Eletroquimica - Corrosão Galvânica - Grupo 1 - Final

Prévia do material em texto

CORROSÃO GALVÂNICA
Grupo 1:
André Shin
Bruno Lustosa 
Erick Conceição 
Felippe Lima
Jefferson Dohi 
Richard Cunha 
Victoria Baltazar
1
Definição
A corrosão galvânica ocorre quando dois materiais metálicos com potenciais diferentes entram em contato com um eletrólito, promovendo a transferência de elétrons devido à diferença de potencial (GENTIL, 1996).
A Tabela 1 apresenta a corrosão do ferro ao ser acoplado à diferentes metais. Nota-se que o metal que será o anodo da reação sofre corrosão muito mais acentuada do que o cátodo da reação.
Tabela 1 – Corrosão do ferro acoplado à diferentes metais.
Fonte: Gentil, 1996
2
2
Definição
A corrosão galvânica é comumente observada em:
Trocadores de calor cujos tubos são de alumínio e cuja água de resfriamento tem íons, causando perfurações nos tubos;
Tanques de aço-carbono cujo fluido passou anteriormente em uma tubulação de cobre, levando pequenas partículas deste metal por ação erosiva.
Deste modo, é importante evitar que um fluido circule por uma tubulação cujo material é catódico antes de circular por uma cujo material é anódico, conforme a Figura 1.
Fonte: Gentil, 1996
Figura 1 – a) configuração que promoverá corrosão da tubulação de aço; 
b) configuração que promoverá corrosão das partículas de aço carregadas pelo fluido, mantendo a tubulação de cobre intacta.
3
Pontos para destacar:
-Mesmo com a inserção da flange isolante, a corrosão pode ocorrer devido à erosão causada pelo fluido na tubulação catódica. O fluido vai arrastar pequenos pedacinhos de cobre até o tubo de aço. Como o tubo de aço é o anodo em relação ao cobre, ele sofrerá corrosão. Quando a instalação se dá na configuração b da figura, o que sofrerá corrosão são as pequenas partículas de aço que são arrastadas para o tubo de cobre, mantendo a tubulação intacta.
3
Mecanismo de reação
Fonte: Gentil, 1996
Figura 2 – Opção de instalação quando não é possível inverter o sentido da corrente do fluido.
Mecanismo de reação da corrosão galvânica entre aço-cobre:
Uma opção para mitigar os problemas da corrosão galvânica é instalar um tubo com material anódico que possa ser facilmente substituído, conforme Figura 2.
4
Mecanismo de reação
Fatores que influenciam a taxa de ataque corrosivo galvânico:
Diferença de potencial de corrosão entre os dois metais;
Condições ambientais;
Natureza e condutividade elétrica do eletrólito;
Características de polarização dos dois metais: influência do eletrólito;
Inversão de polaridade
Películas passivas (passivação) como par Fe/Al em exposição atmosférica;
Fatores geométricos:
Distância entre os metais;
Proporção entre as áreas do ânodo e do cátodo;
Efeito eletroquímico do cátodo diluído sobre uma área muito grande do ânodo.
5
Proteção e prevenção
Evitar o contato direto dos metais;
Uso de metais de nobreza próximas;
Isolamento de materiais de potenciais diferentes:
Evitar troca de corrente elétrica.
Aplicar revestimentos protetores.
Figura 3 –  Esquema do isolamento típico entre alumínio e aço.
Fonte: Adaptado de www.aluminiumdesign.net 
6
Proteção e prevenção
Controle de pH do eletrólito em relação ao inibidor utilizado;
Manter a relação entre a área catódica pela área anódica a menor possível; 
Uso de inibidores de corrosão;
Proteção catódica:
Uso de ânodo de sacrifício.
Figura 4 –  Ânodo de sacrifício
Fonte: Marinha – 2014 - CAP
7
ESTUDO DE CASO
Corrosão-Erosão em Usina Nuclear
Virgínia-EUA (1986)
Fonte - http://inspecaoequipto.blogspot.com/2013/09/caso-040-corrosao-erosao-em-usina.html?m=1
Figura 5 –  Usina nuclear em Virginia (EUA)
8
Caso 040: Corrosão-Erosão em Usina Nuclear / Virgínia-EUA (1986)
Em 1986 ocorreu um acidente na usina que ocasionou a morte de 4 operários e as causas estão relacionadas à deterioração de uma curvatura de 90º e 18”. 
Figura 7 –  Fratura na curvatura de 90º
Figura 6 – Esquema do processo de geração de energia elétrica do reator nuclear número 2 de Surry County
Fonte - http://inspecaoequipto.blogspot.com/2013/09/caso-040-corrosao-erosao-em-usina.html?m=1
Fonte - http://inspecaoequipto.blogspot.com/2013/09/caso-040-corrosao-erosao-em-usina.html?m=1
9
Análises técnicas pós acidente
Após o acidente foram utilizadas algumas técnicas de caracterização para determinar as causas da falha, dentre elas: 
Tipo de material;
Integridade;
Micro e macro estrutura;
Análise na superfície interna do tubo;
Análise de fratura;
Espessura da parede do tubo.
Uma segunda análise química de caracterização da água foi feita para verificar o pH e os compostos dissolvidos, visto que o desgaste do material no cotovelo pode ser ocasionado por diversos fatores. 
10
Resultados das análises
liga de cobre foi utilizada no sistema
Uma liga de cobre, foi adotada como o material para o tubo de trocador de calor (steam generator) que antecede a curva de aço de carbono.
pH da água era inadequado
Para o sistema da tubulação que era de aço-carbono, que era mantido entre 8.8 a 9.2, mas a proteção desse sistema deve ser mantida em faixas de pH menores.
Curva de 90º:
Não tinha manutenções periódicas;
Estava próxima a uma região de escoamento turbulento que favorecia o atrito do fluido com a tubulação;
Não havia acompanhamento da perda de espessura da tubulação. 
11
Ações corretivas e preventivas
Medidas adotadas:
A tubulação de aço carbono foi substituída por uma de aço inoxidável:
O aço inoxidável é mais resistente a corrosão;
Aumento do diâmetro da tubulação:
Para evitar regiões de derivas, diminuindo a velocidade do sistema e, consequentemente, o atrito com o tubo.
Medidas preventivas:
Analisar sempre se há ou não desgaste na parede do tubo;
Instalar tubulações de diâmetros maiores caso haja diminuição na espessura do tubo após a medida acima;
Adicionar amoníaco e hidrazina na água para evitar a corrosão do aço carbono;
Substituir o material do tubo caso o fluido seja muito corrosivo;
Projetar a tubulação com o mínimo possível de regiões no qual há um aumento da velocidade de escoamento.
12
Conclusão 
Verificou-se que a principal causa da corrosão galvânica do estudo de caso foi a alta velocidade da água que estava corroendo a tubulação de aço-carbono então foi necessário diminuir a vazão do fluido na tubulação;
Temos que uma liga de cobre utilizada para o tubo de trocador de calor antecede a curva de aço de carbono ocasionando ação corrosiva;
Além de que a curva fraturada não era objeto de inspeção periódica e nem acompanhada em paradas de manutenção, portanto, o acompanhamento de perda da espessura não era realizado;
No geral, o principal fator para a escolha da proteção da corrosão galvânica foi o custo benefício já que a proteção deve ter um preço acessível, com uma boa eficácia, além da necessidade de ter uma longa durabilidade.
13
Referências bibliográficas
Corrosão-Erosão em Usina Nuclear / Virgínia-EUA (1986). Disponível em:< http://inspecaoequipto.blogspot.com/2013/09/caso-040-corrosao-erosao-em-usina.html?m=1>. Acessado em: 19/02/2021
GENTIL, V. Corrosão. Rio de Janeiro. 3ª. Ed. LTC, 1996.
WOLYNEC, Stephan. Técnicas Eletroquímicas em Corrosão. São Paulo. EDUSP, 2003. Capítulo 7.
14
OBRIGADO!
15