent Marie Robin. EEL-USP Geometria dos componentes Fonte: Corrosão. IOPE PRINCÍPIOS BÁSICOS DE CONTROLE DA CORROSÃO EM ALTAS TEMPERATURAS • A corrosão em altas temperaturas é controlada a partir do crescimento da película protetora, atuando e dificultando na interação entre o metal e o meio corrosivo. • Com este objetivo pode-se agir na seleção do material metálico, resistente à corrosão pela formaçãodas películas protetoras em altas temperaturas ou utilizando revestimentos refratários ou isolantes que separam a superfície metálica do meio. Fonte: Corrosão. IOPE RESISTÊNCIA À CORROSÃO QUÍMICA • O aumento da resistência à corrosão química baseia-se em impedir ou controlar a interação química entre o metal e o meio corrosivo. • Com esse objetivo, pode-se agir no metal de forma a se obter películas protetoras ou utilizar revestimento refratários e isolantes. Fonte: Corrosão. IOPE METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA • Os materiais metálicos resistentes à corrosão química são aqueles formadores de películas protetoras. • Para que o desgaste no material seja adequado é necessário que o crescimento da película seja logarítmico (películas muito protetoras) ou parabólico (películas semiprotetoras). • O crescimento logarítmico seria o ideal e o crescimento parabólico desejável. Fonte: Corrosão. IOPE METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA • A seleção do material metálico deve ser efetuada considerando principalmente a temperatura de trabalho e o meio corrosivo. Algumas observações sobre os materiais são: – Adição de determinados elementos de liga melhoram a resistência a oxidação os aços, entre os quais podem ser citados: Cr, Ni, Mo, Si e Al, sendo o cromo e o níquel os elementos de maior importância; Fonte: Corrosão. IOPE METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA – Adição de cromo nos aços aumenta a resistência a oxidação de acordo com a seguinte tabela: Fonte: Corrosão. IOPE METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA – Adição de Ni nos aços também aumenta a resistência a oxidação em atmosferas oxidantes e isentas de gases de enxofre. Em atmosferas contendo gases de enxofre e não oxidante há a formação de um eutético Ni3S2-Ni que funde a 645°C responsável pela pouca resistência das ligas de níquel; – As ligas de Ni - monel (Ni - 67%, Cu - 32%), inconel (Ni - 78%, Cr - 14% e Fe - 7%) e outras são resistentes à corrosão em atmosferas oxidantes. Ligas contendo alto teor de Ni e de Cr resistem satisfatoriamente à cinzas contendo vanádio e sulfato de sódio. Fonte: Corrosão. IOPE METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA • Verifica-se a grande utilização das ligas Fe-Cr, Fe-Cr-Ni e Ni-Cr na construção de equipamentos que trabalham a alta temperatura tais como: – Tubos de fornos e caldeiras; – Queimadores; – Reatores e regeneradores de unidades de FCC; – Equipamentos de processo na indústria química, petroquímica e de petróleo; – Componentes de máquinas: pás de turbinas, válvulas de motores de combustão interna, etc. Fonte: Corrosão. IOPE EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTES • O emprego de materiais refratários e isolantes consiste na interposição de um revestimento entre a superfície metálica e o meio corrosivo e altas temperaturas. • Material refratário ou produto refratário são todos aqueles materiais naturais ou manufaturados, em geral não metálicos, que podem suportar sem se deformar ou fundir, a temperaturas elevadas em condições específicas de emprego. Fonte: Corrosão. IOPE EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTES • A refratariedade simples mínima ou cone pirométrico equivalente mínimo para que um material possa ser considerado refratário, corresponde ao CONE ORTON 15 (1435oC - ABNT). • Material isolante térmico é aquele cuja característica principal é a capacidade de impedir trocas de calor entre duas regiões submetidas a temperaturas diferentes. • Modernamente surgiram os materiais conhecidos por refratário-isolante que, além de serem capazes de trabalhar em temperaturas elevadas, apresentam também boas características isolantes. Fonte: Corrosão. IOPE EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTES • Os materiais refratários e refratários-isolantes na indústria do petróleo, são usados exclusivamente no revestimento interno de equipamentos que trabalham com temperaturas elevadas, tais como: fornos de aquecimento de carga, fornalhas de geradores, de vapor, chaminés, dutos e em conversores de unidades de craqueamento catalítico fluido (UFCC). • Por outro lado os materiais isolantes são largamente utilizados no revestimento externo de equipamentos tais como tubulações, vasos, etc., por razões econômicas, de processo ou segurança pessoal. Fonte: Corrosão. IOPE EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTES• Entretanto, são também bastante usados no revestimento interno de fornos e caldeiras, não em contato direto com os gases de combustão, mas sim protegidos por uma primeira camada de um material refratário ou refratário-isolante, obtendo-se assim um conjunto de alta eficiência térmica. • Os materiais refratários e refratários-isolantes usados nos fornos, caldeiras, dutos e chaminés, são, em geral, do tipo sílico-aluminoso ou aluminoso, dado a excelente compatibilidade das características mecânicas, químicas e térmicas destes materiais com as solicitações de serviço normalmente encontradas naqueles equipamentos.
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