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Curso para Inspetor de pintura industrial 1
Zehbour PanossianAbril /2007
Tipos de corrosão• Generalizada (uniforme)• Corrosão por pite• Corrosão por concentração diferencial (em frestas)• Corrosão galvânica• Corrosão seletiva (grafítica, dezincificação)• Corrosão associada a escoamento de fluido
(corrosão-erosão, cavitação, turbulência)• Corrosão intergranular• Corrosão sob tensão e corrosão fadiga
• Ocorre em toda a extensão do metal.• Não há local preferencial para as regiões
anódicas e catódicas
A
AAA
A
A
AA C C
CCCC
C
CC
A A
C CC
AA ACC A
METAL
A = anodo C = catodo
Material polido
Depois de sofrer corrosão generalizada
Conseqüências:• a superfície do material fica rugosa (a rugosidade depende do
tamanho e da distribuição dos anodos e catodos); • ocorre uma diminuição da espessura (afinamento) do material.
IPT
Corrosão generalizada ou uniforme ?
Há controvérsias......
• Como a superfície do metal é um emaranhado de anodinhos e catodinhos, a corrosão não pode ser totalmente uniforme: haverá crateras rasas, o metal ficará mais rugoso, etc.....
• Há autores que classificam como: corrosão generalizada uniforme e não-uniforme.
Papel da corrosão generalizada no contexto da
economia• Em termos de toneladas de metal corroído
• Mas é o menos perigoso.
• É previsível desde que se tenham dados.• Existem três fontes de consulta consagrados:
NACE, Rabald e Dechema.• Consultas: livros, artigos.• E em último caso: ensaios de laboratório.
Importante
Corrosão generalizada é problema dos metais que não se passivam no meio considerado.
Qualquer metal pode sofrer corrosão generalizada, depende do meio.
Aço-carbono em hidróxido de sódio passiva e não apresenta corrosão generalizada.
Exemplos
zinco e metais ferrosos em meio ácido;corrosão atmosférica do zinco, do aço-carbono, do aço-aclimável, do cobre;o ouro em água régia (mistura de ácido clorídrico e nítrico);aço inoxidável em ácido clorídrico.
É possível determinar taxa de corrosão
U tilização dom aterial
Taxa de corrosão(m m /a )
Totalm ente resistente < 0,1
N ão resistente,utilizável em certoscasos
0,1 – 1,0
Corrosão severa, não-utilizável
1
Ensaios para determinação da taxa de corrosão
• não há nem norma e nem uma metodologia preestabelecida;
• deve-se avaliar as condições de uso e tentar reproduzir;
• não há regras rígidas;• normalmente prepara-se o material na forma de
corpos-de-prova de área e massa conhecidas;• limpa-se adequadamente;• expõe-se ao meio corrosivo por período pré-
determinado;
Ensaios para determinação da taxa de corrosão
• tira-se o corpo-de-prova que na maioria das vezes fica coberta com produtos de corrosão;
• escolhe-se um meio capaz de dissolver os produtos de corrosão (ou ataque os produtos de corrosão com velocidade muito maior do que o ataque ao substrato) – ASTM G1;
• imerge-se nesta solução por tempo prédeterminado (normalizado) ou por decapagens sucessivas);
• determina-se a massa final;
Ensaios para determinação da taxa de corrosão
• finalmente determina-se a taxa de corrosão:4
tempo.ÁreammTaxa finalinicial −
=
Ensaios não-acelerados de
corrosão
CORROSÃO ATMOSFÉRICA
Válvula de uma tubulação de uma planta de soda cáustica em Maceió.Planta petroquímica.
Ambiente extremamente agressivo
Corrosãoatmosférica:
ambienteextremamente
agressivoCorroeu muito:
visível e previsível
Dava para evitar:Não-visível, mas previsível
Água extremamente agressiva: pH=6,6 (deve ser > 7,5 DIN 50930)Alcalinidade= 7,9 mg/l em CaCO3 (> 200 mg/l)Índice de saturação: -2,8 (ruim para o aço)
Falando sobre pite
• É um tipo de corrosão localizada que se caracteriza pelo ataque de pequena áreas de uma superfície que se mantém passivo.
• A célula de corrosão responsável por este tipo de ataque é constituída por pequenos anodos (áreas atacadas) e catodo de grande área.
A AAC C C C C C C C C C C C C C C C
• As velocidades de corrosão são via de regra muito elevadas ocasionando a danificação dos componentes metálicos mais rapidamente quando comparada `as danificações determinadas por corrosão generalizada
Geometria de pites
Mecanismos: são vários• Metais passiváveis na presença de cloretos.• Presença de depósitos: por exemplo o Al na
atmosfera com SO2.• Presença de inclusões mais nobres ou menos
nobres• Presença de carepas descontínuas.
ComposiçãoElemento Resistência à corrosão por pite
Cromo.............................aumentaNíquel.............................aumentaMolibdênio.......................aumentaNitrogênio........................aumentaVanádio e Rênio................aumentaManganês........................aumentaSilício..............................diminui mas aumenta na
presença do MoTitânio............................diminui em altos teores
pois forma fase propícia àiniciação de pites (em baixos teores suficientes par evitar sensitização é benéfico)
Usina de Usina de aaçúçúcarcar
Tubos de vinho sem levedura (continha cerca de 0,15% de cloreto e 0,5% de sulfato)Meio não propício
IPT
Este tipo de corrosão ocorre devido à heterogeneidade no meio
• Este tipo de corrosão pode ocorrer quando se estabelece uma concentração diferencial de algum agente ativo no meio.
• Por exemplo: pode-se ter uma quantidade de inibidor menor numa fresta do que fora da fresta. O metal na fresta corroerápois não estará inibido.
• Dentro da fresta posso ter maior concentração de íon metálico.
• O mais comum é quando tenho diferença de concentração de oxigênio dissolvido dentro e fora da fresta. Na fresta o teor deoxigênio é menor.
Quando ocorre aeração diferencial
Não se deve generalizar: primeiro precisa ver se o metal se passiva ou não
• Primeiro caso: passiva-se
Os metais precisam do oxigênio para passivar:então onde tem oxigênio, o metal écomo se fosse mais nobre....
• Segundo caso: não se passiva
Onde tem oxigênio corroi mais ....
• Na fresta tem menos oxigênio: então toda corrosão em fresta é corrosão por aeração diferencial.....
A fresta tem outras peculiaridades: • concentração diferencial de outras espécies
(inibidores);• retenção de eletrólito;• concentração de poluentes;• maior tempo de molhamento.
Frestas surgem todo dia, toda hora
• fatores geométricos (soldas, FRESTAS;)• contato metal/metal e metal/não-metal;• depósitos;• trincas e pites.
Mecanismo: meio aerado neutro
• Dentro e fora da fresta:Me ⇒ Me+n + neO2 + 2H2O + 4e ⇒ 4OH-
• O O2 consumido é reposto fora da fresta. Dentro da fresta não.....
• Dentro da fresta: eletrólito desaeradoFora da fresta: eletrólito aerado.
Mecanismo: meio aerado neutro
• Depois, as reações ficam diferentes:dentro da frestaMe ⇒ Me+n + nefora da frestaMe ⇒ Me+n + neO2 + 2H2O + 4e ⇒ 4OH-
• Conseqüência: acúmulo de íons metálicos dentro da fresta (transporte de matéria difícil).
Mecanismo: meio aerado neutro
• Dentro da fresta: limite de solubilidadeFe2+ + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+
acidificação no interior da fresta devido aumento de H+
• Conseqüência: migração de íons negativos OH- e Cl-.• Aumento de Cl- dentro da fresta
Exemplos
• Aços austeníticos ao Mo: alta resistência àcorrosão por pite, podem sofrer corrosão em frestas;
• Aços inoxidáveis em meio ácido sulfúrico: necessita oxigênio para passivação.
• Meios contendo inibidores de corrosão: os inibidores podem não ser prontamente repostos na fresta.
Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na FrestasGarrafas tGarrafas téérmicasrmicas
Garrafas tGarrafas téérmicasrmicasCorrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas
Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas
Origem do problemaOrigem do problemaProcesso de fabricaProcesso de fabricaççãoão
sabão para trefila para facilitar o sabão para trefila para facilitar o repuxo;repuxo;o sabão continha o sabão continha ííons cloreto;ons cloreto;borracha nitrborracha nitríílica lica éé muito permemuito permeáável;vel;o vapor migrava atravo vapor migrava atravéés da borracha.s da borracha.
Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas
Corrosão em placas de trocador de Corrosão em placas de trocador de calor 304calor 304
Placas de trocador de calor de uma autoclave Placas de trocador de calor de uma autoclave para rapara raçção ão úúmida, apresentaram corrosão mida, apresentaram corrosão apapóós 2,5 anos de uso: 70 placas com corrosão s 2,5 anos de uso: 70 placas com corrosão (total 75)(total 75)De um lado circula De um lado circula áágua quente proveniente gua quente proveniente da autoclave (sistema fechado) e do outro da autoclave (sistema fechado) e do outro lado lado áágua da torre de resfriamento gua da torre de resfriamento (abastecida por cinco po(abastecida por cinco poçços artesianos).os artesianos).
IPT
Fresta 2Análise por EDS indicoupresença do elemento cloronos pontos de corrosão
Aço-carbono
Aço inoxidável
Relembrando alguns conceitos e introduzindo outros...
• Num processo de corrosão, surgem regiões catódicas e anódicas: as catódicas são mais nobres e as anódicas menos nobres.
MAIS NOBRE: significa que tem menos tendência à corrosão. Portanto, apresenta tendência a perder elétrons.
MENOS NOBRE: significa que tem mais tendência à corrosão. Portanto, apresenta tendência a ganhar elétrons.
Fe
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC Cu
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC
Fe
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC Cu
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC
Me
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC
• Zinco• Alumínio• Aço ou ferro• Aço inoxidável ativo• Níquel ativo• Cobre• Aço inoxidável passivo• Titânio• Ouro
Fe
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC Cu
A C
A C
ACAC
A C
ACA C
ACFe
A C A C
A C
ACA C
ACAC
AC Cu
A C A C
A C
ACA C
ACAC
ACFe
A A A A
A A
AAA A
AAAA
AA Cu
C C C C
C C
CCC C
CCCC
CC
No catodo(sobre o Cu )
O2 + 2H2O + 4e → 4OH-
No anodo(sobre o Fe)Fe → Fe2+ + 2e
Dois metais dissimilares num mesmo meio e com contato
elétrico
Efeito de área: área anódica pequena determina aceleração da corrosão
Resistividade do meio
No deserto
Na atmosfera úmida
Na água destilada
Na água do mar
No HCl
Deu corrosão no aço-carbono
Optou-se pintar só o aço carbono
Corrosão por deslocamento
galvânico
SEMe → Me2+ + 2e
ENTÃOA + ne → B
A corrosão (oxidação) do metal ocorreráSE E SOMENTE EXISTIR
uma outra espécie capaz de se reduzir.
Me3+ + e → Me2+
Men+ + ne → MeNO3
- + 2e → NO + 2H2OCl2 + 2e → 2Cl-
Em alguns casos especiais
Men+ + ne → Me
Nos catodos:
Além dos nossos conhecidos
Cu2+ + 2e → Cu
Fe Nos anodos:
Fe → Fe2+ + 2e
AA
AA
A
A
C
A
C
C
CC
C
Cu2+
Um erro muito comum ...
AçoCobre
Corrosãosevera em tubode caldeiramal projetada
““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico
Material - Aço ABNT 316 L
““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico
Problema - corrosão na cabeça do parafuso
O médico não conseguia soltar o parafusoA fenda estava oxidadaRetirada com alicate
““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico
Análise metalográfica
““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico
O parafuso era tipo Halen e foi apertado com chave de fenda
A chave quebrou e oxidou
Finalizando ......
D e f i n i ç ã o
METALMeio de
exposição
Fe2+
Zn2+
Al3+
METAL CORROÍDO
FeZnAl
eletrólitoeletrólito
Mez+
Mez+
Mez+Mez+
Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo
eletrólito
Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo
Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo
eletrólito
Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo
eletreletróólitolito
V
Metal Íons metálico + energia
Meio corrosivo
eletrólito
Mudar o materialModificar o meio (inibidores)Fornecer energia ao sistemaFazer proteção por barreira
Seleção de materiais
• Há uma variedade muito grande de ligas metálicas, especialmente as ferrosas, cada qual apresentando resistência à corrosão em meios específicos.
• Existem disponíveis manuais (handbook) que podem ser utilizados para a seleção de materiais.
• Na ausência de dados na literatura, deve-se conduzir ensaios em laboratório tentando simular as condições de campo.
• A seleção adequada de materiais é tarefa difícil e requer conhecimentos de especialistas, que deverão planejar ensaios para avaliar a probabilidade de ocorrência de todos os tipos de corrosão.
Condicionamento do meio - inibidores
• Inibidores são substâncias ou misturas de substâncias que, em concentrações adequadas no meio corrosivo reduzem a corrosão.
• Os inibidores podem agir sobre as reações anódicas: podem reagir com os íons de ferro e formar compostos insolúveis.
Condicionamento do meio - inibidores• Os inibidores podem agir sobre as reações
catódicas: podem reagir fazer uso da alcalinidade produzida pelas reações anódicas e formar compostos insolúveis, como o carbonato de cálcio.
• Os inibidores podem reagir com o oxigênio dissolvido retirando do meio a substancia responsável pela reação catódica (desaeração).
Proteção catódica
• É a técnica que consiste em abaixar o potencial de eletrodo da interface metal/meio para um valor abaixo do potencial de equilíbrio e torná-lo imune àcorrosão.
Equilíbrio
Potencial medido (polarização anódica)
Potencial medido (polarização catódica)
Fe2+ + 2e ⇐ Fe
Fe2+ + 2e ⇒ Fe
Fe2+ + 2e ⇔ Fe
Como abaixar o potencial ?
• Coloca em contato elétrico a estrutura a ser protegida com um metal menos nobre.
• Ou aplica um potencial meos nobre com um retificador..
É uma corrosão galvânica: o metal menos nobre corroi, portanto valem as mesmas considerações da corrosão galvânica
Proteção com revestimentos
Os revestimentos podem ser metálicos, inorgânicos e orgânicos.
• Metálicos: zinco, níquel, cobre• Inorgânicos: cromatização, anodização e
fosfatização.• Orgânicos: tintas e vernizes..
Revestimentos metálicos:metais aplicados sobre substratos (metálicos ou não-metálicos) com espessura consideravelmente menor do que a do substrato.
Revestimentos nobres:metal do revestimento mais nobre que o metal do substrato
substrato
Revestimento nobre
Revestimento de sacrifício:metal do revestimento menos nobre que o metal do substrato
substrato
Revestimento de sacrifício
Revestimento nobre
O que governa a escolha ?
Se o requisito for só proteção contra corrosão
Se o requisito for proteção contra corrosão associado a um outro fator como, por exemplo, condutividade
AlCdZnZn/Al, Zn/Fe, Zn/Co, Zn/Ni.
CuNiCr
Revestimentos inorgânicos• Geralmente são revestimentos de conversão.• Os mais comuns são:
cromatização: sobre o zinco e cádmio, para proteção contra corrosão durante armazenamento e transporte;
fosfatização: sobre o aço-carbono e o zinco muito utilizados como pré-tratamento;
anodização: sobre o alumínio, para proteção contra corrosão e pré-tratamento para pintura;
oxidação preta: para ancoragem de óleo.
O que O que éé tratamento de conversão ?tratamento de conversão ?
T ratamento de conversão é a “ co nversão” de
um metal em um sal do metal a través de
reaçõ es e le troq uímicas q ue po dem o co rrer
tanto devido à imp o sição d e co rrente como
d evid o ao a taq ue d o metal p o r um o xid ante
p resente na so lução .
Em outras palavras:Em outras palavras:Composto do metal (composto de ferro)
Metal (Fe)
Fe
Composto de ferro
Cromatização
• Conhecido também como bicromatização ou passivação;
• utilizada principalmente sobre o zinco e cádmio eletrodepositados, com o objetivo de garantir ausência da corrosão do revestimento durante armazenamento e transporte.
Resistência à corrosão
• proteção por barreira: oferecida pelos compostos de Cr3+. As azuis e incolores são ricas em Cr3+: proteção principalmente por barreira;
• proteção por inibição: oferecida pelos compostos de Cr6+. Amarelo iridescente é mais rica em Cr6+.
Água com Cr6+: Sem corrosão
Água: corrosão
Pós-tratamento com soluções contendo sais de cromo trivalente.
Devido às questões ambientais, começou-se a tentar só com cromo trivalente.
Hoje nem isto é aceito.Existem muitas alternativas no mercado, não com as mesma propriedades da cromatização.
Cada dia surge uma nova.
TRATAMENTO TRATAMENTO DE SUPERFDE SUPERFÍÍCIE POR CIE POR
FOSFATIZAFOSFATIZAÇÇÃOÃO
Fosfato do metal (fosfato de ferro)Metal Fe
Fe
Fosfato de ferro
Base para pinturaBase para pintura
AderênciaAderênciadas tintas
SuperfSuperfííciescieslimpas das tintaslimpas
Aumento daAumento daresistência resistência àà corrosãocorrosão
Primeira:limpeza Primeira:limpeza
• Para fosfatizar a superfície deve estar limpa;
• se não, já se rejeita a própria fosfatização.
Segundo: aderência
Terceiro: qualquer esquema de pintura apresentarásempre resistência à corrosão superior se aplicada
sobre camadas fosfatizadas.
Corrosão associada à corrente elétrica
Corrente eletrônica
R R
Corrente iônica