CORROSÃO E DEGRADAÇÃO DE MATERIAIS. Proteção e Combate à Corrosão CARLA SOARES SOUZA

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1 CORROSÃO E DEGRADAÇÃO DE MATERIAIS Proteção e Combate à Corrosão CARLA SOARES SOUZA

2 O controle da corrosão inclui as medidas tomadas em cada etapa desde o projeto até a fabricação, instalação e utilização do equipamento, que devem levar em conta principalmente: variáveis dependentes do material metálico da sua forma de emprego do meio corrosivo Somente o estudo conjunto dessas variáveis permitirá indicar o material/revestimentos mais adequados para determinado meio corrosivo e determinada expectativa de vida No combate à corrosão são adotados métodos práticos para diminuir a taxa de corrosão dos materiais, sendo os principais: Controle no estágio do projeto Controle pela influência no metal (proteção catódica e anódica) Controle pela influência no meio (uso de inibidores) Controle com revestimentos

3 1 - Controle no estágio do projeto O principal objetivo do engenheiro e do arquiteto é fornecer à obra um projeto adequado com respeito à função, fabricação e resistência mecânica. Muitas construções estarão localizadas em regiões onde o ambiente é mais agressivo, o que significa atenção às medidas de proteção. Como o custo do controle da corrosão é muito dependente do seu projeto, o engenheiro deve sempre incluir o aspecto da prevenção da corrosão em seu trabalho. O meio mais eficiente e barato de evitar a corrosão é projetar corretamente a obra, não favorecendo o ataque corrosivo. O controle da corrosão a nível do projeto deve considerar aspetos tais como: seleção de materiais geometria dos componentes processos de união e instalação dos componentes prática de operação e facilidade de manutenção fatores mecânicos envolvidos acabamento superficial métodos de proteção empregados fatores econômicos

4 Na seleção de materiais, deve-se considerar além das variáveis do processo corrosivo, aquelas relacionadas com: Propriedades mecânicas, químicas e físicas, além da aparência do material; Facilidade de obtenção, de soldagem e usinagem Compatibilidade com equipamentos já existentes Disponibilidade e tempo de fornecimento Segurança Vida estimada do material ou processo no meio de interesse Custos dos materiais, de fabricação, inspeção e de manutenção Retorno do investimento. Com relação à compatibilidade dos materiais, deve-se considerar: contato direto entre metais dissimilares (corrosão galvânica) inversão possível de polaridade transferência de partículas de um metal para o fluído usar isolamentos, metal mais nobre com a área menor do par galvánico, tintas sobre ambos os materiais para evitar o contato metal/meio ou revestimentos metálicos.

5 Com relação à geometria dos componentes, deve-se levar em conta: A forma geométrica externa e interna deve facilitar a manutenção. Geometrias complexas devem ser evitadas. As geometrias devem ser tais que se obtenham condições uniformes no meio. Evitar formas geométricas que retenham combinações corrosivas e contaminantes sólidos e usar aquelas que facilitem o acesso. Usar tubulações com formato suave. Evitar reduções repentinas de diâmetro; estas devem ser graduais. Projetar pontos de drenagem para os tanques por exemplo. Tomar cuidados na fabricação das juntas (frestas)

6 O controle com relação à corrosão associada a fatores mecânicos consiste em : evitar materiais propensos à corrosão sob tensão, corrosão sob fadiga, à fragilização pelo hidrogênio usar materiais com resistência à corrosão intergranular controlar os procedimentos de fabricação e os tratamentos térmicos dos materiais a serem usados decapagem apropriada tratamento de alívio de tensões usar técnicas de soldagem apropriadas cuidar do estado superficial ( rugosidades por exemplo são concentradores de tensões) As condições superficiais também devem ser cuidadas para combater a corrosão: Especificar as características da superfície Evitar superfícies rugosas ( retenção de pós, umidade e concentradores de tensões) Preferir cantos arredondados e superfícies planas Preferir superfícies inclinadas ( secagem e autolimpeza) Definir o acabamento desejado se é prevista a aplicação de tintas ou outros revestimentos

7 2 - Controle pela influência no metal Após a seleção de um metal para uso em um dado meio, o comportamento à corrosão desse metal pode ser controlado através da variação do seu potencial para que ele obtenha imunidade no meio. Existem dois métodos que agem sobre o potencial do metal conferindo proteção ao componente; a proteção catódica e a proteção anódica Proteção Catódica A proteção catódica é um dos métodos mais empregados para a proteção de grandes estruturas quer sejam enterradas ou submersas (parcial ou totalmente). Tubulações e tanques de estocagem de gás e combustíveis diversos, plataformas de petróleo, navios, píeres e mesmo edifícios de concreto armado, são geralmente protegidos por este método. Proteger catodicamente uma estrutura significa eliminar, por processo artificial, as áreas anódicas da superfície do metal fazendo com que toda a estrutura adquira comportamento catódico. Como consequência, o componente não sofrerá oxidação e a sua degradação é evitada.

8 Teoricamente, com a utilização da proteção catódica consegue-se manter as estruturas metálicas completamente imunes à corrosão por tempo indeterminado, mesmo para superfícies sem qualquer tipo de revestimento e expostas a condições extremamente agressivas. Pode-se optar por um dos seguintes métodos para conferir proteção catódica de uma estrutura metálica: - Proteção por ânodos de sacrifício - Proteção por corrente impressa Proteção por ânodo de sacrifício Nesse processo a proteção catódica da estrutura metálica é alcançada devido ao contato elétrico entre o metal a proteger e um outro metal de potencial de corrosão inferior no meio onde estarão colocados. Os metais mais comuns para constituírem os chamados ânodos de sacrifício são: zinco, ligas de magnésio e ligas de alumínio. A quantidade, tamanho e distribuição dos ânodos é de suma importância para conseguir uma proteção efetiva,

9 Sistema de proteção catódica com corrente impressa Nesse método uma corrente contínua oriunda de fonte externa é "impressa" entre um anodo inerte e a estrutura metálica a ser protegida, que passa a se comportar como catodo e fica livre da corrosão. No o método anterior, anôdo de sacrifício, a proteção catódica do componente ocorre espontaneamente pelo contato entre os dois metais. No processo de corrente impressa, a proteção catódica é conseguida por uma corrente elétrica fornecida externamente por um gerador ou retificador. Como anodo pode-se utilizar um metal inerte (com alto potencial de redução) que não se dissolve ao longo do tempo e apenas servirá de sede para receber a corrente externa. Para esse fim, geralmente são utilizadas ligas de Ti, Nb, Pt ou Ta. Pode-se também usar metais corrosíveis como anodo, como as ligas de Fe-Si (que se corroem pouco) ou sucata de ferro ou aço (bastante barata). Quando as estruturas a proteger estão enterradas em locais de difícil acesso o uso do anodo inerte é praticamente exclusivo, pois não requer substituição.

10 2.2 - Proteção Anódica A proteção anódica é empregada somente para os metais e ligas formadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-cromo-níquel. Nesse tipo de proteção é aplicada corrente externa ao metal a proteger fazendo com que ele se comporte como um anôdo. A oxidação forçada do metal faz com que ele forme a camada passivadora que o protege. Como catodo é geralmente utilizado outro metal como Pt sobre latão (Cu-Zn) para vários tipos de meios, e Fe-Si em H2SO4. A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas principalmente mantém a estabilidade desta película. O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo, um tanque metálico para armazenamento de ácidos.

11

12 3 - Controle pela influência no meio A agressividade de um meio pode ser diminuída alterando um dos parâmetros seguintes: - composição do meio - inibidores de corrosão. Formas de controle sobre a composição do meio - eliminando as espécies agressivas ( por exemplo os íons Cl- para os aços) - alterando o ph da solução. O efeito do ph é variável e depende do metal. Por exemplo o Al é atacado em meios ácidos com formação de íons Al3+ e em meios básicos com formação de íons AlO2-. - alterando o teor de oxigênio e oxidantes: para metais que não se passivam, um aumento da concentração de oxigênio ou de oxidantes conduz a um aumento da velocidade de corrosão. para metais que se passivam, um aumento da concentração de oxigênio ou de oxidantes pode conduzir a uma diminuição da velocidade de corrosão quando estes estão em concentração suficiente.

13 Inibidores de corrosão O aumento da resistência à corrosão pelo uso dos inibidores de corrosão constitui-se em uma técnica muito utilizada, especialmente quando o meio corrosivo é líquido e trabalha em circuito fechado. Os mecanismos de atuação dos inibidores de corrosão estão baseados na formação de uma barreira ou filme na superfície do material, que impede ou retarda as reações de corrosão, e na alteração do meio corrosivo, tornando-o menos agressivo. Existem três grandes classes de inibidores: inibidores formadores de filmes (anódicos e catódicos) inibidores de adsorsão inibidores em fase vapor..

14 Os inibidores formadores de filme anódicos retardam ou impedem as reações anódicas (a corrosão do meta). Funcionam geralmente reagindo com o produto de corrosão inicialmente formado, ocasionando um filme aderente e insolúvel, na superfície do metal, que o passiva. O inibidor anódico mais usado é o cromato. É utilizado para proteger Fe, aço, Zn, Al, Cu, latão e Pb. O resultado da reação catódica do íons cromato é o óxido de cromo (Cr2O3) que se forma sobre o metal, que atual como uma camada passiva que o protege.

15 Os inibidores formadores de filme catódicos agem pela deposição de uma película na superfície do metal polarizando o catodo e diminuindo o potencial de corrosão e a velocidade de corrosão do metal. Atuam atenuando as reações catódicas. São substâncias que fornecem íons metálicos capazes de reagir com a hidroxila existente no meio, produzindo compostos insolúveis. Estes compostos insolúveis envolvem/isolam a área catódica, impedindo transferência de elétrons e destruindo a pilha eletroquímica. H 2 O + 1/2O 2 + 2e- 2OH- Os principais exemplos de inibidores catódicos são os sulfatos de zinco, sulfatos de magnésio e sulfatos de níquel, cujos cátions formam com as hidroxilas, OH+, hidróxidos insolúveis que recobrem a superfície.. Mz + + z(oh-) M(OH)z

16 Os inibidores de adsorção adsorvem-se sobre o metal e funcionam como películas protetoras. Estes compostos se adsorvem nos sítios anódicos ou catódicos, formando ligações químicas com a superfície metálica. Essa adsorção causa o bloqueio dos sítios ativos (anódicos ou catódicos) conduzindo à diminuição da densidade de corrente e consequentemente da corrosão. Neste grupo estão incluídas as substâncias orgânicas com grupos fortemente polares, capazes de estabelecer ligações químicas com o metal. Entre elas estão os colóides, sabões de metais pesados, e substâncias orgânicas com átomo de oxigênio, nitrogênio ou enxofre, podendo citar aldeídos, aminas, compostos heterocíclicos nitrogenados, uréia e tiouréia substituída. Para uma adsorção efetiva do inibidor na superfície do metal, as forças de interação do metal com o inibidor devem ser superiores as forças de interação do metal com a água.

17 OBRIGADA!

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