Corrosão de Materiais Metálicos

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Principal Compromisso:Principal Compromisso:
processo X material processo X material 
adequadoadequado
CORROSÃO 
DOS 
MATERIAIS METÁLICOS
Principais Mecanismos de Deterioração
n Alterações metalúrgicas
n Fadiga
n Fatores Operacionais
n Corrosão
� Por que os materiais metálicos corroem?
� Todos os materiais corroem?
� O meio ambiente influencia o processo?
� O aspecto do processo corrosivo é sempre o mesmo?
Característica dos produtos de corrosão
NÃO PROTETOR 
Produto de corrosão 
sólido mas não protetor. 
Ex: aço-carbono 
PROTETOR
Barreira que impede o 
contato entre o metal e 
o ambiente
Alguns produtos que podem ser formados por 
íons metálicos:
Óxidos: Fe2O3 ou FeO
Hidróxidos: Fe(OH)2 ou Fe(OH)3
Cloretos: FeCl2 ou FeCl3
Estado ativo vs passivo
Produtos solúveis ou insolúveis?
Solúveis: corrosão (estado ativo)
Insolúveis: passivação (estado passivo) 
– corrosão localizada
ESTADO PASSIVO
- óxido de alumínio (Al2O3) que, além de protetor, confere aspecto 
decorativo. 
- óxido de cromo (Cr2O3), sobre aço inoxidável 
PÁTINAS:
química e microestrutura complexas
� Produtos geralmente encontrados: 
óxidos de cobre (CuO e Cu2O), sulfatos, carbonatos 
e cloretos (insolúveis)
� Primeiro produto formado: Cu2O (cuprita)
Cu2O + 0,5 SO2 + 1,5 H2O + 0,75 O2→ 2 Cu(OH)1,5(SO4)0,25
Cu2O + Cl- + 1,5 H2O + 0,25 O2 = 2 Cu(OH)1,5Cl0,5
Quem têm maior tendência à corrosão: 
aço inoxidável ou aço-carbono?
α-FeOOH (goethita)
γ-FeOOH (lepidocrocita)
β-FeOOH (akaganeita)
δ-FeOOH
Fe3O4 (magnetita) 
Fe(OH)2
Cl- e SO4
2- solúveis: baixa 
concentração)
� UR 
� O2, SO2, NaCl, NOx, etc
� Temperatura 
� Direção e velocidade dos ventos 
Corrosão uniforme ou Corrosão localizada?
Corrosão localizada
Aço inoxidávelAço-C
pites
Diferentes 
morfologias
COMO AVALIAR A TENDÊNCIA DE UM METAL À
CORROSÃO? 
� Ensaios em laboratório (tempo real ou 
acelerados)
� Ensaios em campo
AVALIAÇÃO TERMODINÂMICA:
Diagramas de equilíbrio Potencial vs pH
(Diagramas de Pourbaix)
� Marcel Pourbaix elaborou diagramas que indicam as 
espécies predominantes em determinada condição 
de potencial e pH do meio.
O potencial 
eletroquímico indica a 
tendência de um metal 
sofrer oxidação.
Potencial de redução
(V enh)
Mg2+ -2,37
Al3+ -1,66
Zn2+ -0,763
Fe2+ -0,441
Cu2+ +0,337
Au+ +1,69
Conceito básico:
P
o
t
e
n
c
i
a
l
H2O é estavel
H2 é estavel
7 14
2H+ + 2e- = H22H
+ + 2e- = H2
2.0
1.6
0.8
1.2
-0.4
0.4
0.0
-1.6
-0.8
-1.2
0
2H2O = O2 + 4H+ + 4e-2H2O = O2 + 4H
+ + 4e-
O2 é estavel
Estabilidade da água
Fe →→→→ Fe2+ + 2e
Solução aquosa
25°C
1 atm
Diagramas Sistema Fe-H2O
Zn metal stable
Zn2+ stable
in solution
Zn(OH)2
stable
solid
ZnO22-
stable in
solution
Corrosão
C
o
r
r
o
s
ã
o
Imunidade
P
a
s
s
i
v
i
d
a
d
e
ZINCO
P
o
t
e
n
c
i
a
l
7 14
2.0
1.6
0.8
1.2
-0.4
0.4
0.0
-1.6
-0.8
-1.2
0
ALUMÍNIO
Potencial de redução
(V enh)
Al3+ -1,66
COBRE
Cobre metálico é uma espécie 
termodinamicamente estável em 
amplo 
domínio da área de estabilidade da 
água
Produtos geralmente encontrados: 
óxidos de cobre (CuO e Cu2O), sulfatos, 
carbonatos e cloretos (insolúveis)
O ouro é um metal estável
Imunidade
C
C
Passividade
OURO
Potencial de redução
(V enh)
Au+ +1,69
Ex: Fe no ponto A 
1. Redução do potencial para 
< -0,62 V: 
imunidade
2. Aumento do potencial de
corrosão para > 0,4 V: passivação
3. Aumento de pH: passivação
Pode-se obter informações importantes sobre 
métodos de proteção contra a corrosão 
� Controle em fase de projeto
� Controle do Meio: Inibidores de Corrosão
� Revestimentos protetores
� Proteção Catódica
PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO
• relação material/meio → escolha criteriosa
• contato entre materiais diferentes (ddp) 
•tratamentos térmicos, químicos ou 
mecânicos
•geometria dos componentes
Parâmetros de projeto
Contato entre materiais diferentes:
Corrosão galvânica
� União de metais com diferentes tendências à oxidação 
(diferentes potenciais eletroquímicos). 
Corrosão galvânica em uma tubulação composta
de tubo de aço-C (tubo flangeado à direita) e 
válvula de latão em tubulação de água. 
Pilha galvânica - Caso prático 
–
Fe →→→→ Fe2+ + 2e-
H2O + ½ O2 + 2e-→→→→2OH-
ou 2 H2O + 2e-→→→→ H2 + 2OH-
Tratamentos térmicos
Geometria adequada
Revestimentos
a) Revestimentos metálicos
• função: resistência à abrasão e à corrosão, endurecimento 
superficial ou uso decorativo.
• técnicas de aplicação: metalização, eletrodeposição, 
imersão a quente.
b) Revestimentos não-metálicos inorgânicos
• anodização
• cromatização 
• fosfatização
c) Revestimentos orgânicos
⇒ tintas e vernizes
Revestimentos
Revestimentos comumente aplicados a dutos 
enterrados
Avaliação de falhas em 
revestimento de alta eficiência:
Polietileno tripla camada (PE3L)
por holiday detector
Revestimento antigo: Coal-tar
Usado nos dutos enterrados e 
atualmente substituído por 
revestimentos de alto 
desempenho, como o PE3L
Aplicação das mantas nas regiões de soldas dos dutos
� Substâncias químicas que agem sobre as reações anódicas
(oxidação) e/ou catódicas (redução). Visam reduzir ou 
impedir processos corrosivos nos materiais metálicos
� Podem agir na formação de produtos passivantes nas 
superfícies metálicas.
� Produtos voláteis (VCI) ou solúveis.
INIBIDORES DE CORROSÃO
� Técnica muito usada em sistemas de água de 
refrigeração e caldeiras e em poços para produção de 
petróleo
� Seleção depende de meio e material 
� Concentrações ideais
Ex: nitritos, polifosfatos, benzotriazol, etc.
INIBIDORES DE CORROSÃO
� Anodos galvânicos ou de sacrifício
� Fornecimento de corrente através de fonte 
externa (sistema por corrente impressa)
PROTEÇÃO CATÓDICA
Como reduzir o potencial para 
região de imunidade?
Através de fornecimento de 
corrente ao sistema, de forma 
a transformar a superfície 
metálica em catodo de uma 
célula eletroquímica.
Reações catódicas dependem do meio. Exemplos: 
O2 + 2H2O + 4e-→ 4OH- redução do O2 (meio neutro aerado)
2H+ + 2e → H2 meio ácido desaerado
Reação anódica:
M = Mn+ + ne