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CORROSÃO: MECANISMOS DE PROTEÇÃO ANTICORROSÃO HUMBERTO GRACHER RIELLA LABORRATÓRIO DE MATERIAIS E CORROSÃO LABMAC – EQA/UFSC MÉTODOS DE COMBATE À CORROSÃO Conseqüências econômicas relacionadas à corrosão: Substituição do equipamento corroído Paralisação do equipamento Emprego de manutenção preventiva Contaminação ou perda de produtos Perda de eficiência do equipamento (caldeiras, TC, bombas,etc.) Superdimensionamento Conhecimento do mecanismo de corrosão: pré-requisito para controle efetivo Método de controle adequado: indicado pelo estudo das variáveis dependentes do material metálico, da forma de emprego e do meio corrosivo MÉTODOS DE COMBATE À CORROSÃO Métodos práticos para diminuir a taxa de corrosão: Métodos baseados na modificação do processo: Projeto da estrutura Condições da superfície Pela aplicação de proteção catódica Métodos baseados na modificação do meio corrosivo: Desaeração da água ou solução neutra Purificação ou diminuição da umidade do ar Adição de inibidores MÉTODOS DE COMBATE À CORROSÃO Métodos práticos para diminuir a taxa de corrosão (continuação): Métodos baseados na modificação do metal: Aumento da pureza Adição de elementos – liga Tratamento térmico Métodos baseados nos revestimentos protetores: Revestimentos com produtos da reação (tratamento químicos ou eletroquímico da superfície metálica) Revestimentos orgânicos (tintas, resinas ou polímeros) Revestimentos inorgânicos (esmaltes, cimentos) Revestimentos metálicos Revestimentos temporários MÉTODOS DE COMBATE À CORROSÃO Fator econômico: primordial A medida de proteção será vantajosa se o custo da manutenção baixar Como a corrosão é diretamente proporcional à densidade de corrente anódica, pode ainda ser combatida por: Decréscimo ou eliminação de E (proteção catódica) Acréscimo da polarização do cátodo (revestimento das regiões catódicas) Acréscimo de R (juntas isolantes entre as porções das estruturas) Acréscimo da área do ânodo (relação; evitar que a corrosão se localize em pequenas regiões) MÉTODOS DE COMBATE À CORROSÃO Inibidores de corrosão Revestimentos metálicos Revestimentos não-metálicos orgânicos Revestimentos não-metálicos inorgânicos Proteção catódica Proteção anódica INIBIDORES DE CORROSÃO (I. C.) INIBIDORES DE CORROSÃO (I. C.) Inibidor é uma substância ou mistura de substâncias que, quando presente em concentrações adequadas no meio corrosivo, reduz ou elimina a corrosão Muito utilizados e eficientes como método de proteção à corrosão Para que sua utilização seja satisfatória, é preciso considerar principalmente: Causas da corrosão do sistema (identificar os problemas) Custo de sua utilização (excede ou não as perdas da corrosão) Propriedades e mecanismos de ação dos inibidores (verificar compatibilidade com o processo) I. C.: Classificação Diferentes classificações em função da composição e do comportamento: Quanto à composição: inibidores orgânicos e inorgânicos Quanto ao comportamento: inibidores oxidantes, não- oxidantes, anódicos, catódicos e de adsorção Inibidores Anódicos Reprimem reações anódicas impedem ou reduzem Geralmente, reagem com o produto de corrosão inicialmente formado filme aderente e insolúvel polarização anódica Ex.: hidróxidos, carbonatos, silicatos, boratos e fosfatos terciários de metais alcalinos reagem com o Mn+ formando produtos insolúveis com ação protetora I. C.: Classificação Inibidores Catódicos Atuam reprimindo reações catódicas Substâncias que fornecem íons metálicos que reagem com a alcalinidade catódica compostos insolúveis Compostos insolúveis = envolvem a área catódica impedindo a difusão do agente oxidante (O-2) e recebimento dos elétrons Inibição do processo catódico polarização catódica Sulfato de Zn, Mg e Ni: Zn2+, Mg2+, Ni2+ Zn(OH)2, Mg(OH)2, Ni(OH)2 polarização I. C.: Classificação Inibidores de Adsorção Funcionam como películas protetoras entre as áreas catódica e anódica interferem na ação eletroquímica Substâncias orgânicas com grupos fortemente polares que dão lugar a formação de películas por adsorção: colóides, sabões de metais pesados e substâncias orgânicas Fatores que afetam as películas formadas por I.C. de adsorção: Velocidade do fluido Concentração do inibidor T, t de contato Composição do fluido I. C.: Classificação Inibidores de Adsorção (continuação) Eficazes mesmo em pequenas concentrações Ex.: inibidores usados para evitar o ataque por ácidos a [10 %]: Algumas substâncias só tem ação inibidora em presença de O2: cria condições favoráveis à adsorção Inibidor Concentração Sulfeto de butila 0,003 % o-toliltiouréia 0,0034 % Feniltiouréia 0,009 % Tiouruéia 0,011 % I. C.: Proteção temporária Material metálico ou contendo componentes metálicos pode ser corroído se não tiver sido aplicado método de proteção de forma adequada Materiais mais sujeitos: Fe e peças de aço Zn ou peças zincadas ou galvanizadas Cu e suas ligas Prata (escurecimento pela formação de Ag2S ou Ag2O2) I. C.: Proteção temporária Medidas usuais para aplicação proteção temporária: Controle do meio ambiente (ventilação, desumidificação, controle de impurezas do ar) Emprego de substâncias anticorrosivas formadoras de películas (óleos, graxas) Uso de embalagens adequadas Uso combinado das medidas anteriores Método: obtenção de uma película superficial, fácil de aplicar e remover, que atua como barreira de proteção impedindo penetração de umidade e de outras substâncias agressivas/corrosivas I. C.: Proteção temporária Inibidores em Fase Vapor: Sólidos voláteis que quando colocados em espaços fechados saturam o ar com seus vapores Materiais colocados nesta atmosfera ficam recobertos por uma película dos inibidores que protege contra corrosão Sais resultantes de reações entre aminas e ácidos fracos Combinação de uréia e nitrito de sódio Mecanismo relacionado com a adsorção: a substância sólida é adicionada, ocorre a vaporização e sublimação do inibidor na superfície metálica proteção I. C.: Emprego Possibilidades que recomendam emprego de inibidores: Decapagem ácida: Retirada da carepa ou casca de laminação com uso de soluções ácidas para melhor aderência do revestimento Inconvenientes: consumo excessivo de ácido, consumo do metal, arraste de vapores ácidos para a atmosfera, possibilidade de fragilização do metal e empolamento pelo hidrogênio Para evitar que o ácido ataque o metal = ADIÇÃO DE INIBIDORES Ex.: tiouréia ou seus derivados, derivados aminados e álcool propargílico I. C.: Emprego Possibilidades que recomendam emprego de inibidores (continuação): Limpeza química de caldeiras: HCl para solubilizar incrustações calcárias Adição de inibidores ao HCl a fim de evitar ataque das tubulações pelo ácido Derivados de tiouréia ou derivados aminados (amina de ác. abiético) I. C.: Emprego Possibilidades que recomendam emprego de inibidores (continuação): Indústria petrolífera: Usados em maior escala, permitindo o emprego de material metálicode construção mais barata Sistemas de refriamento Polifosfatos, fosfonatos, ác. fosfino e fosfono carboxílicos, nitrito de sódio, cromato e molibdato I. C.: Emprego Possibilidades que recomendam emprego de inibidores (continuação): Tubulações de água potável Adição de silicato de sódio ou polifosfatos de Ca ou Zn Solventes clorados Ex.: perclorato pode decompor-se pelo O2, aquecimento, luz, sais ou outros contaminantes formação de HCl Uso de epicloridrina, N-metilmorfolina ou N-etilmorfolina Polimentos de metais Adição de inibidores após polimentos para formação de filme extremamente fino I. C.: Emprego Possibilidades que recomendam emprego de inibidores (continuação): Proteção de cobre e alumínio Uso de 2-mercaptobenzotiazol, benzotriazol ou tolitriazol para proteção de Cu e ligas em equipamentos industriais Emprego de metassilicato de sódio para proteção de Al e ligas em meios neutros e ligeiramente básicos Proteção temporária de peças/equipamentos de metais ferrosos Inibidor em fase vapor impregnado em papel Kraft ou plásticos para proteção durante armazenamento ou transporte REVESTIMENTOS METÁLICOS (R.M.) REVESTIMENTOS METÁLICOS (R. M.) Ação protetora devido: Formação de películas protetoras de óxidos, hidróxidos, etc., por reação com meio corrosivo Proteção por resistência ao ataque ácido em meios não- aerados (estanho, chumbo, zinco, cádmio) Métodos mais freqüentes na aplicação de R. M.: cladização, imersão à quente, aspersão térmica (metalização), eletrodeposição, cementação, deposição em fase gasosa e redução química R. M.: Cladização Cladização ou cladeamento: método de revestimento muito utilizado na indútria química Processo: laminação conjunta, a quente, de chapas do metal-base e do revestimento, por processo de explosão ou por solda Explosão = cladização da chapa com a chapa de revestimento em conseqüência do aquecimento e prensagem Esquema do processo de cladização por explosão: A, direção da detonação; B, explosivo; C, metal da chapa-revestimento; D, jato; E, material a ser revestido R. M.: Imersão à quente Revestimento obtido pela imersão do material metálico em um banho de metal fundido Muito utilizado para revestimento de aço com: Estanho (“Estanhagem”) Cobre Alumínio (“Aluminização”) Zinco (“Galvanização ou zincagem” aço galvanizado): R. M.: Metalização Aspersão térmica ou metalização: aplicação de um revestimento, metálico ou não-metálico, usando pistola de aspersão ou de metalização Pistola: uso de chama oxi-acetilênica e alimentada com fio ou pó do material metálico a ser usado como revestimento A liga ou metal é aquecida até sua fusão e por meio de ar comprimido é projetada sob a forma de finas partículas metálicas que tocam o material e se solidificam Utilização: Recuperação de peças desgastadas Aplicação de revestimentos duros Proteção contra corrosão R. M.: Metalização Metais utilizados para metalização: Zn, Al, Pb, Cu, Cr, Ni, latão, aço INOX, etc Alguns casos combina-se metalização com pintura para aumentar a durabilidade do revestimento e diminuir a porosidade do material depositado R. M.: Eletrodeposição Eletrodeposição: o material a ser protegido é colocado como cátodo em uma cuba eletrolítica, onde o eletrólito contém sal do metal a ser usado no revestimento (ânodo deposição) Comumente utilizado consegue-se um revestimento muito fino e livre de poros Economicamente importante: se conseque proteção adequada com camada bem fina, evitando excesso de metal eletrodepositado (custo) A espessura da película depende da densidade da corrente aplicada, concentração de sais, T do banho, presença de aditivos e natureza do metal-base (cátodo) R. M.: Cementação Cementação ou difusão: proteção pela difusão do revestimento metálico no material pelo aquecimento a altas T Processo: material metálico é posto em tambores rotativos em contato com a mistura de pó metálico e um fluxo adequado, aquecendo o conjunto a altas T Caso do Al como R. M.: calorização Caso do Zn como R. M.: serardização usado em peças pequenas como parafusos, porcas e niples Caso do Si: siliconização R. M.: Deposição em fase gasosa Consiste na deposição ou formação de liga pela substância volatilizada contendo sal do metal usado como R. M. no material metálico aquecido Ex.: CrCl2 volatilizado forma liga com Fe pelo aquecimento deste a 1000 oC Cr-Fe SiCl4 volatilizado forma liga com Fe pelo aquecimento deste a 800-900 oC Si-Fe R. M.: Redução química Revestimentos obtidos pela redução de íons metálicos existentes na solução Processo: metal é precipitado formando uma película aderente à base metálica Ex.: niquelação electroless – usa-se sal de níquel e como redutor uma solução de hipofosfito de sódio, formando depósitos de Ni boa resistência à corrosão e forte aderência ao material a ser protegido REVESTIMENTOS NÃO-METÁLICOS INORGÂNICOS (R. N. M. I.) REV. NÃO-METÁLICOS INORGÂNICOS Revestimentos não-metálicos inorgânicos (R. N. M. I.): Constituídos de compostos inorgânicos que são depositados diretamente na superfície metálica ou formados sobre esta superfície R. N. M. I. depositados sobre superfícies mais usados em proteção contra corrosão: Esmaltes vitrosos: boa resistência aos ácidos Vidros: pela alta resistência a diferentes meios corrosivos, são usados em tubulações e reatores Cimentos e porcelanas: usados em tanques e tubulações para condução de água salgada REV. NÃO-METÁLICOS INORGÂNICOS R. N. M. I. depositados sobre superfícies mais sados em proteção contra corrosão (continuação): Óxidos, carbetos, nitretos, boretos, silicietos: empregados para revestimentos a T elevadas Processos para obtenção de revestimentos inorgânicos, obtidos por reação entre o substrato e o meio: Anodização Cromatização Fosfatização R. N. M. I.: Anodização Formação de óxido no metal, que funciona como ânodo, por oxidação eletrolítica em solução adequada Muito utilizado para alumínio e, em menor escala, para magnésio, titânio, zircônio, tântalo e vanádio Camada de óxido = película com grande aderência e alta resistividade elétrica características protetoras Com ataque por argamassa de cimento úmida Sem ataque Alumínio anodizado R. N. M. I.: Cromatização Processo em que o revestimento é produzido em soluções contendo cromatos ou ácido crômico O revestimento pode ser feito: Sobre o metal: a fim de aumentar resistência Sobre camadas de óxidos ou de fosfatos: a fim de vedar poros suplementando a proteção formada pelos óxidos/fosfatos a partir de anodização/fosfatização Pode ser feita em meio básico ou ácido, geralmente a T ambiente Pode ser aplicado por imersão ou jateamento R. N. M. I.: Fosfatização Aplicação de camada de fosfato sobre materiais metálicos (Fe, Zn, Al, Cd, Mg) pela imersão em banho fosfatizante Quando comparado a outros métodos, não apresenta grandes efeitos no combate à corrosão – ex.: exposição à névoa salina: Método Resistência à corrosão Sem proteção 1/10 h Fosfatização ½ h Niquelação 10-13 h Cromatização 23-24 h Fosfatização + uma camada de óleoparafínico 60 h Duas camadas de tinta 70 h Fosfatização + pintura > 500 h R. N. M. I.: Fosfatização Recobrimento fosfático isoladamente não tem efeito marcante, mas combinado a outros (ex. pinturas) apresenta ótimo poder protetor Fosfato permite boa aderência à pintura, melhorando a resistência à corrosão conferida pelos revestimentos Reações envolvidas: Imersão em banho fosfatizante ataque ácido ao metal- base (“processo de corrosão inicial”) Consumo do H+ na formação de M(H3PO4)2 solúvel, com elevação do pH Formação de MHPO4 insolúvel deposição na forma de cristais R. N. M. I.: Fosfatização Estado da superfície: essencial a uma fosfatização de qualidade Presença de óleos, gorduras, óxidos, etc. atuam adversamente à adesão, continuidade e durabilidade Limpeza adequada: procedimentos de preparo da superfície Classificação dos processos de fosfatização Quanto à composição do banho: fosfato de Fe, Mn, Zn, Zn-Ca Quanto à temperatura: fosfatização à quente (T > 80 oC), tépida (T = 50-80 oC) e a frio (T < 50 oC) Quanto ao tempo do processo: normal (t > 30 min), acelerada (t < 30 min) e rápida (t < 5 min) Quanto ao modo de aplicação: imersão ou jateamento REVESTIMENTOS NÃO- METÁLICOS ORGÂNICOS (R. N. M. O.): TINTAS E POLÍMEROS *** REV. NÃO-METÁLICOS ORGÂNICOS Revestimentos não-metálicos orgânicos (R. N. M. O.): tintas e polímeros Dentre as técnicas de proteção anticorrosiva, aplicação de tintas ou esquemas de pintura é uma das mais empregadas Propriedades importantes da pintura como técnica anticorrosiva: Facilidade de aplicação e manutenção Relação custo-benefício atraente Propriedades em paralelo, como: finalidade estética, auxílio na segurança industrial, sinalização, identificação de fluidos em tubulações ou reservatórios, impredir incrustações de MO marinhos em cascos ou embarcações, impermeabilização, diminuição da rugosidade superficial REV. NÃO-METÁLICOS ORGÂNICOS Desenvolvimento tecnológico dos últimos anos: Novos tipos de resinas e MP para fabricação de tintas Métodos de aplicação Novos equipamentos e métodos de preparação de superfície menos agressivos ao meio ambiente e à saúde dos trabalhadores Avanços na produtividade e qualidade da película final Conceituação e esquemas de pintura “Pintura”: processo de revestimento de uma superfície por meio de tintas Amplo espectro de aplicação: pintura artística, pintura arquitetônica, pintura industrial (proteção anticorrosiva) “Esquema de pintura”: Uso de revestimentos por pintura a fim de proteger uma estrutura ou equipamento Procedimento em que se especificam todos os detalhes técnicos envolvidos na aplicação Conceituação e esquemas de pintura “Esquema de pintura”: Detalhes técnicos envolvidos na aplicação: Tipo de preparação e grau de limpeza da superfície Tintas de fundo, intermediária e de acabamento a serem aplicadas Espessura de cada uma das demãos de tintas Intervalos entre as demãos e métodos de aplicação Critérios para execução de retoques na pintura Ensaios de controle de qualidade a serem executados Normas e procedimentos a serem seguidos para cada atividade (aderência, medição de espessura, etc) Conceituação e esquemas de pintura Tipos de tintas: De fundo ou primárias: aplicadas diretamente no substrato Intermediárias: não necessariamente utilizadas; têm função de aumentar a espessura do revestimentos Tintas de acabamento: função de conferir resistência química (estão em contato direto com o meio corrosivo) Representação esquemática das tintas que compõem um esquema geral de pintura Conceituação e esquemas de pintura Tintas de proteção temporária são comuns no campo da proteção anticorrosiva: Visam proteger o substrato metálico enquanto o equipamento está sendo construído Proporcionam durabilidade mínima de 6 meses Não interferem nos processos de corte e soldagem Não exalam fumos tóxicos quando submetidos a T altas Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Veículo fixo (veículo não-volátil) Solventes (veículo volátil) Aditivos Pigmentos Selecionados quantitativa e qualitativamente a fim que o produto final (tinta) atenda aos requisitos técnicos desejados Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Veículo fixo: constituinte ligante ou aglomerante das partículas do pigmento e responsável pela continuidade e formação da película de tinta Responde pela maioria das propriedades físico-químicas da tinta Constituído por um ou mais tipos de resina, normalmente de natureza orgânica Resistência das tintas depende do tipo de resina empregada Exemplos: Óleos vegetais (linhaça, soja, tungue) Resinas alquídicas Resinas acrílicas Resinas epoxídicas Resinas poliuretânicas Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Solventes: substâncias puras empregadas para auxiliar na fabricação das tintas, na solubilização da resina, no controle da viscosidade e na aplicação Exemplos: HCO alifáticos (nafta e aguarrás mineral) HCO aromáticos (tolueno e xileno) Ésteres (acetato de etila, acetato de butila e acetato de isopropila) Álcoois (etanol, butanol, isopropanol) Cetonas (acetona, metiletilcetona, metilisobutilcetona e cicloexanona) Glicóis (etilglicóis e butilglicol) Solventes filmógenos (estireno) solubilizam a resina e se incorporam à película Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Aditivos: compostos empregados em pequenas concentrações com o objetivo de conferir características específicas às tintas ou às películas Aditivos mais comumente empregados em tintas: Secantes: melhorar a secatividade da tinta Anti-sedimentantes: reduzem a tendência à sedimentação dos pigmentos Antinata ou antipele: reduz atividade oxidantes, evitando a formação de “natas” ou “peles” Plastificantes: melhorar ou conferir flexibilidade adequada às películas Nivelantes: confere às películas melhor nivelamento ou espalhamento Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Aditivos mais comumente empregados em tintas (continuação): Antiespumantes: evitam formação de espuma na fabricação e aplicação Agentes tixotróficos: utilizados para tintas de alta espessura, a fim que se evite escorrimento Antifungos: empregados para prevenir deterioração por fungos e/ou bactérias da tinta na embalagem ou na película aplicada Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Pigmentos – natureza: Orgânica melhor resistência química Inorgânica: naturais ou sintéticos melhor resistência à radiação solar, em especial aos raios UV Pigmentos inorgânicos: Dióxido de titânio (branco) Alumínio (metálico) Óxidos de ferro: Fe2O3 (vermelho), Fe3O4 (preto), Fe2O3.H2O (amarelo) Revestimento com Al Revestimento sem Al Constituintes das tintas Constituintes fundamentais: Pigmentos anticorrosivos mais utilizados: Pó de zinco: mecanismo baseado na proteção catódica Zarcão (Pb3O4 ou 2PbO.PbO2): mecanismo de passivação ou proteção anódica Cromato de zinco (4ZnO.K2O.4CrO3.3H2O), Tetroxicromato de zinco (4,5ZnO.CrO3), Fosfato de zinco (Zn3(PO4)2.2H2O): mecanismo depassivação ou proteção anódica Propriedades das tintas Resina: Constituinte responsável pela formação da película de tinta Propriedades físico-químicas da tinta dependem da natureza química da resina Principais resinas: Resinas que formam a película por evaporação de solvente: Resinas que formam a película por oxidação A formação de película ocorre através de reação da resina com O2 do ar (atuação do O2 nas duplas ligações dos AGI dos óleos vegetais) Propriedades das tintas Principais resinas (continuação): Resinas que formam película através de reação química de polimerização por condensação a T ambiente Mistura de componentes na aplicação da tinta na proporção recomendada pelo fabricante Resinas que formam a película por polimerização térmica Formação da película ocorre por meio do calor (cura) Resinas que formam película por hidrólise Formação através da reação com a umidade do ar Resinas que formam película por coalescência As partículas de resina são dispersas num meio aquoso com agentes coalescentes e as películas são formadas pela evaporação da água Mecanismos básicos de proteção Os mecanismos de proteção anticorrosiva de uma tinta são definidos pelo aço, como substrato de referência Assim, os mecanismos básicos de proteção são: Barreira Película forma uma barreira entre o material e o meio corrosivo A eficiência depende da espessura do revestimento e da resistência das tintas ao meio corrosivo Veículo Difusão de NaCl (mg/cm2/ano) Resina alquídica 0,04 Resina fenólica 0,004 Resina polivinil-butiral 0,002 Poliestireno 0,132 Mecanismos básicos de proteção Assim, os mecanismos básicos de proteção são (continuação): Inibição – passivação anódica Nas tintas há pigmentos inibidores que dão origem à formação de uma camada passiva sobre a superfície do metal Pigmentos: zarcão, cromatos e fosfatos de zinco Eletroquímico – proteção catódica O metal liga-se a um outro que lhe é anódico, sendo o circuito completado pela presença de um eletrólito Ex.: ao proteger o aço, utiliza-se tintas com altos teores de Zn, Al ou Mg para funcionarem como ânodos Processos de pintura Processos de pintura: Imersão Simples: imersão da peça em um banho de tinta Eletroforética: mesmo processo da imersão simples, mas as tintas utilizadas apresentam formulação especial que permite sua polarização Aspersão Uso de equipamentos especiais e ar comprimido formando um jato forte de ar que atomiza as partículas da tinta, lançando-as na superfície que se deseja revestir Simples, A quente (tinta aquecida; formação de películas mais espessas), Sem ar (aireless) (pistola de alta pressão ou hidráulica), Eletrostática (estabelece-se uma ddp entre a tinta e a peça) Processos de pintura Processos de pintura (continuação): Trincha Vantagens: não exige preparo profissional, método de aplicação bastante eficiente na pintura de tubulações Desvantagem: baixo rendimento, acabamento grosseiro Rolo Recomentado em superfícies planas e com áreas relativamente grandes Bom rendimento e acabamento insatisfatório Revestimentos à base de pós (power coating) A película é formada pela fusão da resina Polímeros Mais utilizados: Silicones Elastômeros (neoprene) Hypalon (polietileno clorossulfonado) Ebonite (borracha rígida de estireno- butadieno) Teflon Polietileno Poli (cloreto de vinila) (PVC) Uso: Revestimento de tanques, tubos, válvulas, bombas, cabos telefônicos, tambores para embalagem de produtos químicos, etc Polímeros Vantagens: Peso reduzido Fácil transporte e instalação Resistência a solos e agentes corrosivos Flexibilidade Dispensam pinturas Atóxicos Desvantagem principal: Sensíveis a T altas PROTEÇÃO CATÓDICA (P. C.) PROTEÇÃO CATÓDICA (P. C.) Técnica de sucesso e muito aplicada no mundo inteiro para combate à corrosão das instalações metálicas enterradas, submersas e em contato com eletrólitos Permite controle seguro da corrosão em instalações submersas ou enterradas (não podem ser inspecionadas) Aplicação econômica e simples, principalmente quando as superfícies são previamente revestidas Proteção catódica + revestimento = aliados importantes, garantem integridade de estruturas metálicas de maneira econômica e segura P. C.: Mecanismo Mecanismo simples, mas aplicação exige bastante experiência do projetista e do instalador Processo corrosivo: Surgimento de regiões anódicas e catódicas Ocorrência de fluxo de corrente elétrica no sentido convencional (ânodo cátodo) através do eletrólito Corrosão/oxidação do material anódico Proteção catódica: consiste em eliminar as áreas anódicas da superfície do material fazendo com que toda a estrutura adquira comportamento catódico P. C.: Mecanismo Inclusão de um novo circuito: inclusão de um bloco metálico (C) com E maior (metal de sacrifício) ou aplicação de eletricidade Ânodos de sacrifício: (a) placas de Mg enterradas ao longo de um oleoduto; (b) Placas de Zn em casco de navio; (c) barra de Mg em tanque de água quente A (ânodo) B (cátodo) C (ânodo ) e e e (-) (-) (+) I I I I A (cátodo) Sistemas de proteção catódica 2 sistemas com mesmo princípio: injeção de corrente elétrica na estrutura: Proteção catódica galvânica (ânodos de sacrifício): Fluxo elétrico origina-se da ddp existente entre o metal a ser protegido e o de sacrifício Materiais usuais como ânodos de sacrifício: Mg, Zn, Al (alto E) Aplicações típicas: Ânodos de sacrifício Aplicações Al Estruturas metálicas imersas em água do mar Mg Estruturas metálicas imersas em água doce, de baixa R, ou enterradas em solos Zn Estruturas metálicas imersas em água do mar ou enterradas em solos com baixa R Sistemas de proteção catódica 2 sistemas com mesmo princípio: injeção de corrente elétrica na estrutura: Proteção catódica por corrente impressa: Fluxo elétrico origina-se da fem de uma fonte geradora de corrente elétrica contínua (retificadores de corrente alternada) Para dispersão dessa corrente, são utilizados ânodos especiais, intertes, com características e aplicações que dependem do eletrólito: Grafite, Ferro-silício, Ferro-silício-cromo, Chumbo-antimônio-prata, Magnetita, etc. Escolha do sistema de P. C. Considerar aspectos técnicos e econômicos em função das características da estrutura metálica a proteger: Material e tipo Condições de operação Dimensões e forma geométrica Tipo de revestimento Localização, etc P. C.: Aplicações Proteção catódica de tubulações enterradas: Utilizar ânodos de Mg, normalmente instalados em camas ou leitos Proteção catódica de tubulações submersas: Utilização de ânodos de Zn ou Al, fixados diretamente aos tubos por intermédio de solda elétrica P. C.: Aplicações Proteção catódica de píeres de atracação de navios Uso de ânodo de Ti interligados eletricamente as estacas Proteção catódica de tanques de armazenamento Utilização de ânodos de Ti em sistemaspor corrente impressa Proteção catódica de navios e embarcações Uso de ânodos de Zn ou Al com sistemas galvânicos (navios de pequeno e médio porte) ou por corrente impressa (navios de grande porte) Ânodo de Zn retirado de casco de embarcação PROTEÇÃO ANODICA PROTEÇÃO ANÓDICA Formação de película protetora em materiais metálicos por aplicação de corrente anódica externa polarização do ânodo favorecendo a passivação do material metálico (ânodo) Condições necessárias para aplicação de proteção anódica: Material metálico deve apresentar transição ativo/passivo no meio corrosivo Todas as partes expostas devem ser passivadas Dissolução do filme se torna impossível PROTEÇÃO ANÓDICA Proteção/passivação anódica: deve-se estabelecer e manter o potencial passivo em todo o material metálico Emprego de potenciostato (3 terminais): (1) terminal ligado ao eletrodo de referência (1) teriminal ligado ao material a ser protegido (ânodo) (1) terminal ligado ao cátodo auxiliar (estável) Manutenção do potencial do material metálico constante em relação a um eletrodo de referência manutenção da passivação PROTEÇÃO ANÓDICA Comparação entre proteção anódica / proteção catódica: Proteção Diferenças Emprego Variável de controle Intensidade da corrente Anódica Metais ou ligas que apresentam transição ativo/passivo (Zn, Mg, Cd, Ag, Cu) Potencial estrutura-meio: Variáveis até chega-se ao valor desejado Valores muitos altos para atinir a transição Catódica Todos os materiais metálicos Corrente elétrica aplicada: Variável para ajudar o potencial ao valor desejado Distribuição uniforme: Necessidade de um só cátodo auxiliar
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