Relatório de CORROSÃO PIEXP

Prévia do material em texto

UFRJ - UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO
ESCOLA DE QUÍMICA
DISCIPLINA: EQI 472- Processos Inorgânicos Experimental
PROF(A).:
Avaliação da Corrosividade de Meios Inorgânicos
Rio de Janeiro, 2019.
ÍNDICE
1. INTRODUÇÃO...............................................................................................................2
2. OBJETIVO.....................................................................................................................4
3. METODOLOGIA............................................................................................................4
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES..................................................................................5
5. CONCLUSÃO...............................................................................................................12
6.
BIBLIOGRAFIA.............................................................................................................12
1
1. INTRODUÇÃO
Corrosão é a transformação de um metal em um íon metálico pela sua
interação química ou eletroquímica com o meio em que se encontra (FREITAS,
2013). No qual o metal é convertido a um estado não metálico. Quando isto ocorre,
o metal perde suas qualidades essenciais, tais como resistência mecânica,
elasticidade, ductilidade e o produto de corrosão formado é extremamente pobre em
termos destas propriedades.
Para seu estudo, os processos de corrosão podem ser classificados segundo
o MEIO em que ocorrem e segundo sua MORFOLOGIA. A seguir são apresentadas
as classificações e suas definições (PONTE, 2003).
Classificação segundo o Meio:
a) Corrosão Química: São os casos em que o metal reage com um meio
não iônico como, por exemplo, ocorre no caso de oxidação ao ar a alta temperatura
(PONTE, 2003).
b) Corrosão Eletroquímica: Em todos os casos de corrosão ocorre a
participação de íons metálicos. No entanto, define-se corrosão eletroquímica para os
casos em que ocorre um transporte simultâneo de eletricidade através de um
eletrólito. A este importante grupo pertencem a corrosão em soluções salinas e água
do mar, a corrosão atmosférica, a corrosão em solos, etc. (PONTE, 2003)
Classificação segundo a Morfologia:
● Corrosão uniforme: Quando a corrosão se processa de modo uniforme
em toda a superfície atacada. Esta forma é comum em metais que não
formam películas protetoras, como resultado do ataque;
● Corrosão por placas: Quando os produtos de corrosão formam-se em
placas que se desprendem progressivamente. É comum em metais que
formam película inicialmente protetora, mas que, ao se tornarem
espessas, fraturam e perdem aderência, expondo o metal a novo ataque;
● Corrosão alveolar: Quando o desgaste provocado pela corrosão se dá
sob forma localizada, com o aspecto de crateras. É frequente em metais
2
formadores de películas semi protetoras ou quando se tem corrosão sob
depósito, como no caso da corrosão por aeração diferencial;
● Corrosão por pite: Quando o desgaste se dá de forma muito localizada e
de alta intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e
bordos angulosos. A corrosão por pite é frequente em metais formadores
de películas protetoras, em geral passivas, que, sob a ação de certos
agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais se
tornam ativos, possibilitando corrosão muito intensa;
● Corrosão intergranular ou intercristalina: Quando o ataque se
manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis
austeníticos sensitizados, expostos a meios corrosivos;
● Corrosão transgranular ou transcristalina: Quando o fenômeno se
manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos grãos
do material, como no caso da corrosão sob tensão de aços inoxidáveis
austeníticos. (ICZ, 2019)
Figura 1: Tipos de corrosão
3
Para minimizar os efeitos da corrosão, é possível utilizar técnicas anticorrosivas,
como as proteções anódicas e catódicas, o recobrimento com outro metal mais
resistente a corrosão, galvanização e os revestimentos por pinturas e vernizes
(FIDALGO, 2015).
2. OBJETIVO
Avaliar a corrosividade de alguns meios inorgânicos sobre aço-carbono,
através de ensaios de imersão com medição de perda de massa.
3. METODOLOGIA
Foram separados 09 corpos de prova (CP) de aço-carbono, os quais foram
jateados com óxido de alumínio, para que sua superfície seja limpa. Todos os nove
foram devidamente pesados em balança analítica e suas dimensões tiradas por um
paquímetro digital.
Figura 2: Aparelhagem para jateamento de óxido de alumínio
Feitas as devidas medições, foram selecionados três meios corrosivos ao
quais estes corpos de prova estariam sujeitos. São eles: Coca-Cola Zero, Coca-Cola
Café e o energético Red Bull.
4
Figura 3: Meios utilizados - Coca-cola café, Red Bull e Coca-cola zero
As três bebidas foram postas, separadamente, em três diferentes tubos de
ensaio de comprimento alongado. Foram feitos grupos de 03 CP que foram
amarrados por fios de nylon dentro desses tubos contendo as bebidas (três CP para
cada bebida), evitando o contato dos CP com as paredes dos tubos.
Passada uma semana, os corpos de prova foram retirados do meio para a
decapagem química, selecionou-se um corpo de prova de cada tubo para realizar o
processo de decapagem e obter o tempo necessário que cada um leva para ter sua
variação de massa praticamente constante, e os outros corpos de prova foram
reservados.
Na decapagem, um corpo de prova de um dos meios foi imerso durante 5
segundos em uma solução de HCl 10% e em seguida lavado, secado por
completo(com o auxílio de um secador para acelerar o processo) e pesado em uma
balança analítica de 04 casas decimais, e esse processo se repetiu até que se
obtivesse sua massa constante ao decorrer das análises. O mesmo procedimento
foi realizado com outros dois corpos de prova dos outros dois meios.
Feitas as decapagens “modelo” para cada meio, foi possível plotar um gráfico
de variação de massa X tempo (chamada de curva de decapagem) para cada um
dos corpos decapados e obteve-se o tempo ideal para a decapagem de cada corpo
de prova em cada meio distinto e assim foi possível aplicar a decapagem nos outros
CP que restaram, emergindo cada um deles na solução de HCl 10% durante o
tempo medido como tempo ideal e repetindo o processo de lavagem, secagem e
pesagem em balança analítica.
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
Inicialmente, a fim de encontrar o tempo ideal de decapagem, um corpo de
prova de cada um dos 3 meios foi submetido ao processo de decapagem de 5 em 5
segundos com HCl concentrado, obtendo-se o valor da variação de massa nesses
intervalos com os seguintes resultados:
5
Tabela 1: Variação de massa em decapagem de corpo com Red Bull
Gráfico 1: Tempo Ideal de Decapagem para corpo com Red Bull
Tabela 2:Variação de massa em decapagem de corpo com Coca-cola de café
6
Gráfico 2: Tempo Ideal de Decapagem para corpo com Coca-cola de café
Tabela 3:Variação de massa em decapagem de corpo com Coca-cola zero
açúcar
Gráfico 3: Tempo Ideal de Decapagem para corpo com Coca-cola zero
açúcar
7
Tabela 4: Tempo de decapagem para cada meio e o pH
A partir dos resultados do tempo de decapagem, pode-se verificar que o meio
da Coca-cola zero açúcar necessitou o maior período até estabilização da variação
de massa (△mg) e também apresentou menor pH.
Medidas e cálculo da área total dos corpos-de-prova de aço-carbono
Afim de que todas as medições (comprimento, largura e espessura) fossem
contabilizadas, foram retiradas três medidas, em três pontos diferentes e para o
cálculo, utilizou-se um valor médio. A partir desses dados, obteve-se a área
superficial total do corpo que corresponde:
𝐴 = 2(𝐶𝐿 + 𝐶𝐸 + 𝐿𝐸) − π(𝐷/2)²𝐸
Para que fosse realizada o cálculo da taxa de corrosão, foram obtidos o
comprimento(C), espessura(E), largura(L) e diâmetro da circunferência vazada(D)
de cada um dos corpos de prova antes da corrosão, além da massa dos corpos pré
e pós-corrosão, como pode serverificado nas tabelas abaixo:
8
Meio n° L(mm)
C
(mm)
E
(mm)
D
(mm
)
L
médio
C
médio
E
médio
D
médio
A
média
(cm2)
Red
Bull
P7G 13,38 63,19 3,14 3,01
14,19 63,49 3,23 3,20 22,78
P12
G 14,65 63,90 3,25 3,30
P14
G 14,55 63,39 3,30 3,28
Coca
Zero
P7 11,27 71,18 3,30 1,67
11,62 71,77 2,96 1,73 21,55P76 11,90 72,06 2,49 1,77
PX 11,69 72,08 3,08 1,74
Coca
Café
Py 11,60 70,37 2,89 1,72
11,66 70,82 3,02 1,73 21,43P06 11,34 71,23 3,10 1,69
P02 12,03 70,87 3,08 1,79
Tabela 5: Medidas de comprimento, largura, espessura e diâmetro de cada corpo e
área média por meio
Pesagem dos corpos-de-prova
Para verificar a diferença de massa dos corpos de prova proveniente da corrosão,
foi gerada uma média entre os resultados de um mesmo meio, compilados na tabela
abaixo:
corpo de
prova meio m0 (g) m final(g) △m(g)
△m
média(g)
P7G
Red Bull
11,9247 11,8634 0,0613
0,0403P12G 13,6718 13,6595 0,0123
P14G 12,9415 12,8942 0,0473
P7
Coca Zero
Açúcar
11,1832 11,1575 0,0257
0,0231P76 10,7103 10,6830 0,0273
Px 11,3524 11,3362 0,0162
Py
Coca Café
10,0052 9,9866 0,0186
0,0220P06 11,4692 11,4508 0,0184
P02 10,9906 10,9615 0,0291
9
Tabela 6:Diferença de massa dos corpos de prova após a corrosão
Entre os resultados de △m obtidos nas análises, pode-se verificar uma
grande variação nos corpos de prova do meio Red Bull. Um dos motivos do aumento
do erro se deve a um manuseio incorreto na balança, ao tarar entre as medidas, o
que causou esse grande desvio.
Em todos os 9 corpos de prova foi verificado uma diminuição da massa, o que
atesta que houve a corrosão utilizando os 3 meios. Assim, mesmo antes do cálculo
da taxa de corrosão, já é possível inferir que os 3 meios utilizados possuem alguma
capacidade corrosiva frente a aço-carbono.
Cálculo da taxa de corrosão
A partir dos parâmetros verificados e medidos anteriormente, pôde-se então
calcular a taxa de corrosão (TC), em milímetros ao ano, segundo a equação a
seguir:
𝑇𝐶(𝑚𝑚/𝑎𝑛𝑜) = Δ𝑚 𝑥 𝐾ρ 𝑥 𝐴 𝑥 𝑡
Onde: Δm = minicial - mfinal [g]
K = 87600
ρ = densidade do aço-carbono = 7,86 [g/cm³]
A = área do corpo de prova [cm²]
t = tempo de imersão = 168 [h]
Meio Área(cm²)
Área média
(cm²)
Δm (g) Δm médio (g) TC
(mm/ano)
TC médio
(mm/ano)
Red Bull
21,49
22,78
0,0613
0,0403
0,1892
0,119523,55 0,0123 0,0346
23,31 0,0473 0,1346
Coca-Cola
Zero
21,41
21,55
0,0257
0,0231
0,0796
0,071221,27 0,0273 0,0851
21,94 0,0162 0,0490
Coca-Cola
Café
20,99
21,43
0,0186
0,0220
0,0588
0,067921,20 0,0184 0,0576
10
22,08 0,0291 0,0874
Tabela 7: Cálculo da Taxa de corrosão de cada corpo de prova
Verificando as taxas de corrosão, percebe-se que as de cada solução, em
ordem decrescente, são: Red Bull (0,1195 mm/ano), Coca-Cola Zero Açúcar (0,0712
mm/ano) e Coca-Cola Café (0,0679 mm/ano). A menor taxa ser a do meio de Red
Bull não condiz com os resultados esperados, haja visto que este apresenta o maior
pH entre os 3 meios utilizados e que soluções apresentando pH nos extremos de
alcalinidade ou acidez tendem a ser mais corrosivos. Entre as hipóteses levantadas
para explicar essa divergência, estão:
- Falha verificada na tara da balança analítica entre as pesagens dos corpos de
prova no meio Red Bull;
- Possível erro humano no tempo de decapagem;
- Possível resquício de material corroído que não foi retirado na limpeza
manual dos corpos de prova.
Em relação a influência da altura de imersão dos corpos de prova nos meios
utilizados, não foi verificado grandes variações de Δm, porém os corpos imersos no
meio do tubo obtiveram um resultado de taxa de corrosão levemente melhor.
De acordo com a norma NACE RP-07-75, da National Association of
Corrosion Engineers, os meios corrosivos podem ser classificados como processos
generalizados e ou de corrosão localizada, de acordo com a taxa de corrosão, como
é mostrado abaixo:
Taxa de corrosão
[mm/ano]
Corrosão
puntiforme
[mm/ano]
Classificação
NACE RP-07-75
< 0,025 < 0,13 baixa
0,025 a 0,12 0,13 a 0,20 moderada
0,13 a 0,25 0,21 a 0,38 alta
> 0,25 > 0,38 severa
Tabela 8: Classificação dos meios corrosivos com relação a processos
generalizados
11
Considerando os resultados obtidos, a corrosão é uniforme e é possível
classificar os 3 meios em corrosividade moderada, pois para todos as taxas de
corrosão foram entre 0,025 e 0,12 mm/ano.
A classificação se mostra condizente, considerando que os 3 meios
apresentaram pH’s próximos e entram em contato direto com o corpo humano,
sendo recomendável não apresentar taxas de corrosão altas ou severas.
5. CONCLUSÃO
De acordo com o experimento,o tempo de decapagem para as soluções
analisadas foi de 30 segundos para o Red Bull, 45 segundos para a Coca-Cola Zero
e 40 segundos para a Coca-Cola Café.
Além disso, as taxas de corrosão também foram calculadas e assim, as
soluções foram classificadas de acordo com a Classificação NACE RP 07 75. Os
resultados de taxa de corrosão determinados foram: (0,1195 mm/ano) para o Red
Bull, (0,0712 mm/ano) para a Coca Zero e (0,0679 mm/ano) para a Coca Café, sendo
os 3 meios classificados com corrosividade moderada.
Os resultados obtidos correspondem em boa parte aos resultados esperados,
considerando a presença de ácidos orgânicos (Taurina) e inorgânicos (ácido
fosfórico) nas 3 bebidas utilizadas, demonstrando sucesso parcial dos experimentos
realizados.
6. BIBLIOGRAFIA
ICZ. Corrosão. Instituto de Metais não-ferrosos. São Paulo, Brasil. 2019. Disponível
em: http://www.icz.org.br/corrosao.php. Acesso em: set. 2019
DPI. Avaliação dos parâmetros de otimização de obtenção de cal. Apostila de
Processos Inorgânicos Experimental - Roteiro de Aulas Práticas. Departamento
de Processos Inorgânicos. Escola de Química. Universidade Federal do Rio de
Janeiro. Rio de Janeiro, Brasil. 2011.
FIDALGO, Ana Beatriz Arruda. Tecnologia dos Materiais, Aula 12. FATEC Santo
André. São Paulo, Brasil. 2015. Disponível em:
https://docplayer.com.br/6648982-Aula-12-corrosao-definicao-tipos-de-corrosao-prev
encao-a-corrosao.html. Acesso em set. 2019.
12
PONTE, Haroldo de Araújo. Fundamentos da Corrosão. Universidade Federal do
Paraná. Curitiba, Brasil. 2003. Disponível em:
http://www.gea.ufpr.br/arquivos/lea/material/Apostila%20Corrosao.pdf. Acesso em
set. 2019
13