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VELOCIDADE DE CORROSÃO (TAXA DE CORROSÃO) Prof. Silvana Silva FUNDAÇÃO ESTADUAL ESCOLA TÉCNICA LIBERATO SALZANO VIEIRA DA CUNHA CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA CORROSÃO CLASSIFICAÇÃO POR EXEMPLO, COM BASE NA VELOCIDADE INSTANTÂNEA PODE-SE VERIFICAR A NECESSIDADE DE AUMENTAR OU DIMINUIR A CONCENTRAÇÃO DE UM INIBIDOR EM UM DADO MOMENTO. VELOCIDADE INSTANTÂNEA CORROSÃO É UM PROCESSO ESPONTÂNEO, PORTANTO A MEDIDA DA VELOCIDADE DE CORROSÃO (TAXA DE CORROSÃO) É DE GRANDE IMPORTÂNCIA PARA O CONTROLE DO PROCESSO CORROSIVO. VELOCIDADE MÉDIA POR EXEMPLO, COM BASE NA VELOCIDADE MÉDIA PODE-SE ESTIMAR O TEMPO DE VIDA ÚTIL DE UM A ESTRUTURA. CLASSIFICAÇÃO PODE SER OBTIDA PELA MEDIDA DE DIFERENÇA DE PESO APRESENTADA PELO MATERIAL METÁLICO OU PELA CONCENTRAÇÃO DE ÍONS METÁLICOS EM SOLUÇÃO DURANTE INTERVALOS DE TEMPO DE EXPOSIÇÃO AO MEIO CORROSIVO. (DIMENSÃO: mg/dm2.dia ou mm/ano) VELOCIDADE MÉDIA CLASSIFICAÇÃO ESTA É A VELOCIDADE COM QUE O METAL ESTÁ SE CORROENDO EM UM DETERMINADO INSTANTE E PODE SER OBTIDA ATRAVÉS DA DETERMINAÇÃO DA CORRENTE DE CORROSÃO. PORTANTO A MASSA DE METAL CORROÍDO É DADA PELA LEI DE FARADAY. VELOCIDADE INSTANTÂNEA m = Eqe x Icor x t Onde: m massa do metal corroída Eqe equivalente eletroquímico do metal Icor corrente de corrosão t tempo Obs.: A corrente de corrosão não pode ser determinada diretamente, portanto utilizam-se métodos indiretos para sua medição. Consequentemente a medida da velocidade instantânea não é tão simples quanto a velocidade média. FATORES INFLUENTES NA VELOCIDADE DE CORROSÃO VÁRIOS FATORES PODEM INFLUENCIAR NA VELOCIDADE DE CORROSÃO, PARA UMA APRESENTAÇÃO MAIS OBJETIVA, SERÃO CITADAS SUAS INFLUÊNCIAS NA VELOCIDADE DE CORROSÃO DO FERRO E DO AÇO, QUE SÃO OS MATERIAIS METÁLICOS MAIS UTILIZADOS. SALIENTA-SE QUE ESTES EFEITOS NÃO OCORREM ISOLADAMENTE E SÃO INTERDEPENDENTES. a) OXIGÊNIO DISSOLVIDO: Em água neutra a corrosão do ferro depende da presença do oxigênio (na ausência do mesmo, a velocidade de corrosão é desprezível). No início a velocidade de corrosão é rápida, mas a formação de óxidos (passivação) tende a reduzir essa velocidade. O aumento da concentração de oxigênio de início acelera a corrosão do ferro, pelo consumo de elétrons gerados na reação anódica. 2 H2O + O2 + 4 e - 4 OH- Posteriormente, atinge-se uma velocidade crítica, na qual a velocidade de corrosão decresce. FATORES INFLUENTES NA VELOCIDADE DE CORROSÃO b) pH: na figura abaixo tem-se o efeito do pH na velocidade de corrosão do ferro em água aerada e temperatura ambiente. – Entre pH 4 e 10: taxa de corrosão independe do pH, mas depende da rapidez com que o oxigênio difunde para a superfície metálica – essa é dependente de fatores como a concentração de oxigênio, temperatura e a velocidade do eletrólito. – Em pH < 4, o aumento da velocidade de corrosão do ferro deve-se à possibilidade de redução do H+ (desprendimento de H2). – Em pH > 10, a taxa de corrosão diminui, pois o ferro fica passivo em presença de álcalis e oxigênio dissolvido. 2 Fe + 2 NaOH + 2 H2O → 2 NaFeO2 + 3 H2 2 Fe + 2 NaOH + 3/2 O2 → 2 NaFeO2 + H2O Fe + 2 NaOH → Na2FeO2 + H2 Fe(OH)3 + NaOH → NaFeO2 + 2 H2O FATORES INFLUENTES NA VELOCIDADE DE CORROSÃO c) TEMPERATURA: tem efeitos antagônicos, pois – Se a temperatura aumenta, diminui-se a polarização (2 eletrodos diferentes ligados mergulhados em um eletrólito após um período passar a ter uma diminuição da ddp ), aumenta-se a condutividade dos eletrólitos e da difusão dos íons, o que aumenta a velocidade da corrosão. – Se a temperatura aumenta, diminui a solubilidade do oxigênio na água, diminuindo a velocidade da corrosão. c) SAIS DISSOLVIDOS: – aumentam a velocidade de corrosão: ação despolarizante, aumento da condutividade. – diminuem a velocidade de corrosão: precipitação de produtos de corrosão coloidais, diminuição da solubilidade do oxigênio, ação inibidora ou passivadora. DETERMINAÇÃO DA VELOCIDADE DE CORROSÃO TAXAS DE CORROSÃO: – determinada a partir de ensaios corrosão utilizando corpos de prova; – expressa a velocidade do desgaste verificado na superfície metálica (diferença de massa, área exposta, densidade do material e tempo); – a correta avaliação da as taxas de corrosão é, de modo geral, de grande importância para a determinação da vida útil provável de equipamentos e instalações industriais. – NACE (National Association of Corrosion Engineers ) e ASTM (American Society for Testing and Materials) TAXAS DE CORROSÃO As taxas de corrosão podem ser expressas de acordo com o que segue (corrosão uniforme) mdd miligramas por decímetro quadrado de área exposta por dia mmpy milímetro penetração por ano mpy milésimo de polegada de penetração por ano ipy polegada de penetração por ano 𝑚𝑚𝑝𝑦 = ∆𝑚 × 13,56 𝐴 × 𝑡 × 𝜌 𝑚𝑝𝑦 = ∆𝑚 × 534 𝐴 × 𝑡 × 𝜌 Recomendação NACE Standard TM − 01 − 69 Onde: m perda de massa (mg) A área exposta (pol2) t tempo de exposição (horas) densidade do metal (g/cm3) TAXAS DE CORROSÃO Relações entre as formas de expressão das taxas de corrosão: 𝑖𝑝𝑦 = 𝑚𝑑𝑑 × 0,00144 𝜌 𝑚𝑑𝑑 = 𝑖𝑝𝑦 × 694 × 𝜌 𝑚𝑝𝑦 = 𝑚𝑑𝑑 × 1,44 𝜌 𝑚𝑚𝑝𝑦 = 𝑚𝑑𝑑 × 0,036 𝜌 Quando o ataque é uniforme e em meio químico, os metais podem ser divididos em três grupos de acordo com suas taxas de corrosão e aplicação projetada, de acordo com tabela abaixo: TC < 5 mpy Metais com boa resistência à corrosão, tanto que são apropriados para uso em partes críticas da estrutura/equipamento. 5 < TC < 50 mpy Metais usados no caso em que uma alta TC é tolerada como, por exemplo, em tanques, tubulações, corpo de válvulas. TC > 50 mpy Metais pouco resistentes, daí não ser recomendado o uso dos mesmos. TAXAS DE CORROSÃO Estimativa da taxa de corrosão localizada: No caso da corrosão por pite ou puntiforme, não há grande perda de massa, entretanto há grande desgaste em áreas específicas que podem levar a perfuração da região (corrosão intensa. Para este caso o cálculo é feito: 𝑇𝐶𝑝 𝑜𝑢 𝑇𝑝 = 𝑝 × 365 𝑡 Onde: p profundidade do pite mais profundo (mm) t tempo de exposição (horas) Unidade: [mm/ano] Classificação da corrosividade – NACE – RP – 07 – 75 TAXAS DE CORROSÃO Os valores de TC apresentados em diferentes tabelas referem-se aos materiais geralmente em estado puro; entretanto eles podem ser influenciados por impurezas, estado da superfície e tratamentos térmicos. Além disso, os meios corrosivos encontrados no campo contêm diversas substâncias que podem provocar ações secundárias, acentuando ou diminuindo a ação corrosiva. Portanto, é necessário um estudo cuidadoso, levando-se em consideração as condições operacionais e todos os fatores possíveis de influenciar no processo corrosivo, pois em grande parte dos casos de corrosão, não se tem corrosão uniforme, e sim corrosão sob tensão fraturante, por pites, em frestas, por fragilização pelo hidrogênio em torno de solda. 𝑉𝑖𝑑𝑎 ú𝑡𝑖𝑙 𝑜𝑢 𝑡𝑒𝑚𝑝𝑜 𝑟𝑒𝑚𝑎𝑛𝑒𝑠𝑐𝑒𝑛𝑡𝑒 = (𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑎𝑡𝑢𝑎𝑙 − 𝑒𝑠𝑝𝑒𝑠𝑠𝑢𝑟𝑎 𝑚í𝑛𝑖𝑚𝑎) 𝑇𝐶 Onde: espessura atual e espessura mínima são dadas em mm TC (taxa de corrosão) é dada em mm/ano Conhecendo a taxa de corrosão de um determinado material, pode-se estimar,por exemplo o tempo de vida de um equipamento (VIDA ÚTIL OU TEMPO REMANESCENTE). Para isto, usa-se a seguinte expressão: