corrosão ac1

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 ELETROQUÍMICA e CORROSÃO (EQ.622) Curso de Graduação - Engenharia Química Prof. J. Sinézio de C. Campos Mariana (PEDII) DTP / FEQ / UNICAMP 2º Semestre 2008.

Author: werner-correa-bighetti

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  • ELETROQUMICA e CORROSO (EQ.622)

    Curso de Graduao - Engenharia Qumica

    Prof. J. Sinzio de C. Campos

    Mariana (PEDII)

    DTP / FEQ / UNICAMP

    2 Semestre 2008.

  • NDICE

    CAPTULO 1 - INTRODUO ................................................................................................................................ 1

    1.1 Introduo ...................................................................................................................................................... 1

    1.2 Engenharia de Corroso ................................................................................................................................ 1

    1.3 Definio de corroso .................................................................................................................................... 2

    1.4 Classificao de corroso .............................................................................................................................. 2

    CAPTULO 2 - PRINCPIOS DE CORROSO........................................................................................................ 3

    2.1 Introduo ...................................................................................................................................................... 3

    2.2 Expresses para taxas de corroso .............................................................................................................. 4

    CAPTULO 3 OITO FORMAS DE CORROSO .................................................................................................. 5

    3.1 Ataque uniforme ............................................................................................................................................. 5

    3.2 Corroso galvnica ........................................................................................................................................ 5

    3.2.1 EMF e sries galvnicas ......................................................................................................................... 6

    3.2.2 Efeito do meio ambiente .......................................................................................................................... 8

    3.2.3 Efeito da distncia ................................................................................................................................... 8

    3.2.4 Efeito da rea .......................................................................................................................................... 8

    3.2.5 Preveno ............................................................................................................................................... 8

    3.2.6 Aplicaes benficas ............................................................................................................................... 9

    3.3 Corroso sob contato .................................................................................................................................. 10

    3.3.1 Fatores ambientais ................................................................................................................................ 10

    3.3.2 Mecanismo ............................................................................................................................................ 10

    3.3.3. Combate a Corroso sob contato ....................................................................................................... 12

    3.3.4 Corroso filiforme .................................................................................................................................. 13

    3.4 Corroso alveolar ou por pites (Pitting) ....................................................................................................... 13

    3.4.1 Forma e crescimento dos pites ............................................................................................................. 14

    3.4.2 Natureza autocataltica da corroso por pites ....................................................................................... 14

    3.4.3 Avaliao dos danos causados pela corroso por pites ....................................................................... 15

    3.4.4 Preveno ............................................................................................................................................. 15

    3.5 Corroso intergranular ................................................................................................................................. 16

    3.5.1 Aos inox austenticos ........................................................................................................................... 16

    3.5.2 Deteriorao da solda ........................................................................................................................... 17

    3.5.3 Controle para os aos inox austenticos ............................................................................................... 17

    3.5.4 Ataque ................................................................................................................................................... 18

    3.5.5 Corroso intergranular de outras ligas .................................................................................................. 18

    3.6 Corroso seletiva ......................................................................................................................................... 18

    3.6.1 Dezincificao: caractersticas .............................................................................................................. 18

    3.6.2 Dezincificao: mecanismo ................................................................................................................... 18

    3.6.3 Dezincificao: preveno .................................................................................................................... 19

    3.6.4 Grafitizao ........................................................................................................................................... 19

    3.6.5 Outros sistemas de ligas ....................................................................................................................... 19

    3.7 Corroso por eroso .................................................................................................................................... 20

    3.7.1 Pelculas de superfcie .......................................................................................................................... 20

  • 3.7.2 Velocidade ............................................................................................................................................. 21

    3.7.3 Turbulncia ............................................................................................................................................ 22

    3.7.4 Efeito galvnico ..................................................................................................................................... 22

    3.7.5 Combatendo a corroso por eroso ..................................................................................................... 22

    3.8 Corroso sob tenso .................................................................................................................................... 23

    3.8.1 Morfologia da trinca ............................................................................................................................... 24

    3.8.2 Tempo para trincar ................................................................................................................................ 24

    3.8.3 Mtodos de preveno .......................................................................................................................... 24

    3.9 Danos por hidrognio ................................................................................................................................... 25

    3.9.1 Fatores ambientais ................................................................................................................................ 25

    3.9.2 Empolamento pelo hidrognio ............................................................................................................... 25

    3.9.3 Fragilizao pelo hidrognio ................................................................................................................. 26

    3.9.4 Preveno ............................................................................................................................................. 26

    CAPTULO 4 TESTE DE CORROSO .............................................................................................................. 28

    4.1 Introduo .................................................................................................................................................... 28

    4.2 Classificao ................................................................................................................................................ 28

    4.3 Propsitos .................................................................................................................................................... 29

    4.4 Materiais e espcimes ................................................................................................................................. 29

    4.5 Preparo da superfcie ................................................................................................................................... 29

    4.6 Medidas e pesagens .................................................................................................................................... 29

    4.7 Tcnicas de exposio ................................................................................................................................ 30

    4.8 Durao ........................................................................................................................................................ 30

    4.9 Testes com intervalos .................................................................................................................................. 30

    4.10 Aerao ...................................................................................................................................................... 30

    4.11 Limpeza dos espcimes ............................................................................................................................ 31

    4.12 Temperatura ............................................................................................................................................... 31

    4.13 Expresses para taxas de corroso .......................................................................................................... 31

    4.14 Corroso intergranular ............................................................................................................................... 32

    4.15 Teste Huey para ao inox .......................................................................................................................... 32

    4.16 Teste Streicher para ao inox .................................................................................................................... 32

    4.17 Pitting ......................................................................................................................................................... 33

    4.18 Corroso sob tenso mecnica ................................................................................................................. 33

    4.19 Mtodo de impedncia AC ......................................................................................................................... 33

    4.20 Voltametria cclica de pequena amplitude ................................................................................................. 34

    4.21 Instrumentao eletrnica .......................................................................................................................... 35

    4.22 Corroso in vivo ......................................................................................................................................... 35

    4.23 Testes de tinta ............................................................................................................................................ 36

    4.24 Testes em guas do mar ........................................................................................................................... 36

    4.25 Testes miscelneos para metais ............................................................................................................... 36

    4.26 Corroso de plsticos e elastmeros......................................................................................................... 36

    4.27 Apresentao e resumo dos dados ........................................................................................................... 37

    4.28 Nomogramas para taxas de corroso........................................................................................................ 38

    4.29 Interpretao dos resultados ..................................................................................................................... 38

  • 4.30 Outros testes de corroso .......................................................................................................................... 39

    4.30.1 Extrapolao Tafel .............................................................................................................................. 39

    4.30.2 Polarizao linear ................................................................................................................................ 41

    CAPTULO 5 MATERIAIS .................................................................................................................................. 42

    5.1 Introduo .................................................................................................................................................... 42

    5.2 Propriedades mecnicas ............................................................................................................................. 42

    5.3 Outras propriedades .................................................................................................................................... 42

    5.4 Metais e Ligas .............................................................................................................................................. 42

    5.4.1 Ferro fundido ......................................................................................................................................... 42

    5.4.2 Ferro fundido com alto teor de silcio .................................................................................................... 44

    5.4.3 Outras ligas de ferro fundido ................................................................................................................. 44

    5.4.4 Aos carbono e ferros ........................................................................................................................... 44

    5.4.5 Aos de baixa-liga ................................................................................................................................. 44

    5.4.6 Aos inox ............................................................................................................................................... 45

    5.4.7 Alumnios e suas ligas ........................................................................................................................... 47

    5.4.8 Magnsio e suas ligas ........................................................................................................................... 48

    5.4.9 Chumbo e suas ligas ............................................................................................................................. 48

    5.4.10 Cobre e suas ligas ............................................................................................................................... 49

    5.4.11 Nquel e suas ligas .............................................................................................................................. 49

    5.4.12 Zinco e suas ligas ................................................................................................................................ 50

    5.4.13 Estanho e placas de estanho .............................................................................................................. 50

    5.4.14 Cdmio ................................................................................................................................................ 50

    5.4.15 Titnio e suas ligas .............................................................................................................................. 50

    5.4.16 Metais refratrios ................................................................................................................................. 51

    5.4.17 Metais nobres .......................................................................................................................................... 52

    5.4.18 Vidros metlicos ...................................................................................................................................... 53

    5.4.19 Compsitos metlicos ............................................................................................................................. 54

    5.5 No metlicos Borrachas naturais e sintticas ......................................................................................... 54

    5.5.1 Borracha Natural ................................................................................................................................... 55

    5.5.2 Borracha Sinttica ................................................................................................................................. 55

    5.6 Outros elastmeros ...................................................................................................................................... 55

    5.7 Plsticos ....................................................................................................................................................... 56

    5.7.1 Termoplsticos ...................................................................................................................................... 56

    5.7.2 Termofixos ............................................................................................................................................. 58

    5.8 Outros no metlicos ................................................................................................................................... 59

    5.8.1 Cermicas ............................................................................................................................................. 59

    5.8.2 Carbono e grafite ................................................................................................................................... 61

    5.8.3 Madeira .................................................................................................................................................. 61

    CAPTULO 6 - PREVENO A CORROSO ...................................................................................................... 62

    6.1 Seleo do material ..................................................................................................................................... 62

    6.1.1 Metais e ligas......................................................................................................................................... 62

    6.1.2 Purificao dos Metais .......................................................................................................................... 63

    6.1.3 No metlicos ........................................................................................................................................ 63

  • 6.2 Alteraes do meio ambiente ...................................................................................................................... 63

    6.2.1 Mudando o Meio Ambiente ................................................................................................................... 63

    6.3 Inibidores ...................................................................................................................................................... 64

    6.3.1 Inibidores tipo-adsoro ........................................................................................................................ 64

    6.3.2 Evoluo Txica do Hidrognio............................................................................................................. 65

    6.3.3 Removedores (Scavengers) .................................................................................................................. 65

    6.3.4 Oxidantes .............................................................................................................................................. 65

    6.3.5 Inibidores da Fase-Vapor ...................................................................................................................... 65

    6.4 Projetos ........................................................................................................................................................ 67

    6.4.1 Espessura das paredes ......................................................................................................................... 68

    6.4.2 Regras de um projeto ............................................................................................................................ 68

    6.5 Proteo catdica e andica ........................................................................................................................ 69

    6.5.1 Proteo Catdica ................................................................................................................................. 69

    6.5.2 Proteo andica .................................................................................................................................. 72

    6.5.3 Comparao entre as protees andica e catdica ............................................................................ 74

    6.6 Coberturas ................................................................................................................................................... 75

    6.6.1 Coberturas metlicas e outras inorgnicas ........................................................................................... 75

    6.6.2 Coberturas orgnicas ............................................................................................................................ 78

    6.7 Padres de controle de corroso ................................................................................................................. 79

    6.8 Anlises e falhas .......................................................................................................................................... 79

    APNDICE 1 - TERMINOLOGIA GERAL .......................................................................................................... 81

    APNDICE 2 - TERMOS USADOS EM METALURGIA .................................................................................... 88

    APNDICE 3 - CLASSIFICAO DOS AOS INOXIDVEIS ......................................................................... 92

    BIBLIOGRARIA GERAL SOBRE CORROSO ................................................................................................. 96

  • CAPTULO 1 - INTRODUO

    1.1 Introduo

    A estimativa sobre os custos gerados pela corroso enorme. Acredita-se que nos Estados Unidos isto

    seja da ordem de 50 bilhes de dlares (US$ 50 billions) ao ano. Isto implica em grandes perdas para qualquer

    nao, sendo que muito pode ser feito no sentido de reduzir tais problemas. Para tal, existe a necessidade de

    pessoal muito bem qualificado nesta rea e dentre estes se destacam os Engenheiros Qumicos.

    Os efeitos da corroso acontecem praticamente em todos os lugares envolvendo os materiais, sejam

    estes metlicos ou no. Uma das solues encontradas para minimizar estes efeitos refere-se aos

    recobrimentos dos materiais, ou seja, a aplicao adequada de uma camada protetora sobre o material para

    que tais efeitos sejam minimizados. Como se pode observar, dada a variedade de materiais existentes, os

    artifcios so praticamente infindveis e requerem muito estudo e prtica sobre o assunto. Sendo assim, este

    campo de atuao to vasto quanto rentvel para seus aficionados. Acredita-se ser uma rea praticamente

    inesgotvel de investigao e descobertas de aplicaes. Sendo esta uma fora motriz para a descoberta de

    novos materiais e/ou ligas de materiais para as mais refinadas aplicaes, envolvendo as mais diversas reas

    do conhecimento cientfico e tecnolgico, quer do ponto de vista comercial, industrial, poltico e scio-

    econmico.

    Na elaborao de um projeto, os cuidados na escolha do material e suas propriedades de corroso

    devem assumir um papel de extrema importncia. No entanto, na maioria dos casos, os custos do projeto

    geralmente aumentam quando se inclui proteo contra corroso. Para tal escolha o projetista deve levar em

    considerao o ambiente onde ser executado o projeto e suas interaes com os materiais envolvidos. Assim

    a presena de um especialista em corroso faz-se necessrio. Aps a inspeo das condies, as medidas

    so avaliadas no sentido de minimizar os custos do projeto. Em geral tem-se optado trabalhar (quando

    possvel) com materiais protegidos da corroso, ou seja, o material indispensvel para aquela aplicao

    recoberto por uma camada protetora contra os ataques da corroso mantendo assim suas propriedades

    mecnicas, eltricas e trmicas. Este procedimento de certa forma eleva o custo do projeto, porm viabiliza sua

    implantao.

    Cabe lembrar que apesar da corroso ser um fato inevitvel, ela pode ser reduzida. E neste ponto

    que entra a figura do "Engenheiro de Corroso".

    1.2 Engenharia de Corroso

    Engenharia de corroso pode ser definida como a cincia que emprega o conhecimento cientfico e

    tecnolgico no sentido de combater (prevenir e/ou controlar) a corroso do ponto de vista scio-econmico.

    Para executar tal funo o engenheiro de corroso deve estar ciente dos princpios de corroso, da

    qumica, fsica, metalurgia e das propriedades mecnicas dos materiais, dos testes de corroso, da natureza

    do ambiente corrosivo, da disponibilidade e fabricao dos materiais, dos computadores e dos projetos.

    No passado poucos engenheiros recebiam ensinamentos sobre corroso. A maioria das pessoas

    envolvidas tinha conhecimentos em qumica, eletricidade e metalurgia. Felizmente este quadro tem mudado e a

    partir da dcada de 50 as universidades passaram a oferecer cursos voltados para os problemas da corroso

    dos materiais.

  • Captulo 1 Introduo

    2

    1.3 Definio de corroso

    Corroso pode ser definida como a destruio ou deteriorao de um material por causa das reaes

    deste com o ambiente. Este material pode ser metlico ou no metlico, tais como os metais, e os no

    metlicos como borracha, tinta, plsticos, cermicas, madeira e outros. Por exemplo, a corroso em tintas e

    borrachas sob exposio luz solar, ocorrendo de modo anlogo com os metais. Em geral, a corroso se d

    do ponto de vista qumico e eletroqumico, no entanto, outros tipos de corroso tambm podem ocorrer como

    os efeitos das ondas snicas ou ultra-snicas sobre a superfcie de metais, cermicas e borrachas.

    A corroso pode ocorrer de modo rpido ou lento, dependendo das condies ambientais e do tipo de

    material que est sob o efeito corrosivo. Os famosos pilares de ferro (cerca de 10 metros de altura por 70 cm

    de dimetro) de Nova Delli na ndia esto praticamente intactos ao do meio ambiente h mais de 2000

    anos.

    A corroso de metais pode ser considerada do ponto de vista extrativo. A metalurgia extrativa consiste

    no aproveitamento do metal proveniente do minrio, sendo este refinado ou na forma de ligas. A maioria dos

    minrios de ferro contm xidos de ferro que causam o enferrujamento do ao pela gua e oxignio resultando

    em xido de ferro hidratado. Ferrugem um termo utilizado somente para a corroso do ao e ferro, apesar de

    muitos outros metais apresentarem a formao de xidos quando sofrem corroso.

    Praticamente todo meio ambiente corrosivo em algum grau. Alguns exemplos so o ar e misturas;

    sal; gua; meio rural ou urbano; atmosferas industriais; vapor e outros gases como amnia, cloro, hidrognio

    sulfido, dixido de enxofre e gases combustveis; cidos minerais como o clordrico, o sulfrico e o ntrico;

    cidos orgnicos tais como naftaleno, actico e frmico; lcalis; solventes; leos de petrleo e vegetais e uma

    variedade de produtos alimentcios. Em geral, os materiais inorgnicos so mais corrosivos que os orgnicos.

    Por exemplo, na indstria do petrleo, o uso de cloreto de sdio, cidos sulfrico e clordrico e gua provocam

    mais problemas de corroso do que leo, nafta ou gasolina.

    1.4 Classificao de corroso

    Corroso tem sido classificada de vrias maneiras. Uma delas tem dividido corroso em baixa

    temperatura e alta temperatura, outra separa corroso em combinao direta (ou oxidao) e corroso

    eletroqumica. Neste contexto adotar-se- a classificao de (01) corroso mida (wet corrosion) e (02)

    corroso seca (dry corrosion).

    Corroso mida ocorre quando um lquido est presente. Isto usualmente envolve solues aquosas

    ou eletrlitos. Um exemplo comum a corroso do ao pela gua. J a corroso a seco ocorre na ausncia de

    uma fase lquida, sendo ento os vapores e gases os agentes corrosivos; como exemplo o ataque dos gases

    de um alto-forno sobre o ao. A presena de misturas pode mudar o quadro da corroso, ou seja, muitas vezes

    um gs (sozinho) no corrosivo a um dado material, no entanto a presena de um segundo componente

    dispara o processo de corroso pelo primeiro. Por exemplo, cloro seco praticamente no corrosivo maioria

    dos aos, no entanto, uma mistura de cloro ou cloro dissolvido em gua, torna-se extremamente corrosivo,

    atacando a maioria dos metais e ligas. O inverso tambm ocorre, para titnio, o gs cloro seco mais corrosivo

    do que cloro mido.

  • CAPTULO 2 - PRINCPIOS DE CORROSO

    2.1 Introduo

    Conforme apresentado no Captulo 1, a escolha final do material a ser empregado em um projeto deve

    ser analisada do ponto de vista das condies do meio ambiente em que o mesmo estar exposto, porm

    outros fatores como aparncia (do ponto de vista da arquitetura) e custo do material devem ser considerados.

    A Figura 2.1 ilustra os fatores que influenciam a escolha do material de engenharia.

    Figura 2.1: Principais fatores envolvidos na escolha do material de engenharia

    Em princpio os problemas de corroso poderiam ser resolvidos com a utilizao de materiais nobres

    como a platina e o vidro, no entanto os fatores custo e propriedades mecnicas os tornam impraticveis na

    maioria dos casos. Resistncia corroso ou resistncia qumica depende de muitos fatores e um estudo

    completo abrange muitos campos do conhecimento cientfico conforme ilustrado na Figura 2.2.

    Figura 2.2: reas do conhecimento de extrema importncia no estudo da corroso

    A termodinmica e a eletroqumica so de fundamental importncia no entendimento e controle da

    corroso. Atravs dos clculos da termodinmica consegue-se prever a direo espontnea das reaes e no

    caso de corroso, pode-se determinar teoricamente se esta ocorrer ou no. Os fatores metalrgicos

    MATERIAL

    Disponibilidade

    Processo de

    fabricao

    Resistncia a

    Corroso

    Custos

    Aparncia Potencialidade

    RESISTNCIA A

    CORROSO

    Fsica e

    Qumica

    Eletroqumica

    Metalurgia Termodinmica

  • Captulo 2 Princpios de Corroso

    4

    freqentemente tem influncia pronunciada na resistncia corroso. Na maioria dos casos as estruturas

    metalrgicas de ligas podem controlar ou reduzir os ataques da corroso. A fsico-qumica e suas diversas

    reas so fundamentais no estudo dos mecanismos das reaes de corroso, das condies de superfcie dos

    metais e de outras propriedades bsicas associadas. Sendo, para aplicaes em engenharia, de fundamental

    importncia o entendimento sobre as taxas de corroso.

    2.2 Expresses para taxas de corroso

    No contexto destas notas de aula, metais e no metais sero comparados com base em sua

    resistncia corroso, assim a taxa de ataque de corroso de um material deve ser expressa

    quantitativamente. Existem na literatura vrias maneiras de expressar tal taxa, dentre elas pode-se citar a

    perda percentual em peso, miligramas por centmetro quadrado por dia e gramas por polegada quadrada por

    hora. Isto no expressa resistncia corroso em termos de penetrao. Do ponto de vista da engenharia, a

    taxa de penetrao ou a espessura da pea pode ser utilizada para prever seu tempo de uso ou desgaste. A

    expresso mils per year a mais expressiva e utilizada e ser aqui adotada. Esta expresso realmente

    contempla a perda de peso do espcime durante os testes de corroso e expressa pela Equao 2.1.

    mpy = (534 W)/(DAT) (2.1)

    onde W a perda em peso (mg), D a densidade (g/cm3), A a rea (sq in = pol

    2) e T o tempo de exposio (h).

    A taxa de corroso assim calculada envolve dados de fcil manuseio e determinao. No Captulo 4 ser

    tratada com mais detalhes.

  • CAPTULO 3 OITO FORMAS DE CORROSO

    conveniente classificar a corroso pelas formas em que esta se manifesta, sendo que a base para

    esta classificao a aparncia do metal corrodo. Assim, cada forma pode ser identificada por mera

    observao visual. Na maioria dos casos uma observao a olho nu suficiente, mas algumas vezes uma

    ampliao pode ser til ou necessria. Informaes valiosas para a soluo do problema de corroso podem

    ser obtidas atravs da observao cuidadosa dos espcimes corrodos ou do equipamento defeituoso.

    desejvel que a observao seja realizada antes da limpeza do material.

    As oito formas de corroso so nicas, porm todas esto mais ou menos interelacionadas. As oito

    formas so: (1) uniforme, ou ataque geral; (2) galvnica, ou corroso de matais distintos (duplo metal); (3)

    Corroso sob contato; (4) corroso alveolar ou por pites (pitting); (5) corroso intergranular; (6) corroso

    seletiva, ou parting; (7) corroso por eroso; e (8) corroso sob tenso. Esta listagem arbitrria, porm inclui

    praticamente todos os problemas e falhas de corroso. As formas no esto listadas em nenhuma ordem de

    importncia especfica.

    3.1 Ataque uniforme

    O ataque uniforme a forma mais comum de corroso. normalmente caracterizado por uma reao

    qumica ou eletroqumica que ocorre uniformemente sobre toda a superfcie exposta ou sobre uma grande

    rea. O metal se torna mais fino e eventualmente quebra. Por exemplo, um pedao de ao ou zinco imerso em

    acido sulfrico diludo ir se dissolver em uma taxa uniforme sobre toda a sua superfcie. Uma chapa de ferro

    de um telhado apresentar o mesmo grau de ferrugem sobre toda a sua superfcie externa.

    Esta forma de ataque representa a maior causa de destruio de metal em termos de toneladas. No

    entanto, no to preocupante do ponto de vista tcnico porque a vida til dos equipamentos pode ser

    precisamente estimada com base em testes relativamente simples. A simples imerso dos espcimes no fluido

    envolvido pode ser suficiente. O ataque uniforme pode ser prevenido ou reduzido por: (1) material adequado,

    incluindo coberturas; (2) inibidores; ou (3) proteo catdica, ou ainda a combinao destes fatores.

    A maioria das outras formas de corroso de natureza traioeira e so consideravelmente mais difceis

    de prever. Elas so localizadas, ou seja, o ataque limitado a reas especficas ou partes de uma estrutura.

    Como resultado, estas tendem a causar defeitos prematuros ou inesperados em plantas, mquinas ou

    ferramentas.

    3.2 Corroso galvnica

    Quando dois metais diferentes so imersos em uma soluo corrosiva ou condutiva, normalmente uma

    diferena de potencial existir entre os mesmos. Se estes metais estiverem em contato (ou estiverem

    eletricamente conectados de alguma outra forma) esta diferena de potencial ir causar um fluxo de eltrons

    entre eles. A corroso do metal menos resistente corroso geralmente aumenta e o ataque ao metal mais

    resistente diminui, comparado ao comportamento destes dois metais quando os mesmos no se encontram em

    contato. O metal menos resistente se torna o nodo e o metal mais resistente o ctodo. Normalmente o ctodo

    ou metal catdico no ou muito pouco corrodo neste tipo de ligao. Devido as correntes eltricas e aos

    metais distintos envolvidos, esta forma de corroso chamada de corroso galvnica ou duplo metal. uma

    corroso eletroqumica, no entanto, convencionalmente, deve-se restringir o termo galvnica aos efeitos em

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    6

    dois metais distintos.

    A fora motriz para surgimento da corrente e corroso a diferena de potencial existente entre os dois

    metais. A chamada bateria seca um bom exemplo deste tipo de corroso. O eletrodo de carbono age como

    um metal nobre ou resistente corroso o ctodo e o zinco como o nodo, o qual corrodo. A umidade

    que passa atravs dos eletrodos o meio corrosivo que carrega a corrente. O magnsio tambm pode ser

    utilizado como material andico em alguns casos.

    3.2.1 EMF e sries galvnicas

    A diferena de potencial entre os metais sob condies reversveis e no corrosivas formam a base

    para a estimativa das tendncias a corroso. Resumidamente, o potencial entre os metais expostos a solues

    contendo aproximadamente um grama do peso atmico dos seus respectivos ons (unidade de atividade) so

    precisamente medidos a temperatura constante. A Tabela 3.1 apresenta tal representao comumente

    chamada de forca eletromotriz ou srie EMF. Para simplificar, todos os potencias usam como referncia o

    eletrodo de hidrognio (H2/H+) que arbitrariamente definido como zero. Os potenciais entre metais so

    determinados pela diferena absoluta entre seus potenciais EMF padro. Por exemplo, existe um potencial de

    0,462V entre eletrodos de cobre e prata e 1,1V entre cobre e zinco. No possvel estabelecer um potencial

    reversvel para ligas contendo dois ou mais componentes reativos, assim apenas metais puros so listados na

    Tabela 3.1.

    Tabela 3.1: Sries EMF padro de metais

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    7

    Em problemas reais de corroso, o pareamento galvnico entre metais em equilbrio com seus ons

    raramente ocorre. Alm disso, visto que a maioria dos materiais de engenharia so ligas, pares galvnicos so

    comuns.

    As sries galvnicas listadas na Tabela 3.2 do uma estimativa mais precisa das relaes galvnicas

    do que as sries EMF. A Tabela 3.2 baseada em medidas de potencial e testes de corroso galvnica em

    gua salgada pura, conduzidos pela The International Nickel Company em Harbor Island, N.C. Devido as

    variaes nos testes, a posio relativa dos metais, ao invs dos seus potenciais, so indicadas. Idealmente,

    sries similares para metais e ligas em todos os ambientes e temperaturas seriam necessrias, no entanto, isto

    requereria um nmero quase infinito de testes.

    Tabela 3.2: Sries galvnicas de alguns metais e ligas comerciais em gua salgada

    Uma outra informao interessante sobre as sries galvnicas so os parnteses mostrados na Tabela

    3.2. As ligas agrupadas nesses parnteses so de alguma forma similares nas suas composies bsicas

    por exemplo, o cobre e suas ligas. Os parnteses indicam que na maioria das aplicaes prticas h uma

    pequena chance de ocorrer corroso galvnica se os metais dentro um determinado parntese forem ligados

    ou colocados em contato um com o outro. Isto porque estes materiais esto prximos nas sries e o potencial

    gerado por esses pares no grande. Quanto mais afastados nas sries, maior o potencial gerado.

    De uma maneira geral, as sries galvnicas do uma representao mais precisa sobre caractersticas

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    8

    da corroso galvnica comparado com as sries EMF. No entanto, existem excees nas sries galvnicas, de

    forma que testes de corroso devem ser realizados sempre que possvel.

    3.2.2 Efeito do meio ambiente

    A natureza e agressividade do meio ambiente determinam em grande parte o grau da corroso duplo

    metal. Geralmente o metal com a menor resistncia a um determinado ambiente se torna o membro andico do

    par. Algumas vezes o potencial invertido para um dado par em diferentes ambientes. Normalmente tanto o

    zinco como o ao sofrem corroso, mas quando esto juntos, o zinco corrodo e o ao protegido. Em um

    caso excepcional, tal como em gua encanada acima de 180F, o par invertido e o ao se torna andico.

    Aparentemente, os produtos da corroso do zinco fazem com que este aja como uma superfcie protetora para

    o ao.

    A corroso galvnica tambm ocorre na atmosfera. O grau de severidade da corroso depende

    amplamente do tipo e da quantidade de umidade presente no meio. Por exemplo, a corroso maior perto do

    litoral do que em uma rea rural seca. O vapor de gua perto do litoral contm sais e consequentemente

    mais condutivo (e corrosivo) e um melhor eletrlito do que o vapor de gua no interior, mesmo considerando as

    mesmas condies de umidade e temperatura. A corroso galvnica no ocorre quando os metais esto

    completamente secos, pois no h eletrlito para carregar a corrente entre as reas dos dois eletrodos.

    3.2.3 Efeito da distncia

    A acelerao da corroso devido ao efeito galvnico geralmente mais acentuada perto da juno,

    sendo que o ataque diminui com o aumento da distncia deste ponto. A faixa afetada depende da

    condutividade da soluo. A corroso duplo metal prontamente reconhecida pelo ataque localizado prximo

    juno.

    3.2.4 Efeito da rea

    Outro fator importante na corroso galvnica o efeito da rea, ou do raio da rea catdica e andica.

    Uma razo de rea desfavorvel consiste de um grande ctodo e um pequeno nodo. Para uma dada corrente

    na clula, a densidade de corrente maior para um pequeno eletrodo do que para um eletrodo grande. Quanto

    maior a densidade de corrente na rea andica, maior a taxa de corroso. A corroso da rea andica pode

    ser 100 ou 1000 vezes maior do que se as reas catdica e andica fossem iguais. Por exemplo, duas placas

    rebitadas de cobre e ao, ambas expostas gua salgada por 15 meses ao mesmo tempo. A primeira de ao

    rebitado com cobre e a segunda de cobre rebitado com ao. O cobre mais nobre ou mais resistente gua

    salgada. A placa de ao foi corroda, porm a junta se manteve ntegra. A segunda placa tem uma razo de

    rea desfavorvel e os rebites de ao foram totalmente corrodos A taxa e a intensidade do ataque

    obviamente muito maior nesta segunda placa que apresenta uma ampla rea catdica de cobre.

    3.2.5 Preveno

    Uma srie de procedimentos ou prticas pode ser utilizada para combater ou minimizar a corroso

    galvnica. s vezes apenas uma medida eficiente, mas outras vezes uma combinao de vrias medidas

    pode ser necessria. Esses procedimentos esto descritos a seguir:

    1. Selecionar combinaes de metais mais prximos possveis nas sries galvnicas;

    2. Evitar um efeito de rea desfavorvel de um pequeno nodo e um grande ctodo. Pequenas partes

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    9

    tais como grampos, prendedores (fasteners), so eficientes para segurar materiais menos

    resistentes;

    3. Isolar materiais diferentes sempre que aplicvel. importante isolar completamente se possvel. Um

    erro comum neste contexto inclui o uso de juntas aparafusadas, tal como duas flanges, por

    exemplo, uma tubulao e uma vlvula, onde a tubulao pode ser de ao ou chumbo e a vlvula

    de um material diferente. Capas de bakelite sobre as cabeas de parafusos e parafusos isolam as

    duas partes, porm o corpo do parafuso toca as duas flanges. Este problema resolvido colocando

    tubos plsticos sobre o corpo dos parafusos, de forma que os parafusos ficam completamente

    isolados das flanges.

    4. Aplicar coberturas com cuidado. Manter as coberturas em bom estado, particularmente aquela que

    recobre o membro andico.

    5. Adicionar inibidores, se possvel, para diminuir a agressividade do meio ambiente.

    6. Evitar juno de roscas para materiais distantes nas sries galvnicas. Soldas de lato (brazed

    joints) so preferidas, utilizando uma liga de lato mais resistente do que pelo menos um dos metais

    a ser unido. Juntas soldadas com solda da mesma liga so ainda melhores.

    7. Projetar o equipamento para o uso de partes andicas de fcil substituio ou faz-las mais

    espessas para durar mais.

    8. Instalar um terceiro metal que andico para ambos os metais em contato galvnico.

    3.2.6 Aplicaes benficas

    A corroso galvnica apresenta uma srie de aplicaes benficas e desejveis. Como observado

    anteriormente, pilhas secas e outras pilhas primrias tiram seu potencial eltrico da corroso galvnica de um

    eletrodo. interessante notar que se uma dada pilha utilizada at o ponto em que a placa de zinco

    perfurada, ocorrendo o vazamento do eletrlito corrosivo, tem-se um problema de corroso galvnica.

    Algumas aplicaes benficas so descritas a seguir:

    Proteo catdica: o conceito de proteo catdica introduzido neste ponto porque normalmente

    utiliza os princpios de corroso galvnica. Este tpico discutido com mais detalhes no Captulo 6. A

    proteo catdica simplesmente a proteo de uma estrutura metlica fazendo desta o ctodo de

    uma pilha galvnica. O ao galvanizado (coberto com zinco) um exemplo clssico de proteo

    catdica do ao. A cobertura de zinco aplicada no ao no porque o zinco resistente corroso,

    mas porque justamente no . O zinco preferencialmente corrodo e protege o ao. O zinco age

    como um nodo de sacrifcio. Em contraste, lato, que mais resistente corroso do que o zinco

    muitas vezes indesejvel como cobertura porque este normalmente catdico para o ao. Em caso de

    perfurao na cobertura de lato, a corroso do ao acelerada pela ao galvnica. O magnsio

    normalmente aplicado em tubulaes subterrneas de ao para suprimir a corroso (o magnsio

    preferencialmente corrodo). A proteo catdica tambm pode ser obtida pela aplicao de uma

    corrente proveniente de uma fonte externa atravs de um nodo inerte.

    Limpeza da prata: Outra aplicao til da corroso galvnica consiste na limpeza de utenslios de

    prata. A maioria das pratarias limpa pela aplicao de abrasivo. Estes removem a prata e so

    particularmente ruins para peas banhadas a prata devido a remoo da camada de prata. A maioria

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    10

    das manchas apresentada por pratarias so ocasionadas pelo sulfeto de prata. Um mtodo simples de

    limpeza eletroqumica consiste em colocar a prata em uma panela de alumnio contendo gua e

    bicarbonato. A corrente gerada pelo contato entre a prata e o alumnio faz com que o sulfeto de prata

    seja reduzido de volta a prata. No h, portanto, remoo da prata. A prataria ento lavada em gua

    morna.

    3.3 Corroso sob contato

    Corroso intensa e localizada que frequentemente ocorre dentro de fendas e outras reas protegidas

    das superfcies de metais expostos a corrosivos. Este tipo de ataque normalmente associado a pequenos

    volumes de soluo estagnante causado por buracos, superfcies com gaxetas, juntas dobradas, depsitos na

    superfcie e fendas sobre cabeas de parafusos e rebites. Desta forma, este tipo de corroso chamado de

    corroso sob contato ou algumas vezes de corroso de depsito ou de gaxeta.

    3.3.1 Fatores ambientais

    Exemplos de depsitos que podem produzir corroso sob contato (ou ataque por depsito) so areia,

    sujeira, produtos de corroso e outros slidos. O depsito age como uma proteo e cria uma condio

    estagnante abaixo dele. O depsito pode tambm ser um produto permevel de corroso. Slidos em

    suspenso ou soluo tendem a se depositar em superfcies aquecidas.

    O contato entre superfcies metlicas e no metlicas pode provocar corroso sob contato, como no

    caso de uma gaxeta. Madeira, plstico, borracha, vidro concreto, asbesto, cera e tecidos so exemplos de

    materiais que podem causar este tipo de corroso. O ao inox particularmente susceptvel ao ataque por

    fenda. Por exemplo, uma chapa de ao inox 18-8 pode ser cortada colocando-se uma correia de borracha ao

    redor dela seguida da imerso da mesma em gua salgada. O ataque por fenda comea e progride na rea

    onde o metal e a borracha esto em contato.

    Para agir como um stio de corroso, a fenda deve ser larga o suficiente para permitir a entrada de

    lquido, mas suficientemente estreita para manter uma zona estagnada. Por esta razo, a corroso sob contato

    normalmente ocorre em aberturas com largura de milsimos de polegada ou menos. Este tipo de corroso

    raramente ocorre em sulcos ou entalhes maiores (ex. 1/8 pol.).

    3.3.2 Mecanismo

    At pouco tempo acreditava-se que a corroso sob contato resultava simplesmente da diferena de

    ons do metal ou da concentrao de oxignio entre a fenda e seus arredores. Consequentemente, o termo

    corroso por concentrao diferencial (concentration cell corrosion) tem sido utilizado para descrever este tipo

    de ataque. Estudos recentes tm demonstrado que apesar das diferenas de metal-on e concentrao

    realmente existirem, estas no so as causas bsicas.

    Para ilustrar o mecanismo bsico da corroso sob contato, considera-se uma seo rebitada de uma

    placa de metal M (ex. ferro ou ao) imersa em gua salgada aerada (pH 7) como mostra a Figura 3.1. As

    reaes globais envolvem a dissoluo do metal M e a reduo do oxignio para hidroxilas. Assim:

    Oxidao M M+

    + e (3.1)

    Reduo O2 + 2H2O + 4e 4OH- (3.2)

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    11

    Figura 3.1: Corroso sob contato estgio inicial

    Inicialmente estas reaes ocorrem uniformemente sobre toda a superfcie, incluindo o interior da

    fenda. A conservao de cargas mantida tanto no metal quanto na soluo. Todo o eltron produzido durante

    a formao de um on metlico imediatamente consumido pela reao de oxidao do oxignio. Alm disso,

    uma hidroxila produzida para cada on metlico em soluo. Depois de um pequeno intervalo, o oxignio

    dentro da fenda acaba devido condio restrita, de forma que a reduo do oxignio cessa nesta rea. Este

    fato, por si s, no causa nenhuma mudana no comportamento da corroso. Visto que a rea dentro da fenda

    normalmente muito pequena comparada com a rea externa, a taxa global de reduo do oxignio se

    mantm praticamente constante. Consequentemente as taxas de corroso dentro e fora da fenda se mantm

    as mesmas.

    O consumo do oxignio tem uma influncia indireta importante, a qual se torna mais pronunciada com

    o aumento da exposio. Aps o consumo do oxignio, no ocorre mais reduo, no entanto a dissoluo do

    metal M continua conforme mostrado na Figura 3.2. Isto tende a produzir um excesso de cargas positivas na

    soluo (M+), a qual necessariamente balanceada pela migrao de ons cloreto para dentro da fenda.

    Resultando no aumento da concentrao de cloreto metlico na fenda. Exceto para metais alcalinos (ex. sdio

    e potssio), sais metlicos, incluindo cloretos e sulfetos, se hidrolizam na gua:

    M+Cl

    - + H2O + MOH + H

    +Cl

    - (3.3)

    A Equao 3.3 mostra que uma soluo aquosa de um cloreto metlico tpico se dissocia em hidroxila

    insolvel e um cido livre. Por razes que ainda no so entendidas, ambos os ons cloreto e hidrognio

    aceleram a taxa de dissoluo (Equao 3.1) da maioria dos metais e ligas. Estes esto presentes na fenda

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    12

    devido migrao e hidrlise, e consequentemente a taxa de dissoluo de M aumenta, como mostra a Figura

    3.2. Este aumento na dissoluo aumenta a migrao, e o resultado um processo acelerado ou autocataltico.

    Tem sido demonstrado que o fluido dentro da fenda, exposto a solues diludas neutras de cloreto de sdio,

    apresenta de 3 a 10 vezes mais cloreto do que a soluo e tem pH de 2 a 3. A medida que a corroso dentro

    da fenda aumenta, a taxa de reduo do oxignio nas superfcies adjacentes tambm aumenta, como mostra a

    Figura 3.2. Isto protege catodicamente as superfcies externas. Assim durante a corroso sob contato o ataque

    localizado dentro das reas protegidas, enquanto que o restante da superfcie sofre pouco ou nenhum dano.

    Figura 3.2: Corroso sob contato estgio final

    O mecanismo descrito acima condizente com as caractersticas observadas na corroso sob contato.

    Este tipo de ataque ocorre em muitos meios, no entanto, geralmente mais intenso em meios contendo cloro.

    Normalmente observa-se um longo perodo de incubao associado ao ataque por fenda. Seis meses a um

    ano ou s vezes mais tempo necessrio antes da corroso comear. No entanto, uma vez comeada, esta se

    d a uma taxa crescente.

    Metais e ligas que dependem de pelculas de xidos ou camadas passivas para resistirem corroso

    so particularmente susceptveis ao ataque de corroso sob contato. Estas pelculas so destrudas por altas

    concentraes de ons cloreto ou hidrognio, e a taxa de dissoluo aumenta significativamente. Um exemplo

    foi relatado com uma soluo salina quente em um tanque de ao inox (18-8) em uma planta de tingimento. Um

    parafuso de ao inox tinha cado no fundo do tanque. Um rpido ataque com formao de ferrugem se

    desenvolveu embaixo do parafuso devido a pelcula de Al2O3 necessria para proteo contra corroso.

    3.3.3. Combate a corroso sob contato

    Os mtodos e procedimentos para combater ou minimizar a corroso sob contato so descritos a

    seguir:

    1. Utilizar juntas soldadas ao invs de juntas rebitadas ou aparafusadas em equipamentos novos.

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    13

    Solda ultrasnica e penetrao completa so necessrias para evitar porosidade e fendas no

    interior (se soldado apenas de um lado)

    2. Fechar fendas em juntas dobradas existentes por soldagem contnua, ou calafetagem.

    3. Projetar vasos para drenagem completa, evitar zonas mortas. A drenagem completa facilita a

    lavagem e limpeza e tende a prevenir a deposio de slidos no fundo do vaso.

    4. Inspecionar o equipamento e remover depsitos frequentemente.

    5. Remover slidos em suspenso no incio do processo ou fluxograma, se possvel.

    6. Promover ambientes estveis, se possvel.

    7. Utilizar gaxetas slidas no absorventes, tais como teflon, sempre que possvel.

    8. Soldar ao invs de grampos ou arrebites.

    3.3.4 Corroso filiforme

    Embora no seja imediatamente aparente, a corroso filiforme (corroso filamentar na superfcie de

    metais) um tipo especial de corroso sob contato. Na maioria dos casos esta ocorre sob pelculas protetoras

    e por esta razo muitas vezes chamada de corroso sobpelcula. Este tipo de corroso bastante comum,

    sendo o exemplo mais freqente o ataque de superfcies esmaltadas ou laqueadas em latas de alimentos e

    bebidas expostas a atmosfera. Os filamentos de corroso vermelho-amarronzados so prontamente visveis.

    A corroso filiforme tem sido observada em superfcies de ao, magnsio, e alumnio recobertos com

    pelculas de lato, prata, ouro, fosfato, esmalte e laqus. Tambm foi observada em papel alumnio, sendo que

    a corroso ocorre na interface papel-alumnio.

    A corroso filiforme um tipo no comum de corroso, porque esta no destri ou enfraquece os

    componentes metlicos, mas afeta somente a sua aparncia. A aparncia muito importante para embalagens

    alimentcias. Desta forma, este tipo peculiar de corroso representa um grande problema para a indstria de

    enlatados. Embora o ataque filiforme no exterior de uma lata no afete seu contedo, pode com certeza afetar

    as vendas destas latas.

    3.4 Corroso alveolar ou por pites (pitting)

    Corroso por pites uma forma de ataque extremamente localizado que resulta no surgimento de

    buracos no metal. Estes buracos podem ser pequenos ou grandes em dimetro, mas na maioria dos casos

    eles so relativamente pequenos. Pites so algumas vezes isolados ou to juntos que parece uma superfcie

    spera. De maneira geral o pite pode ser descrito como uma cavidade ou buraco com dimetro mais ou menos

    o mesmo ou menor que a sua profundidade.

    A corroso por pites uma das mais destrutivas e traioeiras formas de corroso. Este tipo de ataque

    causa defeitos em equipamentos devido perfurao, apresentando apenas uma pequena percentagem de

    perda de peso do total da estrutura. A corroso por pites geralmente difcil de ser detectado devido ao

    pequeno tamanho dos pites e porque normalmente estes se encontram cobertos por produtos de corroso.

    Alm disso, difcil de se medir quantitativamente e comparar a extenso da corroso por pites devido a

    variao na profundidade e nmero de pites que podem ocorrer sob condies idnticas. Tambm difcil

    estimar-se a ocorrncia de corroso por pites por testes de laboratrio. Algumas vezes os pites requerem um

    longo perodo de tempo diversos meses ou um ano para aparecerem na situao real. A corroso por pites

    uma forma de corroso localizada e intensa e os defeitos geralmente surgem de maneira extremamente

    inesperada.

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    14

    3.4.1 Forma e crescimento dos pites

    Os pites normalmente crescem na direo da gravidade. A maioria dos pites se desenvolvem e

    crescem para baixo a partir de superfcies horizontais. Poucos aparecem em superfcies verticais e raramente

    crescem do fundo para o topo em superfcies horizontais.

    Os pites geralmente necessitam de um perodo de iniciao longo antes de se tornarem visveis. Este

    perodo varia de meses a anos, dependendo do metal especfico e do agente corrosivo. Uma vez iniciado, o

    pite penetra o metal em uma taxa crescente. Alm disso, os pites tendem cortar o metal medida que cresce.

    A corroso por pites pode ser considerada como um estgio intermedirio entre corroso global ou

    generalizada e completa resistncia a corroso. Isto demonstrado na Figura 3.3. A amostra A no apresenta

    nenhum tipo de ataque. A amostra C apresenta remoo ou dissoluo do metal sobre toda a superfcie

    exposta. Uma corroso por pites intensa ocorre na amostra B, nos pontos corrodos. Esta situao pode ser

    demonstrada atravs da exposio de trs amostras idnticas de ao inox (18-8) cloreto frrico, aumentando

    a concentrao ou a temperatura indo da esquerda para a direita na Figura 3.3. Cloreto frrico bastante diludo

    e frio no provoca nenhum ataque (em um tempo curto) em A, porm cloreto frrico concentrado e quente

    dissolve a amostra C.

    Figura 3.3: Representao esquemtica da corroso por pite como um estgio intermedirio

    3.4.2 Natureza autocataltica da corroso por pites

    Um pite uma forma nica de reao andica. um processo autocataltico. Ou seja, o processo de

    corroso dentro de um pite gera condies que so necessrias e estimulantes para a continuao da

    atividade do pite. Isto ilustrado na Figura 3.4. Um metal M est sofrendo corroso por pites por uma soluo

    aerada de cloreto de sdio. Uma rpida dissoluo ocorre dentro do pite, enquanto a reduo do oxignio

    ocorre na superfcie adjacente. Este processo auto-estimulativo e auto-propagativo. Esta rpida dissoluo

    do metal dentro do pite tende a produzir um excesso de cargas positivas nesta rea, resultando na migrao de

    ons cloreto a fim de manter a neutralidade de cargas. Assim, no pite h uma alta concentrao de MCl e como

    resultado da hidrlise, uma alta concentrao de ons hidrognio. Ambos os ons hidrognio e cloreto

    estimulam a dissoluo da maioria dos metais e ligas e o processo acelerado com o tempo. Visto que a

    solubilidade do oxignio virtualmente zero em solues concentradas, no ocorre reduo do oxignio dentro

    de um pite. A reduo catdica do oxignio nas superfcies adjacentes ao pite tendem a parar a corroso. De

    certa forma, o pite protege catodicamente o restante da superfcie do metal.

    O efeito da gravidade mencionado anteriormente resultado direto da natureza autocataltica da

    corroso por pites. Visto que a soluo concentrada e densa dentro pite necessria para a continuao da

    sua atividade, pites so mais estveis quando crescem na direo da gravidade. Alm disso, pites geralmente

    se iniciam na parte superior da superfcie porque os ons cloreto so mais facilmente retidos nestas condies.

    A Figura 3.5 indica o mecanismo proposto por Riggs, Sudbury e Hutchinson. Na interface entre o pite e

    a superfcie adjacente hidrxido de ferro formado devido interao entre as hidroxilas formadas pela reao

    catdica e o produto de corroso do pite. Este segue se oxidando pelo oxignio dissolvido na soluo a

    Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3 e outros xidos. Esta ferrugem cresce na forma de um tubo como mostra a Figura 3.5.

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    15

    Os xidos que formam o tubo foram identificados por difrao de raio-X.

    Figura 3.4: Processos autocatalticos dentro de um pite

    Figura 3.5: Mecanismo de corroso na forma de tubo (Continental oil Co.)

    A comparao das Figuras 3.5, 3.4 e 3.2 mostra que o mecanismo do crescimento dos pites

    virtualmente idntico ao da corroso sob contato. Esta similaridade tem levado alguns pesquisadores

    concluso de que a corroso por pites na realidade somente um caso especial de corroso sob contato. Esta

    viso tem alguns mritos, visto que todos os sistemas que mostram ataque por pites so particularmente

    susceptveis a corroso sob contato (ex. ao inox em gua salgada ou cloreto frrico). No entanto, o contrrio

    nem sempre correto muitos sistemas que apresentam corroso sob contato, no sofrem corroso por pites

    em superfcies livremente expostas. Ao que parece, a corroso por pites apesar de ser similar a corroso sob

    contato merece ateno especial, visto que este uma forma auto-iniciativa de corroso sob contato.

    Simplesmente, esta forma de corroso no precisa de uma fenda ela cria a sua prpria.

    3.4.3 Avaliao dos danos causados pela corroso por pites

    Visto que a corroso por pites uma forma de corroso localizada, testes convencionais de perda de

    peso no podem ser aplicados para fins de avaliao ou comparao. A perda do metal muito pequena e no

    indica a profundidade da penetrao. Medidas da profundidade do pite so complicadas, pois no existe

    variao estatstica nas profundidades de pites de uma amostra exposta a um ambiente corrosivo. Isto indica

    que tentativas de se estimar a vida til de uma planta de grande porte com base em testes conduzidos em

    pequenas amostras no laboratrio no seriam de grande utilidade. No entanto, para comparaes em

    laboratrio sobre a resistncia a corroso por pites, medidas da mxima profundidade de pite so

    razoavelmente precisas.

    3.4.4 Preveno

    Os mtodos sugeridos para o combate a corroso sob contato tambm so geralmente aplicados para

    corroso por pites. Os materiais que apresentam corroso por pites ou tendncia corroso por pites durante

    os testes de corroso, no devem ser utilizados para a construo de plantas ou equipamentos. Alguns

    materiais so mais resistentes corroso por pites que outros. Por exemplo, a adio de 2% de molibdnio ao

    18-8S (tipo 304) para produzir 18-8SMo (tipo 316) aumenta enormemente a sua resistncia a corroso por

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    16

    pites. Esta adio aparentemente resulta em uma superfcie mais protetora ou passiva. Estes dois materiais

    apresentam comportamento totalmente diferente tanto que um desapropriado para uso em ambiente marinho

    e o outro algumas vezes recomendado. O melhor procedimento a utilizao de materiais que

    conhecidamente no sofram corroso por pites no ambiente em questo. De maneira geral, a lista de metais e

    ligas abaixo pode ser utilizada como um guia qualitativo para a escolha de materiais apropriados. No entanto,

    testes devem ser realizados antes que a escolha final seja feita.

    Aum

    ento

    da

    resis

    tncia

    ao p

    itting

    --

    ----

    ----

    ----

    ----

    -

    Ao inox - Tipo 316

    Ao inox - Tipo 304

    Hastelloy F. Niomel. ou Durimet 20

    Hastelloy C. ou chlorimet 3

    Titnio

    A adio de inibidores muitas vezes til, mas pode ser um procedimento perigoso a menos que o

    ataque seja completamente impedido. Caso contrrio, a intensidade da corroso pode aumentar.

    3.5 Corroso intergranular

    Os efeitos dos contornos de gro apresentam conseqncias pequenas na maioria das aplicaes e

    usos de metais. Se um metal corrodo, um ataque uniforme acontece, visto que os contornos de gro so,

    normalmente, apenas ligeiramente mais reativos que a matriz. No entanto, sob determinadas condies, as

    interfaces do gro so mais reativas e a corroso intergranular ocorre. O ataque localizado nos contornos dos

    gros e adjacncias, com pequena corroso dos gros, denominado corroso intergranular. As ligas se

    desintegram (esfarelam) e/ou perdem sua fora.

    A corroso intergranular pode ser causada por impurezas no contorno de gro, enriquecimento de um

    dos elementos da liga, ou falta de um desses elementos nas reas do contorno de gro. Tem sido relatado que

    pequenas quantidades de ferro em alumnio, onde a solubilidade do ferro baixa, causa segregao do

    contorno de gro e consequentemente corroso intergranular. Baseado em estudos de tenso superficial,

    observa-se que o contedo de zinco de um bronze mais alto nos contornos de gro. O esgotamento de

    cromo nas regies de contorno de gro resulta em corroso intergranular em aos inoxidveis.

    3.5.1 Aos inox austenticos

    Inmeros defeitos em ao inox 18-8 tm ocorrido devido corroso intergranular. Isto acontece em

    ambientes onde a liga deve apresentar uma resistncia corroso excelente. Quando estes materiais so

    aquecidos a temperaturas na faixa de 950 a 1450F, ocorre a sensitizao dos mesmos, ou seja, eles tornam-

    se propensos corroso intergranular. Por exemplo, um procedimento para sensitizar intencionalmente

    consiste no aquecimento do material a 1200F por 1 hora.

    A teoria aceita quase que universalmente para a corroso intergranular est baseada no

    empobrecimento ou falta de cromo nas reas de contorno de gro. A adio de cromo em aos ordinrios d

    ao material resistncia a corroso em muitos ambientes. Geralmente mais que 10% de cromo necessrio

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    17

    para fazer um ao inoxidvel. Se o cromo for efetivamente diminudo, o material apresenta uma resistncia

    corroso relativamente baixa, caracterstica do ao ordinrio.

    Na faixa de temperatura indicada, o Cr23C6 (e carbono) virtualmente insolvel e precipita na soluo

    slida se o contedo de carbono aproximadamente 0,02% ou mais alto. O cromo assim removido da

    soluo slida, e como conseqncia tem-se um metal com baixa concentrao de cromo na regio dos

    contornos de gro. O carbeto de cromo no contorno de gro no atacado. A regio pobre em cromo, prxima

    do contorno de gro, corroda, pois esta no apresenta resistncia suficiente para resistir ao ataque em muito

    ambientes corrosivos. O ao inoxidvel 18-8 comum, tipo 304, normalmente contm de 0,06 a 0,08% de

    carbono, de forma que um excesso de carbono est disponvel para se combinar com o cromo e precipitar na

    forma de carbeto. Esta situao mostrada na Figura 3.6. O carbono se difunde prontamente na direo do

    contorno de gro nas temperaturas de sensitizao, mas o cromo tem muito menos mobilidade. A superfcie j

    disponvel no contorno de gro facilita a formao de uma nova superfcie, formada de carbeto de cromo.

    Figura 3.6: Representao esquemtica de um contorno de gro em ao inox tipo 304 sensitizado

    3.5.2 Deteriorao da solda

    Muitos defeitos do ao inox 18-8 ocorreram no incio da histria deste material at que o mecanismo de

    corroso intergranular foi esclarecido e entendido. Defeitos ainda acontecem quando este efeito no

    considerado. Estes so relacionados a estruturas soldadas, e o material atacado denominado deteriorao

    da solda.

    O metal na zona de deteriorao da solda deve ser aquecido na faixa de sensitizao.

    Os efeitos de tempo e temperatura demonstram porque a solda eltrica mais utilizada do que solda a

    gs para ao inoxidvel. A primeira produz um aquecimento mais alto e intenso em tempos curtos. A segunda

    mantm uma zona mais ampla de metal na faixa de sensitizao por um tempo maior, o que significa maior

    precipitao de carbeto.

    Deve-se ressaltar que aos inox sensitizados no apresentam defeitos em todos os ambientes

    corrosivos, visto que estes aos so normalmente utilizados onde a completa resistncia da liga corroso no

    necessria ou onde a corroso seletiva no representa um problema. Exemplos so equipamentos para

    alimentos, pias de cozinha, revestimentos em construes. No entanto, desejvel se ter todo o metal na

    melhor condio de resistncia corroso para as aplicaes mais severamente corrosveis.

    3.5.3 Controle para os aos inox austenticos

    Trs mtodos so utilizados no controle ou minimizao da corroso intergranular de aos inox

    austenticos: (1) aplicao de um tratamento trmico com soluo em alta temperatura, normalmente chamado

    choque trmico; (2) adio de elementos que so fortes formadores de carbetos (chamados estabilizadores) e

    (3) reduo do contedo de carbono para menos que 0,03%.

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    18

    3.5.4 Ataque

    Os aos inox austenticos so atacados intergranularmente sob certas condies devido precipitao

    de carbeto de cromo. Colmbio ou titnio no servem para combinar com o carbono. Uma severa corroso

    intergranular foi observada em uma estreita faixa, em ambos os lados da solda e imediatamente adjacente a

    ela, de um tanque de ao tipo 347 (18-8 + Cb) que continha vapor de cido ntrico. No restante do tanque

    praticamente no foi observada nenhuma corroso. Este fenmeno foi estudado na Ohio State Universitiy e o

    mecanismo bsico de falha foi estabelecido. Este foi batizado como ataque linha de faca devido a sua

    aparncia distinta.

    O ataque linha de faca (KLA) similar deteriorao da solda, pois ambos resultam de corroso

    intergranular e ambos so associados solda. As maiores diferenas so: (1) KLA ocorre em uma faixa

    estreita no metal e imediatamente adjacente solda, enquanto que a deteriorao da solda se desenvolve em

    uma distncia considervel da solda; (2) KLA ocorre em aos estabilizados; e (3) a histria trmica do metal

    diferente.

    3.5.5 Corroso intergranular de outras ligas

    Ligas de alumnio de alta resistncia dependem de fases precipitadas para se fortaleceram e so ento

    susceptveis a corroso intergranular. Por exemplo, as ligas tipo Duraluminium (Al-Cu) so fortes devido a

    precipitao do CuAl2. Diferenas substanciais de potencial entre as reas deficientes em cobre e o material

    adjacente tm sido demonstradas. Quando estas ligas so tratadas termicamente para manter o cobre em

    soluo, a susceptibilidade corroso intergranular muito pequena, porm eles apresentam baixa

    resistncia.

    3.6 Corroso seletiva

    A corroso seletiva a remoo de um elemento de uma liga slido por processo de corroso. O

    exemplo mais comum a remoo seletiva do zinco em ligas de bronze (dezincificao). Processos similares

    ocorrem em outras ligas nas quais alumnio, ferro, cobalto, cromo e outros elementos so removidos. A

    corroso seletiva o termo geral que descreve estes processos e d origem a criao de termos como

    dealuminificao, decolbaltificao, etc. Parting um termo metalrgico que aplicado algumas vezes, porm

    o termo corroso seletiva preferido.

    3.6.1 Dezincificao: caractersticas

    O bronze amarelo comum consiste de aproximadamente 30% de zinco e 70% de cobre. A

    dezincificao rapidamente observada a olho nu, pois a liga assume uma colorao avermelhada ou

    acobreada que contrasta com a cor amarela original. Existem dois tipos gerais de dezincificao e ambos so

    facilmente reconhecveis. Uma uniforme, ou tipo camada, e a outra localizada, ou tipo plugue.

    As dimenses no mudam consideravelmente com a dezincificao. Se uma parte de um equipamento

    est coberta por sujeira ou depsitos, ou no foi devidamente inspecionada, defeitos repentinos podem ocorrer

    devido a natureza frgil do material dezincificado.

    3.6.2 Dezincificao: mecanismo

    Duas teorias tm sido propostas para dezincificao. Uma prope que o zinco dissolvido, deixando

    stios vazios na estrutura treliada do bronze. Esta teoria no provada. Um argumento forte contra a mesma

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    19

    que uma dezincificao consideravelmente profunda seria impossvel ou extremamente lenta devido s

    dificuldades de difuso da soluo e ons atravs de um labirinto de pequenos stios vazios.

    O mecanismo aceito comumente consiste em trs passos, como a seguir: (1) o bronze dissolve, (2) os

    ons de zinco ficam em soluo, e (3) o cobre aderido novamente. O zinco consideravelmente reativo,

    enquanto que o cobre mais nobre. O zinco pode ser corrodo lentamente em gua pura atravs da reduo

    catdica de H2O em gs hidrognio e ons hidroxila. Por esta razo, a dezincificao pode ocorrer na ausncia

    de oxignio. O oxignio tambm entra na reao catdica e assim aumenta a taxa de ataque, quando este se

    encontra presente. A quantidade de xido de cobre est relacionada a concentrao de oxignio no ambiente.

    A natureza porosa do depsito permite um fcil contato entre a soluo e o bronze.

    3.6.3 Dezincificao: preveno

    A dezincificao pode ser minimizada pela reduo da agressividade do ambiente (ex. remoo do

    oxignio) ou por proteo catdica, mas na maioria dos casos estes mtodos no so economicamente

    viveis. Normalmente uma liga menos susceptvel utilizada. Por exemplo, bronze vermelho (15% de zinco)

    quase imune.

    Um dos primeiros passos no desenvolvimento de melhores bronzes consistiu na adio de 1% de lato

    ao bronze 70-30 (Admiralty Metal). Melhorias foram obtidas pela adio de pequenas quantidades de arsnico,

    antimnio ou fsforo como inibidores. Aparentemente esses elementos inibidores so depositados na liga na

    forma de uma pelcula e assim dificultam a deposio do cobre. Arsnico tambm adicionado a bronzes com

    2% de alumnio.

    Para ambientes severamente corrosivos onde ocorre dezincificao, ou para partes crticas, so

    utilizados cupro-nqueis (70 - 90% Cu, 30 - 10% Ni).

    3.6.4 Grafitizao

    Os ferros moldados alguma vezes apresentam efeitos da corroso seletiva, especialmente em

    ambientes relativamente amenos. O ferro parece se tornar grafitizado, pois sua superfcie apresenta

    aparncia de grafite e pode ser facilmente cortado com um estilete. Baseado na aparncia e comportamento

    este fenmeno foi denominado grafitizao. Este uma denominao errnea porque o grafite est presente

    no ferro antes da corroso ocorrer. Tambm chamada de corroso graftica.

    O que acontece realmente a corroso seletiva da matriz de ferro ou ao deixando a a rede de

    grafite. O grafite catdico para o ferro, e uma excelente clula galvnica se forma. O ferro dissolvido,

    deixando uma massa porosa de grafite, vcuo e ferrugem. O ferro fundido perde sua fora e propriedades

    metlicas. Alteraes dimensionais no ocorrem, de forma que situaes de perigo podem se instalar sem que

    haja deteco prvia. A superfcie normalmente apresenta ferrugem que parece superficial, porm o metal

    perdeu sua fora. O grau de perda da fora depende da profundidade do ataque. A grafitizao normalmente

    um processo lento. Se o ferro fundido est em um ambiente que corro o metal rapidamente, toda a superfcie

    geralmente removida e uma corroso mais ou menos uniforme ocorre.

    3.6.5 Outros sistemas de ligas

    A corroso seletiva por ambientes aquosos ocorre em outras ligas, sob certas condies,

    especialmente em cidos. A remoo seletiva do alumnio em bronzes de alumnio tem sido observada em

    cido fluordrico e outros cidos. Uma estrutura em duas fases ou duplex so mais susceptveis. Efeitos

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    20

    massivos foram observados em fendas de bronzes de alumnio onde a soluo continha alguns ons cloreto.

    A corroso seletiva tem sido relacionada com a remoo de silcio de bronzes de silcio (Cu-Si) e

    tambm a remoo de cobalto da liga Co-W-Cr. Deve-se ressaltar que estes casos so raros e no to bem

    conhecidos como a dezincificao.

    Algumas vezes a corroso seletiva de um elemento em uma liga pode ser desejvel. O enriquecimento

    da pelcula de xido com silcio, observado no em aos inox, resulta em uma melhor passividade e resistncia

    corroso por pites.

    3.7 Corroso por eroso

    A corroso por eroso a acelerao ou aumento da taxa de deteriorao ou ataque em um metal

    devido ao movimento relativo entre o fluido corrosivo e a superfcie do metal. Normalmente este movimento

    bastante rpido, e efeitos mecnicos ou abraso esto envolvidos. O metal removido da superfcie na forma

    de ons dissolvidos, ou produtos slidos de corroso so formados e arrastados mecanicamente da superfcie

    do metal. Algumas vezes o movimento do ambiente diminui a corroso, especialmente quando um ataque

    localizado ocorre em condies estagnantes, porm isto no corroso, pois a deteriorao no aumentada.

    A corroso por eroso caracterizada por sulcos, ondas, buracos arredondados e vales e estes

    normalmente exibem um padro direcional.

    A maioria dos metais e ligas susceptvel a corroso por eroso. Muitos dependem do

    desenvolvimento de uma pelcula superficial (passividade) para resistir a corroso. Exemplos so alumnio,

    chumbo, e aos inox. A corroso por eroso acontece quando estas superfcies protetoras so danificadas ou

    desgasatadas e o metal e a liga so atacados em uma taxa muito alta. Metais macios e facilmente danificveis

    ou desgastveis mecanicamente, tais como cobre e chumbo, so bastante susceptveis a corroso por eroso.

    Muitos tipos de meios corrosivos podem provocar corroso por eroso. Estes incluem gases, gases

    quentes, solues aquosas, sistemas orgnicos e metais lquidos.

    Todo tipo de equipamento exposto a fluidos em movimento, est sujeito a corroso por eroso. Alguns

    destes so: tubulaes; cotovelos; ts; vlvulas; bombas; sopradores; impulsores; agitadores; tanques com

    agitao; tubulaes de trocadores de calor, tais como aquecedores e condensadores; medidores de vazo;

    bocais; dutos e linhas de vapor; moinhos; entre outros.

    3.7.1 Pelculas de superfcie

    A natureza e as propriedades das pelculas protetoras que se formam em alguns metais e ligas so

    muito importantes do ponto de vista da resistncia corroso por eroso. A habilidade protetora destas

    pelculas depende da velocidade ou facilidade com que elas se formam quando originalmente expostas ao

    ambiente, a sua resistncia ao dano ou desgaste, e sua taxa de re-formao quando destruda ou danificada.

    Uma pelcula dura, densa, aderente e continua proporcionaria uma melhor proteo do que uma pelcula que

    facilmente removida por meios mecnicos. Uma pelcula quebradia que se quebra ou se esfarela sob tenso

    pode no ser eficiente. Algumas vezes a natureza da pelcula protetora formada em um dado metal depende

    do ambiente especifico ao qual a mesma exposta, e isto determina a sua resistncia a corroso por eroso

    por aquele fluido.

    Aos inox dependem de passividade para resistir a corroso. Consequentemente estes materiais so

    vulnerveis a corroso por eroso. A Figura 3.7 mostra o rpido ataque em um ao inox tipo 316 por uma pasta

    de cido sulfrico-sulfato ferroso se movendo em alta velocidade. A taxa de deteriorao aproximadamente

    4500 mpy a 55C. Este material no apresentou perda de peso e foi completamente passivo em condies

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    21

    estagnantes como mostra o eixo x na abscissa a 60C.

    O chumbo depende da formao de uma superfcie protetora de sulfato de chumbo-xido de chumbo

    para resistir a ambientes com cido sulfrico, e em muitos casos mais de 20 anos de funcionamento obtido.

    O chumbo ganha peso quando exposto ao cido sulfrico devido ao recobrimento da superfcie ou produto de

    corroso formado, exceto em cido concentrado onde o sulfato de chumbo solvel e no protetor.

    Testes em cobre e bronze em solues de cloreto de sdio com e sem oxignio mostraram que o cobre

    mais atacado que o bronze em solues saturadas com oxignio. O cobre foi coberto com uma pelcula

    amarelo amarronzado (CuCl2). O bronze foi coberto com uma pelcula cinza escuro (CuO). A melhor resistncia

    do bronze foi atribuda a maior estabilidade ou proteo da pelcula cinza escuro. Dificuldades foram

    encontradas na obteno de resultados reprodutveis at que um procedimento de limpeza alcalina seguida de

    secagem das amostras foi adotado. Isto indica que as pelculas protetoras, formadas no cobre e no bronze

    devido exposio atmosfrica, abraso ou outras razes, podem ter um efeito definitivo no desempenho da

    corroso por eroso em certas condies.

    Figura 3.7: Efeito da temperatura e adio de ons de cobre na corroso por eroso em ao inox tipo 316 por

    pasta de cido sulfrico

    O titnio um metal reativo, mas resistente a corroso por eroso em muitos ambientes devido a

    estabilidade da pelcula de TiO2 formada. Este material apresenta uma resistncia excelente a gua salgada e

    solues de cloreto de sdio e tambm aos vapores de cido ntrico.

    A eficcia do uso de inibidores para diminuir a corroso por eroso depende, em muitos casos, da

    natureza e tipo de pelcula formada no metal como resultado da reao entre o metal e o inibidor.

    3.7.2 Velocidade

    A velocidade do ambiente tem um papel importante na corroso por eroso. A velocidade normalmente

    influencia os mecanismos das reaes de corroso. A Tabela 3.3 mostra o efeito da velocidade em uma

    variedade de metais e ligas expostos gua salgada. Estes dados demonstram que o efeito da velocidade

    pode ser nulo ou extremamente grande.

    Um aumento na velocidade geralmente resulta num aumento do ataque, especialmente se altas taxas

    de fluxo esto envolvidas. O efeito pode ser nulo ou aumentar lentamente at que uma velocidade crtica

    atingida e ento o ataque pode aumentar a uma taxa crescente.

    O aumento da velocidade pode aumentar ou reduzir o ataque, dependendo do efeito no mecanismo de

    corroso envolvido. O ataque pode aumentar em ao pelo aumento do suprimento de oxignio, dixido de

    carbono ou sulfeto de hidrognio em contato com a superfcie metlica.

    A velocidade pode diminuir o ataque e aumentar a eficincia dos inibidores atravs do fornecimento do

    elemento qumico para a superfcie do metal em uma taxa mais alta. Tem sido demonstrado que menos nitrato

    de sdio necessrio em alta velocidade para proteger o ao em gua encanada. Mecanismos similares tm

    sido postulados para outros tipos de inibidores.

  • Captulo 3 Oito Formas de Corroso

    22

    Altas velocidades tambm podem diminuir o ataque em alguns casos prevenindo a deposio de

    sujeira que poderiam causar corroso sob contato. Por outro lado, slidos em suspenso se movendo em