RELATÓRIO DE CORROSÃO - pregos em água

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INSTITUTO FEDERAL DO ESPÍRITO SANTO – IFES
COORDENAÇÃO DO CURSO TÉCNICO EM QUÍMICA – CTQ
CORROSÃO
KARINE MARTINS
KIANY FERREIRA
MARCELA FRANCISCO
TAYNNA CAMARGO
VANDERLEIA PAULA
Prática nº 3 (início 31/03 e término 04/04), Grupo G2
ELETRODOS DE SACRIFÍCIO
Disciplina: Corrosão
Professor: Mauro César Dimas
VILA VELHA
ABRIL - 2017
1 – INTRODUÇÃO
A corrosão é um processo físico ou químico na qual representa o desgaste de materiais metálicos ou não metálicos como borracha, madeira, entre outros. Os principais fatores que provocam a corrosão são o meio ambiente. Muitas vezes se torna um problema, pois diminui a vida útil de produtos de aço. A maioria dos metais são considerados, termodinamicamente instáveis por possuir uma tendência natural de sofrer corrosão e isso se deve a constante interação com o meio e a busca de estabilidade do metal. Por isso, tem-se uma simples definição que diz que Corrosão é considerada como sendo a tendência espontânea do metal de se reverter ao seu estado original, de mais baixa energia livre.
 A corrosão pode ser provocada de diferentes formas: Corrosão Atmosférica e Corrosão Química. A corrosão química baseia-se na interação/reação de um metal e um líquido ou gás que não seja eletrólito, decorre do ataque desse agente químico sem transferências de elétrons. Já a corrosão atmosférica é uma forma de corrosão generalizada de grande incidência, ocorre através da condensação da umidade na superfície do metal. Mais especificamente, essa corrosão nos metais, como o ferro, trata da reação do oxigênio, constituinte da atmosfera, com o metal, estando a superfície recoberta por uma película de água e agentes poluentes dissolvidos, chamado de eletrólito.
“A corrosão por pites é um tipo de ataque muito localizado, onde a destruição é confinada a pequenas áreas, da ordem de milímetros quadrados ou menos, resultando em pequenos furos que penetram o metal, enquanto que as outras partes de sua superfície permanecem passivas. O aparecimento do pite está relacionado à presença de certos ânions agressivos no meio. O mesmo metal pode mostrar diferentes potenciais de pite em diferentes ânions, mas, em geral, o íon cloreto é um dos mais agressivos de todos, desde que ele acarreta um baixo potencial de pite, sendo, também, o mais abundante na natureza. Em soluções de alta concentração de cloretos, o pite é caracterizado por um potencial mínimo, chamado de potencial de pite. Abaixo desse potencial, o metal permanece passivo e, acima dele, o pite é observado, sendo este um critério usado para sua detecção, embora um exame detalhado da região passiva mostre que a corrente de passivação é mais ruidosa em soluções de cloreto do que em soluções em que este íon esteja ausente” (Picon et al, 2010).
A corrosão por pites pode ser iniciada por um pequeno defeito de superfície, como um arranhão ou uma alteração local na composição, ou um dano à camada protetora. Superfícies polidas mostram maior resistência à esta corrosão. Para um material livre de defeitos, ”perfeito”, a corrosão por pite é causada predominantemente pela química do ambiente em que este se encontra, o qual podem conter espécies químicas agressivas como o íon cloreto.
Como a corrosão de metais de estruturas expostas, enterradas ou submersas pode prejudicar seu funcionamento, podem ser utilizados os chamados anodos de sacrifício, que são os metais utilizados como proteção catódica para a preservação de grandes estruturas que estejam enterradas ou submersas (parcial ou totalmente). Logo, tubulações, plataformas de petróleo, navios, píeres e mesmo edifícios de concreto armado necessitam ser protegidos, e cada vez mais este método tem sido o escolhido para tal função. O princípio da proteção catódica se baseia em levar o potencial de corrosão do equipamento a ser protegido para valores correspondentes à imunidade do material a ser utilizado como metal de sacrifício.
Os aços carbonos são ligas metálicas compostas basicamente de ferro, carbono, silício e manganês, podendo apresentar também outros elementos característicos ao processo de fabricação, em percentuais controlados. O aço carbono 1020 é um dos aços mais utilizados, devido a sua baixa temperabilidade, excelente forjabilidade e soldabilidade, porém sua usinagem é relativamente pobre. A microestrutura presente neste aço no seu estado normalizado é perlita fina e ferrita.
2 - OBJETIVOS
Observar o ataque de água de torneira e água do mar à alguns metais e ao prego e justificar os resultados.
3 – PROCEDIMENTOS 
3.1 – Materiais e reagentes
Água da torneira;
Água do Mar (praia de Itapuã);
Pregos;
Recipientes de plástico;
Fio de cobre;
Tira de Zinco;
Tira de Alumínio;
Tira de Cobre;
3.2 – Procedimento Experimental
Pesaram-se quatro pregos devidamente limpos e secos e anotaram-se suas respectivas massas. De mesma maneira fez o segundo grupo.
Ao prego 2 foi preso um pedaço de zinco. Ao prego 3 foi preso um pedaço de alumínio. Ao prego 4 foi preso um pedaço de cobre. O prego 1 ficou como referência. De mesma maneira fez o segundo grupo. 
Adicionou-se então um prego em cada vasilha de plástico e a esta foi adicionada água do mar. De mesma maneira fez o segundo grupo, porém adicionando água de torneira.
Deixou-se as vasilhas em ataque por 7 dias. 
Retiraram-se os pregos das vasilhas, limpou-se cada um, retirou-se as tiras de metal de cada um e pesou-se a massa de cada prego.
4 – RESULTADOS E DISCUSSÕES
4.1 – Resultados
Após deixar atacar os experimentos por 7 dias retirou-se os metais de sacrifício usados, lixou-se bem os pregos, secou-se os pregos no jato do ar condicionado e obteve-se as novas massas. Na Tabela 1 estão dispostos os resultados encontrados quanto aos pregos postos ao ataque de água do mar e na Tabela 2 estão dispostos os resultados encontrados quanto aos pregos postos ao ataque da água de torneira.
Tabela 1 – Resultados dos experimentos em meio da água do mar
	Água do mar
	Amostras (prego + metal descrito)
	Massa Inicial (g)
	Massa Final (g)
	Δmassa (g)
	Referência
	3,2177
	3,2119
	0,0058
	Zinco
	3,2144
	3,2100
	0,0044
	Alumínio
	3,2091
	3,2020
	0,0071
	Cobre
	3,2070
	3,2008
	0,0062
Tabela 2 – Resultados dos experimentos em meio da água de torneira
	Água de torneira
	Amostras (prego + metal descrito)
	Massa Inicial (g)
	Massa Final (g)
	Δmassa (g)
	Referência
	3,2137
	3,2038
	0,0099
	Zinco
	3,2507
	3,2083
	0,0424
	Alumínio
	3,2050
	3,1790
	0,0260
	Cobre
	3,2582
	3,2045
	0,0537
4.2 – Discussões
O processo de corrosão em água do mar profunda é caracterizado por baixas temperaturas, alta concentração de cloreto, baixa quantidade de oxigênio, presença de CO2 e H2S, microrganismos e alta concentração de sais dissolvidos. Entre os tipos de corrosão, a formação de pites é muito comum em água do mar e a mais difícil de se controlar (Mariano N. A. et al, 2006).
O experimento apresentado nesse relatório ocorreu em condições um pouco diferentes, sendo elas: presença de oxigênio pelo contato direto com o ar, presença de CO2 presente no meio e H2S, microrganismos e alta concentração de sais dissolvidos para as amostrar postas em água do mar. Para a amostra de água de torneira, observa-se uma pequena quantidade de sais dissolvidos, bem como os aditivos para proporcionar a limpeza adequada da água, variando de acordo com a qualidade da água retirada do rio.
No caso do zinco preso ao prego, não houve corrosão deste metal pela água do mar nem pela água de torneira, pois esse metal, possui bom desempenho na maioria das condições atmosféricas e é resistente também a corrosão por soluções salinas, como a água do mar. O zinco como ânodo é muito utilizado em água do mar, como em navios, barcos, píeres etc, devido a sua grande resistência a corrosão por ela proporcionada.
Reação de oxidação do zinco com a água:
Zn(s) + H2O(L) → ZnO(s) + H2(g)
Tratando-se do alumínio preso ao prego, também não houve ataque ao metal nem em água do marnem em água de torneira. Esse metal, assim como o zinco, é resistente a corrosão provocada pela atmosfera e também pela água do mar. Ligas de alumínio têm sido desenvolvidas e mais utilizadas para a aplicação em proteção catódica. Para essa utilização, é preciso que a formação natural de um óxido protetor sobre o Al seja evitada, pois, do contrário, se terá uma corrosão por pites.
Para o caso do cobre preso ao prego, o prego apresentou uma maior variação de massa do que o do prego referência, o que na teoria não deveria ocorrer, mas admitindo-se fatores externos como temperatura, solução de contato e erros experimentais que podem ter ocorrido ao longo do experimento, pode-se ainda equipara-los. É de conhecimento que o cobre apresenta fragilidade a corrosão pelo ar e pela água (Fontinha, I. R. et al, 2008). A água do mar é rica em diversos sais, porém sua maior concentração é em cloreto de sódio. Porém o cobre metálico não sofre reação frente a soluções de cloreto de sódio, por isso não houve corrosão do cobre disposto em água do mar. É provável que a água de torneira tenha componentes adicionados durante o seu tratamento, como por exemplo o hipoclorito, que tenham provocado o escurecimento do cobre.
2 Cu(s) + 2 H2O(l) → 2 CuOH(s) + H2 (g)
Na tabela 2 ocorreu algo inesperado: a variação da massa do prego denominado referência foi menor que todos os outros pregos que possuíam envolto em si metais de sacrifício. Essas informações foram obtidas pelo segundo grupo do experimento, porém deve-se admitir também neste caso fatores influenciadores de erros, já que segundo a teoria e a tabela de potencial de oxidação-redução, o resultado se apresenta contraditório. 
Comparando então as duas tabelas, tem-se que o resultado não foi o esperado, já que se observa que as maiores variações de massa se encontram na tabela 2, sendo que em teoria o meio mais agressivo é a água do mar, pois tem maior quantidade de íons dispostos no meio porque possui concentrações mais elevadas de sais e funciona como eletrólito forte, o que deveria ocasionar um processo rápido de corrosão.
O prego utilizado neste experimento era de aço 1020. Este tipo de aço sofre forte corrosão em meios em que há íons cloreto presentes (Alves, L. M. et al, 2014). Ao ser posto submerso em água do mar, o prego sofreu forte corrosão. A água de torneira, que também contém quantidades de cloreto, além de outros ânions, como sulfato e carbonato, também causou sua corrosão.
Nos pregos “referência” ocorre a oxidação do ferro metálico a cátion ferro:
Fe(s) → Fe2+ + 2e-
Simultaneamente, há a seguinte redução da água:
2H2O + 2e– → H2 + 2OH–
5 – CONCLUSÃO
Pode-se concluir que os resultados obtidos não corresponderam ao esperado segundo a teoria, mas permitiram a avaliação qualitativa da capacidade de eletrodos de sacrifício em peças de ferro imersas em meio aquoso e meio salino, alcançando-se, portanto, os objetivos desta prática.
6 – REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
FONTINHA, I. R., SALTA, M. M. Corrosão e conservação de estátuas de liga de cobre. Corrosão e Proteção dos Materiais, Vol. 27 N.º 3 (2008). Disponível em <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc34_3/10-EQ-37-10.pdf>. Acessado em 14 de abril de 2017.
JUNIOR, S. O. P. et al. Corrosão em tubulações de cobre utilizadas para condução de água. 6° COTEQ – Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos. 22° CONBRASCOR – Congresso Brasileiro de Corrosão. Salvador – Bahia. 19 a 21 de agosto de 2002. Disponível em <http://www.aaende.org.ar/ingles/sitio/biblioteca/material/PDF/COTE213.PDF>. Acessado em 14 de abril de 2017.
THE CHLORINE INSTITUTE. Tabela de Incompatibilidade do Hipoclorito de Sódio. Tradução de Wilton Nascimento da Silva. 20/08/2009. Disponível em <http://clorosur.org/wp-content/uploads/2015/04/tabela-incompatibilidade-port.pdf>. Acessado em 14 de abril de 2017.
ALVES, L. M. et al. Análise da corrosão do aço 1020 por meio de processamento de sinais. V Encontro Científico de Física Aplicada – Universidade Federal do Espirito Santo. Vitória/ES. Maio/2014. Disponível em <http://pdf.blucher.com.br.s3-sa-east-1.amazonaws.com/physicsproceedings/v-ecfa/009.pdf>. Acessado em 14 de abril de 2017.
PICON, C. A. et al. Estudo do mecanismo de corrosão por pites em água do mar de aços inoxidáveis supermartensíticos microligados com Nb e Ti. Revista Escola de Minas, v.63, n.1, p.65-69, 2010. Disponível em <http://www.producao.usp.br/bitstream/handle/BDPI/12128/art_FERNANDES_Estudo_do_mecanismo_de_corrosao_por_pites_2010.pdf?sequence=1&isAllowed=y>. Acessado em 14 de abril de 17.