Estudo de Caso - Corrosão

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UNIVERSIDADE REGIONAL DE BLUMENAU
CCT - CENTRO DE CIÊNCIAS TECNOLÓGICAS
DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA ELÉTRICA E DE TELECOMUNICAÇÕES
ESTUDO DE CASO – CORROSÃO
EDUARDO FALCHETTI SOVRANI
VALMIR ROGÉRIO GREGIO
BLUMENAU / SC
2012
EDUARDO FALCHETTI SOVRANI
VALMIR ROGÉRIO GREGIO
ESTUDO DE CASO – CORROSÃO
Trabalho apresentado para avaliação na disciplina de Química Tecnológica do Curso de Engenharia Elétrica do Centro de Ciências Tecnológicas da Universidade Regional de Blumenau.
Orientador (a): Luís Antonio Lourenço
Curso: Engenharia Elétrica – 1ª Fase
BLUMENAU / SC
2012
SUMÁRIO
1.	INTRODUÇÃO	3
2.	SITUAÇÃO PROBLEMA	4
2.1.	CONSIDERAÇÕES SOBRE O MATERIAL	4
2.2.	POSSÍVEL CAUSA DA SITUAÇÃO PROBLEMA	6
2.3.	POSSÍVEIS SOLUÇÕES DA SITUAÇÃO PROBLEMA	7
3.	CONCLUSÃO	9
4.	REFERÊNCIAS	10
INTRODUÇÃO
Conforme o conteúdo explanado em sala de aula referente ao assunto da corrosão aplicada à engenharia elétrica, foi repassado aos graduandos um estudo de caso envolvendo problemas de uma determinada situação real, a qual existe a possibilidade de encontrarmos rotineiramente ou na vida profissional circunstâncias muito parecidas, que exigirão habilidades de análise e resolução idênticas ao proposto neste trabalho.
O diagnóstico da questão sugerida será abordado de forma dinâmica, de modo a considerar todas variáveis possíveis, embasando as principais causas de corrosão que acontece no material do objeto sobre análise, e propondo as soluções mais plausíveis.
No levantamento de todos os dados necessários para se cumprir os critérios mais básicos da análise de causa e das prováveis soluções do fato corrosivo, necessitar-se-á conhecer anteriormente as principais características do material afetado e do meio, além de todas as formas de corrosão, para que as conclusões sejam as mais precisas possíveis. 
SITUAÇÃO PROBLEMA
Fazer uma análise da situação problema apresentada abaixo, elencando possíveis causas e alternativas para solução:
Sistema: Tubulação de aço inoxidável.
Material: Aço inoxidável AISI 304.
Observações: Atmosfera ocasionalmente poluída com vapores de cloreto de hidrogênio. Trincas detectadas, todas iniciadas na parte externa do tubo, e em trechos curvo da tubulação.
Figura 1 - Trincas detectadas em trechos curvos da tubulação.
CONSIDERAÇÕES SOBRE O MATERIAL
A figura apresentada demonstra um trecho curvo de uma tubulação qualquer, constituída de “Aço Inoxidável AISI 304”. Para a análise inicial consideremos apenas as características principais do AISI 304:
O Aço Inox em questão faz parte da família dos austeníticos, classificação atribuída através da diferenciação das propriedades de sua microestrutura, que depende da composição química e de processos termomecânicos ao qual o material foi submetido. Os austeníticos são considerados metais inox com excelente resistência a corrosão, seja a atmosfera onde estão submetidos, normal ou ácida, e a possibilidade da ocorrência de uma corrosão generaliza é muito baixa.
O Metal Inox austenítico AISI 304 utilizado no exemplo de corrosão também preserva as características fundamentais de sua família, sendo que este apresenta boa ductilidade e excelente soldabilidade. Sua composição química é distribuída para que haja presença da percentagem máxima dos seguintes compostos:
	Composição química do AISI 304 (% Máxima)
	Tipo de Aço
	Elemento Químico
	
	C
	Mn
	Si
	P
	S
	Cr
	Ni
	AISI 304
	0,08
	2,00
	1,00
	0,045
	0,030
	18,00
	8,00
Cada um dos elementos constituintes apresentados na tabela proporciona ao metal uma particularidade diferente, sendo o Cromo e o Níquel os mais importantes, além de outros para situações mais específicas:
Cromo: Fornece a maior parte da resistência a corrosão, pois quando em contato com o Oxigênio forma uma fina camada de óxido de cromo resistente e impermeável, chamada de camada passiva. 
Níquel: Ductilidade, resistência mecânica a quente, soldabilidade e aumenta resistência a corrosão;
Molibdênio e Cobre: Aumentar resistência a corrosão em ambientes úmidos;
Silício e Alumínio: Melhor resistência a oxidação em altas temperaturas;
Titânio e Nióbio: Elementos estabilizadores que evitam a sensitização (Quando estes materiais são aquecidos a temperaturas superiores a 700°C o Carbono e o Cromo se combinam e precipitam-se, formando Carboneto de Cromo, e dependendo da intensidade da precipitação algumas regiões do material podem ficar com menor concentração de cromo, diminuindo a resistência pela corrosão).
Outra consideração importante que precisa ser levada em conta ao escolher um material resistente à corrosão é a temperatura, no caso dos inoxidáveis austeníticos ela é desfavorável quando muito baixa ou alta, sendo indicados na maioria dos casos para temperatura ambiente. Porém no o AISI 304 tem grande escala de aplicações na indústria, como: Tanques de fermentação de cerveja, equipamentos para a indústria química, naval, têxtil, farmacêutica, papel e celulose, utensílios domésticos e tubos.
No caso do AISI 304 um dos maiores violões quanto a sua corrosão é a presença de Cloretos, como no estudo de caso apresentado, onde a atmosfera encontrasse poluída por HCl(g). A ação corrosiva seria provocada pelo ânion Cl-, além de outros fatores contribuintes: concentração de cloretos, temperatura e pH, podendo ocasionar três tipos de corrosão (pites, frescas e sob tensão). Estas, através da análise do estudo de caso, poderão ser eleitas como fator corrosivo.
POSSÍVEL CAUSA DA SITUAÇÃO PROBLEMA
De acordo com todas as informações expostas pela análise do material do qual é feito a tubulação que sofre sobre o efeito da corrosão, a hipótese que mais se adequa a situação apresentada, seria a ocorrência da chamada “Corrosão Sob Tensão”.
Uma das principais características desse tipo de corrosão é fato de que ela afeta os aços inoxidáveis austeníticos que estão expostos a agentes corrosivos, como os cloretos, e no caso de nossa análise, o cloreto de hidrogénio que está disperso na atmosfera da tubulação corroída. Como o próprio nome diz o material também precisa estar sobre o efeito de tensões, não necessariamente mecânicas, ou residuais, provocadas por tratamento térmico, trabalho a frio (trabalho realizado para proporcionar a deformação em temperaturas inferiores à de recristalização, que consiste em dissolver o sólido em um solvente quente e esfriá-lo lentamente, para purificar o mesmo) do material. A tubulação apresenta um trecho curvo, portanto uma área de tensão.Figura 2 - Região de Dobras
Como demonstrado na imagem ao lado o efeito provocado pela tensão pode gerar diferentes F.E.M. (Força Eletromotriz).
Outro fato do tipo de corrosão abordado é a presença de trincas, que pode ser visualizado pela imagem da situação problema. Em geral essas trincas se propagam rapidamente. Elas podem classificadas em dois gêneros distintos: intergranular (propaga-se pelo contorno do local afetado) e transgranular (propaga-se por dentro do local afetado). A trinca Intergranular é a que mais se encaixa no perfil dessa corrosão.
POSSÍVEIS SOLUÇÕES DA SITUAÇÃO PROBLEMA
Existem algumas alternativas possíveis para a resolução da situação problema apresentada, dentre elas podemos citar:
Para diminuir esse tipo de corrosão uma das primeiras medidas a serem tomadas seria o tratamento ambiental para retirar os particulados de cloreto de hidrogênio presente nessa atmosfera, porém dependendo de fatores como a extensão do território onde o gás de HCl se encontra, essa medida pode ser inviável. Por exemplo: Em toda a área da tubulação que pode percorrer quilômetros ou em apenas uma sala;
Remover a tensão sobre a tubulação através do tratamento térmico em temperatura adequada. Em inoxidáveis austeníticos, cerca de 900°C a 1000°C;
Utilizando a proteção Catódica: Transformação do material, tubulação no caso, em um cátodo de uma célula de corrosãopela passagem de corrente contínua. Nesse processo é necessário um material de sacrifício para servir de ânodo. A corrosão é controlada pelo direcionamento da corrente elétrica. A desvantagem desse sistema é a impossibilidade de aplicação em sistemas aéreos, devido a falta do meio eletrolítico.Figura 3 - Sistema de Proteção Catódica com Ânodo de Sacrifício em água do mar
Outra solução possível seria a substituição da tubulação por outras construídas com diferentes ligas mais ricas em níquel, que como já foi abordado, aumenta a resistência a corrosão do material. 
CONCLUSÃO
O metal utilizado na construção da tubulação, AISI 304, tem grande ênfase e é empregado abundantemente na indústria para fins diversos. Apesar de ser uma boa escolha quanto ao material que conta com excelentes propriedades para resistência contra a corrosão, o meio em que foi utilizado deveria ter sido submetido a um estudo de avaliação, permitindo a escolha de outro material com características próprias para a determinada situação.
Deve-se evidenciar que a atmosfera local poderia não estar contaminada por cloreto de hidrogênio no momento da instalação da tubulação, e por meio de algum fenômeno desconhecido ocorreu o vazamento/surgimento deste produto em forma de gás, produzindo os efeitos demonstrados, e a necessidade de uma solução da situação problema.
 Por meio da observação das características, foi possível evidenciar um tipo específico de corrosão, conhecido como “corrosão sob tensão”, e assim facilitar a listagens de métodos para solucionar com devida coerência os fatores favoráveis a corrosão.
REFERÊNCIAS
GENEROSO, Ruy Alexandre. MECANISMOS DA CORROSÃO. Disponível em: <http://ruyalexandre.zzl.org/arquivos/engcor5meccor.pdf>. Acesso em: 25/06/2012
S/a. AÇOS INOXIDÁVEIS. Disponível em: <http://www.pipesystem.com.br/A rtigos_Tecnicos/Aco_Inox/body_aco_inox.html>. Acesso em: 25/06/2012
S/a. AÇOS INOXIDÁVEIS – Noções básicas. Disponível em: <http://www.nucleoinox.com.br/upfiles/arquivos/downloads/acoinoxidavel_nocoesbasicas.pdf>. Acesso em: 25/06/2012
ABBATE, Vinícius. FORMAS DE CORROSÃO. Disponível em: <http://www.piniweb.com.br/construcao/noticias/protecao-catodica-contra-a-corrosao-80088-1.asp>. Acesso em: 25/06/2012
BAXTER, Richard. BRITTON, Jim. PROTEÇÃO CATÓDICA: O que é e como funciona?. Disponível em: <http://www.cathodicprotection101.com/protecao-catodica.htm>. Acesso em: 25/06/2012