curso de corrosÃo julho 08
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CURSO DE CORROSÃO E PROTEÇÃO
CONTRA CORROSÃO
PROFESSOR: ALOYSIO DE AGUIAR
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
A CORROSÃO É UM FENOMENO NATURAL E, COMO TAL, SUAS CONSEQUÊNCIAS ÀS VEZES NOS FAVORECEM OUTRAS NOS PREJUDICAM.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
DESSE MODO, TODOS OS PROBLEMAS ATRUBUÍDOS À CORROSÃO SÃO NA REALIDADE RESULTADO DA NOSSA IGNORÂNCIA E FALTA DE COMPREENSÃO DO FENÔMENO E SEUS MECANISMOS.
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
1. INDÚSTRIA METALÚRGICA:
LIXIVIAÇÃO
ELETROREFINO
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Esses processos ficariam inviabilizados, pois utilizam os mecanismos da corrosão como meio de produção
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2. GALVANOPLASTIA:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Todos os processos eletroquímicos de recobrimento (cromeação, zincagem, niquelação, etc) seriam impossíveis de se realizar, pois todos partem do metal no estado ionizado, ou seja, do metal previamente corroído.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3. BATERIAS E PILHAS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não funcionariam e, assim teríamos, por exemplo, que inventar um outro meio para dar partida nos veículos. Não haveria rádios, relógios e brinquedos à pilha e teríamos de descobrir outro meio para as inter-comunicações espaciais, telefonia celular, via satélite, etc.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. DESENVOLVIMENTO DE MATERIAIS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não seriam possíveis os ataques metalográficos, assim como as análises químicas por via úmida; polimentos eletrolíticos e outras preparações de corpos de prova, como limpezas químicas de produtos de corrosão ( remoção) ou impregnações de polímeros ou outras sujidades para análise em microscopia óptica ou eletrônica.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. DESENVOLVIMENTO DEMATERIAIS:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Não seriam possíveis os ataques metalográficos, assim como as análises químicas por via úmida; polimentos eletrolíticos e outras preparações de corpos de prova, como limpezas químicas de produtos de corrosão (remoção) ou impregnações de polímeros ou outras sujidades para análises de falha em microscopia óptica ou eletrônica.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. EXISTÊNCIA HUMANA “VIDA NA TERRA”:
ALGUMAS CONSEQUÊNCIAS DA INEXISTÊNCIA DA CORROSÃO:
Até mesmo a vida na terra depende em parte da corrosão, uma vez que a clorofila, fundamental na vida das plantas, contém íons de magnésio ( Magnésio corroído).
Podemos citar também a hemoglobina do sangue que necessita de íons de ferro na oxigação, além de um grande número de outros minerais , Zn, Na, K, etc que são de grande importância para a vida dos humanos e demais habitantes da terra.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
CORROSÃO: Destruição de um material, geralmente metálico, através da interação química ou eletroquímica do meio ambiente.
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CORROSÃO
PERDA DE RESISTÊNCIA PERDA DE MASSA
INTERAÇÃO QUÍMICA
MATERIAL
FRATURA
CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
MEIO
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
PERDAS ECONÔMICAS
CUSTOS DIRETOS Remediativos Preventivos Revestimentos (ôrganicos ou inorgânicos) Materiais mais resistentes à corrosão Métodos de proteção contra corrosão (outros, p.
ex. aditivos, inibidores de corrosão, proteção catódica ou anódica e outros) Superdiomensionamento
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO PERDAS ECONÔMICAS
CUSTOS INDIRETOS Interrupção de operação Perda de produtos (Ex.: oleodutos) Perda de eficiência (trocadores de calor, motores
a combustível, diminuição de vazão em tubulação,
etc.) Contaminação de produtos
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO CUSTO DA CORROSÃO
PAÍS ANO CUSTO (US$)(Bilhões)
% PNB % EVITÁVEIS
RUSSIA 2005 6,7 2,0 -
ALEMANHA 2005 6,0 3,0 25
REINO UNIDO 2005 3,2 3,5 23
AUSTRÁLIA 2005 0,55* 1,5 -
JAPÃO 2006 9,2* 1,8 -
EUA 2006 70,0 4,2 15
* Somente custos diretos
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO CONSIDERAÇÕES ENERGÉTICAS
A obtenção de um metal se faz à custa de uma determinada quantidade de energia, a qual é cedida pelos processos metalúrgicos como mostrado abaixo:
Metalurgia
Composto + Energia Metal Corrosão
Ex.: Redução térmica de minério de ferro que consome carvão e combustível
(alcançar a temperatura)
Fe2 O3 + 3C 2 Fe + 3CO
Fe2 O3 + 3CO 2 Fe + 3CO
Energia
16METAIS + AR SECOMETAIS + AR ÚMIDO, ÁGUAS, SOLOS
OXIDAÇÃO
PLÁSTICOS + ARMADEIRAS + AR, ÁGUA
INTERAÇÃOQUÍMICA
PLÁSTICOS + VAPORESADSORÇÃO
METAIS + METAIS LÍQÜIDOS PLÁSTICOS + SOLVENTESVIDROS & CERÂMICAS + REAGENTES
DISSOLUÇÃO
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO METAIS EM EQUILÍBRIO
Reações Químicas Reações Eletroquímicas
A A z+ + ze-
Reação anódica reação catódica ou de oxidação ou de redução
A AZ+ + ze- e - xz- + Ze- x
xxxx xxxx e- METAL
XZAZXA
XzX++-+
-+-
ez
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO • EXPERIÊNCIA DE EVANS
Solução Aquosa NaCl 3% + Fenolftaleina (OH - ) cor rósea + Ferricianeto de k (Fe2+ ) azul de prússia
(K 3 Fe (CN )6
O2 + 2 H2 O + 4e- 4OH- (Reação Catódica) Fe Fe2+ + 2 e- (Reação anódica)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
CÉLULA ELETROLÍTICA
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO No anodo: Fe Fe+2 + 2 e-
No catodo: H 0 + ½ 02 + 2 e- 2 0H-
² .. . Massa Corroída = f (corrente elétrica) Lei de Faraday
Onde: M = massa do metal que reage k = equivalente eletroquímico g /coulombs (Carga) i = intensidade de corrente em ampéres (A) t = tempo em segundos (s) F = constante de Faraday (1F = 96.500 coulombs/mol )
FKitM =
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO F
KitM=
F8,32696500
000.536.31=
Ex.: Massa de ferro corroído durante 1 ano para 1 A corrente
1 F = 96 500 coulomb / mol 1 coulomb = 1 A x seg. 1 A x ano = 24 x 60 x 60 x 365 = 31 536 000 coulomb
(EQUIVALENTE ELETROQUÍMICO)
326,8 F X X = 9, 125 Kg
285,551 F
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2. Termodinâmica
2.1.1. Energia LivreG Medida da capacidade de trabalho
Máxima energia que pode ser fornecida
G < 0 Reação espontânea
G = 0 Equilíbrio
G 0 Reação Contrária é espontânea
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.1.1. Energia Livre
G = -FE
G = Variação de energia livre J
mol
n = número de elétrons envolvidos e
F = constante de Faraday 96.500 c
E = Potencial de eletrodo V
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Conhecendo-se, calcula-se
Zn Zn+2 + 2e-
2.1.2. Potencial de Eletrodo.
2H+ + 2e- H2
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
POTENCIAL DE ELETRODO PADRÃO
Au Au+3 + 3 v
+1,498 V
Fe+3 + e- Fe +2
+ 0,771V
2H+ + 2e- H2 O V
Al Al+3 + 3 l- - 1,662 V
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Equação de Nerst: redaoxa
FRTOEE ln
+=
Onde:
E = Potencial observado
E = Potencial padrão
R = Constante dos gases perfeitos = 8,314 J/K mol
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Equação de Nerst: redaoxa
FRTOEE ln
+=
Onde:E = Potencial observado
E = Potencial padrãoR = Constante dos gases perfeitos = 8,314 J/K mol
T = Temperatura em graus Kelvin = 298 k (25 C)n = número de elétrons envolvidosF = Constante de Faraday = 96500 coulombs
Substituindo os valores constantes e transformando ln em log temos:
redaoxa
nEE log0591,0
+=
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.2. Aplicações de Termodinâmica à Corrosão:
Positivo Inversa é espontânea
G Negativo Reação espontânea
Regras:
1)A mais negativa ou ativa meia célula de 1 reação eletroquímica, tende a ser oxidada e a mais positiva, tende a ser reduzida;
2)Todos os metais com potenciais mais ativos (negativos) que o hidrogênio tendem a corroer em soluções ácidas;
Ex.: Cobre e Prata não corroem em ácidos desarejados;3) A corrosão não ocorre a menos que a direção espontânea da reação indique oxidação.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Principais usos dos Diagramas de Pourbaix
1. Prever a direção expontânea das reações;
2. Estimar a composição química dos produtos de corrosão;
3. Estudar mudanças que se aplicadas ao ambiente reduzem ou eliminam a corrosão.
“Esses diagramas representam condições de equilíbrio e jamais podem ser usados para prever velocidade de reações”
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.3 - Cinética de Eletrodo
Engenharia A velocidade da corrosão ou taxa de corrosão é o que é importante!
Sistemas em processo de corrosão quase sempre estão Limitação no emprego
dos cálculos termodinâmicos fora de equilíbrio
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Definição de Termos - Cinética de Eletrodo
Anodo: Refere-se ao eletrodo, onde ocorre a reação de oxidação
Catodo: Refere-se ao eletrodo, onde ocorre a reação de redução
Polarização: Desvio em potencial que ocorre num sistema em equilíbrio, quando devido a um agente externo esse deixa de ocorrer.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
A sobretensão (ou sobrepotencial) abreviada de é a medida da polarização com relação ao potencial de equilíbrio de um eletrodo.
Ex. Sistema anterior Pt / Zn E = - 660 mV : medido
A sobretensão do Zn é + 100 mV
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.4 - Densidade de Corrente de Troca
moles/ cm2 / seg moles/ cm2 / seg
No equilíbrio Taxa de oxidação = taxa de redução
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.4 - Densidade de Corrente de Troca (cont.)
No equilíbrio Taxa de oxidação = Taxa de redução
Taxa de reação de troca
Rea. = Rox. = Rred.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Me Mze + Ze-
==== 2/v cmAiA
I
Adt
dqAdtdm
= densidade de depende do metal usado corrente de troca como eletrodo
Não pode ser determinada teoricamente, mas apenas avaliá-la experimentalmente
io
Densidade de corrente de troca para o hidrogênio para diferentes eletrodos metálicos
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Me M z e + Z e-
==== 2/v cmAiA
I
Adt
dqAdtdm
io é f (reação de oxi - redução) e depende das seguintes variáveis:
1. Composição química do eletrodo;2. Distribuição dos elementos na liga;3. Taxa de oxidação e redução dos espécimes presentes no sistema;4. Área de contato;5. Temperatura do Sistema
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.5. Polarização
Causas:1. Formação de películas protetoras;2. Crescimento de películas já
existentes;3. Destruição de películas já existentes;4. Saturação de íons nas vizinhanças
dos eletrodos;5. Absorção de gases
Tipos:1. Por ativação2. Por Concentração3. Ohmica 4. Polarizaçcão combinada
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2.5.1 Polarização por Ativação
Seqüência de reação Fase Lenta Polarização por ativação
-Ex.: Evolução de hidrogênio fase lenta é transferência de e
ou formação das moléculas de hidrogênio
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.5.1 Polarização por Ativação
Equação de Tafel:
= log iio
io
Onde: = Sobretensão = declive de Tafel ou Cte de Tafel i = taxa de oxidação ou redução A / cm²
=densidade de corrente de troca A / cm²
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.5.2 Polarização por Concentração:
• Decorre da indisponibilidade de ânions suficientes para descarregar a carga do eletrodo.
xBFCnD
=Li
iL = densidade de corrente limite de difusão
é função:D:Coeficiente de difusão do reagente D: coeficiente de difusão (1.10-5 cm/s Sol.dil. 25.C) (10-5 cm/s H+) C B: Concentração dos íons reagentesF: Constante de FaradayX: espessura da camada de difusão 10-2 x 10-3 cm
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.5.3 Polarização Combinada:t = a + c
• Durante o processo de dissolução anódica a polarização por concentração pode ser desprezada e assim temos:
dissolução c 0 t = a = log i/io
• Para processos de redução a polarização por concentração se torna importante a medida em que a taxa de redução se aproxima da densidade de corrente limite de difusão e temos : t = a + c
t = - log i/io + log( 1- i/iL)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Wagner e Traud ( 1938):
Toda reação eletroquímica pode ser descrita por 2 ou mais reações parciais de oxidação ou redução.Não pode ocorrer acumulação de carga elétrica durante uma reação eletroquímica.Durante umprocesso de Taxa total de = Taxa total decorrosão oxidação redução
2.6- Potencial Misto
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
Pode se compreender melhor a teoria de potencial misto , utilizando-se a os eletrodos mistos.Eletrodos mistos constituem-se em uma amostra metálica em contato com dois ou mais sistemas de oxidação e redução.Para exemplificar essa teoria podemos utilizar o sistema do zinco imerso em uma solução de ácido clorídrico.Para se determinar a condição de equilibrio deve se ter em mente as seguintes características:
• O zinco é um excelente condutor metálico e deve, portanto, estar com toda superfície num mesmo potencial.
• Esse potencial não pode ser ode equilíbrio do Zn isoladamente e nem da evolução do hidrogênio sobre o Zn , mas deve ser um valor intermediário.
Pela 2 hipótese da teoria do potencial misto: Taxa de oxidação= Taxa de redução esse valor é determinado.Só existe um ponto onde essa hipótese é satisfeita e esse ponto é chamado de Potencial Misto ou Potencial de Corrosão.
• Apenas nesse ponto a conservação de carga é mantida. Ex: Lousa
2.6.1- Eletrodos Mistos
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
V=RI Rt
Lei de Ohm: V = I (Re + Rm) Re > > > Rm portanto: V=Re
2.6.2- Tendência à Corrosão- Diagrama de Evans
V= (Ec* - E a* ) = (Ec - c ) - (E a + a )Para ocorrer corrosão: I >0
I=E E
Rc c a a
e
- - + ( )
§ = Ec* - E a* > 0 - deve ocorrer corrosão sempre +§ = Ec* - E a* < 0 - não deve ocorrer corrosão§ = Tendência à corrosão Ex:
classe
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2.6.3- Curvas de polarização
1 2 : Dissolução do metal metais que não se passivam corrente aumenta com o aumento do potencial (linha tracejada)2 3 : Passivação formação de película de óxido que dificulta a passagem de corrente ( e diminui até 5 ordens de magnitude)3 4 : Óxidos estáveis aumento do potencial produz num aumento na espessura do óxido sem aumentar a corente (Ex. (Al, Ta, Zr, etc.)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.6.3- Curvas de polarização
5 : Óxidos bons condutores de e- oxidação do solvente6 7 : Óxidos que se oxidam a uma valência superior dando produtos solúveis dissolução do metal 6 7 : Transpassividade8 9: Corrosão localizada perda da estabilidade da película passiva com o aumento do potencial corrosão po pites, intergranular Ex. Fe, Cr, Al, em presença de agentes agressivos, tais como Cl , Br , I , etc.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
2.6.3- Curvas de polarização
• Na prática os metais possuem potenciais quase sempre abaixo de 8.
• Se por um agente externo se manter o potencial de um metal entre 3 e 8 a corrosão está controlada proteção anódica.
• Se da mesma forma manter o mesmo abaixo de 1 corrosão é termodinâmicamente impossível proteção catódica.
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2.6.3- Curvas de polarização
• Diagrama de Evans para Fe, em meio ácido, em presença de diferentes oxidantes
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3. Classificação da Corrosão
3.1. Quanto à natureza do meio corrosivo
* atmosférica Pura ou Rural Poluída Marinha Industrial Meio Aquoso Urbana* corrosão pelos solos* corrosão por águas naturais* corrosão por líquidos industriais* corrosão microbiológicas - microorganismos* corrosão por exaustão* corrosão por metais líqüidos
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3. Classificação da Corrosão
3.2. Quanto à natureza do agente físico ou mecânico concomitante* corrosão sob erosão, corrosão sob cavitação;* corrosão sob fricção, corrosão sob tensão, corrosão sob
fadiga, etc.
3.3. Quanto ao mecanismo eletrônico* corrosão química* corrosão eletroquímica* corrosão por eletrólise
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3.3. Quanto ao mecanismo eletrônico
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4. Quanto ao efeito observado no material metálico (a) o material apresenta desgaste aparente GeneralizadaLocalizada (por pite, por frestas, etc.)Seletiva(b) o material não apresenta desgaste aparenteIntergranularFragilização pelo hidrogênioCorrosão sob tensão fraturante
3.4.1-Corrosão Generalizadaatua sobre toda superfície indistintamenteForma mais comum de ataqueFácil identificação e controle
3.4.2- Corrosão por pitesForma mais destrutiva e perigosaDifícil identificaçãoTempo de indução (incubação)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.3- Regra Simples
Metais Resistentes Susceptíveis àà Corrosão Generalizada Corrosão por Pites
Aumentar a resistência à Aço inoxidável AISI 304corrosão por pite em água Aço inoxidável AISI 316do mar Hastelloy F, Nionel ou Durimet 2.0 Hastelloy C Titânico
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
• contorno de grão apresenta reatividade acentuada• Pouco aparente extremamente perigoso• Reduz propriedades mecânicas do metal
3.4.3. Corrosão Intergranular
Grão de aço inoxidável solução Sólida C - Crc/ aquecimento 500 - 900 Cpor alguns minutos (Sencitização)
Somatório de efeitos:• corrosão galvânica• redução da resistência à corrosão;• relação de áreas desfavorável;• região originalmente conturbada
estruturalmente;
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.4. Corrosão em Cordão de Solda
Soluções para evitar Sencitização:• Tratamento térmico - homogeneizar estrutura 1050 - 1150 C resfriar em água
• Adicionar elementos de liga - estabilizadora Ex.: Ti, Nb e Ta - aços estabilizados
• Reduzir teor de C nos aços inóx - Classe “L”
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.5. Corrosão Seletiva
• Ataque preferencial de um elemento da liga
• Dezincificação de latões Mecanismo1) Toda a liga se dissolve por corrosão2) Os íons de Zn permanecem em solução 3) Os íons de Cu se redepositam (redução do Cu)
Prevenção • Redução da agressividade do meio (redução de 02 ) • Proteção Catódica;• Uso de ligas com menor porcentagem de Zinco• Adição de elementos de liga que inibem o processo
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
3.4.6. Corrosão Associada a Esforços mecânicos.
• A ação química associada a uma ação física do meio ou sobre o metal solicitado por esforços mecânicos é muito mais nociva do que a ação química isolada.
Pode-se separar os casos em 2 grandes grupos de associações:(a)Corrosão sob ação física• Corrosão sob erosão• Corrosão sob cavitação• Corrosão sob fricção (“Fretting”)(b)Corrosão sob ação mecânica Especificidade do meio • Corrosão sob tensão Tempo de indução Tensão de tração
• Corrosão sob fadiga
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4. Proteção Contra à Corrosão.
• Para que a corrosão ocorra G = Gp - Gr 0
Combate à Corrosão Aumentando a resistência da Condição TermodinâmicaMaterial metálicoDiminuindo a corrosividade do meioInterpondo uma barreira entre o metal e o meio
Existem grupos de Métodos:1. Atuam sobre o fator termodinâmico - Proteção Catódica• único método que pode reduzir a corrosão a “ ZERO”
2. Atuam sobre o fator cinético - Ex. Revestimentos
3. Atuam em ambos os fatores (Termod. + Cinética)
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.1 Aumento da Resistência do Material Metálico.
Esse aumento pode ser conseguido de 3 formas:
1.Alteração da composição superficial por recobrimento metálico
2.Alteração da composição global • retirar ou reduzir elementos nocivos• adicionar elementos nobres3. Alteração do Potencial de Corrosão- No sentido catódico - Proteção Catódica- No sentido anódico - Proteção Anódica (Somente para metais apassiváveis Fe, Cr, Ni,
Co, Ti, etc. )
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.2-Recobrimentos Metálicos.• É mais nobre que o metal base Maior resistência à Corrosão• Forma um óxido ou outra película qualquer que é protetora• Ajusta a nobreza de metais em contato galvânico
• Apresenta caráter anódico com relação ao metal base e protege-o corroendo-se proteção catódica galvânica
Ex.: Zn sobre aço Sn sobre aço - latas de conserva
Métodos
• Eletrodeposição (Eletroquímico ou químico)• Imersão em metal fundido - Aço galvanizado• Processos Termoquímicos - Cementação, Cladirização (Al)• Aspersão Térmica - jato de metal fundido• Deposição de metal vaporizado em Vácuo (PVD)• Cladização - Colaminação - Ind. Aeronáutica• Pintura - Revestimentos isolantes com ou sem pigmentação
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4.3-Proteção contra à Corrosão pela Alteração da Composição Global do material metálico.
Essa alteração pode ser realizada de 3 formas:
1. Acréscimo de novos elementos;
2. Retirada de elementos existentes;
3. Pela alteração da composição das fases existentes sem alterar a composição química.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.4-Proteção Catódica.
A corrente catódica necessária à proteção pode ser obtida de 2 formas:
1. Ligando-se a estrutura a ser protegida no pólo negativo de um gerador de corrente contínua. Proteção catódica por Corrente Impressa
2. Ligando-se a estrutura a ser protegida a um material metálico garantidamente anódico no meio Proteção Catódica por Anodos de Sacrifício.
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4.4-Proteção Catódica.
O anôdo pode ser ativo (sucata de ferro) ou inerte (grafite, ferro silício, etc.)
Usos comuns:• Cascos de navios tipo galvânico - Anodos de Zn + Pintura• Tanques de armazenamentos e canalizações imersas• Torres de Telecomunicação - Anodos de sacrifício ou por corrente
impressa.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Proteção Anódica.
Alguns metais, tais como: Fe, Cr, Ni, co, Ti e suas ligas, em meios usuais, apresentam um comportamento, onde se verifica a redução da corrosão com o aumento de potencial dentro de certos limites - Passivação.
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Proteção Anódica.
Vantagens:• Melhor controle• Maior eficiência e economia quando os meios são muito agressivos• Maior poder de penetração
Desvantagens:• É aplicável somente a metais que se tornam passivados, no meio considerado• Custo elevado• Impossibilidade de reduzir a corrosão a zero
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.5-Diminuição da Corrosividade do Meio.
A corrosividade do meio pode depender substancialmente da presença de um determinado fator fator de controle.
Ex.: Corrosão atmosférica - Umidade relativa.
Corrosão por combustíveis: - gasolina: teor de enxofre - álcool: pH e Cl-
Corrosão em meio aquoso: - dureza Ca++ e ou Mg ++
- oxigênio dissolvido
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
Substâncias puras ou misturas mais ou menos complexas capazes de diminuir a velocidade das reações de corrosão.
Mecanismos de Ação:
V = I (Re + Rm) Re Rm V = I Re
V = (E c - c ) - (EA + A ) = EC - EA - ( c + A )
Re
ACAC EE )( = I +--
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CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.São inibidores substâncias capazes de reduzir “ I ” através de uma
ou mais das seguintes ações: Aumento do Ea enobrecimento do potencial anódico;
Diminuição de Ec diminuição da nobreza do catodo; Aumento da polarização anódica a ou Catódica c ou
ambas; Aumento do Re; A maioria dos inibidores comerciais atuam aumentando o Re
pela formação de películas de resistência elevada.
A concentração dos inibidores dependem do meio (presença de agentes agressivos “Cl”, principalmente) e do sistema metálico
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CURSO
CORROSÃO E PROTEÇÃO CONTRA CORROSÃO
4.7 - Inibidores de Corrosão.
* Corrosão por pites
Tabela 4.7.1. : Efeito da concentração do Cromato e Cloreto e da temperatura na corrosão do aço carbono (duração do ensaio 14 dias, velocidade do c.p. 37 cm/s.
Na2 Cr2 02 2 H2 O g/l
0 0,1 0,5 1,0
% NaCl Temp C Velocidade de corrosão em mpy 0 20 21 0,1 0,2 0,0 75 36 14 * 0,4 0,2 95 17 11 * 0,4 0,0
0,002 20 26 0,6 0,0 0,0
75 67 5 * 0,2 0,0
95 21 17 * 5* 0,3
0,05 20 31 1,2 1,5 0,8
75 85 2 3 2
95 23 7 * 5 * 2
3,5 20 24 1,7 1,6 1,5
22,0 20 07 0,9 0,6 1,3
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4.7 - Inibidores de Corrosão.
Os apassivadores devem sempre ser usados acima de uma concentração igual ou superior a um valor crítico .
Valores menores impedem uma apassivação homogênea de toda a superfície corrosão por pites.
Outros indicadores, tais como os orgânicos tem a ação ou mecanismo pouco conhecido.
Mecanismo mais aceito Adsorção.
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4.8 - Interposição de barreira entre o material metálico e o meio.
O último método de proteção contra a corrosão é o que se baseia na aplicação ou formação local de uma película não condutora que age como uma barreira entre o material metálico e os agentes agressivos.
As películas não condutoras empregadas na proteção de materiais metálicos podem ser:
Aplicadas. Formadas localmente, pela transformação química parcial
da superfície metálica.
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4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Incluem todas aquelas de materiais orgânicos ou inorgânicos que independem da participação do metal base na sua composição.
Ex.: Vidro, cerâmica, cimento, plásticos, alcatrão e tintas, etc.
Vidro e Material cerâmico: esmaltação a fogo, usado na proteção contra corrosão a elevada temperatura.
Baixa resistência a impacto fissuramento.
Cimento: Proteção do ferro(mesmo coeficiente de dilatação), muito usado na proteção interna de tubulações aplicado por centrifugação.
Boa resistência à meios aquosos neutros. Baixa resistência à impacto e a choque térmico.
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4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Alcatrão e Asfalto: Proteção contra corrosão pelo solo.
Ex. Tanques, oleodutos
Plásticos e elastômeros Inúmeros tipos com desenvolvimento recente.
Deve-se estudar caso a caso para se especificar o revestimento adequado em função de aderência no metal, resistência ao meio, porosidade e propriedades mecânicas, quando for o caso.
Ex. Borracha, neoprene, cloreto de vinilas, PVC, ABS, Teflon, etc.
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4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
As películas de tintas, vernizes, esmaltes e lacas, constituem as barreiras mais freqüentemente empregadas no combate à corrosão atmosférica e pelos solos.
Quanto à composição tem-se: Tintas pigmento + veículo + solvente + aditivos + carga Vernizes veículo + solvente + aditivos + carga Lacas pigmento (?) + resinas + solvente+ aditivos + carga Esmaltes menor tempo de cura, maior dureza
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4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Pigmentos Substâncias sólidas naturais ou artificiais, orgânicas ou inorgânicas Conferem côr e tornam as películas menos permeáveis e alguns tem ação inibidora (ZnCrO4, Pb3O4)
Outros exemplos: TiO2, PbCO3, ZnO, Fe2O3
Veículos Óleos naturais, resinas plásticas ( polímeros) que polimerizam em contato com o ar.
Ex:Óleo de linhaça, resinas acrílicas, alquídicas, fenólicas, epóxi, etc.
Solventes Reduzir a viscosidade do veículoEx Álcoois, ésteres, cetonas,etc.
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4.8.1 - Películas protetoras aplicadas.
Aditivos Funções específicas: catalisadores de polimerização das resinas, anti-oxidantes, anti-espumantes, fungicidas, etc.
Cargas Sólidos de baixo custo para substituir os pigmentos reduzir o custo.
Qualidades que as tintas devem possuir:I. Impermeabilidade ao vapor de água e ação inibidora
II. Algumas especiais proteção catódica ou galvânicaEx. Borracha clorada ou poli-estireno pigmentadas com pó de zinco
(95% da película seca).
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4.8.2 - Películas protetoras formadas por Conversão Química.
Películas de natureza inorgânica, óxidos e sais, podem-se formar sobre metais quando esses são mergulhados em soluções aquosas que atacam (química ou eletroquímicamente) a superfície. São porosas e requerem proteção adicional - Óleos, graxas ou tintas.
As principais são: I. Óxido de ferro ( Fe3O4) Formadas à elevada temperatura ou em
soluções concentradas alcalinas de nitratos, cloratos ou persulfatos. Sobre a camada é aplicado óleo ou graxa.
Ex. Armas de fogo, autopeças ( molas, estampados, formados, etc).
II. Óxido de Alumínio ou Anodização( Al2O3) Formado pela oxidação controlada.
Processo eletroquímico ( i 1A / dm2) em soluções diluídas. A película cresce 2 a 10x10- 6 mm 2,5 a 25 10- 3 mm ao ar 1000 x anodizado
Após a anodização Selagem (fervura em solução diluída de cromatos) Eliminar porosidades
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4.8.2 - Películas protetoras formadas por Conversão Química.
Cromatização - (Cromato de Zinco): Camada de conversão que se forma pela imersão de peças de zinco, ou zincadas, em solução aquosa com dicromato de sódio(200 g) e ácido sulfúrico (0,8% V). Pode também ser empregada para cádmio, cobre e algumas de suas ligas.
Fosfatização - Camada de conversão que ocorre, principalmente, para o aço em solução de ácido fosfórico e fosfatos de zinco ou de manganês, basicamente (demais agentes protegidos - Patentes)
Mecanismo - Processo de Conversão: 1. Metal se corroi ligeiramente em contato com a solução;
2. Os íons metálicos produzidos formam precipitados insolúveis que aderem no metal;
3. As porosidades são seladas com óleos ou graxas ou outros agentes impermeabilizantes;;
Ex.: Indústria automobilística, eletroeletrônicos, decoração, compressores herméticos, etc A fosfatização apresenta ainda características de lubricidade.
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5 - CONCLUSÃO.
A CORROSÃO É UM FENÔMENO NATURAL E, POR SER ASSIM, ELA NÃO PODE SER CONSIDERADA BENÉFICA OU MALÉFICA.
NINGUÉM DEVERIA SE PREOCUPAR COM O COMBATE À CORROSÃO, MAS SIM EM PROCURAR ENTENDER MELHOR O FENÔMENO.
ENTENDER MELHOR A CORROSÃO E SEUS MECANISMOS É O PONTO DE PARTIDA PARA SE VIVER COM ELA, APROVEITANDO DOS SEUS INÚMEROS BENEFÍCIOS E EVITANDO TÉCNICAMENTE OS SEUS DANOS.
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FIM !
OBRIGADO !
Aloysio de Aguiar