PMT CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS

Transcrição

1 Corrosão em Fresta Abertura estreita junções: gaxetas, parafusos depósitos; produtos aderidos Materiais passivos Al; Ti Exemplo: liga 825 (44Ni-22Cr- 3Mo-2Cu) - água do mar 6 meses Trocador de calor com gaxeta não metálica. Cl - (NaCl) Temperatura 1

2 Corrosão em Fresta Mecanismo Ocorre em materiais passivos ou não. No início tanto a fresta quanto a região externa corroem com mesma velocidade: as curvas anódica e catódica, das regiões interna e externa são idênticas. 2

3 No caso do não-passivo: após o consumo de O 2 interno (interior da fresta) a tendência seria diminuir a corrosão na região da fresta, no entanto, a região externa continua com alto teor de O 2 e portanto, mais nobre. Esta área nobre e grande, polariza a fresta (corrosão galvânica) de modo que o metal continua dissolvendo em alta velocidade. Para neutralizar a elevada concentração de íons de metal, íons cloreto são atraídos para o interior da fresta, gerando sal, que sofre hidrólise, com consequente diminuição do ph, num mecanismo de crescimento idêntico ao da corrosão por pite. A presença de cloreto origina um eletrólito diferenciado na região da fresta, podendo acelerar o processo corrosivo. 3

4 No caso do passivo: inicialmente, fresta e região externa estão passivas. Com o consumo de O 2 no interior da fresta, a curva catódica de oxigênio cruza o trecho ativo (se houver), levando à corrosão do metal, migração de íons cloreto para o interior da fresta, polarização pela área nobre externa, hidrólise da água e diminuição de ph, conforme mencionado para o caso dos metais não passivos. 4

5 Potencial (V) Fresta em Material Passivo E corr fora da fresta Ação Galvânica E corr dentro da fresta Densidade de Corrente (A/cm2) Consumo de O 2 no interior da fresta, a curva catódica de oxigênio cruza o trecho ativo, levando à corrosão, e migração de íons cloreto para o interior da fresta. O efeito galvânico, a hidrólise da água com diminuição de ph, aceleram o processo corrosivo no interior da fresta. 5

6 Este mecanismo também é chamado de Corrosão por Aeração Diferencial interior da fresta Após consumo de O 2 surge uma célula diferencial de oxigênio Dissolução de Me +z Migração de Cl - : Me +z Cl - Hidrólise: M + Cl - + H 2 O = MOH + H + Cl - Região anódica superfície externa eletrólito não muda agentes oxidantes: O 2, Fe +3 O 2 + 2H 2 O + 4e - = 4OH - Fe +3 + e = Fe +2 6

7 Corrosão em Fresta Mecanismo - Fatores que afetam Geométricos Meio Reações Eletroquímicas Metalúrgicos Tipo de fresta: metal / metal; metal / não-metal Abertura da fresta Profundidade da fresta Relação de área (externa / interna) Solução fora da fresta: Teor de O 2 ph Teor de cloreto Temperatura Agitação Transporte de massa: migração, difusão e convecção Solução no interior da fresta: equilíbrio da hidrólise Microorganismos Dissolução do metal Redução do O 2 Formação de H 2 Composição da liga: principais elementos elementos de liga impurezas Histórico Mecanotérmico (microestrutura) Acabamentos superfíciais Qualidade da película passiva 7

8 O caso do Cobre: o processo inicia como o dos materiais não-passivos; a elevada concentração de Cu +2 atraí Cl -, que forma sal e hidrolisa a água, abaixando o ph. No entanto, o Cu não sofre corrosão por hidrogênio... por outro lado, a elevada concentração de Cu +2 no interior da fresta eleva o potencial de equilíbrio E Cu +2 /Cu (Equação de Nernst), colocando a curva anódica do Cu no interior da fresta em potenciais mais elevados. Como a curva catódica tem aí menor i L, o E corr na fresta pode se tornar maior do que o E corr fora da fresta. Forma-se, então, um par galvânico, onde a região anódica é a região fora da fresta, e daí, a corrosão ocorre fora da fresta e não no seu interior. 8

9 Corrosão em fresta em água do mar natural: (a) liga 904L (20Cr-25Ni-4,5Mo-1,5Cu) após 30 dias; (b) liga 400 (70Ni-30Cu) após 45 dias; (c) 70Cu-30Ni após 180 dias. 9

10 Potencial (V) Fresta em Cu e suas ligas Dentro da Fresta Fora da Fresta Densidade de Corrente (A/cm2) H 2 10

11 Potencial (V) Fresta em Cu e suas ligas Dentro da Fresta E par Fora da Fresta Densidade de Corrente (A/cm2) 11

12 Corrosão em fresta na presença de cracas para três ligas de Ni; 1 ano - zona de maré. Notar o efeito de Cr e Mo liga 600: 15Cr-8Fe liga 690: 29Cr-8Fe liga 625: 22Cr-4,5Fe-9Mo 12

13 Corrosão em fresta (sob depósito) de Ti em água saturada com NaCl: Grade 2 = Ti não ligado Grade 12 = Ti-0,3Mo-0,8Ni 13

14 Corrosão em Fresta - Avaliação Imersão ASTM G48 (aços inoxidáveis) 6% FeCl 3 frestas: elásticos e blocos de borracha Temperatura Crítica de Fresta Exame visual; profundidade da fresta; perda de massa Eletroquímica ASTM G61 (Fe-Ni-X e Co-X) Polarização Cíclica: procedimento básico Não menciona: Construção da Fresta Problemas para reproduzir / controlar a fresta 14

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16 Corrosão em Fresta - Prevenção eliminar a fresta abertura da fresta concentração de Cl - temperatura espécies inibidoras: NO 3-, ClO 3-, OCl -,CrO -2 3, ClO 4- e MnO - 4 renovação do eletrólito eliminar condições estagnantes limpeza proteção catódica 16

17 Referências Bibliográficas 1. SHREIR, L. L. Corrosion. 2a. ed. London. Newnes - Butterworths, p.1:143 e seguintes. 2. ALONSO-FALLEIROS, N. Corrosão em fresta, corrosão por pite e corrosão microbiológica. Capítulo da publicação da ABM: Programa de Educação Continuada - Cursos ABM Corrosão de Metais Não Ferrosos, novembro de 2001, 25 páginas. 17

18 Exercício: 1. Sugestão de estudo: Faça uma consulta bibliográfica (material impresso ou virtual) sobre corrosão em fresta. Imprima ou faça uma cópia Xerox do texto escolhido. Verifique no texto escolhido os seguintes itens: a. Qual o material metálico que apresenta corrosão em fresta? b. O material é do tipo passivo? c. Qual é o agente catódico? O artigo trabalha com polarização? d. A fresta é formada entre dois materiais metálicos ou entre metal e não-metal? e. Há o agente agressivo cloreto? Em caso negativo, como é explicada a corrosão em fresta? f. Há alguma recomendação final ou alguma classificação do material em questão? 18