Mecanismos de Corrosão em Materiais

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MECANISMOS DE CORROSÃO
Profa. Rita Superbi
Universidade Federal de Viçosa
Centro de Ciências Exatas e Tecnológicas
Curso de Engenharia Química 
ENQ 430 - Corrosão
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Variáveis que devem ser consideradas no estudo dos processos
corrosivos :
• material metálico:
o composição química,
o presença de impurezas,
o processo de obtenção,
o tratamentos térmicos e mecânicos,
o estado da superfície,
o forma,
o união de materiais (solda, rebites, etc.),
o contato com outros metais;
Introdução
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• meio corrosivo:
o composição química,
o concentração,
o impurezas,
o pH,
o temperatura,
o teor de oxigênio,
o pressão,
o sólidos suspensos.
Variáveis que devem ser consideradas no estudo dos
processos corrosivos :
Introdução
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• condições operacionais:
o solicitações mecânicas, 
o movimento relativo entre material metálico e meio, 
o condições de imersão no meio (total ou parcial), 
o meios de proteção contra a corrosão, 
o operação contínua ou intermitente.
Variáveis que devem ser consideradas no estudo dos processos
corrosivos :
Introdução
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Entretanto, de forma apressada, são feitas afirmativas ou
indicações de materiais sem fundamentos teóricos ou práticos,
entre as quais podem ser citadas:
• os aços "inoxidáveis", como tais, não sofrem corrosão;
• ácido sulfúrico concentrado é mais corrosivo que o ácido
diluído;
• água com pH ≈ 10 é corrosiva.
Introdução
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Introdução
São afirmativas erradas, porque não consideram a compatibilidade
entre meio e material, pois sabe-se que:
 os aços "inoxidáveis" podem sofrer corrosão, como ocorre
com o aço AISI 304 em presença de cloreto e meio ácido;
 ácido sulfúrico concentrado pode ser armazenado em
tanques de aço carbono, o que não pode ser feito com o ácido
diluído:
o ácido sulfúrico concentrado ataca inicialmente o aço
carbono, formando sulfato ferroso, FeSO4, que fica aderido no
costado do tanque, e, como é insolúvel no ácido concentrado,
protege contra posterior ataque;
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Já o ácido sulfúrico diluído está mais ionizado pela água, sendo
mais corrosivo e formando:
H2SO4 + 2H2O → 2H3O+ + SO4
2-
(H3O
+ = H+ . H2O)
também, sulfato ferroso, mas, nesse caso, não-protetor, pois é
solúvel em ácido diluído;
 Água com pH ≈ 10, não é corrosiva para aço carbono, em
temperaturas normais, tanto que soluções concentradas de
hidróxido de sódio, NaOH, soda cáustica, são armazenadas em
tanques de aço carbono.
Introdução
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 Em água de alimentação de caldeiras, também é usual o pH ≈10
para minimizar a possibilidade de corrosão.
 Entretanto, metais como alumínio, zinco, estanho e chumbo
sofrem corrosão, em soluções com pH elevados, formando sais
solúveis.
Para evidenciar a importância do conhecimento teórico, associado a
observações de casos práticos, pode-se apresentar a ação corrosiva
de cloro e de oxigênio sobre aço inoxidável AISI 304, na ausência e
na presença de água.
Introdução
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Introdução
Na ausência de água
 cloro seco não ataca o aço inoxidável AISI 304,
 oxigênio reage com o aço inoxidável formando película
protetora de óxido de cromo, Cr2O3.
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Introdução
Na presença de água
 cloro ataca rapidamente o aço inoxidável, pois forma-se ácido
clorídrico, HCl, devido à reação Cl2 + H2O → HCl + HOCl.
 na presença de oxigênio, o aço inoxidável forma a película
protetora de óxido de cromo, ficando passivado.
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Introdução
Procedimento das fábricas de cloro - soda cáustica para evitar a
ação corrosiva do cloro e da soda cáustica, durante armazenamento:
Na eletrólise de salmoura (solução concentrada de cloreto de sódio,
cerca de 30% de NaCl), há formação de cloro, soda cáustica (NaOH)
e hidrogênio.
A soda cáustica, solução a 50%, é armazenada em tanques de aço
carbono e o cloro é tratado com ácido sulfúrico concentrado para
eliminar água.
Após esse tratamento, o cloro líquido e sem água é comercializado
em cilindros de aço carbono, material que não poderia ser usado em
presença de cloro e água pois seria rapidamente corroído.
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Os exemplos apresentados confirmam a necessidade de
conhecimento, teórico e prático, antes da indicação de materiais
resistentes à corrosão.
Uma vez identificada a ocorrência de algum processo corrosivo, a
etapa seguinte consiste no seu estudo para se determinar a
extensão do ataque, o seu tipo, a morfologia e o levantamento das
suas prováveis causas.
Esse estudo é fundamental para esclarecimento do mecanismo
que é pré-requisito para controle efetivo do processo corrosivo.
Introdução
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De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser
apresentados diferentes mecanismos para os processos corrosivos:
Mecanismo eletroquímico:
• corrosão em água ou soluções aquosas;
• corrosão atmosférica;
• corrosão no solo;
• corrosão em sais fundidos.
Introdução
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De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser
apresentados diferentes mecanismos para os processos corrosivos:
Mecanismo químico:
• corrosão de material metálico, em temperaturas elevadas, por
gases ou vapores e em ausência de umidade, chamada de
corrosão seca;
• corrosão em solventes orgânicos isentos de água;
• corrosão de materiais não-metálicos.
Introdução
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 A corrosão química é aquela que não necessita do
transporte de elétrons através de um eletrólito para ocorrer;
 É também chamada de ataque químico, pois é
ocasionada por reações químicas diretas do material com o
meio corrosivo;
 Resulta na formação de um produto de corrosão sobre a
superfície metálica.
Mecanismo Químico
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Há reações químicas diretas entre o material metálico, ou 
não metálico, e o meio corrosivo, não havendo geração de 
corrente elétrica.
Casos mais comuns:
• Corrosão de material metálico, em temperaturas elevadas, por
gases ou vapores e em ausência de umidade (corrosão seca)
• Corrosão em solventes orgânicos isentos de água
• Corrosão de materiais não-metálicos
• Reação com o oxigênio (oxidação seca)
• Formação de compostos químicos
Mecanismo Químico
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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
– Em alguns casos, o óxido do metal forma uma camada
passivadora que constitui uma barreira contra nova oxidação.
– Essa camada passivadora é fina e aderente.
Mecanismo Químico
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 A corrosão química assume geralmente a forma de corrosão
uniforme com um desgaste igual de toda a superfície exposta e
é ativada pelo aumento da temperatura, sendo, em geral, pouco
importante para temperaturas abaixo de 400 °C.
 Quase todos os metais e ligas usuais estão sujeitos a
oxidação em temperaturas elevadas. Em temperaturas ambiente
e moderada, a película de óxido é fina e protetora.
Mecanismo Químico
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Mecanismo Químico
 Com o aquecimento essa película vai aumentando de
espessura até formar escamas e crostas que se destacam do
metal devido a diferença de dilatação térmica, expondo
novamente o metal.
 A formação de uma película quase impermeável sobre a
superfície metálica pode inibir ou impedir a continuação do
processo corrosivo, a qual é denominada de passivação.
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A sulfetação provocada por atmosferas sulforosa consiste na
formação de sulfetos na superfície metálica. É, em geral, bem
mais agressiva que a oxidação, porque o filme de sulfetos é
menos aderente e pode, eventualmente, fundir-se em
temperaturaselevadas.
A carbonetação é causada por atmosferas contendo CO ou
CO2 e pode resultar em fragilização dos aços, devido à formação e
precipitação de carbonetos metálicos.
Mecanismo Químico
Exemplos de mecanismo químico
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Corrosão ou oxidação em altas temperaturas também ocorrem
nos processos comuns de conformação à quente como forjamento
e laminação.
Oxidação com a temperatura durante o processo de laminação.
Mecanismo Químico
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Mecanismo Químico
Exemplos de mecanismo químico
Um exemplo mostra uma placa de ferro, reagindo com sulfeto de
hidrogênio (H2S), na forma gasosa e na ausência de umidade.
Inicialmente, ocorre a adsorção de gás H2S na superfície do ferro
e, posteriormente, o ataque, formando uma película de sulfeto de
ferroso (FeS).
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Mecanismo Químico
Exemplos de mecanismo químico
FeS
Metal 
H2S
H2S
H2S
H2S
H2
H2 H2
Fe + H2S → FeS + H2
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Onde o H2S poderá estar presente?
 Em processos de processos de produção e refino de
petróleo, sistemas de esgoto, indústria de papel, águas
subterrâneas e numa variedade de processos industriais.
 Locais onde haja estagnação de água com quantidades
variadas de matéria orgânica/nutrientes e em ambientes
contaminados com bactérias, estão sujeitos a processos de
geração de H2S.
Mecanismo Químico
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Corrosão química parafusos cadmiados 
Mecanismo Químico
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 A corrosão química também pode ser interpretada como a
deterioração de polímeros (plásticos, borrachas, etc.), sujeitos à ação
de solventes orgânicos e/ou oxidantes enérgicos.
 No caso da corrosão de plásticos e de borrachas por solventes
orgânicos específicos, pode haver a descaracterização destes
materiais, principalmente em relação às suas propriedades físicas, pela
perda da rigidez ou da flexibilidade, acarretando o desgaste, que
dependerá, por sua vez, da ação e das propriedades do agente
agressivo.
 Cada tipo de material poderá ter um mecanismo específico, que
depende das suas propriedades físico-químicas e do agente químico.
Mecanismo Químico
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O ataque de vapores de ácido fluorídrico a uma tubulação 
de resina reforçada com fibra de vidro.
Geralmente, estes tubos são formados de quatro camadas
sucessivas de resinas com fibras ou flocos de vidro, de tal
modo, a formarem uma barreira química e a uma estrutura
mecânica compatível com a utilização.
Mecanismo Químico
Exemplo:
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• A primeira camada “A” que terá o primeiro contato com o meio
corrosivo deverá ser constituída de 90 % de resina e 10 % de material
vítreo com uma espessura da ordem de 0,25 mm.
• A segunda camada “B” denominada de barreira química, constituída
de 70 % de fios de vidro picados e 30 % de resina tem a função de
impedir a penetração do agente corrosivo na estrutura do material.
• A terceira camada “C”, construída por tecidos de vidro e/ou fios de
vidro embebidos na resina constituem a chamada camada estrutural
enquanto a última camada externa “D” compõe o tubo propriamente
dito, servindo, também de proteção contra as intempéries.
Mecanismo Químico
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Corrosão química em poliéster reforçado com fibra de vidro 
Mecanismo Químico
À medida que as fibras de vidro vão sendo destruídas ou
fragmentadas, o tubo perde a rigidez mecânica ficando não utilizável
para o transporte de fluidos.
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SiO2 + 4 HF → SiF4 + 2 H2O
Mecanismo Químico
Corrosão química em poliéster reforçado com fibra de vidro 
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A destruição do concreto, observada nas pontes e viadutos, tem
como uma das causas a corrosão química, explicada pela ação
dos agentes poluentes sobre os constituintes do concreto,
cimento, areia e agregados de diferentes tamanhos.
A outra causa é a eletroquímica que ocorre nas armaduras de
aço-carbono.
Mecanismo Químico
Corrosão química em concreto armado 
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Mecanismo Químico
• O cimento portland utilizado na maioria das construções é
produzido num forno rotativo, em temperaturas variando entre
1000 a 1200°C, através das reações entre calcário, areia,
aluminatos e óxido de ferro.
• Os principais constituintes destas reações são: silicato tricálcico
(3CaO.SiO2), silicato dicálcico (2CaO.SiO2), aluminato tricálcico
(3CaO.Al2O3 ), ferro aluminato tetracálcico (4CaO.Al2O3.Fe2O3 ).
Corrosão química em concreto armado 
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Mecanismo Químico
O mecanismo da ação química está associado à ação de várias
substâncias químicas sobre os constituintes do cimento, tais
como: gases ácidos (H2S, CO2, SO2, SO3), ácidos inorgânicos
(HCl, HF, H2SO4, H3PO4), ácidos orgânicos (fórmico, acético,
oxálico) e compostos alcalinos (NaOH, Na2CO3), etc
CaO.SiO2 + H2SO4 → CaSO4 + SiO2.H2O
Corrosão química em concreto armado 
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Mecanismo Químico
CaO.SiO2 + H2SO4 → CaSO4 + SiO2.H2O
Corrosão química em concreto armado 
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Mecanismo Químico
Corrosão química em concreto armado 
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Exemplos de mecanismo químico:
 Ataque de metais, como níquel, por monóxido de carbono, CO, com
formação de carbonila de níquel, Ni(CO)4, líquido volátil:
 Ataque de metais, como ferro, alumínio e cobre, por cloro em
temperaturas elevadas, com formação dos respectivos cloretos:
Mecanismo Químico
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 Ataque de metais por solventes orgânicos, na ausência de água - caso
de magnésio reagindo com halogenetos de alquila, RX, para obtenção
dos reagentes de Grignard e exemplificando com brometo de etila,
 Ataque de borracha, por ozônio, havendo oxidação da borracha com
perda de elasticidade, chegando a ficar quebradiça;
 Deterioração de concreto por sulfato - ataque da massa de concreto
e não da armadura de aço carbono.
Mecanismo Químico
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O campo abrangido pela corrosão química é bem mais restrito que o da
corrosão eletroquímica, e se compõe principalmente da oxidação (termo
empregado para designar a reação entre o metal e o ar ou oxigênio na
ausência de água ou fase aquosa).
O produto da corrosão forma-se na superfície do metal exposta ao meio,
podendo constituir uma película que, dependendo do metal, do meio e
das condições em que se processa a reação, pode apresentar diferentes
propriedades.
Em certos casos, esta película pode ter propriedades protetoras e
chegar a bloquear por completo as reações subseqüentes no meio
considerado.
Mecanismo Químico
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 Pode-se considerar que ocorrem no mecanismo eletroquímico
reações químicas que envolvem transferência de carga ou
elétrons através de uma interface ou eletrólito.
 Os elétrons são cedidos em determinada região e recebidos em
outra, aparecendo uma pilha de corrosão.
 São os casos de corrosão observados em materiais metálicos,
quando em presença de eletrólitos, podendo o eletrólito estar
solubilizado em água ou fundido.
Mecanismo Eletroquímico
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Esse processo espontâneo pode ser decomposto em três etapas
principais:
• processo anódico - passagem dos íons para a solução;
• deslocamento dos elétrons e íons - observa-se a transferência
dos elétrons das regiões anódicas para as catódicas pelo circuito
metálico e uma difusão de ânions e cátions na solução;
• processo catódico - recepção de elétrons, na área catódica, pelos
íons ou moléculas existentes na solução.
Mecanismo Eletroquímico
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• A corrosão eletroquímica ou em meio aquoso é resultado da
formação de uma célula de corrosão, com eletrólito e diferença de
potencial entre pontos da superfície.
• Se qualquer um destes elementos for retirado, ou se impedirmos a
entrada de oxigênio o processo é paralisado.
• O eletrólito é uma soluçãocarregada ionicamente que permite
ocorrerem às reações e possibilita o fluxo iônico.
• A diferença de potencial entre dois pontos da superfície pode
ocorrer por diversos fatores.
Mecanismo Eletroquímico
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• Os metais puros e ligas monofásicas são mais resistentes a
corrosão por apresentarem apenas uma fase.
• No caso de metais polifásicos haverá sempre a diferença de
fases entre grão, por exemplo o aço carbono é constituído
basicamente por ferrita e cementita (carboneto de ferro) onde os
primeiros serão os anodos e o segundo o catodo.
• Além da diferença de potencial elétrico entre grãos, sempre
haverá diferença de potencial entre o interior do grão e sua periferia
(contorno do grão) devido à diferença de concentração na
composição química e no arranjo desordenado dos contornos.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
• CORROSÃO GALVÂNICA
• CORROSÃO LOCALIZADA
• CORROSÃO GRAFÍTICA
• CORROSÃO MICROBIOLÓGICA
• CORROSÃO SOB TENSÃO
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CORROSÃO ELETROLÍTICA
Mecanismo Eletroquímico
A corrosão eletrolítica se caracteriza por ser um processo
eletroquímico, que se dá com aplicações de corrente elétrica
externa. Isto significa que é um processo não espontâneo de
corrosão.
Ela é provocada por correntes de fuga, também chamada de
parasitas ou estranhas.
Este fenômeno ocorre com freqüência em tubulações de petróleo
e de água potável, em cabos telefônicos enterrados, em tanques
de postos de gasolina, etc.
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As correntes de fuga são devidas às deficiências de isolamentos
ou de aterramentos, fora de especificações técnicas.
Normalmente, acontecem furos isolados nas instalações, onde a
corrente escapa para o solo.
Mecanismo Eletroquímico
CORROSÃO ELETROLÍTICA
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Em resumo pode-se dizer que qualquer heterogeneidade na peça
metálica ou na sua vizinhança causa o aparecimento de uma
diferença de potencial que poderá formar uma pilha de corrosão
caso os quatros componentes (catodo, anodo, eletrólito, circuito
metálico) estiverem presentes.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
 Os materiais corroem, pois apresentam heterogeneidades
macroscópicas e microscópicas que podem gerar pilhas.
 O oxigênio pode ser considerado, em alguns casos, um fator
de controle nos processos corrosivos. O oxigênio pode
comportar-se como acelerador do processo eletroquímico de
corrosão.
 Verifica-se que, em soluções não-aeradas, a reação catódica
se processa com velocidade muito pequena, sendo
conseqüentemente o processo anódico também lento.
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 O oxigênio não funciona somente como estimulador de
corrosão, podendo agir até certo ponto como protetor como, por
exemplo, Cr2O3, Al2O3 e TiO2 , que retardará o contato do material
com o meio corrosivo, e pode formar uma película de oxigênio
adsorvida sobre o material metálico, tornando o metal passivo.
 Assim, se o oxigênio puder ser rápida e uniformemente
fornecido a uma superfície metálica, é possível reparar fraturas que
ocorram na película, diminuindo-se assim a velocidade de corrosão:
daí ser usado para manter passivados os aços inoxidáveis, devido
à formação do Cr2O3.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
Heterogeneidades Responsáveis por Corrosão Eletroquímica 
A corrosão eletroquímica é verificada sempre que existirem
heterogeneidades no material metálico e no meio corrosivo.
1) Material Metálico:
- Orientação dos grãos:
os grãos orientados em diferentes direções devem
apresentar diferentes potenciais;
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- Contornos de grão:
Nos limites dos grãos cristalinos, os átomos apresentam
certo desarranjo decorrente do encontro entre os grãos, o que
apresenta ceras imperfeições no interior dos cristais.
Algumas experiências mostram que os contornos de grão
funcionam como área anódica em relação ao grão.
Daí o ataque preferencial do contorno dos grãos em muitas
ligas e metais;
1) Material Metálico:
Mecanismo Eletroquímico
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1) Material Metálico:
Mecanismo Eletroquímico
- Diferença de tamanho dos grãos:
Um grão fino possui maior energia interna do que um
grão grosseiro, logo, espera-se diferentes potenciais para essas
espécies;
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- Tratamentos térmicos/ metalúrgicos diferentes:
Se uma região do material sofre tratamento térmico
diferente de outras regiões, ocorre uma diferença de potencial
entre essas regiões.
Esta é uma situação comum quando das soldagem de
peças metálicas, já que o aquecimento local resulta da
modificação da natureza das fases presentes ou de suas
composições, dando condições para a criação de diferença de
potencial.
1) Material Metálico:
Mecanismo Eletroquímico
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2) Superfície Metálica:
- Polimento da superfície metálica:
Superfícies altamente polidas podem apresentar
potenciais diferentes das superfícies rugosas.
Essa diferença pode ser devido ao fato de a película
formada em superfícies rugosas ser menos contínua do que a
formada em superfícies lisas.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
2) Superfície Metálica:
- Presença de escoriações e abrasões:
O material metálico forma películas com características
protetoras. Riscando-se essa superfície há destruição da película,
funcionando a área riscada como área anódica, portanto sujeita a
destruição.
- Bordas de superfícies metálicas:
São regiões mais susceptíveis ao ataque eletroquímico,
tornando-se áreas anódicas.
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Mecanismo Eletroquímico
2) Superfície Metálica:
- Diferença de Forma:
A forma de um material metálico pode ocasionar
problemas de corrosão, por exemplo: fios de diâmetros
pequenos se corroem mais rapidamente do que fios de
diâmetros maiores.
- Deformações Diferenciais:
Qualquer parte de um material metálico sujeito a
deformações pode apresentar potencial diferente daquele de
uma parte não-deformada.
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3) Meio Corrosivo: 
Mecanismo Eletroquímico
- Concentração diferencial:
Quando o material metálico está imerso em soluções com
diferentes concentrações;
- Aeração diferencial:
Quando um material metálico está imerso em regiões com
aerações diferentes. É uma corrosão localizada típica de
tubulações.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão em torno de cordão de solda em aço inoxidável.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão em aço-carbono na ZTA (zona termicamente afetada).
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Mecanismo Eletroquímico
Perfuração com escoamento de água em área de solda.
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Mecanismo Eletroquímico
Solda em aço-carbono.
Trinca na área da solda 
da foto anterior.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão em área próxima à solda.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão por aeração diferencial, em componente de flange, 
ocasionada por junta que possibilitou a formação de fresta.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão por aeração diferencial na fresta da parte inferior da tubulação.
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Mecanismo Eletroquímico
Corrosão por aeração diferencial em solda descontínua
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Mecanismo Eletroquímico
Tubo com corrosão por aeração diferencial no trecho mandrilado.
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe ampliado da foto anterior.
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Mecanismo Eletroquímico
Tubulação parcialmente enterrada: falha do revestimento e sujeita à corrosão mais acentuada, 
pouco abaixo da superfície do solo, por aeração diferencial.
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Tubulação parcialmente 
enterrada e sujeita à 
corrosão pouco abaixo 
da superfície do solo.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
Tubulaçãoapoiada em pilar de concreto, notando-se escorrimento de ferrugem 
proveniente de corrosão por aeração diferencial da tubulação.
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Tubulações em trecho de penetração no solo com proteção adicional com fita plástica.
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe ampliado da foto anterior.
Pag  72
Mecanismo Eletroquímico
Costado de equipamento com corrosão, embaixo do fire-proofing (camada de argamassa), devido 
à penetração de umidade entre o costado e o fire-proofing.
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe da foto anterior.
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Tubo com isolamento térmico e ferrugem
Mecanismo Eletroquímico
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Mecanismo Eletroquímico
Vazamento em linha de vapor com isolamento térmico.
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe de vazamento de vapor condensado
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Mecanismo Eletroquímico
Tanque com costado oxidado, verificado após retirada do isolamento térmico.
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Mecanismo Eletroquímico
Furo em tubulação embaixo do isolamento térmico.
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Mecanismo Eletroquímico
Trecho de tubulação de gás: (A) Com isolamento térmico em 
bom estado; (B) Com desprendimento do isolamento térmico.
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe do trecho B da foto anterior mostrando desprendimento do isolamento térmico e 
corrosão da tubulação.
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Mecanismo Eletroquímico
Faixa do costado interno de tanque de ácido sulfúrico concentrado apresentando corrosão logo abaixo 
da linha de nível, causado: a) por aeração diferencial; b) pela diluição do ácido sulfúrico concentrado, na 
linha de nível, devida à absorção de umidade no interior do tanque (o ácido sulfúrico concentrado não 
ataca o aço-carbono, ao contrário do diluído).
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Mecanismo Eletroquímico
Serpentina de resfriador de ácido sulfúrico com corrosão na área de nível.
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Mecanismo Eletroquímico
Serpentina de resfriador de ácido sulfúrico com corrosão na área de nível.
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Mecanismo Eletroquímico
Detalhe ampliado da foto anterior.