Baixe o app para aproveitar ainda mais
Prévia do material em texto
15/11/2013 1 PROF. MSC. MILENE LUCIANO 2013 CORROSÃO: TIPIFICAÇÃO E ENSAIOS Deterioração dos materiais metálicos e não-metálicos: alteração das propriedades através de reação com o meio ambiente. �Degradação � materiais não-metálicos. Introdução à corrosão �Corrosão � materiais metálicos. Mecanismos: 1. Reação eletroquímica 2. Reação química 3. ou estas duas associadas a uma ação física Introdução à corrosão Como ocorre a corrosão? "Todos os metais podem ser utilizados sempre que sua "Todos os metais podem ser utilizados sempre que sua "Todos os metais podem ser utilizados sempre que sua "Todos os metais podem ser utilizados sempre que sua velocidade de deterioração seja velocidade de deterioração seja velocidade de deterioração seja velocidade de deterioração seja aceitavelmenteaceitavelmenteaceitavelmenteaceitavelmente baixa".baixa".baixa".baixa". A maioria dos metais são A maioria dos metais são A maioria dos metais são A maioria dos metais são termodinamicamente termodinamicamente termodinamicamente termodinamicamente instáveis em contato instáveis em contato instáveis em contato instáveis em contato com o meio ambientecom o meio ambientecom o meio ambientecom o meio ambiente ���� devemos avaliar a devemos avaliar a devemos avaliar a devemos avaliar a velocidade das reações.velocidade das reações.velocidade das reações.velocidade das reações. Por que se preocupar com a corrosão? Razões: � Custo; � Segurança; � Conservação de recursos. 1. Em relação aos custos: � Nos E.U.A. a corrosão gera por ano custos da ordem de 4,5% do PIB daquele país; � Deste total, cerca de 100 bilhões de dólares são gastos na utilização de materiais mais resistentes à corrosão e no emprego de novas tecnologias; � O setor que mais investe no problema é o da indústria automotiva. � Perdas diretas Os custos de substituição de peças e de manutenção estão incluídos no projeto. 1. como mão de obra 2. energia 3. custo de manutenção do processo e etc � Perdas indiretas São perdas em que os seus custos não estão incluídos no projeto. 1. paralisação acidental 2. perda de produto 3. contratação de terceiros e etc Por que se preocupar com a corrosão? 15/11/2013 2 Por que se preocupar com a corrosão? 2. Em relação à segurança: � Muitos componentes e estruturas podem estar suscetíveis a falhar por conseqüência de um processo de corrosão: caldeiras, submarinos, aeronaves, vasos de pressão, hélices de turbinas, pontes, etc. Acidente da Acidente da Acidente da Acidente da AlohaAlohaAlohaAloha AirlinesAirlinesAirlinesAirlines, em 1998, , em 1998, , em 1998, , em 1998, linha aérealinha aérealinha aérealinha aérea doméstica estabelecida doméstica estabelecida doméstica estabelecida doméstica estabelecida entreentreentreentre HiloHiloHiloHilo eeee Honolulu,Honolulu,Honolulu,Honolulu, nononono Havaí, onde Havaí, onde Havaí, onde Havaí, onde um membro da tripulação morreu e vários um membro da tripulação morreu e vários um membro da tripulação morreu e vários um membro da tripulação morreu e vários passageiros ficaram feridos.passageiros ficaram feridos.passageiros ficaram feridos.passageiros ficaram feridos. UnionUnionUnionUnion CarbideCarbideCarbideCarbide IndiaIndiaIndiaIndia LimitedLimitedLimitedLimited (UCIL), localizado em na periferia de (UCIL), localizado em na periferia de (UCIL), localizado em na periferia de (UCIL), localizado em na periferia de BhopalBhopalBhopalBhopal, foi licenciada , foi licenciada , foi licenciada , foi licenciada pelo Governo para fabricar pesticidas.pelo Governo para fabricar pesticidas.pelo Governo para fabricar pesticidas.pelo Governo para fabricar pesticidas. 500 litros de água + tanque 500 litros de água + tanque 500 litros de água + tanque 500 litros de água + tanque dededede metilisocianatometilisocianatometilisocianatometilisocianato + + + + catalisador de ferro, produzido catalisador de ferro, produzido catalisador de ferro, produzido catalisador de ferro, produzido pelopelopelopelo produto da produto da produto da produto da ccccorrosão da parede do tanque de aço inoxidávelorrosão da parede do tanque de aço inoxidávelorrosão da parede do tanque de aço inoxidávelorrosão da parede do tanque de aço inoxidável � reação química descontroladareação química descontroladareação química descontroladareação química descontrolada ���� explosão do reator explosão do reator explosão do reator explosão do reator ���� vazamento de gases tóxicos vazamento de gases tóxicos vazamento de gases tóxicos vazamento de gases tóxicos como o como o como o como o isocianatoisocianatoisocianatoisocianato de metila e o de metila e o de metila e o de metila e o hidrocianetohidrocianetohidrocianetohidrocianeto ���� morte de milhares de pessoasmorte de milhares de pessoasmorte de milhares de pessoasmorte de milhares de pessoas.... 1984 1984 1984 1984 ---- MadhyaMadhyaMadhyaMadhya PradeshPradeshPradeshPradesh, , , , Índia Índia Índia Índia A A A A tragédia tragédia tragédia tragédia de de de de BhopalBhopalBhopalBhopal Por que se preocupar com a corrosão? Um acidente marcou a final do Campeonato Brasileiro de 1992, disputada entre Um acidente marcou a final do Campeonato Brasileiro de 1992, disputada entre Um acidente marcou a final do Campeonato Brasileiro de 1992, disputada entre Um acidente marcou a final do Campeonato Brasileiro de 1992, disputada entre Flamengo e Botafogo. Durante o jogo preliminar, uma grade da arquibancada do Flamengo e Botafogo. Durante o jogo preliminar, uma grade da arquibancada do Flamengo e Botafogo. Durante o jogo preliminar, uma grade da arquibancada do Flamengo e Botafogo. Durante o jogo preliminar, uma grade da arquibancada do Maracanã cedeu, provocando a queda de centenas de pessoas para o anel Maracanã cedeu, provocando a queda de centenas de pessoas para o anel Maracanã cedeu, provocando a queda de centenas de pessoas para o anel Maracanã cedeu, provocando a queda de centenas de pessoas para o anel inferior, e a morte de 3 torcedores.inferior, e a morte de 3 torcedores.inferior, e a morte de 3 torcedores.inferior, e a morte de 3 torcedores. Final Campeonato Brasileiro de 1992 Por que se preocupar com a corrosão? A plataforma A plataforma A plataforma A plataforma DeepwaterDeepwaterDeepwaterDeepwater HorizontHorizontHorizontHorizont, , , , de propriedade da de propriedade da de propriedade da de propriedade da BritishBritishBritishBritish PetróleumPetróleumPetróleumPetróleum. Maio/2010. Maio/2010. Maio/2010. Maio/2010 negligência com normas de negligência com normas de negligência com normas de negligência com normas de segurança na busca da segurança na busca da segurança na busca da segurança na busca da maximização do lucro maximização do lucro maximização do lucro maximização do lucro –––– corrosão de válvulas e dutoscorrosão de válvulas e dutoscorrosão de válvulas e dutoscorrosão de válvulas e dutos derramamento de cinco derramamento de cinco derramamento de cinco derramamento de cinco mil barris diários no mil barris diários no mil barris diários no mil barris diários no Golfo do MéxicoGolfo do MéxicoGolfo do MéxicoGolfo do México Por que se preocupar com a corrosão? Por que se preocupar com a corrosão? Estádio do Estádio do Estádio do Estádio do EngenhãoEngenhãoEngenhãoEngenhão ---- RJRJRJRJ Por que se preocupar com a corrosão? 3. Em relação à conservação dos recursos: � As reservas de metais e a quantidade de energia disponível em nosso planeta são limitadas. � A corrosão pode ser interpretada como o avesso de um processo metalúrgico e muita energia é gasta em um processo de corrosão. 15/11/2013 3 Sustentabilidade SustentabilidadeSustentabilidade Sustentabilidade Ambiental AmbientalAmbiental Ambiental → Preservação das reservas minerais. → Produção adicional destes metais para a reposição do que estásendo deteriorado. → Contaminação de efluentes com produto de corrosão. Por que se preocupar com a corrosão? Mecanismos causadores de falha em plantas industriais (Ferrante- 1998) Mecanismo % %% % Corrosão 29 Corrosão em alta temperatura 7 Corrosão sob tensão/ fadiga combinada com corrosão/ fragilização por hidrogênio 6 Fadiga 25 Fratura frágil 16 Sobrecarga 11 Fluência 3 Desgaste, abrasão e erosão 3 Gastos com Problemas de Corrosão (PIB Valores em bilhões de dólares, Banco Mundial-2000) PAÍSPAÍSPAÍSPAÍS PIBPIBPIBPIB CORROSÃOCORROSÃOCORROSÃOCORROSÃO Alemanha 1873,00 65,55 Argentina 285,50 9,99 Brasil 594,20 20,79 Canadá 688,80 24,10 China 1100,00 38,50 Espanha 558,60 19,55 Estados Unidos 9896,40 346,37 França 1294,20 45,29 Índia 479,40 16,77 Itália 1074,00 37,59 Japão 4749,60 166,23 México 574,50 20,10 Reino Unido 1414,60 49,51 Corrosão pode ser classificada por dois mecanismos 1. Corrosão química ou corrosão seca � Reação química entre o metal e o meio corrosivo sem deslocamento dos elétrons envolvidos para outras áreas. � Ocorre na ausência da água líquida � Temperatura acima do seu ponto de orvalho � Interação direta entre o metal e o meio Obs: • presença de vapores/ gases ou outros meios líquidos são usualmente os agentes deste tipo de corrosão. • frequentemente associado a altas temperaturas ͌ 100°C, porém pode ocorrer a temperatura ambiente. Exemplos: 1. Aço atacado por gases em alto forno 2. Escapamento de gases 3. Motores de foguetes 4. Processos petroquímicos 2. Corrosão eletroquímica ou corrosão aquosa � Ocorre na presença de um eletrólito � Temperatura abaixo do ponto de orvalho � Formação de pilhas ou células eletroquímicas. Me → MeZ++ ze- (reação de oxidação = reação anódica) MeZ++ ze- → Me (reação de redução = reação catódica) Exemplo: oxidação 2 (Fe → Fe2++2e-) redução O2 + H2O + 4e -→ 4OH- global 2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe 2+ + 4OH- Corrosão pode ser classificada por dois mecanismos Pilha de Corrosão Eletroquímica Corrosão pode ser classificada por dois mecanismos 15/11/2013 4 Na área anódica, onde se processa a corrosão, ocorrem as reações de oxidação. Reação área anódica Corrosão pode ser classificada por dois mecanismos Potenciais de eletrodo � Nem todos os metais oxidam para formar íons com o mesmo grau de facilidade. � O Potencial de redução de cada semi-célula é que determina qual oxida e qual reduz. Pilha eletroquímica que consiste em eletrodos de ferro e de cobre, cada um imerso em uma solução 1M do seu íon. O Fe é corroído, enquanto o Cu se eletrodeposita. Requisitos para haver corrosão:: • A presença de um anodo ou de sítios anódicos na superfície do metal; • A presença de um catodo ou de sítios catódicos na superfície do metal; • Eletrólito em contato com o anodo e com o catodo, formando um caminho para a condução de íons; • Uma conexão elétrica entre o anodo e o catodo, fazendo com que os elétrons sejam fluam entre o anodo e o catodo. Principais Meios Corrosivos e Respectivos Eletrólitos Atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriais, poeira, etc. O eletrólito constitui-se da água que condensa na superfície metálica, na presença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo. Produtos de corrosão: podem ser insolúveis ou solúveis. Produtos solúveis → podem aumentar as taxas de corrosão, aumentando a condutividade do eletrólito sobre a superfície metálica. → ou por agir higroscopicamente formando soluções quando a umidade ambiental aumenta. Produtos insolúveis → podem reduzir a taxa de corrosão quando atuam como uma barreira entre a atmosfera e a superfície metálica. As atmosferas podem ser classificadas como: Atmosfera industrial � contaminação por compostos de enxofre (SO2) � sólidos particulados amônia Atmosfera marinha � principal característica contaminação por partículas salinas de cloreto de sódio (NaCl). � outros elementos presentes são os íons de K, Mg, Ca que são altamente higroscópicos. � o íon cloro é agressivo aos aços inoxidáveis provocando corrosão por pite. Atmosfera rural � não contêm contaminantes químicos fortes mas pode conter poeiras orgânicas e inorgânicas e elementos gasosos como O2 e CO2 � umidade → provoca condensação por ciclo (noite/dia) � composto de nitrogênio → formação de amônia proveniente de fertilizantes Temperatura Umidade relativa Direção dos ventos Velocidade dos ventos As atmosferas podem ser classificadas como: 15/11/2013 5 Temperatura: se for elevada irá diminuir a possibilidade de condensação de vapor d’água na superfície metálica e a adsorção de gases, minimizando a possibilidade de corrosão. Velocidade dos ventos: podem arrastar, para as superfícies metálicas, agentes poluentes e névoa salina. Dependendo da velocidade e da direção dos ventos, esses poluentes podem atingir instalações posicionadas até em locais bem afastados das fontes emissoras. Insolação: (raios ultravioletas) causa deterioração em películas de tintas a base de resina epóxi e em PRFV (plástico reforçado com fibra de vidro, como poliéster reforçado com fibra de vidro) e ocasiona ataque no material plástico. As atmosferas podem ser classificadas como: águas naturais (rios, lagos e do subsolo): �podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentes diversos e gases dissolvidos. �O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos. solos: �contêm umidade, sais minerais e bactérias. �Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. �O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos. As atmosferas podem ser classificadas como: PassividadePassividadePassividadePassividade • Fenômeno observado em alguns metais que perdem sua reatividade química sob determinadas condições específicas, tornando-se inertes. • Materiais de engenharia que são resistentes à corrosão desenvolvem naturalmente um filme fino de óxido, aderente à sua superfície, chamado de película passiva. 1. Filme de óxido bem fino (da ordem de nm), que age como uma barreira entre o metal e o eletrólito; 2. Pode ser destruído mas se regenera rapidamente; 3. Um material passivado pode se converter a um estado ativo se alguma alteração na natureza do ambiente se fizer. Exemplos: Ligas de Al, ligas de Ni e aços inoxidáveis �Na maioria das vezes o ferro não é resistente à corrosão. � Adicionando-se uma quantidade maior que 12% de Cr em aços pode torná-los altamente resistentes à corrosão devido à formação da película passivadora de óxido de Cr. Passividade em aços inoxidáveisPassividade em aços inoxidáveisPassividade em aços inoxidáveisPassividade em aços inoxidáveis Os aços 304 SS têm cerca de 18% Cr e 8% Ni, também conhecidos como aços 18-8. Adicionando-se cerca de 2% Mo (316 SS) nessa mistura, a resistência à corrosão destes aços é ainda mais aumentada. Formas de corrosão A corrosão pode ser classificada pelo modo como ela se manifesta: 1. a morfologia: uniforme, por placas, alveolar, puntiforme ou por pite, intergranular (ou intercristalina), intragranular (ou transgranular ou transcristalina), filiforme, por esfoliação, grafitica, desincificação, em torno do cordão de solda e empolamento de hidrogênio; 2. as causas ou mecanismos: por aeração diferencial, eletrolítica ou corrente de fuga, galvânica, associada a solicitação mecânica (corrosão sob tensão fraturante), em torno de cordão de solda, seletiva (grafítica e desincificação), empolamento ou fragilização por hidrogênio; 3. os fatores mecânicos: sob tensão, sob fadiga, por atrito, associada àerosão; 4. o meio corrosivo: atmosférica, pelo solo, induzida por microrganismos, pela água do mar, por sais fundidos, etc; 5. a localização do ataque: por pite, uniforme, intergranular, transgranular, etc; 15/11/2013 6 Corrosão uniforme ou generalizada É a forma mais comum de corrosão principalmente nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que tendo uma ação uniforme sobre a superfície metálica. É também a que mais prejuízo causa em termos toneladas perdidas de metal. Ocorre em toda a extensão da superfície, de modo a ocorrer perda uniforme de espessura (tornando-se mais fino, podendo eventualmente sofrer uma ruptura). Não formam películas protetoras, como resultado do ataque. Obs. O ataque uniforme representa a maior destruição do metal com base no peso. Não é problemático do ponto de vista técnico, a vida do equipamento ou estrutura pode ser prevista com base em testes comparativos. Árvore de natal de lâmina rasa retirada após 20 anos submersa. Corrosão uniforme ou generalizada Corrosão Uniforme em Tubo Enterrado Corrosão uniforme em Rotor de Bomba Submersa Corrosão uniforme ou generalizada CORROSÃO UNIFORME LEVE CORROSÃO UNIFORME MÉDIA CORROSÃO UNIFORME SEVERA Corrosão uniforme ou generalizada Esta corrosão pode classificar o material em três grupos: (I) taxa de corrosão menor que 0,1 mm/ano. → materiais são resistentes à corrosão e podem ser utilizados sem restrição. (II) taxa de corrosão entre 0,1 e 1,1 mm/ano. → materiais podem ser utilizados onde uma certa corrosão é tolerável. (III) taxa de corrosão maior que 1,1 mm/ano. → geralmente não são utilizados. →→→→ A corrosão localiza-se em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, então se formam 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. Corrosão em placas 15/11/2013 7 →A corrosão ocorre na superfície metálica, produzindo sulcos ou escavações – semelhante a alvéolos (que apresentam fundo redondo e profundidade, em geral, 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. Corrosão alveolar → processo corrosivo resultante do contato elétrico de materiais diferentes. → este tipo de corrosão será tão mais intensa quanto mais distantes forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos. →→→→ 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. Corrosão Galvânica 0,1>>>>>> C A A A Por exemplo, a presença de íons Cu+2 em um eletrólito em contato com aço tenderá ocorrer a seguinte reação: Fe + Cu+2 � Fe2+ + Cu havendo portanto a corrosão do ferro e a redução (deposição) de Cu. A relação entre as áreas anódicas e catódicas exercem um significativo efeito A razão favorável e: Corrosão Galvânica Corrosão por Par Galvânico em Feixe - Espelho de Permutador de Calor Corrosão galvânica FeCorrosão galvânica FeCorrosão galvânica FeCorrosão galvânica Fe----ZnZnZnZn Procedimentos que podem diminuir o efeito da corrosão galvânica 1) Selecionar materiais localizados o mais próximo possível na série galvânica. 2) Manter uma relação de área favorável. 3) Isolar completamente metais diferentes. 4) Aplicações de recobrimentos protetores sobre o catódo. 5)Adição de inibidores, quando possível, para diminuir a agressividade do meio. 6) Prever no projeto facilidades para substituição das partes anódicas (ou usar maior espessura para aumentar a vida útil). 7) Instalar um 3o metal que seja anódico em relação aos 2 metais do contato galvânico (anodo de sacrifício). Corrosão Galvânica → 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 uma corrosão muito intensa. → quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. Corrosão por Pite marcellohro Realce marcellohro Realce 15/11/2013 8 Corrosão por Pite Fatores que podem afetar a corrosão por pite 1-Adição de certos elementos de liga em aço inoxidáveis pode ter diferentes efeitos. 2-Turbulência no meio corrosivo. 3- Acabamento superficial. Corrosão por Pite Corrosão por Pite em aço inox Corrosão por Pite Corrosão por Pite → É uma variação da corrosão puntiforme (pite) e se apresenta em uniões ou zonas em que a renovação do meio corrosivo só pode ser obtida por difusão (movimento de íons causado por um gradiente de concentração). → De uma maneira geral este tipo de corrosão ocorre em frestas com espessura de poucos centésimos de milímetro ou menor. Corrosão Por Fresta em Aço Inox Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion 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 e � em revestimentos com chapas aparafusadas. � de qualquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciais de corrosão. Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion 15/11/2013 9 Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Corrosão Por Fresta em Parafuso-Porca Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Alguns procedimentos para diminuir a corrosão em frestas: �usar soldas bem acabadas no lugar de rebites ou parafusos; �proteger equipamentos que permitam completa drenagem, evitando cantos vivos ou áreas estagnantes; �inspeção do equipamento e remoção de depósitos freqüentemente; �remoção de sólidos em suspensão; �remoção de materiais que retenham umidade. Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Cuidados na hora da soldagemCuidados na hora da soldagemCuidados na hora da soldagemCuidados na hora da soldagem Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion 15/11/2013 10 Cuidados!Cuidados!Cuidados!Cuidados! Corrosão em Frestas ou Crevice Corrosion Corrosão por Esfoliação →A corrosão por esfoliação ocorre em diferentes camadas e o produto de corrosão, formado entre a estrutura de graõs alongados, separa as camadas ocasionando um inchamento do material metálico. Corrosão por Esfoliação A corrosão filiforme se processa sob a forma de finos filamentos, não profundos, que se propagam em diferentes direções e que não se cruzam. → Ocorre geralmente em superfícies metálicas revestidas com filmes poliméricos, tintas ou metais ocosionando o deslocamento do revestimento. Corrosão Filiforme OBS 1: 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. OBS 2: 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.Corrosão Filiforme Corrosão por Ataque Seletivo → ocorre 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. 15/11/2013 11 Corrosão Dezincificação → É o nome dado ao ataque seletivo que ocorre nos latões. → Os latões comuns são ligas contendo 30% Zn e 70% Cu e apresentam uma coloração amarela. Dezincificação é o 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. Mecanismo: � Dissolução simultânea da liga seguida pela redeposição do Cu (camada de Cu porosa); � Dissolução seletiva do Zn (esta etapa não é a determinante devido a baixa difusão do Zn em estado sólido). . Corrosão Dezincificação � diminuindo-se a agressividade do meio (por exemplo, retirando o O2 ); �ou por proteção catódica; �ligas menos suscetíveis a esse fenômeno, �O latão vermelho (15% Zn ) é quase imune à dezincificação, e a adição de Sn, P, Sb, As à liga de Cu , 28 % de provou ser muito eficaz. 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 eliminada ou reduzida: Corrosão Grafítica → É um ataque seletivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos. → Recebe esse nome devido ao fato que o ferro fundido parece tornar-se grafitizado. → Neste caso, o ataque seletivo ocorre na matriz do ferro, deixando uma rede de grafite, que é catódica em relação ao ferro. Corrosão Grafítica →Situações perigosas pode ocorrer, já que o ferro fundido perde sua resistência mecânica. → A grafitização é um processo lento e não ocorre em ferros fundidos modilares, maleáveis ou brancos, porque a rede de grafite não é contínua. → 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. Obs: 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 Corrosão Grafítica 15/11/2013 12 Corrosão Intergranular →A corrosão intergranular acontece quando existe um caminho preferencial para a corrosão na região dos contornos de grão. Observando-se que os grãos vão sendo destacados a medida que a corrosão se propaga. OBS: 1-O principal fator responsável pela diferença na resistência a corrosão da matriz (material no meio do grão) e do material vizinho ao contorno é a diferença que apresentam na composição química nestes locais. 2-A natureza mais reativa do cortorno dos grão, de uma maneira geral, não tem conseqüencias na maioria das aplicações ou uso dos metais. Se um metal se corroe, haverá um ataque uniforme uma vez que os cortornos dos grãos são geralmente apenas pouco mais reativos que a matriz. 3-Entretanto,sob certas condições, a interface dos grãos se torna muito mais reativa e desenvolve-se um processo de corrosão intergranular. A liga desintegra-se e/ou perde sua resistência a tensões. 4-A corrosão intergranular pode ser causada por impurezas nos contornos dos grãos, enriquecimento ou empobrecimento de algum dos elementos de liga nas áreas dos contornos dos grãos. 5-A corrosão intergranular não requer a presença simultânea de meio corrosivo e esforços de tração como é o caso da corrosão- sob-tensão. Corrosão Intergranular Corrosão Intergranular CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEIS →ocorre devido à formação de um zona empobrecida em cromo ao longo dos contornos de grão, como conseqüência da precipitação, neste local, de carbonetos de cromo (Cr23C6). →Como ocorre? Átomos de cromo desta região, que se encontravam em solução sólida no aço, difundem-se para os contornos de grão, formando carbonetos, diminuindo a resistência à corrosão. **A formação desta zona empobrecida em cromo chama-se sensitização, porque torna o material sensível à corrosão intergranular. A A sensitização depende do teor de carbono do aço inoxidável e do tempo em certa temperatura. Os aços austeníticos sofrem sensitização quando são expostos na faixa de 400 a 950oC, enquanto que os ferríticos somente para temperaturas acima de 925oC. A prevenção da corrosão intergranular (a prevenção da sensitização) → se faz empregando-se aços inoxidáveis austeníticos com teor de carbono inferior a 0,03%. →aços contendo elementos (Ti e Nb), que fixam o carbono, não o deixando livre para formar precipitados com o cromo. Chamados de aços estabilizados (321 e 347). CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEIS → solubilização (que consiste no reaquecimento de um aço inoxidável sensitizado acima de 1050oC, seguido de um resfriamento muito rápido de modo que não haja tempo para a reprecipitação dos carboneto) OBS: Esta técnica só é viável em peças que possam ser submetidas ao desempeno (o choque térmico causa significativas deformações) e também à decapagem (o aquecimento provoca a oxidação). Tomar cuidados quanto à realização de tratamentos térmicos posteriores à soldagem, os quais podem causar sensitização. CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEIS marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce 15/11/2013 13 Sensitização em Aço Inox CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEIS Sensitização em Bloco Fundido de Aço Inox CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEIS CORROSÃO INTERGRANULAR DE LIGAS DE ALUMÍNIO →Ligas de alumínio-magnésio contendo acima de 3% de magnésio podem formar precipitados de Mg2Al8 nos contornos de grão. Como ocorre? Estes precipitados são corroídos porque são menos resistentes à corrosão do que a matriz. � As trincas formadas pela corrosão intergranular, como visto no item anterior, não requerem a ação de esforços externos. Neste caso a fissuração decorre da corrosão segundo um estreito caminho preferencial. �A propagação das trincas associadas aos processos de corrosão é geralmente muito lenta, até que seja atingido o tamanho crítico para a ocorrência da fratura frágil. �Nesta situação, em função dos esforços atuantes, pequenas trincas podem nuclear fraturas de grandes proporções, deflagradas de modo praticamente instantâneo. CORROSÃO POR TRINCAS OU FISSURAÇÃO CORROSÃO POR TRINCAS OU FISSURAÇÃO Corrosão sob tensão →A corrosão sob tensão acontece quando um material, submetido a tensões de tração (aplicadas ou residuais), e é colocado em contato com um meio corrosivo específico. Porque ocorre? As condições metalúrgicas do material, como dureza, encruamento, fases presentes, são fatores freqüentemente decisivos. Particularidades: De acordo com o caminho que essas trincas percorrem diferencia-se dois tipos de propagação; a) Intergranular: a fratura se propaga pelo contorno do grão; b) Transgranular: a fratura se propaga dentro do grão marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce marcellohro Realce 15/11/2013 14 OBS: É importante salientar que a corrosão sob tensão não precisa, necessariamente , de uma tensão mecânica aplicada para se manisfestar. Tensões residuais provocadas por tratamento térmicos, trabalho a frio, etc. também induzem esse tipo de ataque. Aparecimento da corrosão sob tensão foi detectado nos seguintes casos _Fragilidade cáustica de aços de baixo carbono _“Season cracking” de latões _ Trincas em aços inoxidáveis austeníticos _ Corrosão sob tensão de ligas de alumínio_ Corrosão sob tensão de ligas de Titânio Corrosão sob tensão Corrosão sob tensão Corrosão sob tensão Corrosão sob tensão Corrosão sob tensão Entre os fatores que influem na corrosão sob tensão pode- se citar: a)Tensões mecânicas b)Potencial do eletrodo. c)Propriedades do eletrodo: _ efeito dos ânions _efeito dos cátions _efeito da concentração de íons H+ d) Propriedades metalúrgicas: - impurezas - elementos de liga - estrutura cristalina - tamanho de grão - tratamento termo-mecânico Corrosão sob tensão marcellohro Realce 15/11/2013 15 Os principais critérios de proteção para este tipo de corrosão são: a) abaixamento da tensão abaixo do valor crítico, quando ele existe; b) uso de ligas menos suscetíveis; c) proteção catódica; d) adição de inibidores; e) Dentre outros. Corrosão sob tensão Decaimento por solda → Muitas falhas ocorrem em aços inoxidáveis soldados devido a um mecanismo intergranular, conhecido como decaimento por solda. OBS: A zona de decaimento por solda ocorre no metal base e se localiza um pouco distante da solda e, para que isso ocorra, o metal deve ser aquecido na região de sensitização. Decaimento por solda Decaimento por solda Decaimento por solda →O hidrogênio atômico tem grande capacidade de difusão em materiais metálicos. Dessa forma se o hidrogênio for gerado na superfície de um material, ele migra para o interior e acumula-se em falhas existentes. Obs: 1) O hidrogênio acumulado passa da forma atômica a molecular e provoca o aparecimento de altas pressões no interior da falha. 2) As tensões oriundas da pressão do gás poderão ser suficientes para escoar o material e, nesse caso, os danos são irreversíveis, ou apenas para torná-lo mais frágil e, neste caso com a eliminação do hidrogênio antes da solicitação, o material voltará as suas condições normais. 3) Quando o acúmulo de hidrogênio é em falhas próximas à superfície, a deformação pode provocar empolamentos, sendo comum denominar este processo de empolamento pelo hidrogênio. CORROSÃO POR HIDROGÊNIO 15/11/2013 16 As principais causas do aparecimento de hidrogênio podem ser: 1. processos de decapagem ácida 2. decomposição da umidade e água de cristalização contida em alguns tipos de revestimento de eletrodo que gera hidrogênio atômico no processo de soldagem por eletrodo revestido; 3. reações de corrosão que liberam hidrogênio como a seguinte: Fe + H2S → FeS + H2 observada no processamento de petróleo contendo enxofre; 4. reações catódicas em estruturas protegidas catodicamente; 5. ação de gases ricos em hidrogênio; 6. ação de gases ricos em hidrogênio. CORROSÃO POR HIDROGÊNIO CORROSÃO POR HIDROGÊNIO As prevenção do empolamento por Hidrogênio pode ser realizada através dos sequintes procedimentos: a) utilização de revestimentos (metálicos, inorgânicos ou orgânicos) não deverão ser permeável ao hidrogênio para que sejam eficientes; b) utilização de inibidores; c) remoção de elementos nocivos (empolamento geralmente ocorre em metais contendo elementos geradores de hidrogênio como sulfetos, compostos com arsênio, cianetos e ions contendo fósforo) d) Substituição de ligas: aços contendo Ni e ligas a base de Ni apresentam uma baixa taxa de difusão para o hidrogênio) CORROSÃO POR HIDROGÊNIO Corrosão Corrosão Associada ao Escoamento de FluidosAssociada ao Escoamento de Fluidos →No escoamento de fluidos pode-se ter a aceleração dos processos corrosivos em virtude da associação do efeito mecânico com a ação corrosiva. 1. Corrosão por erosão 2. Corrosão por cavitação 3. Corrosão por turbulência A ação erosiva sobre um material metálico é mais freqüente nos seguintes casos: 1. quando se desloca um material sólido; 2. quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas 3. e quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas Mecanismo **A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protetoras constituídas de produtos de corrosão. . Corrosão Corrosão por Erosãopor Erosão → é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa. �Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão. �A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo erosivo remove, expondo a superfície a novo desgaste corrosivo. �O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse isoladamente Corrosão por Erosão 15/11/2013 17 Corrosão por Erosão Corrosão por Erosão Para se combater a corrosão por erosão, pode-se realizar, em ordem de importância, os seguintes procedimentos: �usar materiais mais resistentes; �projetos adequados, no sentido da forma ou da geometria do equipamento. Ex: aumentar o diâmetro de um tubo diminuindo assim a velocidade do fluido e assegurando um fluxo laminar �alteração do meio ambiente, desaeração ou adição de inibidores (pouco econômico); �recobrimentos (aplicações de recobrimentos de diferentes espécies) e �proteção catódica (ajuda a reduzir o ataque, não sendo porém muito eficiente). Corrosão por Erosão Corrosão por Cavitação → Cavitação é o desgaste provocado em uma superfície metálica devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas. →A cavitação surge em zonas de baixa pressão onde o líquido entra em ebulição formando bolhas, as quais ao entrarem em contato com zonas de pressão mais alta são destruídas instantaneamente criando ondas de choque no líquido. →A cavitação, da mesma forma que a erosão, destrói as películas de produtos de corrosão expondo o material a novo desgaste corrosivo, além de provocar a deformação plástica com encruamento em face da incidência de ondas de choque de alta pressão e portanto a criação de áreas anódicas. Corrosão por Cavitação Corrosão por Cavitação 15/11/2013 18 Corrosão por Cavitação Corrosão com Cavitação Corrosão por Turbulência →É um processo corrosivo associado ao fluxo turbulento de um líquido. Ocorre particularmente quando há redução na área de fluxo. Mecanismo Se o movimento turbulento propiciar o aparecimento de bolhas gasosas, poderá ocorrer o choque destas bolhas com a superfície metálica e o processo erosivo resultante é denominado de impingimento. OBS: O ataque difere da cavitação quanto a forma do desgaste: �no caso do impingimento é comum alvéolos sob a forma de ferradura e as bolhas causadoras são em geral de ar, enquanto que na cavitação são bolhas de vapor do produto. Corrosão por Turbulência Corrosão por Turbulência Corrosão por Turbulência 15/11/2013 19 Corrosão Por Alta Temperatura em Bico Queimador Corrosão Por Fadiga em Junta de Expansão Corrosão Por Fadiga em Junta de Expansão Corrosão Atmosférica INCRUSTAÇÃO EM DUTO DE ÁGUA PRODUZIDA Corrosão Localizada e Generalizada em Duto de Petróleo Enterrado Corrosão Localizada Causada pelo Solo Corrosão Localizada por Amônia Os produtos químicos, desde que em contato com água ou com umidade e formem um eletrólito, podem provocar corrosão eletroquímica. PRODUTOS QUÍMICOS: 15/11/2013 20 ESTUDOS DE CASO 1ESTUDOS DE CASO 1ESTUDOS DE CASO 1ESTUDOS DE CASO 1 SistemaSistema Placa de catódo de cuba eletrolítica. MaterialMaterial Aço-carbono. ObservaçõesObservações Empolamento da placa em diversos pontos. CondiçõesCondições OperacionaisOperacionais Eletrólise de solução de cloreto de sódio, para obtenção de clorato de sódio, em fábrica de celulose. CausaCausa Empolamento pelo hidrogênio formado na área catódica, durante a eletrólise da solução de cloreto, devido à reação 2H2O + 2e→2OH - + 2H O hidrogênio atômico, H, penetra na placa e, no interiorda mesma, transforma-se em molecular, H2, ocasionando o empolamento. SoluçãoSolução Perfuração das áreas com empolamento para expulsar o hidrogênio, retífica da superfície da placa e nova utilização, até que seja necessária nova placa. ESTUDOS DE CASO 2ESTUDOS DE CASO 2ESTUDOS DE CASO 2ESTUDOS DE CASO 2 SistemaSistema Cilindros de cloro para tratamento de água potável. MateriaisMateriais Cilindros de cloro: aço-carbono. Capacidade de cada cilindro: 900 kg. Válvula do cilindro: • corpo — latão (60% de Cu, 36% de Zn e 3,0% de Pb); • haste central — aço inoxidável AISI 304 (16,6% de Cr, 8,76% de Ni e o restante de Fe). CondiçõesCondições OperacionaisOperacionais Cilindro de cloro líquido, usado para tratamento de água potável, com vazão controlada por meio de válvulas. 15/11/2013 21 ObservaçõesObservações •Vazamento de cloro, pela válvula de controle de vazão, colocando em risco a vida dos operadores do sistema. Na válvula com vazamento, seccionada em sentido longitudinal, foram feitas as seguintes observações: • corpo da válvula — parte externa inalterada e parte interna com áreas com coloração avermelhada e parte rosqueada com corrosão acentuada; • haste central — corrosão na parte rosqueada. AnáliseAnálise Produto de corrosão: presença de cloreto. Produto com coloração avermelhada: cobre. CausaCausa 1. Cloro e umidade formaram HCl, que ocasionou a dezincificação do latão e a corrosão do aço inoxidável AISI 304. 2. O uso de latão com teor elevado de zinco é sujeito à corrosão por dezincificação, ocorrendo a corrosão seletiva do zinco e restando o cobre, daí a coloração avermelhada observada no corpo da válvula. 3. Latão e aço inoxidável AISI 304 não são indicados para válvulas de cilindros de cloro. SoluçãoSolução Uso de materiais especificados universalmente, constituídos de: • corpo da válvula — bronze de alumínio e silício ("Alloy B"); • haste central — monel (liga de níquel-cobre ASTM B-164-75). ESTUDOS DE CASO 3ESTUDOS DE CASO 3ESTUDOS DE CASO 3ESTUDOS DE CASO 3 15/11/2013 22 SistemaSistema Tubulação de aço inoxidável. MaterialMaterial Aço inoxidável AISI 316. CondiçõesCondições OperacionaisOperacionais Temperatura elevada, presença de catalisador (Al2O3×SiO2), material polimérico, amônia. SoluçãoSolução Modificação de processo: diminuição da velocidade da corrente gasosa. ObservaçãoObservação Deterioração com perda de espessura da parede dos tubos e perfuração. CausaCausa Deterioração por erosão causada pelos sólidos suspensos na corrente gasosa. ESTUDOS DE CASO 4ESTUDOS DE CASO 4ESTUDOS DE CASO 4ESTUDOS DE CASO 4 Sistema Trocador de calor a placas, usado em usina de açúcar e álcool. Material Aço inoxidável AISI 316. Número de placas: 45 e, por detalhe de projeto, elas foram posicionadas de maneira a se tocarem nas partes corrugadas. Condições Operacionais Água: cloreto, 11 ppm; pH = 6,8; t temperaturas — de entrada, 30°C, e de saída, 33°C. 15/11/2013 23 ObservaçõesObservações Após cerca de 18 meses de operação, corrosão predominante nos picos das corrugações das placas do lado da água. Os pontos de corrosão são eqüidistantes e localizados nas áreas em que as partes corrugadas das placas se tocam. Presença de depósito constituído de bagaço de cana, e ausência de corrosão sob este depósito nas placas inspecionadas. Causa Corrosão sob contato ou por aeração diferencial: o contato entre as placas possibilitou a presença de frestas e a conseqüente corrosão em frestas ou por aeração diferencial. Além disso, durante a operação do trocador, podem ocorrer pequeníssimos deslizamentos nos contatos entre as placas, com o conseqüente atrito impedindo qualquer possibilidade de formação do óxido de cromo, Cr2O3, protetor. A eqüidistância e a simetria dos pontos de corrosão permitiram caracterizar como causa do processo corrosivo a falha de projeto, isto é, o contato entre as placas. SoluçãoSolução Mudança de projeto para evitar o contato entre as placas do trocador de calor 15/11/2013 24 ESTUDOS DE CASO 5ESTUDOS DE CASO 5ESTUDOS DE CASO 5ESTUDOS DE CASO 5 SistemaSistema Trocador de calor tipo TEMA-AEM de espelhos fixos. Materiais Tubos: aço inoxidável austenítico, ASTM A-249 TP304. Casco: aço-carbono. CondiçõesCondições OperacionaisOperacionais Posição: vertical, circulando a água de baixo para cima. Fluidos: • casco — circula água tratada; • tubo — fluido de processo (polímero). Temperaturas: • água de resfriamento — entrada, 26°C -28°C, saída, 33°C-67°C; • fluido de processo — entrada, 85°C-90°C, saída, 5% no máximo de diferença. Tratamento da água: à base de fosfatos e de sal de zinco, como inibidores de corrosão. Cloração diária durante 3 horas, para manter o cloro residual na faixa de 0,5 a 1,0 ppm. ObservaçõesObservações Três anos após o início de operação, o trocador apresentou vazamentos na parte superior dos tubos e nas proximidades do mandrilhamento. A parte inferior dos tubos se apresentava perfeita. Os tubos apresentavam-se cobertos com resíduo branco de fosfato de cálcio. 15/11/2013 25 Causa Embora a água de resfriamento tratada apresentasse valores de cloreto em torno de 200 ppm, não houve corrosão nos tubos, a não ser nas áreas deformadas ou tensionadas, como as do mandrilhamento. O trocador de calor apresentava uma posição vent irregular, a qual permitiu a formação de um colchão de ar na parte compreendida entre o espelho e o vent. Nessa área, não há contato permanente dos tubos com a água de resfriamento tratada, podendo-se ter a formação e a condensação de vapores arrastando cloreto, o que permite um aumento da concentração de Cl, principalmente na região de mandrilhamento, devido à possibilidade da presença de frestas. A causa dos vazamentos dos tubos foi a corrosão sob tensão fraturante devida à associação dos fatores: cloreto, temperatura, áreas deformadas ou tensionadas e áreas em que não havia presença constante de água com inibidores de corrosão. SoluçãoSolução Mudança de detalhe construtivo: mudar o posicionamento do vent, colocando-o acima da posição anterior, de maneira que a água de resfriamento, contendo inibidor de corrosão, atinja toda a extensão dos tubos do trocador. ESTUDOS DE CASO 6ESTUDOS DE CASO 6ESTUDOS DE CASO 6ESTUDOS DE CASO 6 Sistema Isolamento térmico de tubulações de sistema de ar condicionado. Material Alumínio usado como revestimento de isolamento térmico. Condições Operacionais Tubulações de aço-carbono, de água do sistema de refrigeração, revestidas com tinta asfáltica, seguida de uma camada de isopor revestida de tinta asfáltica. Todo esse conjunto envolvido por folhas de alumínio. 15/11/2013 26 ObservaçõesObservações Corrosão nas folhas de alumínio, presença de produto de corrosão esbranquiçado e perfuração nas folhas de alumínio. Áreas predominantemente corroídas localizadas nas superfícies internas inferiores das folhas de alumínio e presença de água condensada. AnáliseAnálise No produto de corrosão, presença de cloretos e de alumínio; na tinta asfáltica, presença de cloreto. CausaCausa Presença de cloreto na tinta asfáltica usada como revestimento das tubulações e também do isolamento térmico de isopor em contato com alumínio: água condensada e cloreto impediram a formação do óxido de alumínio protetor. Formado o cloreto de alumínio, produto de corrosão, ele sofre hidrólise, formando ácido clorídrico, HCl, e acelerando o processo corrosivo: AlCl3 + 3H2O → Al(OH)3 + 3HCl 2Al + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2 Al2O3 + 6HCl → 2AlCl3 + 3H2O SoluçãoSolução Substituição das folhas de alumínio corroídas e do isolamento térmico revestido com tinta asfáltica contendo cloreto. Uso de revestimento com tintas isentas de cloreto, como aquelas à base de resinaepóxi. ESTUDOS DE CASO ESTUDOS DE CASO ESTUDOS DE CASO ESTUDOS DE CASO 7777 15/11/2013 27 SistemaSistema Chapas para dutos de ar condicionado. MaterialMaterial Aço galvanizado. CondiçõesCondições de de ArmazenamentoArmazenamento ouou EstocagemEstocagem Chapas superpostas, armazenadas em ambiente com umidade relativa em torno de 70%. ObservaçõesObservações Quando do uso das chapas, notou-se a presença de resíduo branco entre as chapas superpostas e presença de umidade. AnáliseAnálise Análise qualitativa do resíduo branco acusou presença de óxido e de carbonato de zinco, ZnO e ZnCO3, respectivamente. MecanismoMecanismo Corrosão branca ou oxidação branca do aço galvanizado: a superposição de chapas possibilitou a formação de frestas e a conseqüente corrosão por aeração diferencial. A penetração de umidade entre as chapas ocorreu devido à formação de vapor d’água durante o dia (temperatura mais elevada) e condensação durante a noite (temperatura mais baixa). 15/11/2013 28 OBRIGADA!
Compartilhar