EXERCÍCIOS - taxas de corrosão COM GABARITO

Esta é uma pré-visualização de arquivo. Entre para ver o arquivo original

ETEC RAPOSO TAVARES – CURSO TÉCNICO DE QUÍMICA – PROCESSOS ELETROQUÍMICOS - CORROSÃO
EXERCÍCIOS – TAXAS DE CORROSÃO
A taxa de corrosão, em mm/ano é calculada pela expressão:
Onde:
mm/ano: perda de espessura, em mm por ano
m = perda de massa, em mg
S = área exposta, em cm2	
t = tempo de exposição, em dias
ρ= massa específica do material, em g/cm3
1. Foram feitos ensaios de corrosão em chapa de aço em meio ácido e os dados foram obtidos estão apresentados na tabela abaixo. Calcule a taxa de corrosão para cada ensaio e a taxa média de corrosão para o material. Considere a densidade do aço como sendo 7,8 g/cm3.
	Tempo de imersão
(min)
	Área total do cp
(cm2)
	Massa inicial
(g)
	Massa final
(g)
	10
	8,8038
	6,4895
	6,4886
	20
	8,97374
	7,3623
	7,3595
	40
	6,60685
	5,1144
	5,1111
	80
	8,17098
	6,2494
	6,2407
	160
	8,64317
	7,0038
	6,9859
	320
	6,82718
	4,9867
	4,9544
2. Uma placa metálica foi removida de um navio submerso. Estimou-se que a área original da placa era de 800 cm2 e que cerca de 7,6 kg do material da placa foram corroídos durante a submersão. Assumindo que a taxa de corrosão do metal em água do mar é de 4 mm/ano, estime o tempo, em anos, que o navio permaneceu submerso. A densidade do metal é de 4,5 g/cm3.
3. Os seguintes valores de perda de massa de corpos de prova de aço iguais, de 10 cm2 de área cada, foram encontrados quando estes foram imersos em água do mar por tempos distintos. Considere a densidade do aço como sendo 7,8 g/cm3.
	Dias
	0,5
	1
	2
	4
	8
	30
	Δm (mg)
	1,0
	1,9
	3,6
	7,0
	12
	24
a. Represente as perdas de massa em função do tempo, graficamente. 
b. Supondo que os corpos de prova tivessem inicialmente 5 g, calcule para cada tempo a massa final do respectivo corpo de prova e represente o gráfico correspondente. 
c. Calcule a velocidade média de corrosão ao fim dos trinta dias em mm/ano 
d. Diga se a corrosão foi de velocidade constante com o tempo, ou acelerada ou, ainda, retardada. 
e. Levante hipóteses sobre o motivo dos resultados obtidos.
4. Uma chapa de um material com densidade de 10 g/cm³, espessa e de área de 1 m², ficou exposta em um ambiente corrosivo por 10 anos. Durante esse tempo, ela teve uma perda de massa de 1 kg. Calcule a taxa de corrosão, em mm/ano do material.
5. Verdadeiro ou falso? Justifique.
a. Um equipamento com taxa de corrosão de 150 mpy, é aquele cuja espessura foi reduzida de
1,5 polegadas em 10 anos de exposição a um meio corrosivo. Certo ou errado?
R. Certo, perda de espessura = taxa de corrosão x tempo de exposição, então teremos: perda de
espessura = 150/1000 x 10 = 1,5 polegadas.
b. Se a taxa de corrosão de um equipamento for de 2 mm por ano, pode se dizer que ele deve furar após 2 anos.
R. Errado, a taxa de corrosão, mede a perda de espessura por ano, para calcular a vida é necessário
conhecer a espessura do equipamento.
c. Uma peça que durante 2 anos ficou totalmente mergulhada num meio corrosivo e apresentou uma redução de espessura de 10 mm, terá uma taxa de corrosão de 5 mm por ano.
R. Errado, porque a peça está exposta nas duas superfícies - taxa de corrosão = perda de espessura /
tempo de exposição x frentes de ataque, então teremos: taxa de corrosão = 10 / 2 x 2 = 2,5 mm/ano.
d. Um equipamento com espessura mínima de projeto igual a 10 mm, taxa de corrosão de 0,2 mm por ano devido ao produto armazenado e 0,05 devido a intempéries da região, em ambos os casos com corrosão uniforme, e espessura atual de 12 mm, terá uma vida remanescente de 8 anos.
R. Certo, vida remanescente = (espessura atual – espessura mínima) / (taxa de corrosão interna + taxa
de corrosão externa), então teremos: vida remanescente = (12 – 10) / (0,2 + 0,05) = 8 anos.
6. Uma placa metálica apresenta as seguintes dimensões: comprimento (C) = 80 mm , altura (A) = 20 mm, espessura (E) = 1,2 mm. Sua massa inicial é 14,976 g. A placa é totalmente imersa em um meio agressivo onde permanece durante 28 horas e 48 minutos. Após lavagem e secagem ao ar, a placa foi submetida a nova pesagem e apresentou massa 14,914 g. Admitindo que a corrosão seja uniforme, pede-se:
a) calcule a taxa de corrosão em mdd, ipy, mpy, mmpy e mih.
b) Classifique o material metálico quanto a resistência à corrosão com auxílio da tabela dada.
RESOLUÇÃO
a) Com os dados fornecidos, pode ser calculada a taxa de corrosão com base em (perda de massa) /(área x tempo)
As unidades correspondentes são (MDD) = (miligramas) / (decímetro quadrado x dia) ou
(MIH). = (miligramas) / (polegada quadrada x hora)
Cálculo em MDD
Perda de massa = 14,976 - 14,914 = 0,062 g ou 62 mg
Cálculo da área total em dm2
Área = 2x(CxA + CxE + AxE)
Onde:
C = 80 mm ou 8 cm ou 0,8 dm
A = 20 mm ou 2 cm ou 0,2 dm
E = 1,2 mm ou 0,12 cm ou 0,012 dm
A = 2 x (0,8x0,2 + 0,8x0,012 + 0,2x0,012) = 2 x 0,172 = 0,344 dm2
Cálculo do tempo em dias
Tempo = 28 h + 48 min
Como 60 min equivale a 1 h, 48 min equivalem a 0,8 h,
assim:
Tempo = 28 h + 0,8 h = 28,8 h
Como 24 h equivale a 1 dia, 28,8 h equivale a 1,2 dia.
Desta forma,
Tempo = 1,2 dia
MDD = 62 / (0,344 x 1,2) = 150,2 mdd
Cálculo em IPY
Pode ser aplicada a fórmula de conversão ipy = mdd / (696 x d), onde d é a densidade do material
Cálculo da densidade do material
Densidade = massa/ volume = 14,976 / (8 x 2 x 1,2) = 7,8 g/cm3
IPY = 150,2 / (696 x 7,8) = 0,0277 ipy
Cálculo em MPY
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mpy = 1000 x ipy
MPY = 1000 x 0,0277 = 27,7 mpy
Cálculo em MMPY
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mmpy = 25,4 x ipy
MMPY = 25,4 x 0,0277 = 0,703 mmpy
Cálculo em MIH
Pode ser aplicada a fórmula de conversão mih = 1,87x d x ipy
MIH = 1,87 x 7,8 x 0,0277 = 0,404 mih
b) Sendo a taxa de corrosão 27,7 mpy, conforme a tabela dada, o material apresenta média resistência à corrosão.
2) Tambores metálicos com 60 cm de diâmetro e 97,5 cm de altura, são utilizados para armazenamento de um produto liquido. Os tambores são usados deitados. Para 
armazenamento, é utilizado somente 90% do volume útil do tambor. A espessura da parede na parte cilíndrica é 1,8 mm e nos tampos 2,3 mm. Sabe-se que o tambor não mais
pode ser utilizado para a finalidade quando qualquer das espessuras ficar reduzida a 0,9 mm. Admitindo que a corrosão seja uniforme, pergunta-se:
a) qual o tempo de vida útil do tambor?
b) decorrido o tempo de vida útil, quais as espessuras da parede lateral, e do tampo?
Dados:
material metálico da parte cilíndrica: tc = 20 mdd e d = 7,6 g/cm3
material metálico dos tampos: tc = 10,60 x 10-2mih e d = 7,2 g/cm3
Resolução
a) Convertendo as unidades dadas para mmpy tem-se:
mmpy = 25,4 x mdd / (696 x d) = 25,4 x 20 / (696 x 7,5) = 0,097 mmpy
mmpy = 25,4 x mih / (1,87x d) = 25,4 x 10,60 x 10 -2 / (1,87 x 7,2) = 0,2 mmpy
redução máxima na parede cilíndrica = 1,8 - 0,9 = 0,9 mm
redução máxima nos tampos = 2,3 - 0,9 = 1,4 mm
tempo de vida útil da parede cilíndrica
0,097 mm penetração em 1 ano
0,900 mm penetração em X anos
X = 0,900 x 1 / 0,097 = 9,3 anos
tempo de vida útil dos tampos
0,2 mm penetração em 1 ano
1,4 mm penetração em Y anos
Y = 1,4 x 1 / 0,2 = 7 anos
O tempo de vida útil do tambor será 7 anos
b) Decorrido o tempo de vida útil, a espessura dos tampos será a mínima permitida 0,9 mm.
Cálculo da espessura da parede cilíndrica:
0,097 mm penetração em 1 ano
Z mm penetração em 7 anos
Z = 7 x 0,097 / 1 = 0,68 mm penetração
A espessura da parede cilíndrica será:
espessura = 1,8 - 0,68 = 1,12 mm
Page 2 of 2Conteúdo
2/4/2010http://online.unip.br/frmConteudo.aspx?idConteudo=72015&CodConteudoED=72015&...
Questão 5. Classificar quanto a resistência a corrosão um material metálico que apresenta um certo meio MDD igual a 60 e densidade 7,2 g/m3.
Questão 6. Tambores de aço com 80 cm de diâmetro interno e 98 cm de altura, são utilizados para o armazenamento de um produto líquido, cujo MDD do aço no meio considerado vale 20,5. Os tambores são armazenados deitados e para o armazenamento, é utilizado somente 80% do volume útil do tambor. A espessura da parede cilíndrica é de 2,1 mm e nos tampos 1,9 mm. A espessura
do tambor não mais pode ser utilizado para esta finalidade quando qualquer das espessuras ficar reduzida a 1,0 mm. Admitir corrosão uniforme. Densidade do Aço: 7,8 g/cm3.
Questão 7. A vida útil de um tanque construído com o material metálico “A” é de 25 anos. São disponíveis nos fornecedores os materiais “B” e “C”. As características dos materiais são dadas na tabela a seguir:
Qual a taxa de Corrosão de “A” em ipy e a opção mais favorável para substituir “A” em relação ao período de vida útil?
Questão 8. As paredes laterais e da base de um reservatório estão sujeitas internamente a corrosão uniforme segundo as taxas: TL= 84,9x10-3 mih e TB= 51,76 mdd. As espessuras das paredes laterais e da base ao cabo de 7300 dias não podem ser inferiores respectivamente a 18mm e 17,5mm.
A densidade do material é d=12,16 g/cm3, pede-se, as espessuras mínimas iniciais respectivamente das paredes laterais e da base em mm.
Dois equipamentos iguais que funcionam com duas placas deslizantes estão instalados em duas empresas diferentes produzindo o mesmo tipo de material. As taxas de desgaste dessas placas foram completamente diferentes nesses locais. Considerando que as manutenções foram exatamente as mesmas nessas duas empresas, discutir as razões para tal diferença. 
R:A diferença principal deve ter sido o ambiente em que as máquinas estavam instaladas, ou seja, aquela que teve maior desgaste deve estar num ambiente com uma quantidade maior de poeira em suspensão e/ou com poeiras com maiores tamanhos de partículas.
Determine a vida útil de um vaso de pressão pintado externamente que tem os valores de
espessura atuais e mínimos da tabela abaixo.
Resposta: vida útil = vida remanescente = (espessura atual – espessura mínima) / taxa de corrosão
Vida remanescente do vaso = 27,2 anos.
2) Considerando os dados da tabela abaixo referente ao resultado de um teste de campo feito com
amostras de metais diferentes, responda:
2.1) Qual a taxa de corrosão de cada amostra? Em mm/ano
Metal 01: como a corrosão é localizada será usada a taxa de corrosão por perda de espessura
Taxa de corrosão = (20 – 18) / 2.2 = 0,5 mm/ano
Valores em mm
04 03
02 01
Metal 02: como a corrosão é uniforme será usada a taxa de corrosão por perda de peso que é mais
precisa e pode ser usada quando a corrosão é uniforme
Taxa de corrosão = (peso incial – peso final) / tempo x área de exposição
Considerando 1 ano = 365 dias, então 2 anos = 730 dias
Área de exposição = 1 x (10x5) = 50 dm2 – 1 lado está protegido
Taxa de corrosão = (200 – 150) / 730 x 50 = 0,00136 mdd
2.2) Após quanto tempo cada amostra irá furar por corrosão?
Tempo para furar é quando a espessura chegar em zero.
Metal 01: tempo para furar = (espessura inicial – 0) / taxa de corrosão x frentes de ataque
Tempo para furar = (20 – 0)/ 0,5 x 2 = 20 anos
Metal 02: tempo para furar = (peso inicial -0) / taxa de corrosão
Tempo para furar = 200 / 0,00136 = 147058 dias = 402 anos
3) Qual deverá ser o intervalo de substituição para a curva de uma tubulação que tem uma taxa de
corrosão de 0,15 mm/ano, tem uma espessura mínima de 2,5 mm e espessura nominal de 4,5
mm, sabendo-se que a tubulação só pode ser liberada para substituição em intervalos de 2 anos
e ela está em operação desde 01/2000?
Cálculo da vida da curva: vida = (espessura atual – espessura mínima) / taxa de corrosão
Vida = (4,5 – 2,5) / 0,15 = 13,3 anos, portanto a curva deve ser substituída a cada 12 anos.
Pode-se determinar a velocidade ou taxa de corrosão de diversas maneiras. As mais comuns
são:
1. Perda de massa por unidade de área por unidade de tempo. Ex: mdd- mg/dm2.dia;
g/m2.ano etc.
2. Perda de espessura por unidade de tempo. Ex: mm/ano ou mpa; milésimo de
polegada por ano ou mpy
3. Densidade de corrente de corrosão. Ex: mA/cm2; A/ cm2 etc.
Como a velocidade não necessariamente é constante, é preciso sempre especificar se o
dado é um valor instantâneo ou um valor médio em um certo intervalo de tempo.
A medida de perda de massa, por exemplo, é tradicionalmente feita com a imersão de
muitos corpos de prova pré-pesados no meio corrosivo e sua retirada subseqüente um
por vez ao longo do tempo. Assim, pode-se construir um gráfico de perda de massa x
tempo. A tangente à curva resultante em qualquer tempo, dará uma idéia da velocidade
instantânea naquele tempo. Por outro lado, o valor de perda de massa total ao fim do
tempo, dividido por todo este tempo dará uma idéia da velocidade média de corrosão.
Pode-se facilmente transformar um tipo de medida de taxa de corrosão em outro. Para
transformar densidade de corrente de corrosão em perda de massa por unidade de área
por unidade de tempo deve-se lembrar que : 1 A = 1C/s e que, pela lei de Faraday, para
Tempo, h
_DM_,
g/cm2 
DM
D t 
t1
DM/Dt = taxa de
corrosão em t1
dissolver um metal formando íons ( por exemplo Fe ++) são necessários 96500 C para cada
mol de elétrons separados dos átomos. Assim, se a densidade de corrente de corrosão do
ferro em um meio fosse de 12 μA/cm2, isto significaria que, por cm2, passam 12 x 10-6 C/s.
Logo
96500 C.......................1mol de eletrons .........0,5 mol de Fe++............28 g de Fe dissolvido
12 x 10-6 C X g de Fe dissolvido
Portanto_ 12 x 10-6 x 28 / 96 500 g/cm2. s. @ 3,48 x 10 -9 g/ cm2.s
Se for necessário, poderá ser multiplicado isto pelo fator correspondente para transformar a
taxa em perda de massa por hora, dia ou ano e também por dm2 ou m2 etc. Se se quiser
transformar em dados de perda de espessura por ano, precisa-se saber a densidade do
material.
Taxa de corrosão localizada
É bem mais complicado dar informações sobre a velocidade de corrosão quando esta não é
uniformemente distribuída sobre toda a superfície. Se a área corroída for bem delimitada e
nesta área houver uma perda de espessura razoavelmente constante, pode-se tentar
determinar a perda de massa e dividi-la pela área atingida. Se não, deve-se partir para outra
maneira de definir a velocidade do processo, ajudado muitas vezes com fotografias
elucidativas da maior ou menor localização da corrosão.
Quando se trata de corrosão por pites, isto é, restrita a áreas bem pequenas, em geral a
perda de massa é insignificante e não ajuda a dar idéia suficiente da gravidade do processo.
Por isto se procura determinar:
- o número de pites por unidade de área.
- o tamanho médio dos pites
- a profundidade máxima e a profundidade média dos mesmos.
Com auxílio de análise estatística pode-se fazer, então, previsões sobre o tempo necessário
para perfurar o material metálico
Problemas:
Os seguintes valores de perda de massa de corpos de prova de aço iguais, de 10 cm2 de área
cada, foram encontrados quando estes foram imersos em água do mar por distintos tempos.
Dias 0.5 1 2 4 8 30
DM, mg 1,0 1.9 3.6 7,0 12 24
1) Represente as perdas de massa em função do tempo, graficamente.
2) Represente também com DM2 em função de t.
3) Supondo que os cp´s tivessem inicialmente 5 g, calcule para cada tempo o peso do
respectivo corpo de prova e represente o gráfico correspondente.
4) Calcule a velocidade média de corrosão ao fim dos trinta dias em mdd, em mpy, em
mm/ano e a densidade de corrente de corrosão equivalente.
5) Calcule a velocidade instantânea de corrosão em 0,5 dias e em 4 dias.
6) Diga se a corrosão foi de velocidade constante com o tempo, ou acelerada ou, ainda,
retardada.
7) Levante hipóteses sobre o motivo dos resultados obtidos.
RESPOSTAS
5. Verdadeiro ou falso? Justifique.
a. R. Certo, perda de espessura = taxa de corrosão x tempo de exposição, então teremos: perda de espessura = 150/1000 x 10 = 1,5 polegadas.
b. R. Errado, a taxa de corrosão, mede a perda de espessura por ano, para calcular a vida é necessário conhecer a espessura do equipamento.
c. R. Errado, porque a peça está exposta nas duas superfícies - taxa de corrosão = perda de espessura /tempo de exposição x frentes de ataque, então teremos: taxa de corrosão = 10 / 2 x 2 = 2,5 mm/ano.
d. R. Certo, vida remanescente = (espessura atual – espessura mínima) / (taxa de corrosão interna + taxa de corrosão externa),
então teremos: vida remanescente = (12 – 10) / (0,2 + 0,05) = 8 anos.
Prof. Dr. Paulo César A. de Oliveira