Aula 12 : Corrosão Definição Tipos de Corrosão. Prevenção a Corrosão.

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1 Aula 12 : Corrosão Definição Tipos de Corrosão Prevenção a Corrosão.

2 o Definição Corrosão é definida como um ataque destrutivo e não intencional de um metal; esse ataque é eletroquímico e, normalmente, tem seu inicio na superfície do material. O problema de corrosão metálica é de proporções significativas; em termos econômicos. Para materiais metálicos, o processo de corrosão é normalmente eletroquímico, isto é, uma reação química na qual existe a transferência de elétrons a partir de um componente químico para outro.

3 o Definição Por exemplo, o metal Fe (ferro), que tem uma valência 2 (ou 2 elétrons de valência) pode experimentar oxidação de acordo com a reação: O material onde a oxidação ocorre é chamado de anodo

4 o Definição Os elétrons gerados pelo metal que é oxidado devem ser transferidos para outro componente da qual fará parte, numa reação que é chamada reação de redução: O componente onde ocorre a reação de redução é chamado de catodo.

5 o Definição Uma reação eletroquímica global deve consistir de pelo menos uma reação de oxidação e uma reação de redução e será a soma delas

6 o Definição Geralmente a corrosão é um processo espontâneo. Os compostos tendem a buscar o estado de menor energia: ou seja minerais de origem (ou óxidos metálicos). Para METAIS: o estado de menor energia óxidos metálicos

7 o Corrosão Metálica A corrosão à nossa volta: Automóveis: corrosão do chassis, corrosão da carroçaria; Canalizações (aço, aço galvanizado): corrosão externa e, principalmente, interna; Estruturas de concreto : Pontes, viadutos, prédios, etc Monumentos: patina; Estruturas metálicas em engenharia (pintadas ou não).

8 o Formas de Corrosão A forma auxilia na determinação do mecanismo de corrosão: Uniforme A corrosão ocorre em toda a extensão da superfície Por Placas Forma-se placas com escavações Alveolar Produz sulcos de escavações semelhantes à alveolos Puntiforme Ocorre a formação de pontos profundos (pites) Intergranular - Ocorre entre grãos Intragranular/Transgranular A corrosão ocorre nos grãos Filiforme A corrosão ocorre na forma de finos filamentos Por esfoliação A corrosão ocorre em diferentes camadas

9 o Formas de Corrosão

10 o Exemplo de Corrosão Uniforme Corrosão

11 o Exemplo de Corrosão por placas

12 o Exemplo de Corrosão alveolar Corrosão

13 o Exemplo de Corrosão Puntiforme (Pites)

14 o Exemplo de Corrosão Intragranular ou Transgranular

15 o Exemplo de Corrosão Intergranular

16 o Exemplo de Corrosão Filiforme Corrosão

17 o Exemplo de Corrosão por esfoliação

18 o Meios corrosivos (podem ser meios ácidos, básios ou neutros e/ou aerados) Atmosfera: poeira, poluição, umidade, gases (CO,CO2,SO2,H2S,...) H2S-ácido sulfídrico, SO2-dióxido de enxofre Água : bactérias (corrosão microbiológica), chuva ácida, etc Produtos químicos: HCl (ácido clorídrico), NaOH (hidróxido de sódio soda cáustica), etc. Nota: Um determinado meio pode ser extremamente agressivo, sob o ponto de vista da corrosão, para um determinado material e inofensivo para outro.

19 o Produtos da corrosão Muitas vezes os produtos resultantes da corrosão são requisitos para a escolha do material para a aplicação. Exemplos provocados pela corrosão que devem ser observados: Os produtos de corrosão dos materiais usados para embalagens na indústria alimentícia devem ser atóxicos como também não podem alterar o sabor dos alimentos; Pode ocorrer, devido a corrosão, a liberação de gases tóxicos e inflamáveis (riscos de explosão); Materiais para implantes de ossos humanos, implante dentário, marca-passos, etc.

20 o Mecanismos da Corrosão Mecanismo Químico (AÇÃO QUÍMICA) Mecanismo Eletroquímico

21 o CORROSÃO POR AÇÃO QUÍMICA: OXIDAÇÃO SECA A oxidação ao ar seco não se constitui corrosão eletroquímica porque não há eletrólito (solução aquosa para permitir o movimento dos íons); Reação genérica da oxidação seca: Geralmente, o óxido do metal forma uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidação continue (barreira para a entrada de O 2 ); Essa camada passivadora é fina e aderente; A oxidação só se processa por difusão do oxigênio;

22 o Metais que formam camada passivadora de óxido, com proteção eficiente Al Fe a altas temp. Pb Cr Aço inox Ti Alumínio com camada de Al 2 O 3

23 o Metais que formam camada passivadora de óxido com proteção ineficiente Mg Fe

24 o Oxidação do ferro ao ar seco Corrosão Fe + ½ O 2 FeO (óxido ferroso) T= 1000 C 3Fe + 2O 2 Fe3O4 (óxido ferro II,III) T= 600 C 2Fe + 3/2 O 2 Fe 2 O 3 T= 400 C

25 o CORROSÃO ELETROQUÍMICA Corrosão As reações que ocorrem na corrosão eletroquímica envolvem transferência de elétrons. Portanto, são reações anódicas e catódicas (REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO) A corrosão eletroquímica envolve a presença de uma solução que permite o movimento de íons. O processo de corrosão eletroquímica é devido ao fluxo de elétrons, que se desloca de uma área da superfície metálica para a outra. Esse movimento de elétrons é devido a diferença de potencial, de natureza eletroquímica, que se estabelece entre as regiões.

26 o Exemplo de Corrosão Eletroquímica OXIDAÇÃO REDUÇÃO

27 A Tabela representa as tendências a corrosão para os vários metais; aqueles na parte inferior da tabela (por exemplo, ouro e a platina) são nobres, ou quimicamente inertes. Movendo-se para cima da tabela, os metais se tornam cada vez mais ativos, mais susceptíveis a oxidação, o sentido da reação é revertido e o sinal da tensão muda

28 o Corrosão eletroquímica : Tipos de pilhas ou células eletroquímicas a) Pilha de corrosão: materiais de natureza química diferente É também conhecida como corrosão galvânica; A diferença de potencial que leva à corrosão eletroquímica é devido ao contato de dois materiais de natureza química diferente em presença de um eletrólito; Exemplo: Uma peça de Cobre e outra de Ferro em contato com a água salgada. O Ferro tem maior tendência de se oxidar que o Cobre, então o Ferro sofrerá corrosão intensa.

29 o a) Pilha de corrosão: materiais de natureza química diferente. Meios de prevenção contra corrosão galvânica: Evitar contato metal-metal coloca-se entre os mesmos um material não-condutor (isolante); Usar Inibidores Usado principalmente em equipamentos químicos onde haja líquido agressivo.

30 o b) Pilha de corrosão: mesmo material e eletrólitos de concentração diferente Dependendo das condições de trabalho, funcionará como: ÂNODO: o material que tiver imerso na solução diluída; CÁTODO: o material que tiver imerso na solução mais concentrada.

31 o c) Pilha de corrosão: mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes É também chamada de corrosão por aeração diferenciada. Observa-se que quando o oxigênio do ar tem acesso à superfície úmida do metal a corrosão aumenta.

32 o c) Pilha de corrosão: mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes No cátodo: H 2 O + ½ O elétrons 2 (OH - ) MAIS AERADO Os elétrons para a redução da água vem das áreas deficientes em oxigênio. No ânodo: OCORRE A OXIDAÇÃO DO MATERIAL NAS ÁREAS MENOS AERADAS.

33 o c) Pilha de corrosão: mesmo material e mesmo eletrólito, porém com teores de gases dissolvidos diferentes Sujeiras, trincas, fissuras, etc. atuam como focos para a corrosão (levando à corrosão localizada) porque são regiões menos aeradas. O acúmulo de sujeiras, óxidos (ferrugem) dificultam a passagem de Oxigênio agravando a corrosão.

34 o d) Pilha de corrosão: diferentes temperaturas Em geral, o aumento da temperatura aumenta a velocidade de corrosão, porque aumenta a difusão. Por outro lado, a temperatura também pode diminuir a velocidade de corrosão através da eliminação de gases, como O 2 por exemplo.

35 o EFEITOS DA MICROESTRUTURA CORROSÃO INTERGRANULAR O contorno de grão funciona como região anódica, devido ao grande número de discordâncias presentes nessa região.

36 o EFEITOS DA MICROESTRUTURA A presença de diferentes fases no material, leva a diferentes f.e.m* e com isso, na presença de meios líquidos, pode ocorrer corrosão preferencial de uma dessas fases. (Carboneto de Ferro) f.e.m* - Força eletro motriz para corrosão é uma diferença de potencial entre os diferentes materiais

37 o EFEITOS DA MICROESTRUTURA Diferenças composicionais levam a diferentes potenciais químicos e com isso, na presença de meios líquidos, pode ocorrer corrosão localizada. Ocorre em soldas de inox (sensitização ou weld decay ) Exemplo: Corrosão intergranular no Aço inox

38 o EFEITO DE FORÇAS MECÂNICAS A presença de tensões levam a diferentes f.e.m e com isso, na presença de meios líquidos, pode ocorrer corrosão localizada. A região tensionada têm um maior número de discordâncias, e o material fica mais reativo. Ex.: região de solda, dobras, etc.

39 o EXEMPLOS DE CORROSÃO SOB TENSÃO

40 o CORROSÃO ELETROLÍTICA Corrosão A corrosão eletrolítica se caracteriza por ser um processo eletroquímico, que se dá com a aplicação de corrente elétrica externa, ou seja, trata-se de uma corrosão não espontânea. Esse fenômeno é provocado por correntes de fuga, também chamadas de parasitas ou estranhas, e ocorre com frequência em tubulações de petróleo e de água potável, em cabos telefônicos enterrados, em tanques de postos de gasolina etc. Geralmente, essas correntes são devidas a deficiências de isolamento ou de aterramento, fora de especificações técnicas. Normalmente,acontecem furos isolados nas instalações, onde a corrente escapa para o solo.

41 o CORROSÃO ELETROLÍTICA Corrosão Corrosão eletrolítica em tubos de aço-carbono provocada por corrente de fuga: (a) em parte de um equipamento; (b) em uma tubulação industrial.

42 o PRINCIPAIS MEIOS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO PINTURAS OU VERNIZES; RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO; GALVANIZAÇÃO: Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão; PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA.

43 o PINTURAS OU VERNIZES Separa o metal do meio. Corrosão Características da pintura sobre corrosão: Ação anti-corrosiva: primers e tintas anti-corrosivas (a base de zinco); Aderência: fundamental para evitar a propagação da corrosão, caso a pintura seja riscada, a corrosão fica restrita ao risco e não se propaga sob a camada de tinta; Flexibilidade: para caso de dobramentos, flexões e mesmo para as contrações e dilatações devido à variação da temperatura; Impermeabilidade: evitar que vapor d água, oxigênio e outros gases corrosivos permeiem através da pintura até o metal.

44 o RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO Separa o metal do meio. Ex.: Cromagem, folhas de flandres, Niquelagem, revestimento de arames com Cobre, etc.; Dependendo do revestimento e do material revestido, pode haver formação de uma pilha de corrosão quando houver rompimento do revestimento em algum ponto, acelerando a corrosão.

45 o PROTEÇÃO NÃO-GALVÂNICA Corrosão Proteção com camada de um material mais resistente à corrosão que o material base. Ex Folha de flandes (Sn-Fe). Folhas de flandres: São folhas finas de aço revestidas com estanho que são usadas na fabricação de latas para a indústria alimentícia. O estanho atua como ânodo somente até haver rompimento da camada protetora em algum ponto. Depois de rompido, atua como cátodo, fazendo então que o aço atue como ânodo, corroendo-se.

46 o PROTEÇÃO NÃO-GALVÂNICA Corrosão Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão Separa o metal do meio. Ex.: Recobrimento do aço com Zinco; O Zinco é mais suscetível à corrosão que o Ferro, então enquanto houver Zinco, o aço ou ferro estará protegido. Como a área recoberta de Zn é grande, a corrosão é bem lenta na camada de Zn.

47 o PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA Utiliza-se o processo de formação de pares metálicos (UM É DE SACRIFÍCIO), que consiste em unir-se intimamente o metal a ser protegido com o metal protetor, o qual deve apresentar uma maior tendência de sofrer corrosão o FORMAÇÃO DE PARES METÁLICOS É muito comum usar ânodos de sacrifícios em tubulações de ferro ou aço em subsolo e em navios e tanques.

48 o FORMAÇÃO DE PARES METÁLICOS Anodos de sacrifício : (a) Placas de magnésio enterradas ao longo de um oleoduto (b) Placas de zinco em casco de navio (c) Barra de magnésio em um tanque industrial de água quente * Todos esse anodos de sacrifício podem ser substituídos

49 o ÂNODOS DE SACRIFÍCIO MAIS COMUNS PARA FERRO E AÇO Zn Al Mg

50 VIDEO CORROSÃO