5CMPR-Corrosão e Mecanismos de Proteção Aula Inibidores

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5CMPR- Corrosão e Mecanismos de Proteção
Anastácia Evangelina da Fonsêca Santos, D.Sc.
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	Ementa:
 Nesta disciplina o aluno conhecerá os temas que permeiam os fenômenos de corrosão assim como as técnicas e processos usados para preveni-la, estudando as reações no processo corrosivo, os tipos de corrosão, seus agentes causadores, as taxas em que ocorrem, além dos inibidores e revestimentos protetores existentes.
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	Objetivos:
	Apresentar os princípios básicos de corrosão de materiais, os meios corrosivos e dos vários tipos de corrosão. Fornecer subsídios necessários para que o aluno seja capaz de: 
	Entender a relação entre conceitos básicos de eletroquímica e os fenômenos responsáveis pela corrosão dos materiais metálicos;
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	Distinguir os fenômenos responsáveis pela corrosão dos materiais metálicos e os danos diretos ou indiretos causados a natureza pela corrosão;
	Relacionar as possíveis causas da corrosão;
	Propor soluções para problemas de corrosão e seu impacto ambiental.
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	Conteúdo:
	1. Corrosão
	2. Mecanismos Básicos de Corrosão
	3. Meios Corrosivos
	4. Tipos de corrosão
	5. Métodos para combate à corrosão
	6. Inibidores de corrosão
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	Conteúdo:
	7. Revestimentos metálicos
	8. Revestimentos não metálicos inorgânicos
	9. Revestimentos não metálicos orgânicos
	10. Proteção catódica e anódica
	11. Ensaios de corrosão
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	Gentil, V. Corrosão, Rio de Janeiro, LTC, 2011.
	Gemelli, Enori. Corrosão de materiais metálicos e sua caracterização. Rio de Janeiro, LTC, 2001.
	Telles, Pedro Carlos Silva. Materiais para equipamentos de processo, 
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	AP1: 02/04
	AP2: 11/06
	Subs: 18/06
	E.F.: 25/06
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COMBATE À CORROSÃO
A corrosão pode ter consequências diretas e indiretas, sendo algumas delas de natureza econômica, tais como:
	Substituição de equipamento corroído;
	Paralisação do equipamento por falhas ocasionadas pela corrosão;
	Emprego de manutenção preventiva – pintura, adição de inibidores de corrosão, revestimentos, etc.;
	Contaminação ou perda de produtos;
	Perda de eficiência do equipamento, como ocorre em caldeiras, trocadores de calor, bombas, etc.;
	Superdimensionamento de projetos;
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COMBATE À CORROSÃO
Os métodos práticos, adotados para diminuir a taxa de corrosão dos materiais metálicos, podem ser esquematizados segundo Vernon:
	Condições ambientais em que os diferentes métodos são comumente usados representados pelas letras:
	A : atmosfera
	W : submersa em água
	G : Subterrânea
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COMBATE À CORROSÃO
Métodos baseados na modificação do processo:
	Projeto da estrutura (A, W, G);
	Condições da superfície (A, W, G);
	Pela aplicação de proteção catódica (W, G).
Métodos baseados na modificação do meio corrosivo:
	Desaeração da água ou solução neutra (W);
	Purificação ou diminuição da unidade do ar (A);
	Adição de inibidores de corrosão etc. (W) (A e G em casos especiais). 
Métodos baseados na modificação do metal:
	Aumento da pureza (A, W, G);
	Adição de elementos – liga (A, W, G);
	Tratamento térmico (A, W, G).
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COMBATE À CORROSÃO
Métodos baseados nos revestimentos protetores:
	Revestimentos com produtos da reação – tratamento químico ou eletroquímico da superfície metálica (A e W);
	Revestimentos orgânicos – tintas, resinas ou polímeros etc. (A, W, G);
	Revestimentos inorgânicos – esmaltes, cimentos (A, W, G);
	Revestimentos metálicos (A, W e G);
	Protetores temporários (A).
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COMBATE À CORROSÃO
A solução econômica para o controle da corrosão é dada por algumas fórmulas, como a de Uhlig, que fornece a economia ou prejuízo anual com a troca do material:
T : vida, em anos, do material (A)
L : custo dos trabalhos de reparos, por ano, usando-se material (A)
C : custo do material
ΔT : prolongamento da vida do material quando se usa material (B)
ΔC : aumento do custo do material quando se usa material (B)
P : perda de produção por motivo de paradas não-programadas por ano.
Deste valor é deduzido o valor das matérias-primas economizadas. Se o valor da expressão for positivo, representará o lucro, se negativo, o prejuízo.
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COMBATE À CORROSÃO
As medidas práticas mais comumente usadas para combater a corrosão são:
	Emprego de inibidores de corrosão;
	Modificações de processo, de propriedades de metais e de projetos;
	Emprego de revestimentos protetores metálicos e não-metálicos;
	Proteção catódica;
	Proteção anódica;
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INIBIDORES DE CORROSÃO
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INIBIDORES DE CORROSÃO
Inibidor é uma substância ou mistura de substâncias que, quando presente em concentrações adequadas, no meio corrosivo, reduz ou elimina a corrosão.
ASPECTOS A SEREM CONSIDERADOS PARA UTILIZAÇÃO SATISFATÓRIA DOS INIBIDORES:
Causas da corrosão no sistema
Identificar os problemas que podem ser solucionados com o emprego de inibidores.
Custo da sua utilização – levar em conta:
- Aumento da vida útil do equipamento;
- Eliminação de paradas não-programadas;
- Prevenção de acidentes resultantes de fraturas por corrosão;
- Aspecto decorativo de superfícies metálicas;
- Ausência de contaminação de produtos etc.;
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ASPECTOS A SEREM CONSIDERADOS PARA UTILIZAÇÃO SATISFATÓRIA DOS INIBIDORES - continuação:
Propriedades e os mecanismos de ação dos inibidores a serem usados
- Redução de ação de catalisadores devido à possibilidade de os inibidores ficarem adsorvidos nos catalisadores;
Verificar a compatibilidade entre o processo em operação e os materiais metálicos usados, afim de evitar efeitos secundários:
- Queda de eficiência térmica;
- Possibilidade de um inibidor proteger um material metálico e ser corrosivo para determinado metal, como ocorre com as aminas, que protegem aço mas atacam cobre e suas ligas.
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ASPECTOS A SEREM CONSIDERADOS PARA UTILIZAÇÃO SATISFATÓRIA DOS INIBIDORES - continuação:
Condições adequadas de adição e controle
- Formação de espuma em função de agitação do meio;
Evitar possíveis inconvenientes:
- Formação de grande espessura de depósito de fosfatos, silicatos ou carbonatos de cálcio pode dificultar as trocas térmicas;
- Efeitos tóxicos, como os provocados pelo nitrito de sódio, que é um bom inibidor para ferro e aço;
- Ação poluente se não for feito prévio tratamento dos despejos;
- Perda de inibidores devido à deficiente solubilidade no meio corrosivo;
- Reações entre os inibidores e possíveis contaminantes do meio corrosivo.
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CLASSIFICAÇÃO DOS INIBIDORES
Quanto à composição:
	Orgânicos;
	Inorgânicos.
Quanto ao comportamento:
	Oxidantes;
	Não-oxidantes;
	Anódicos;
	Catódicos;
	Adsorção.
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INIBIDORES ANÓDICOS
Os inibidores anódicos atuam reprimindo reações anódicas, ou seja, retardam ou impedem a reação do anodo.
Funcionam, geralmente, reagindo com o produto de corrosão inicialmente formado, ocasionando um filme aderente e extremamente insolúvel, na superfície do metal.
Substâncias como hidróxidos, carbonatos, silicatos e fosfatos terciários de metais alcalinos são inibidores anódicos.
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INIBIDORES ANÓDICOS
Os inibidores anódicos reagem com os íons metálicos Mn+ produzidos no anodo, formando produtos insolúveis que têm ação protetora.
Esses produtos são quase sempre de hidróxidos, resultando o íon OH- da hidrólise dos inibidores citados.
Exemplo:
CO32- + 2H2O → 2OH- + H2CO3
Mn+ + nOH- → M(OH)n
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INIBIDORES ANÓDICOS
Exemplo:
2Fe + NaNO2 + 2H2O → Fe2O3 + NaOH + NH3
Inibidor anódico
Película aderente e protetora
Observações importantes:
Os nitritos sofrem decomposição, em meio ácido, eles devem ser usados como inibidores somente em meio neutro ou alcalino, a fim de evitar:
2NO2- + 2H+ → 2HNO2 → H2O + NO + NO2
Os nitritos podem sofrer a ação de bactérias como a Nitrobacter vinogradsky, sofrendo oxidação para nitrato
NO2- + 1/2O2→ NO3-
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INIBIDORES ANÓDICOS
Observações gerais:
	Deve-se ter o cuidado de utilizar a quantidade adequada para a proteção. Para cada inibidor há uma concentração crítica na solução acima da qual há inibição;
	Se a concentração do inibidor apresentar valor mais baixo do que a concentração crítica, o produtoinsolúvel e protetor não se forma em toda a extensão da superfície a proteger;
	O emprego dos inibidores pode ser feito de maneira intermitente, isto é, após dosagem inicial com solução concentrada que forma a película protetora, pode-se reduzir a concentração;
	É recomendável o uso de dois ou mais inibidores, pois a ação combinada é muito maior que a soma de suas contribuições individuais.
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INIBIDORES ANÓDICOS
Exemplo – Ação inibidora de nitrito de sódio em gasolina:
Tabela. Ação inibidora de nitrito de sódio em gasolina.
	% NaNO2	Taxa de Corrosão (mm/ano)
	0,0	0,110
	0,02	0,076
	0,04	0,015
	0,06	0,000
	0,10	0,00
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INIBIDORES CATÓDICOS
Os inibidores catódicos atuam reprimindo reações catódicas. São substâncias que fornecem íons metálicos capazes de reagir com a alcalinidade catódica, produzindo compostos insolúveis.
Os compostos insolúveis envolvem a área catódica, impedindo a difusão do oxigênio e a condução de elétrons, inibindo o processo catódico.
Sulfatos de zinco, de magnésio e de níquel são usados como inibidores catódicos:
Zn2+
Mg2+
Ni2+
+
Zn(OH)2
Mg(OH)2
Ni(OH)2
Área catódica
Insolúveis
OH-
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Observações gerais:
	Os inibidores catódicos agem fazendo uma polarização catódica, e como o metal, no catodo, não entra em solução, mesmo que esse não esteja totalmente coberto, não haverá corrosão localizada nessas áreas;
	Quaisquer que sejam as suas concentrações, são considerados mais seguros que os anódicos;
	Costuma-se combinar o uso de inibidores anódicos e catódicos. Exemplo: emprego conjunto de sais de zinco e polifosfatos em água de sistemas de resfriamento;
INIBIDORES CATÓDICOS
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INIBIDORES DE ADSORÇÃO
Funcionam como películas protetoras. Algumas substâncias têm a capacidade de formar películas sobre as áreas anódicas e catódicas, interferindo com a ação eletroquímica.
Colóides, sabões de metais pesados e substâncias orgânicas com átomos de oxigênio, nitrogênio ou enxofre:
	Aldeídos;
	Aminas;
	Compostos heterocíclicos nitrogenados;
	Uréia e tiouréia substituídas.
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INIBIDORES DE ADSORÇÃO
As películas de proteção ocasionadas pelos inibidores de adsorção são afetadas por diversos fatores:
-Velocidade do fluido;
	Volume e concentração do inibidor;
	Temperatura do sistema;
	Tipo de substrato eficaz para adsorção do inibidor;
	Superfície metálica;
	Composição do fluido do sistema
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INIBIDORES DE ADSORÇÃO
Exemplo: 
Temperaturas limites para eficiência de inibidores na concentração de 0,2%:
	Inibidor	ºC
	cicloexilamina	32
	Ácido naftênico	46
	Ácido linólico	46
	Ácido esteárico
Laurato de zinco	88
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INIBIDORES DE ADSORÇÃO
Exemplo: 
Valores de inibidores usados para evitar o ataque por ácidos em concentração de até 10%:
	Inibidor	% inibidor
	Sulfeto de butila	0,003
	o-tolitiouréia	0,0034
	feniltiouréia	0,009
	tiouréia	0,011
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INIBIDORES DE ADSORÇÃO
Exemplo: 
Aminas octadecilamina, hexadecilamina e dioctadecilamina, têm sido usadas para evitar a ação corrosiva do CO2 em linhas de condensado.
Como são substâncias voláteis, são adicionadas nas águas de alimentação de caldeiras, sendo arrastadas pelo vapor, e assim protegem toda linha de condensado da ação corrosiva do ácido carbônico.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
Um material metálico se não for adequadamente protegido durante sua fabricação, estocagem ou transporte, pode sofrer corrosão antes mesmo de sua utilização. Entre os materiais mais sujeitos a este problema:
-Ferro e peças de aço;
-Zinco e peças zincadas ou galvanizadas;
-Cobre e suas ligas;
-Alumínio e suas ligas;
-Prata
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
Medidas usuais de proteção temporária contra corrosão:
	Controle do meio ambiente: ventilação, desumidificação, controle de impurezas do ar;
	Emprego de substâncias anticorrosivas formadoras de películas de proteção: óleos protetoras, graxas protetoras, etc.;
	Uso de embalagem adequada, usando papéis impregnados com inibidores de corrosão, inibidores voláteis e desidratantes (silica gel, aluminada ativada, etc.);
	Uso combinado das medidas anteriores.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
Nas formulações de protetivos temporários são usados componentes com diferentes propriedades:
	Materiais formadores de películas como óleos, graxas, ceras, resinas e vaselina;
	Solventes: água e solventes orgânicos como querosene e solventes clorados;
	Inibidores de corrosão, geralmente compostos polares de enxofre e nitrogênio;
	Agentes desaguantes;
	Neutralizadores de ácidos;
	Eliminadores de impressões digitais.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
Alguns inibidores muito utilizados:
-Naftenato de zinco;
-Sais de metais alcalinos ou alcalinoterrosos de óleos sulfonados;
-Sais de ácidos graxos (sabões de chumbo);
-Lanolina;
-Aminas ou misturas de aminas;
-Sais de ácido sarcosínico.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
Os protetivos temporários formadores de películas podem ser divididos em grupos e subgrupos:
	Protetivos temporários contra corrosão, aplicados por diluição em água:
	Protetivos emulsionáveis em água que deixam, por evaporação, uma película oleosa;
	Óleos protetivos solúveis em água, usados durante a usinagem;
	Produtos químicos solúveis em água que deixam por evaporação uma película protetora;
Aplicação: usados em ambiente interno, para proteção de peças de ferro ou de aço, durante operações intermediárias de usinagem.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
	Protetivos temporários contra corrosão, aplicados por diluição em água:
	Óleos anticorrosivos para proteger superfícies metálicas expostas;
	Óleos anticorrosivos para proteger superfícies internas de conjuntos montados;
	Óleos anticorrosivos para tanques de navios e similares
Aplicação: Proteção de chapas, fitas, peças estampadas, forjadas ou fundidas, compressores, bombas, motores e caixas de engrenagens.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
	Protetivos temporários contra corrosão, aplicados por diluição em solventes voláteis – líquidos anticorrosivos que, após evaporação do solvente, deixam uma película:
	Oleosa ou graxa do tipo não-secativo;
	Semi-secativa, cerosa e firme;
	Secativa dura, elástica e transparente, semelhante a um verniz;
	Plástica, facilmente destacável.
Aplicação: proteção de máquinas, eixos, ferramentas, peças de reposição, brocas e ferragens.
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INIBIDORES PARA PROTEÇÃO TEMPORÁRIA
	Protetivos temporários aplicados a quente:
	Produtos à base de vaselina e ceras que formam uma película macia, espessa e graxosa;
	Produtos termoplásticos formadores de película grossa, resistente e facilmente destacável.
Aplicação: proteção de peças usinadas ou retificadas, ferramentas, matrizes, tubos roscados e cabos de aço.
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INIBIDORES EM FASE VAPOR
Sólidos voláteis que, ao serem colocados em espaços fechados, saturam o ar com seus vapores. Os materiais colocados nessa atmosfera ficam recobertos por uma película dos inibidores que protege contra corrosão.
Inibidores em fase vapor:
- Sais resultantes das reações entre animais e ácidos fracos, como benzoato de dicicloexilamônio, benzoato ou nitrito de diisopropilamônio, carbonato de cicloexilamônio, carbonato ou benzoato de etanolamina e nitrito de dicicloexilamônio;
- Combinação de uréia e nitrito de sódio.
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