aula 1 - conceitos introdutorios

Prévia do material em texto

Corrosão
Curso Técnico em Química
Prof: Flávia Souza
Conceitos introdutórios
Conceitos de oxidação – redução
Estudos de potencial de eletrodo
Tipos de pilhas eletroquímicas
Estudos de mecanismos e formas de corrosão
Mecanismos básicos de corrosão
Fatores intrínsecos e extrínsecos em meios corrosivos
Estudo de heterogenidades responsáveis por corrosão Eletroquímica
Tipos de corrosão
Métodos de prevenção e combate à corrosão
Programa 
Conceitos introdutórios
Conceitos
Importâncias
Custo
Custo Direto
Custo Indireto
Conservação de Reservas Minerais
Considerações Energéticas
Casos Benéficos de Corrosão
AULA 1 
A corrosão pode ser definida como a deterioração de um material, geralmente metálico, por uma ação química ou eletroquímica do meio ambiente aliada ou não a esforços mecânicos. 
(Vicente Gentil)
Definição de corrosão 
A definição Internacional para corrosão é:
"Physicochemical interaction between a metal and its environment which results in changes in the properties of the metal and which may often lead to impairment of the function of the metal, the environment, or the technical system of which these form a part". (ISO 8044-1986).
A IUPAC (International Union of Pure and Applied Chemistry) engloba a degradação de não-metais, bem como materiais metálicos, da seguinte forma :
"Corrosion is an irreversible interfacial reaction of a material (metal, ceramic, polymer) with its environment which results in consumption of the material or in dissolution into the material of a component of the environment. Often, but not necessarily, corrosion results in effects detrimental to the usage of the material considered."
Definição de corrosão 
Definição de corrosão 
A corrosão metálica pode ser definida como a interação físico-química de um metal com o meio, da qual resultam alterações das propriedades do metal e frequentemente degradação funcional. 
Trata-se de um processo eletroquímico que afeta a durabilidade e desempenho dos materiais. 
M  Mn+ + n e-
Definição de corrosão 
Como ocorre a corrosão? 
Ciclo dos Metais
Corrosão do Metal
Um exemplo familiar da corrosão, é a formação da ferrugem sobre o ferro, na presença de água e oxigênio.
2Fe + O2 + 2H2O → 2Fe(OH)2 
equação geral da formação da ferrugem
Como ocorre a corrosão? 
A corrosão é provocada por uma reação química.
A velocidade com que ocorre o processo de corrosão vai depender de alguns fatores:
Temperatura; 
Concentração de reagentes e produtos; Esforços mecânicos;
Erosão;
etc
Corrosão por fadiga em junta de expansão 
Corrosão por alta temperatura em bico queimador
Como ocorre a corrosão? 
Corrosão atmosférica em estátua
Corrosão localizada causada pelo solo
Como ocorre a corrosão? 
Perdas ou custos econômicos
Diretas
Indiretas
Aspectos ambientais
Reservas
Energia
Problemas causados pela Corrosão
1- Perdas ou Custos Econômicos
a) Perdas ou Custos Diretos (Cd)
	
As perdas diretas são as perdas associadas aos custos de substituição de peças que sofrem corrosão incluindo mão de obra, energia e custos de manutenção de processo de proteção.
Problemas causados pela Corrosão
1- Perdas ou Custos Econômicos
Perdas ou Custos Diretos (Cd)
custos de substituição de peças e equipamentos corroídos (incluindo mão de obra e energia gasta);
custos para manter processos de proteção (proteção catódica, revestimentos orgânicos e etc);
Problemas causados pela Corrosão
1- Perdas ou Custos Econômicos
Perdas ou Custos Diretos (Cd)
Problemas causados pela Corrosão
Custos Corretivos (Cdc)
reparos
reposição de material
Custos Preventivos (Cdp)
Revestimentos (pintura e outros)
Material resistente à corrosão
Proteção catódica
Inibidores de corrosão
Desumidificação de armazém
Cd = Cdc + Cdp
Problemas causados pela Corrosão
	São perdas em que os seus custos não estão inclusos no projeto. 
	
1- Perdas ou Custos Econômicos
b) Perdas ou Custos Indiretos (Cin)
Problemas causados pela Corrosão
Paralisações acidentais;
Perda de produto;
Perda de eficiência
Atrasos;
Multas;
Indenizações.	
1- Perdas ou Custos Econômicos
b) Perdas ou Custos Indiretos (Cin)
Problemas causados pela Corrosão
1- Perdas ou Custos Econômicos
b) Perdas ou Custos Indiretos (Cin)
Interrupção de produção
Perda de materiais
Perda de eficiência
Contaminação de produtos
CTotal = ( Cdc + Cdp ) + Cin
Preservação das reservas minerais.
Produção adicional destes metais para a reposição do que está sendo deteriorado.
Contaminação com produto de corrosão os efluentes.
Problemas causados pela Corrosão
2- Aspectos Ambientais
Reservas Minerais
Conservação das Reservas Minerais
Destruição dos materiais metálicos pela corrosão
Produção de materiais para repor o deteriorado
25% da produção mundial de aço é para reposição%
Mina de ferro Carajás, no Pará
O Brasil é o segundo maior produtor de ferro do mundo, com cerca de 235 milhões de toneladas. 
Ele é extraído em jazidas localizadas: no Quadrilátero Ferrífero, em Minas Gerais; 
na Serra dos Carajás, no Pará; 
no Maciço do Urucum, no Mato Grosso do Sul.
Reservas Minerais
O avanço e a obsolescência tecnológica são índices importantes na determinação dos custos diretos e indiretos creditados a corrosão.
CUSTOS ESTIMADOS:
 Estados Unidos: alcançam valores da ordem de 240 milhões de doláres;
Japão: 150 milhões de doláres;
Alemanha: 70 milhões de doláres.
REUTILIZAÇÃO DE MATERIAIS: 
AÇO: 30 A 40 % 
ALUMÍNIO: 60 A 70 %
Problemas causados pela Corrosão
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
	Mecanismos causadores de falha em plantas industriais	%
	Corrosão	29
	Corrosão em alta temperatura	7
	Cor. sob tensão/ fadiga combinada com cor./ fragilização por H2	6
	Fadiga	25
	Fratura frágil	16
	Sobrecarga	11
	Fluência	3
	Desgaste, abrasão e erosão	3
(Ferrante- 2004) 
Problemas causados pela Corrosão
FONTE: SILVA TELES
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
EXPLOSÃO DE CALDEIRA LTDA. (Curitiba – PR) 
DATA: 27/10/2000
MORTES: 02 / FERIDOS:8   
PERDAS: U$ 100 mil
ACIDENTES
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
VAZAMENTOS PETRÓLEO
ACIDENTES
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
CONTAMINAÇÕES PROVOCADAS POR POSTOS DE GASOLINA
ACIDENTES
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
CORROSÃO EM 
BANCADA DE TC
PERDAS DE MATERIAIS
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
CORROSÃO EM TUBOS DE CALDEIRA
PERDAS DE MATERIAIS
Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
2006
POLUIÇÃO ATMOSFÉRICA
1884Clique para editar os estilos do texto mestre
Segundo nível
Terceiro nível
Quarto nível
Quinto nível
Prevenir, no âmbito social:
acidentes (perda de vidas ou invalidez): queda de pontes e aviões, explosão de caldeiras, vazamento de oleodutos, desabamentos de estruturas metálicas, etc. 
insalubridade: causada por vazamentos de produtos tóxicos (líquido ou gás) 
defesa do consumidor: produtos de consumo com durabilidade e desempenho comprometidos pela ação da corrosão A importância do estudo da corrosão 
PROTEGER A SOCIEDADE E O MEIO AMBIENTE !!! 
A IMPORTÂNCIA DO ESTUDO DA CORROSÃO 
Oxidação de aços inoxidáveis, formando película protetora
 (óxido de Cromo - Cr2O3)
BENEFÍCIOS DA CORROSÃO 
Cr2O3
Anodização do Alumínio: oxidação do alumínio ou de suas ligas para formação de uma película protetiva de óxido de Alumínio – Al2O3 – além de ser decorativo.
BENEFÍCIOS DA CORROSÃO 
Fosfatização de superfícies metálicas para melhor aderência de tintas
BENEFÍCIOS DA CORROSÃO 
Tratamento com ácido fosfórico e íons de zinco e ferro: formação de uma película
Proteção catódica com anodos de sacrifício
BENEFÍCIOS DA CORROSÃO 
Decoração: Corrosão superficial de monumentos e esculturas com formação de pátinas (óxidos, sulfetos, carbonatos, cloretos...) que dão coloração.
BENEFÍCIOS DA CORROSÃO 
Escurecimento: óxidos e sulfetos
Esverdeado: sais básicos 
(Ex: sulfato basico de cobre)
 CORROSÃO DE MATERIAIS NÃO METÁLICOS
MECANISMO DE CORROSÃO
Exemplo de Corrosão de materiais não metálicos.
Borracha degradada por ação do ozônio
Mesmo traços muito pequenos do gás no ar atacarão ligações duplas nas cadeias de borracha
Exemplo de Reação de metais em altas temperaturas
2. CORROSÃO QUÍMICA A ALTAS TEMPERATURAS
MECANISMO DE CORROSÃO
3. CORROSÃO DE METAIS
MECANISMO DE CORROSÃO
METAL
FERRO
H2S
H2S
FeS
H2
H2
Fe + H2S  FeS + H2 
H2S
H2
Placa de ferro, reagindo com sulfeto de hidrogênio (H2S), na forma gasosa e na ausência de umidade.
Inicialmente, ocorre a adsorção do gás (H2S) na superfície do ferro.
Posteriormente o ataque, formando uma película de sulfeto ferroso (FeS). 
FeS
FeS
3. CORROSÃO DE METAIS
MECANISMO DE CORROSÃO
Todos os metais corroem!
Ouro e platina: atacados por água régia 
HNO3 (aq) + 3 HCl (aq) → NOCl (g) + Cl2 (g) + 2 H2O(l)
Aço inox AISI 304: presença de íons cloreto - ataca a camada passiva de Cr2O3
Alumínio: ácido clorídrico e bases fortes - caráter anfótero do Al
Alumínio: presença de mercúrio - formação de amalgama
Cobre: presença de amoníaco e ácido nítrico
Amônia forma complexo, ácido nítrico tem “força oxidante” suficiente
Titânio: ácido fluorídrico - complexo de coordenação
Processo corrosivo associado a reações CATÓDICAS (redução) e ANÓDICAS (oxidação) na interface metal/meio.
3. CORROSÃO DE METAIS
MECANISMO DE CORROSÃO
Reações de OXIRREDUÇÃO