Proteção anódica e catódica

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Agustina de Barros Benevides
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6/2/17 PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO Proteção catódica e anódica

prevenir ou minimizar os efeitos da corrosão de um metal?

intenção de proteger chapas de cobre que revestiam o casco de

Petrobras começa a utilizar proteção anódica e catódica em

em conectar um potenciostato simplificado ao circuito

1 6/2/17 PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO Proteção catódica e anódica Inibidores - Revestimentos - - Proteção anódica e catódica Como prevenir ou minimizar os efeitos da corrosão de um metal? , Sri Humplrray Davy! intenção de proteger chapas de cobre que revestiam o casco de madeira dos navios de guerra - nos anos 60! Petrobras começa a utilizar proteção anódica e catódica em oleodutos submarinos e instalações portuárias - o método consiste em conectar um potenciostato simplificado ao circuito eletroquímico que representa o processo corrosivo e por meio desse equipamento alterar o potencial de equilíbrio (corrosão) tanto na direção catódica quanto anódica. 1

Proteção Catódica " A proteção catódica é uma técnica que esta sendo aplicada com sucesso no mundo inteiro, e cada vez mais no Brasil devido à construção de oleodutos, gasodutos, minerodutos e muitas

2 Proteção Catódica " A proteção catódica é uma técnica que esta sendo aplicada com sucesso no mundo inteiro, e cada vez mais no Brasil devido à construção de oleodutos, gasodutos, minerodutos e muitas outras instalações importantes " Com a utilização da proteção catódica consegue-se manter essas instalações metálicas completamente livres de corrosão por longo período, mesmo que não seja aplicada nenhum tipo de revestimento e que as condições do meio sejam extremamente severas Sistemas de proteção catódica! proteção catódica galvânica ou por anodos galvânicos ou de sacrifício (espontânea)! proteção por corrente impressa ou forçada (não espontânea). " O metal mais comum a ser protegido por este método é o aço. Fonte: Vicente Gentil Fonte: Vicente Gentil Proteção catódica Proteção catódica Foi determinado empiricamente que o potencial para proteção catódica no aço carbono é de -840 mv em relação ao eletrodo de referência cobre/sulfato de cobre. Então, para proteger o aço, é preciso um metal menos nobre que ele. Série galvânica Fonte: Vicente Gentil 2

3 Proteção Catódica com Anodos de Sacrifício Anodo de sacrifício Sistema escolhido quando normalmente se precisa de pouca quantidade de corrente para proteger a estrutura revestimentos de boa qualidade estruturas de pequenas dimensões Anodo de sacrifício Fonte: Vicente Gentil 3

Anodos de Sacrifício Anodo de sacrifício (96 kg) Plataforma de petróleo São aterrados envoltos com enchimento condutor: mistura de

polarização distribui uniformemente seu desgaste Anodos de sacrifício " Reposição de anodo após o consumo " Não funciona quando há

(pequenas/médias estruturas) Um ou mais eletrodos são introduzidos no solo e próximos da tubulação.

4 Anodos de Sacrifício Anodo de sacrifício (96 kg) Plataforma de petróleo São aterrados envoltos com enchimento condutor: mistura de gesso, bentonita, e sulfato de cobre Objetivo do enchimento: diminuição da resistividade elétrica anodo/ solo reduzir o efeito da polarização distribui uniformemente seu desgaste Anodos de sacrifício " Reposição de anodo após o consumo " Não funciona quando há corrente de interferência (corrente de fuga) " Não permitem regulagem da corrente injetada " Para correntes de até 5 A (pequenas/médias estruturas) Um ou mais eletrodos são introduzidos no solo e próximos da tubulação. A corrente elétrica de uma fonte externa é aplicada em ambos de forma a se opor à natureza anódica do tubo. Assim, ele passa operar como catodo, no qual não há oxidação. 4

Proteção catódica por corrente impressa Método de prover corrente para proteger uma estrutura metálica usando uma fonte de corrente externa.

5 Proteção catódica por corrente impressa Método de prover corrente para proteger uma estrutura metálica usando uma fonte de corrente externa. Como o método do Anodo de Sacrifício, a estrutura a ser protegida é feita catodo. No sistema de corrente impressa a força motriz para a proteção não é a diferença de potencial entre o anodo e catodo do sistema mas o suprimento de energia Sistema de Corrente Impressa Como em qualquer tipo de sistema elétrico, PC exige um sistema fechado. O circuito externo fornece um caminho para o elétron migrarem do anodo para o catodo. Isto cria uma rede de cargas positivas e negativas nos componentes do sistema. Esta carga é neutralizada pelas espécies iônicas do eletrólito, com os cátions sendo transportados para a estrutura e os ânions para o anodo A proteção em estruturas enterradas normalmente é feita utilizando uma combinação de revestimento orgânico e PC. A razão para esta dupla proteção é que o revestimento raramente é perfeito e o metal pode ser exposto. A aplicação de PC portanto, é para compensar estas imperfeições ou dano no revestimento. PC por corrente impressa " a resistividade do meio não é entrave " para estruturas de médio e grande porte " recomendado quando há correntes de interferências " permite regulagem " necessita de acompanhamento operacional " custo inicial maior " sujeito a interrupções " pode haver inversão de polaridade (catastrófica) 5

Anodos para o Sistema de Corrente Impressa Os anodos utilizados não são necessariamente ativos. Na verdade os anodos são semipassivos (ex. ferro-silicone) ou passivos (ex. titânio-platinizado.

Esses anodos são considerados permanentes Alguns anodos utilizados também podem ser consumidos, tais como, sucata de Fe ou ferro fundido.

6 Anodos para o Sistema de Corrente Impressa Os anodos utilizados não são necessariamente ativos. Na verdade os anodos são semipassivos (ex. ferro-silicone) ou passivos (ex. titânio-platinizado. De modo que necessitam de elétrons do ambiente para polarização ao invés do próprio anodo. Esses anodos são considerados permanentes Alguns anodos utilizados também podem ser consumidos, tais como, sucata de Fe ou ferro fundido. Neste tipo de anodo os elétrons provem da oxidação do próprio anodo Anodos para o Sistema de Corrente Impressa Como o anodo não necessita ser menos nobre que a estrutura, a escolha de materiais é ampla: Exemplos de diferentes materiais do anodo: platina titânio grafite ferro fundido com alto teor de silicone chumbo, antimônio, prata hastes de titânio ou nióbio revestidos com com platina ou óxidos especiais 6

Anodos de Corrente Impressa -Instalação- Podem ser instalados na posição vertical ou horizontal Enchimento: coque metalúrgico moído Sua utilização: o coque bem compactado em torno do anodo diminui a

7 Anodos de Corrente Impressa -Instalação- Podem ser instalados na posição vertical ou horizontal Enchimento: coque metalúrgico moído Sua utilização: o coque bem compactado em torno do anodo diminui a resistência de saída da corrente para o solo e diminui o consumo do anodo, já que parte da corrente é descarregada pelo coque metalúrgico Medições e Testes de Campo " medições das resistividades elétricas " medições dos potenciais estrutura/eletrólito " escolha dos locais para a instalação dos anodos " testes para a determinação da corrente necessária " Outros: medições de ph, pesquisa de corrosão por bactérias (biocorrosão), coleta de produtos de corrosão (pig) para análise em laboratório Como minimizar os efeitos? Proteção anódica A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. A corrente anódica favorece a passivação do material dandolhe resistência à corrosão. A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-cromo-níquel. O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico para armazenamento de ácidos. A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mas principalmente mantém a estabilidade desta película. O emprego de proteção anódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande aplicação em outros países na indústria química e petroquímica. 7

8 INIBIDORES DE CORROSÃO # Cada inibidor atua de forma diferente, seja em uma etapa de formação do produto de corrosão, seja em uma das reações de formação da pilha eletroquímica. Fonte: HUMBERTO GRACHER RIELLA- EQA/UFSC 8

9 Emprego dos Inibidores $ tanque de decapagem ácida; $ limpeza química de caldeiras; $ indústria petrolífera; $ solventes clorados; $ sistemas de refrigeração; $ tubos de condensadores; $ misturas anticongelantes; $ polimento de metais; $ minerodutos; $ proteção de cobre; $ proteção de alumínio; $ tubulações de água potável Decapagem ácida # Uso de soluções diluídas de ácidos utilizadas para retirada da casca de laminação que contém óxidos aderidos, para assim permitir a boa aderência dos inibidores. Fonte: HUMBERTO GRACHER RIELLA- EQA/UFSC Limpeza química de caldeiras # a retirada de incrustações das paredes da caldeira é feita com HCl contendo inibidores orgânicos para que o ácido não ataque as paredes das tubulações. Características: # Os inibidores de corrosão são isentos de nitrito, sulfatos, nitratos, cromatos, sulfitos, silicatos e metais pesados. # Os produtos químicos utilizados são considerados praticamente atóxicos e biodegradáveis. Fonte: HUMBERTO GRACHER RIELLA- EQA/UFSC Fonte: HUMBERTO GRACHER RIELLA- EQA/UFSC 9

São usados temporariamente contra corrosão, associados com

Inibidores usados: nitritos, cromatos, benzoatos e

Tendem a se volatilizar lentamente, alcançando a superfície

10 São usados temporariamente contra corrosão, associados com uma embalagem rigorosamente vedada. Inibidores usados: nitritos, cromatos, benzoatos e carbonatos de aminas pesadas. Tendem a se volatilizar lentamente, alcançando a superfície do metal onde são adsorvidos, na forma de uma película visível. Amostra de aço-carbono com polimento metalográfico mantida, durante dois anos, embalada em papel impregnado com inibidor de corrosão, sem nenhuma alteração na superfície polida. 10

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