Apostila Corrosão e Proteção
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Fundamentos de Corroso e
Degradao de Materiais em
Equipamentos de Processo
Prof. Moacir Ramos Jnior
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Fundamentos de Corroso e Degradao de Materiais
Fundamentos de Corroso e Degradao de Materiais em
Equipamentos de Processo
Prof. Moacir Ramos JniorEngenheiro de Materiais: [email protected]
2004
proibida a venda, duplicao ou reproduo
deste volume, no todo ou em parte, sob
quaisquer forma ou por quaisquer meio
(eletrnico, mecnico, gravao, fotocpia,
distribuio na Web ou outros) sem
permisso expressa do autor.
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NDICE
1. PROCESSOS CORROSIVOS ................................................ ..................................................... ..................7
1.1. A CORROSO E A IMPORTNCIA DO SEU ESTUDO .................................................... .................. 7
Pilhas de Corroso Eletroqumica.........................................................................................................8
Principais Tipos de Pilha.......................................................................................................................9
1.2. Meios corrosivos.................................................... ...................................................................... ....... 14
1.3. Polarizao - Passivao - Velocidade de Corroso ....................................................... ................... 15
1.3.1. POLARIZAO.........................................................................................................................15
1.3.1.1. Polarizao por Concentrao......................................... ................................................ 15
1.3.1.2. Polarizao por Ativao ....................................................... .......................................... 15
1.3.1.3. Polarizao hmica............. ............................................................ ................................ 16
1.3.2. PASSIVAO............................................. .................................................... .......................... 16
1.3.3. CURVAS DE POLARIZAO....................................................... ............................................ 17
Mtodo Galvanosttico ................................................... .................................................... ................17
Mtodo Potenciosttico.......................................................................................................................171.3.4. VELOCIDADE DE CORROSO ...................................................... ......................................... 18
Influncia de Outros Fatores na Velocidade da Corroso ....................................................... ........... 19
1.3.5. TAXAS DE CORROSO............................................ ........................................................ .......20
1.4. TIPOS DE CORROSO ...................................................... ............................................................... 21
1.4.1. Corroso Galvnica.................. ....................................................... .......................................... 21
1.4.2. Corroso por Concentrao Diferencial ...................................................... .............................. 22
1.4.2.1. Corroso Por Concentrao Inica Diferencial... ............................................................ . 23
1.4.2.2. Corroso por Aerao Diferencial............................. ....................................................... 23
1.4.2.3. Corroso em Frestas ................................................... .................................................... 23
1.4.2.4. Corroso Filiforme ...................................................... ..................................................... 23
1.4.3. Corroso Atmosfrica..................... ........................................................... ................................ 23
1.4.4. Corroso pelo Solo........................................ .................................................... ........................ 24
1.4.5. Corroso pela gua ............................................... .................................................... ...............25
1.4.6. Corroso por Bactrias ou Corroso Microbiolgica ..................................................... ............ 25
1.4.7. Corroso Eletroltica ........................................................... ....................................................... 25
1.4.8. Corroso Intergranular ................................................ .............................................................. 25
1.4.8.1. Corroso Intergranular nos Aos Inoxidveis ............................................................... ... 26
1.4.8.2. Corroso Intergranular de Ligas de Alumnio ........................................................ .......... 27
1.4.9. Fissurao por Corroso............................................... ............................................................ 281.4.10. Corroso por Compostos de Enxofre ......................................................... ............................... 28
1.4.11. Corroso Seletiva.... ....................................................... ........................................................... 28
1.4.11.1. Corroso Graftica ....................................................... .................................................... 28
1.4.11.2. Dezincificao..................................................................................................................29
1.4.12. Corroso em Concreto ....................................................... ....................................................... 29
1.4.13. Corroso Associada ao Escoamento de Fluidos.......... ............................................................ . 29
1.4.13.1. Corroso-Eroso .................................................... ......................................................... 29
1.4.13.2. Corroso com Cavitao ................................................. ................................................ 30
1.4.13.3. Corroso por Turbulncia .......................................................... ...................................... 30
1.4.14. Corroso sob Atrito ............................................... .................................................................... 30
1.4.15. Fendimento por lcali......................... ........................................................... ............................ 31
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1.4.16. Corroso sob Fadiga................................................... .............................................................. 32
1.4.17. Corroso sob Tenso................................................... ............................................................. 33
1.4.18. Fissurao Induzida pela Presso de Hidrognio .......................................................... ........... 34
1.4.19. Fragilizao por Metal Lquido ......................................................... ......................................... 35
1.5. FORMAS DE CORROSO......................................... ....................................................... .................35
1.5.1. Corroso Uniforme................................................ .................................................... ................35
1.5.2. Corroso por Placas.............................. .................................................... ................................ 35
1.5.3. Corroso Alveolar.......................................... .................................................... ........................ 36
1.5.4. Corroso por Pite ................................................... ................................................................... 36
1.5.5. Corroso Intergranular ou Intercristalina ............................................................ ....................... 36
1.5.6. Corroso Transgranular ou Transcristalina .................................................... ........................... 36
2. A corroso em tubulaes........................................................... ................................................................. 38
2.1. Clula de Corroso de Metal Dissimilar....... ........................................................ ............................... 40
2.1.1. Tubulao Nova e Tubulao Velha ................................................. ........................................ 41
2.1.2. Corroso resultante de Solos Dissimilares....................... ......................................................... 41
2.2. Mtodos de Controle da Corroso em Tubulaes.................................................. ........................... 432.2.1. Isolamento Eltrico........................................................ ............................................................ 43
2.2.2. Revestimentos...........................................................................................................................43
2.2.3. Proteo Catdica....................................................... .............................................................. 44
2.2.3.1. Lei de OHM........................................ ....................................................... ....................... 44
2.2.3.2. Aplicao Prtica da Proteo Catdica.................. ........................................................ 45
2.2.4. Sistemas de Anodo Galvnico ................................................. ................................................. 45
2.2.5. Sistemas de Corrente Impressa ........................................................ ........................................ 46
3. MTODOS DE COMBATE CORROSO E PROTEO DE SUPERFCIE............................................. 47
3.1. Proteo Contra a Corroso Eletroqumica ........................................................ ................................ 47
3.1.1. Mtodos de Proteo Baseados no Metal............................. .................................................... 47
3.1.1.1. Utilizao de ligas resistentes corroso..................... ................................................... 47
3.1.1.2. Aplicao de tratamentos trmicos, para aumento da resistncia corroso. ................ 47
3.1.2. Prticas de projeto .............................................. .................................................... ..................48
3.1.3. Modificaes do meio corrosivo ............................................... ................................................. 48
3.1.3.1. Diminuio de Temperatura.......................................... ................................................... 49
3.1.3.2. Diminuio da Velocidade do Eletrlito....................................................... ..................... 49
3.1.3.3. Emprego de Desaerao........................................................ ......................................... 49
3.1.3.4. Emprego de Inibidores de Corroso ........................................................... ..................... 49
3.2. REVESTIMENTOS PROTETORES.............................................................................. ...................... 493.2.1. Mecanismos de Proteo....................................................... ................................................... 50
3.2.2. Revestimentos Metlicos .................................................... ...................................................... 50
3.2.3. Revestimentos No-Metlicos Inorgnicos ...................................................... ......................... 51
3.2.4. Revestimentos Orgnicos ................................................ ......................................................... 51
3.2.5. Revestimentos para Tubulaes Enterradas ou Submersas .................................................... 52
3.3. ASPERSO TRMICA (METALIZAO) ....................................................... ................................... 55
3.3.1.1. Aplicaes e Materiais Utilizados ............................................... ..................................... 56
3.3.1.2. Processos de Asperso Trmica .................................................. ................................... 57
a) Processos por Combusto ............................................ .................................................... ........57
b) Detonao.................................................................................................................................58
c) Processos Eltricos........................................................ ........................................................... 59
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3.3.1.3. Preparao da Superfcie .................................................. .............................................. 60
a) Limpeza e Manuseio ............................................. ..................................................... ...............60
b) Criao de Rugosidades .................................................. ......................................................... 62
3.4. PINTURA INDUSTRIAL E SEUS FUNDAMENTOS...................................................... ..................... 63
3.4.1. Abordagem Sistmica da Pintura ............................................... ............................................... 64
3.4.2. Pelcula de Tinta................................ ..................................................... ................................... 64
3.4.3. Constituintes Fundamentais das Tintas ........................................................ ............................ 65
3.4.4. Constituintes Eventuais - Aditivos .................................................... ......................................... 70
3.4.5. Esquema de Pintura........................................................ .......................................................... 70
3.4.6. Seleo de Esquemas de Pintura ........................................................ ..................................... 71
3.4.6.1. Atmosferas rural e urbana ........................................................ ....................................... 72
3.4.6.2. Atmosferas Industrial e Marinha de Agressividade Moderada............. ............................ 73
3.4.6.3. Atmosferas Marinha e Industrial de Elevada Agressividade............................................ 73
3.4.6.4. Estruturas Enterradas ou Imersas em guas Agressivas............... ................................. 74
3.4.6.5. Estruturas Metlicas Sujeitas a Temperaturas Elevadas.................... ............................. 74
3.4.6.6. Ambientes Abrasivos ................................................... .................................................... 753.4.6.7. Equipamentos Sujeitos a Ataques Qumicos ........................................................ ........... 75
3.4.6.8. Superfcies Galvanizadas ............................................... ................................................. 75
3.4.7. Mecanismos de Formao de Pelculas de Tinta.......... ........................................................... . 76
3.4.8. Mecanismos de Proteo de Pelculas de Tinta..................................................... ................... 76
3.4.9. Espessuras de Pelculas Recomendveis ........................................................... ..................... 77
3.4.10. Preparao da Superfcie Metlica para Pintura............................................... ........................ 77
3.4.10.1. Tipos De Limpeza Por Ao Mecnica...................................................... ...................... 79
3.4.10.2. Graus de Jateamento .................................................... .................................................. 81
3.4.10.3. Equipamentos de Preparao de Superfcie por Ao Mecnica.................................... 82
3.4.11. Complementao da Preparao da Superfcie...................... .................................................. 83
3.5. TINTAS INDUSTRIAIS ....................................................... ................................................................ 85
3.5.1. Nomenclatura das Tintas ........................................................ .................................................. 85
3.5.2. Constituintes das Tintas ................................................ ............................................................ 86
3.5.3. Veculo - Classificao das Tintas Quanto ao Veculo ................................................... ........... 86
3.5.4. Consideraes Tecnolgicas Sobre Aplicabilidade de Algumas Tintas Industriais ................... 91
3.5.4.1. Alqudicas ............................................ .................................................... ........................ 91
3.5.4.2. Vinlicas ........................................................ ................................................................... 92
3.5.4.3. Borracha Clorada........................... .................................................... .............................. 92
3.5.4.4. Acrlicas ........................................................ ................................................................... 933.5.4.5. Tintas Anti-Incrustantes .......................................................... ......................................... 93
3.5.4.6. Resinas Epxi.................................................... .............................................................. 94
3.5.4.7. Tintas Epxi ................................................ ....................................................... ..............95
3.5.4.8. Tintas de Base Aquosa........ ........................................................... ................................. 97
3.5.4.9. Tintas Ricas em Zinco .................................................. ................................................... 97
3.5.4.10. Poliuretanos.....................................................................................................................98
3.5.4.11. Polisters e ster-Vinlicas ..................................................... ......................................... 98
3.5.5. Preparao da Aplicao ............................................................ .............................................. 99
3.5.6. Mtodos de Aplicao de Tintas ................................................ ............................................... 99
3.5.7. Inspeo e Controle ..................................................... ........................................................... 100
3.5.8. Falhas em esquemas de pintura anticorrosiva................................................. ....................... 100
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3.5.8.1. reas mais Sujeitas a Falhas ........................................................ ................................ 101
3.5.8.2. Principais Falhas ou Defeitos ................................................... ..................................... 102
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1. PROCESSOS CORROSIVOS
1.1. A CORROSO E A IMPORTNCIA DO SEU ESTUDO
A corroso consiste na deteriorao dos materiais pela ao qumica ou eletroqumica do meio,
podendo estar ou no associado a esforos mecnicos.Ao se considerar o emprego de materiais na construo de equipamentos ou instalaes necessrio
que estes resistam ao do meio corrosivo, alm de apresentar propriedades mecnicas suficientes e
caractersticas de fabricao adequadas.
A corroso pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metlicos como os aos ou as ligas de
cobre, por exemplo, ou no metlicos, como plsticos, cermicas ou concreto, neste caso o processo de
deteriorao chamado degradao. A nfase aqui descrita ser sobre a corroso dos materiais metlicos.
Esta corroso denominada corroso metlica.
Dependendo do tipo de ao do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser
classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deteriorao por corroso:
Corroso Eletroqumica;
Corroso Qumica.
Os processos de corroso eletroqumica so mais freqentes na natureza e se caracterizam basicamente
por:
Necessariamente na presena de gua no estado lquido;
Temperaturas abaixo do ponto de orvalho da gua, sendo a grande maioria na temperatura ambiente;
Formao de uma pilha ou clula de corroso, com a circulao de eltrons na superfcie metlica.
Em face da necessidade do eletrlito conter gua lquida, a corroso eletroqumica tambm
denominada corroso em meio aquoso.
Nos processos de corroso, os metais reagem com os elementos no metlicos presentes no meio, O 2,
S, H2S, CO2entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram
extrados. Conclui-se, portanto, que nestes casos a corroso corresponde ao inverso dos processos
metalrgicos, Figura 1.
Figura 1. O ciclo dos materiais metlicos com relao ao seu contedo energtico.
Os processos de corroso qumica so, por vezes, denominados corroso ou oxidao em altas
temperaturas. Estes processos so menos freqentes na natureza, envolvendo operaes onde as temperaturas
so elevadas.
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Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:
Ausncia da gua lquida;
Temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho da gua;
Interao direta entre o metal e o meio corrosivo.
Como na corroso qumica no se necessita de gua lquida, ela tambm denominada em meio no
aquoso ou corroso seca.
Existem processos de deteriorao de materiais que ocorrem durante a sua vida em servio, que no se
enquadram na definio de corroso.
Um deles o desgaste devido eroso, que remove mecanicamente partculas do material. Embora
esta perda de material seja gradual e decorrente da ao do meio, tem-se um processo eminentemente fsico e
no qumico ou eletroqumico. Pode-se, entretanto ocorrer, em certos casos, ao simultnea da corroso,
constituindo o fenmeno da corroso-eroso.
Outros tipos de alterao no material que ocorre em servio, so as transformaes metalrgicas que
podem acontecer em alguns materiais, particularmente em servio com temperaturas elevadas. Em funodestas transformaes as propriedades mecnicas podem sofrer grandes variaes, por exemplo, apresentando
excessiva fragilidade na temperatura ambiente. A alterao na estrutura metalrgica em si no corroso
embora possa modificar profundamente a resistncia corroso do material, tornando-o, por exemplo,
susceptvel corroso intergranular.
Durante o servio em alta temperatura pode ocorrer tambm o fenmeno da fluncia, que uma
deformao plstica do material crescente ao longo do tempo, em funo da tenso atuante e da temperatura.
Pilhas de Corroso Eletroqumica
A pilha de corroso eletroqumica constituda de quatro elementos fundamentais.
rea andica: superfcie onde se verifica a corroso (reaes de oxidao);
rea catdica: superfcie protegida onde no h corroso (reaes de reduo);
Eletrlito: soluo condutora ou condutor inico que envolve simultaneamente as reas andicas e
catdicas;
Ligao eltrica entre as reas andicas e catdicas.
A Figura 2 mostra esquematicamente uma pilha de corroso eletroqumica.
Figura 2. Pilha de Corroso Eletroqumica.
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O aparecimento das pilhas de corroso conseqncia de potenciais de eletrodos diferentes, em dois
pontos da superfcie metlica, com a devida diferena de potencial entre eles.
Um conceito importante aplicvel s pilhas de corroso o da reao de oxidao e reduo. As
reaes da corroso eletroqumica envolvem sempre reaes de oxi-reduo.
Na rea andica onde se processa a corroso ocorrem reaes de oxidao, sendo a principal a de
passagem do metal da forma reduzida para a forma inica.
Figura 3. Reao rea Andica.
Na rea catdica, que uma rea protegida (no ocorre corroso), as reaes so de reduo de ons
do meio corrosivo, onde as principais reaes so:
Em meios aerados- caso normal de gua do mar e naturais
H2O + 1/2 O2+ 2e 2 OH-
Em meios desaerados- caso comum em guas doces industriais
2 H2O + 2e H2+ 2 OH-
Sero discutidas a seguir as principais causas de aparecimento de pilhas de corroso com as
respectivas denominaes das pilhas formadas.
Principais Tipos de Pilha
Pilha de eletrodo diferente: esta pilha tambm denominada de pilha galvnica e surge sempre que dois metais
ou ligas metlicas diferentes so colocados em contato eltrico na presena de um eletrlito. A diferena de
potencial da pilha ser to mais acentuada, quanto mais distantes estiverem os materiais na tabela de potenciais
no eletrlito considerado;
Pilha de ao local: esta pilha provavelmente a mais freqente na natureza, ela aparece em um mesmo metal
devido a heterogeneidades diversas, decorrentes de composio qumica, textura do material, tenses internas,
dentre outras. As causas determinantes da pilha de ao local so:
Incluses, segregaes, bolhas, trincas;
Estados diferentes de tenses e deformaes;
Acabamento superficial da superfcie;
Diferena no tamanho e contornos de gro;
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Tratamentos trmicos diferentes;
Materiais de diferentes pocas de fabricao;
Gradiente de temperatura.
A Figura 4 mostra de forma esquemtica a pilha de ao local.
Figura 4. Pilha de Ao Local.
Pilha ativa-passiva: esta ocorre nos materiais formadores de pelcula protetora, como por exemplo: o cromo, o
alumnio, os aos inoxidveis, titnio, dentre outros. A pelcula protetora se constitui numa fina camada do
produto de corroso que passiva a superfcie metlica.
Se a pelcula for danificada em algum ponto por ao mecnica e, principalmente pela ao de ons
halogenetos (especialmente cloreto), ser formada uma rea ativa (andica) na presena de uma grande rea
passiva (catdica) com o conseqente aparecimento de uma forte pilha, que proporciona corroso localizada.
Figura 5. Pilha Ativa-Passiva
Pilha de concentrao inica diferencial: esta pilha surge sempre que um material metlico exposto a
concentraes diferentes de seus prprios ons. Ela ocorre porque o eletrodo torna-se mais ativo quando
decresce a concentrao de seus ons no eletrlito.Esta pilha muito freqente em frestas quando o meio
corrosivo lquido. Neste caso, o interior da fresta recebe pouca movimentao de eletrlito, tendendo a ficar
mais concentrado em ons de metal (rea catdica), enquanto que a parte externa da fresta fica menos
concentrada (rea andica), com conseqente corroso das bordas da fresta. A Figura 6 mostra de formaesquemtica uma pilha inica.
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Figura 6. Pilha de Concentrao Inica Diferencial.
Figura 7.Pilha de Concentrao Inica Diferencial.
Pilha de aerao diferencial: esta pilha formada por concentraes diferentes do teor de oxignio. De forma
idntica pilha de concentrao inica diferencial, esta pilha tambm ocorre com freqncia em frestas. Apenas
as reas andicas e catdicas so invertidas em relao quela. Assim, o interior da fresta, devido a maior
dificuldade de renovao do eletrlito, tende a ser menos concentrado em oxignio (menos aerado), logo, rea
andica. Por sua vez a parte externa da fresta, onde o eletrlito renovado com facilidade, tende a ser mais
concentrada em oxignio (mais aerada), logo, rea catdica. O desgaste se processar no interior da fresta.
Figura 08. Pilha de Concentrao Diferencial de Oxignio
Sendo a corroso, em geral, um processo espontneo, est constantemente transformando os materiais
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metlicos de modo que a durabilidade e desempenho dos mesmos deixam de satisfazer os fins a que se
destinam. No seu todo esse fenmeno assume uma importncia transcendental na vida moderna, que no pode
prescindir dos metais e suas ligas.
Algumas dessas ligas esto presentes:
Nas estruturas metlicas enterradas ou submersas, tais como minerodutos, oleodutos, gasodutos, adutoras,
cabos de comunicao e de energia eltrica, peres de atracao de embarcaes, tanques de
armazenamento de combustveis como gasolina, lcool e leo diesel, emissrios submarinos;
Nos meios de transportes, como trens, navios, avies, automveis, caminhes e nibus;
Nas estruturas metlicas sobre o solo ou areas, como torres de linhas de transmisso de energia eltrica,
postes de iluminao, linhas telefnicas, tanques de armazenamento, instalaes industriais, viadutos,
passarelas, pontes;
Em equipamentos eletrnicos, torres de transmisso de estaes de rdio, de TV, repetidoras, de radar,
antenas, etc.
Em equipamentos como reatores, trocadores de calor e caldeiras.Todas essas instalaes representam
investimentos vultosos que exigem durabilidade e resistncia corroso que justifiquem os valoresinvestidos e evitem acidentes com danos materiais incalculveis ou danos pessoais irreparveis.
Com exceo de alguns metais nobres, como o ouro, que podem ocorrer no estado elementar, os
metais so geralmente encontrados na natureza sob a forma de compostos, sendo comuns as ocorrncias de
xidos e sulfetos metlicos. Os compostos que possuem contedo energtico inferior aos dos metais so
relativamente estveis. Desse modo, os metais tendem a reagir espontaneamente com os lquidos ou gases do
meio ambiente em que so colocados: o ferro se "enferruja" ao ar e na gua, e objetos de prata escurecem
quando expostos ao ar.
Em alguns casos, pode-se admitir a corroso como o inverso do processo metalrgico, cujo objetivo
principal a extrao do metal a partir de seus minrios ou de outros compostos, ao passo que a corroso tende
a oxidar o metal. Assim, muitas vezes o produto da corroso de um metal bem semelhante ao minrio do qual
originalmente extrado. O xido de ferro mais comumente encontrado na natureza a hematita, Fe2O3, e a
ferrugem o Fe2O3hidratado, Fe2O3 nH2O, isto , o metal tendendo a retomar a sua condio de estabilidade.
Os problemas de corroso so freqentes e ocorrem nas mais variadas atividades, como por exemplo
nas indstrias qumica, petrolfera, petroqumica, naval, de construo civil, automobilstica, nos meios de
transportes areo, ferrovirio, metrovirio, martimo, rodovirio e nos meios de comunicao, como sistemas de
telecomunicaes, na odontologia (restauraes metlicas, aparelhos de prtese), na medicina (ortopedia) e em
obras de arte como monumentos e esculturas.
As perdas econmicas que atingem essas atividades podem ser classificadas em diretas e indiretas.
So perdas diretas:
a) Os custos de substituio das peas ou equipamentos que sofreram corroso, incluindo-se energia
e mo-de-obra;
b) Os custos e a manuteno dos processos de proteo (proteo catdica, recobrimentos, pinturas,
etc.).
As perdas indiretas so mais difceis de avaliar, mas um breve exame das perdas tpicas dessa espcie
conduz concluso de que podem totalizar custos mais elevados que as perdas diretas e nem sempre podem
ser quantificados.
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So perdas indiretas:
a) Paralisaes acidentais:
Para a limpeza de trocadores de calor ou caldeiras;
Para a substituio de um tubo corrodo, o que pode custar relativamente pouco, mas a parada da unidade
pode representar grandes custos no valor da produo;
b) Perda de produto, como perdas de leo, solues, gs ou gua atravs de tubulaes corrodas at
se fazer o reparo;
c) Perda de eficincia:
Diminuio da transferncia de calor atravs de produtos de corroso em trocadores de calor;
Nos motores automotivos, os anis de segmentos dos pistes e as paredes dos cilindros so continuamente
corrodos plos gases de combusto e condensados. A perda das dimenses crticas faz com que haja umexcesso de consumo de leo e gasolina, quase igual ou maior do que o causado pelo desgaste natural
devido ao uso;
Incrustaes nas superfcies de aquecimento de caldeiras ocasionam aumento no consumo de combustvel:
incrustaes de baixa condutividade trmica e elevada espessura provocam baixa transferncia de calor,
ocasionando queda na eficincia da caldeira com conseqente aumento no consumo de combustvel;
Entupimento ou perda de carga em tubulaes de gua, obrigando a custo mais elevado de bombeamento,
devido deposio de produtos de corroso;
d) Contaminao de produtos:
Caso de pequena quantidade de cobre, proveniente de corroso de tubulaes de lato ou de cobre, que
pode invalidar uma fabricao de sabo, pois os sais de cobre aceleram a rancidez, provocando a
diminuio do tempo de estocagem;
Alterao nas tonalidades de corantes motivadas por traos de metais;
Equipamentos de chumbo no so permitidos na preparao de alimentos e bebidas, devido s
propriedades txicas de pequenas quantidades de sais de chumbo, que podem causar saturnismo, doena
que afeta o sistema nervoso. Da, atual-mente, a no-utilizao de tubos de chumbo para gua potvel;
Arraste, pela gua, de produtos de corroso, como xidos de ferro, tomando-a imprpria para consumo
humano ou para uso industrial, como, por exemplo, fbricas de alimentos, laticnios, papel e celulose;
e) Superdimensionamento nos projetos:
Fator comum no dimensionamento de reatores, caldeiras, tubos de condensadores, paredes de oleodutos,
tanques, estruturas de navios, etc. Isto porque a velocidade de corroso desconhecida ou os mtodos de
controle da corroso so incertos. Como exemplo tpico de superdimensionamento, pode-se citar o de uma
tubulao de 362 km de comprimento e 20,3 cm de dimetro que foi especificada preliminarmente para ter
uma espessura de 0,82 cm, mas com adequada proteo contra a corroso pde ser especificada com uma
espessura de 0,64 cm, economizando-se, ento, 3.700 toneladas de ao, com aumento da capacidade
interna em 5%;
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Em alguns setores, embora a corroso no seja muito representativa em termos de custo direto, deve-
se levar em considerao o que ela pode representar em:
Questes de segurana: corroso localizada muitas vezes resulta em fraturas repentinas de partes crticas
de avies, trens, automveis e pontes, causando desastres que podem envolver perda de vidas humanas.
Vazamentos em tubulaes de gasolina, gs natural ou em tanques de combustveis podem causar
exploses e incndios de grandes propores;
Interrupo de comunicaes: corroso em cabos telefnicos, ocasionada por correntes de fuga
existentes no solo e provenientes de fontes de corrente contnua, usadas em sistema de transporte
eletrificado;
Preservao de monumentos histricos: com o desenvolvimento industrial, tem-se a conseqente
poluio atmosfrica e com esta a possibilidade da presena de cido sulfuroso e sulfrico, que atacam os
materiais metlicos e no-metlicos, como mrmore ou concreto, usados nesses monumentos. O cido
sulfrico pode tambm ser originado, neste caso, pela presena de bactrias oxidantes de enxofre ou de
compostos de enxofre;
Poluio ambiental: vazamentos em oleodutos causando contaminao em mares, rios, lagos e solos,com custos, em muitos casos, incalculveis.
1.2. MEIOS CORROSIVOS
Os meios corrosivos em corroso eletroqumica so responsveis pelo aparecimento do eletrlito. O
eletrlito uma soluo eletricamente condutora constituda de gua contendo sais, cidos ou bases.
Principais Meios Corrosivos e Respectivos Eletrlitos
Atmosfera: o ar contm umidade, sais em suspenso, gases industriais, poeira, etc. O eletrlito constitui-se
da gua que condensa na superfcie metlica, na presena de sais ou gases presentes no ambiente. Outros
constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo;
Solos: os solos contm umidade, sais minerais e bactrias. Alguns solos apresentam tambm,
caractersticas cidas ou bsicas. O eletrlito constitui-se principalmente da gua com sais dissolvidos;
guas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas guas podem conter sais minerais, eventualmente
cidos ou bases, resduos industriais, bactrias, poluentes diversos e gases dissolvidos. O eletrlito
constitui-se principalmente da gua com sais dissolvidos. Os outros constituintes podem acelerar o
processo corrosivo;
gua do mar: estas guas contm uma quantidade aprecivel de sais. Uma anlise da gua do marapresenta em mdia os seguintes constituintes em gramas por litro de gua:
Componente g/LCloreto (Cl-) 18,9799
Sulfato (SO -) 2,6486Bicarbonato (HCO ) 0,1397
Brometo (Br-) 0,0646Fluoreto (F-) 0,0013
cido Brico (H3BO3) 0,0260Sdio (Na+) 10,5561
Magnsio (Mg2+) 1,2720Clcio (Ca2+) 0,4001Potssio (K+) 0,3800
Estrncio (Sr 2+) 0,0133
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A gua do mar em virtude da presena acentuada de sais, um eletrlito por excelncia. Outros
constituintes como gases dissolvidos, podem acelerar os processos corrosivos;
Produtos qumicos: os produtos qumicos, desde que em contato com gua ou com umidade e formem um
eletrlito, podem provocar corroso eletroqumica.
1.3. POLARIZAO - PASSIVAO - VELOCIDADE DE CORROSO
1.3.1. POLARIZAO
Polarizao a modificao do potencial de um eletrodo devido a variaes de concentrao,
sobrevoltagem de um gs ou variao de resistncia hmica.
Caso no houvesse o efeito do fenmeno da polarizao a corrente entre anodos e catodos seria muito
mais elevada, semelhana de um quase curto circuito. Isto se daria porque as resistncias eltricas do metal e
do eletrlito so muito baixas, restando apenas as resistncias de contato dos eletrodos.
Os fenmenos de polarizao promovem a aproximao dos potenciais das reas andicas e catdicase produzem aumento na resistncia hmica do circuito, limitando a velocidade do processo corrosivo.
Graas a existncia destes fenmenos as taxas de corroso observadas na prtica so
substancialmente inferiores quelas que ocorreriam caso as pilha de corroso funcionassem ativamente em
todas as condies dos processos corrosivos.
Quando as reaes de corroso so controladas predominantemente por polarizao nas reas
andicas : diz-se que a reao de corroso controlada anodicamente e que o eletrodo est sob o efeito de uma
polarizao andica.
Quando as reaes de corroso so controladas predominantemente por polarizao nas reas
catdicas: diz-se que a reao controlada catodicamente e que o eletrodo est sob o efeito de uma polarizao
catdica.
Quando controlada pelo aumento de resistncia de contato das reas andicas e catdicas: diz-se
que a reao controlada ohmicamente.
De modo geral tem-se um controle misto das reaes de corroso.
So basicamente trs as causas de polarizao:
1.3.1.1. Polarizao por Concentrao
Este tipo de polarizao ocorre freqentemente em eletrlitos parados ou com pouco movimento.
O efeito de polarizao resulta do aumento de concentrao de ons do metal em torno da rea andica(baixando o seu potencial na tabela de potenciais) e a rarefao de ons H+no entorno da rea catdica.
Caso o eletrlito possua movimento, ambas as situaes no devem acontecer.
1.3.1.2. Polarizao por Ativao
Este tipo de polarizao ocorre devido a sobrevoltagem de gases no entorno dos eletrodos.
Os casos mais importantes no estudo da corroso, so aqueles em que h liberao de H 2no entorno
do catodo ou do O2no entorno do anodo.
A liberao de H2 no entorno do catodo denominada polarizao catdica e assume particular
importncia como fator de controle dos processos corrosivos.
Em eletrlitos pouco aerados o H2liberado e absorvido na rea catdica provoca uma sobretenso ou
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sobrevoltagem do hidrognio capaz de reduzir sensivelmente a agressividade do meio. Podendo-se considerar
por este fato a corroso do ao desprezvel na presena de gua doce ou salgada, totalmente desaerada.
A sobrevoltagem do hidrognio foi estudada por Tafel estabelecendo a seguinte equao:
onde:- sobrevoltagem do hidrognio, em V;
, em V e , em A/cm2- constantes que dependem do metal e do meio;
- densidade de corrente aplicada que provoque a sobrevoltagem , em A/cm2.
Figura 9. Curva de TAFEL - Sobre voltagem em funo da densidade de corrente
1.3.1.3. Polarizao hmica
A polarizao hmica ocorre devido a precipitao de compostos que se tornam insolveis com a
elevao do pH no entorno das reas catdicas.
Estes compostos so principalmente carbonatos e hidrxidos que formam um revestimento natural
sobre as reas catdicas, principalmente carbonato de clcio e hidrxido de magnsio.
1.3.2. PASSIVAO
Passivao a modificao do potencial de um eletrodo no sentido de menor atividade (mais catdico
ou mais nobre) devido a formao de uma pelcula de produto de corroso. Esta pelcula denominada pelcula
passivante.
Os metais e ligas metlicas que se passivam so os formadores de pelculas protetoras.
Como exemplo podem ser citados: Cromo, nquel, titnio, ao inoxidvel, monel que se passivam na grande maioria dos meios corrosivos,
especialmente na atmosfera;
Chumbo que se passiva na presena de cido sulfrico;
O ferro que se passiva na presena de cido ntrico concentrado e no se passiva na presena de cido
ntrico diludo;
A maioria dos metais e ligas passivam-se na presena de meios bsicos, com exceo dos metais
anfteros (Al, Zn, Pb, Sn e Sb).
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Figura 10. Taxas de Corroso de um Metal
Passivvel
Figura 11.Taxas de Corroso de um Metal
No Passivvel
1.3.3. CURVAS DE POLARIZAO
As modificaes no potencial de eletrodo resultante da polarizao provoca mudana no valor deste
potencial alterando o ponto de equilbrio, fazendo com que o potencial andico desloque no sentido catdico evice-versa.
A determinao experimental da curva de polarizao de um certo material, num dado eletrlito, pode
ser feita por dois mtodos distintos.
Mtodo Galvanosttico
O mtodo mais simples e tambm o mais antigo o galvanosttico, que caracterizado pelo fato de ter
como varivel de controle a intensidade da corrente que circula no sistema, a qual variada por meio de um
resistncia.
Mtodo Potenciosttico
O outro mtodo, de que se dispe para a realizao e ensaio de polarizao, o mtodo
potenciosttico, o qual apresenta como variante o mtodo potenciocintico. Este mtodo caracterizado pelo
fato de ter como varivel de controle o potencial e no a intensidade da corrente, como no modo galvanosttico.
A clula de polarizao semelhante anterior, porm a aparelhagem requerida diferente. Para variar o
potencial aplicado ao corpo de prova em estudo necessrio um potenciostato, que um aparelho bem mais
complexo. Por meio do potenciostato varia, no sentido andico ou no catdico, o potencial do metal em relao
ao eletrodo de referncia. Para cada valor do potencial imposto, o sistema demanda uma certa corrente que suprida pelo prprio potenciostato.
A curva de polarizao catdica que se obtm por este mtodo semelhante obtida pelo mtodo
galvanosttico, porm a curva andica para metais que apresentam a transio ativo/passivo tem aspecto
completamente diferente. Curvas deste tipo no poderiam ser obtidas pelo mtodo galvanosttico.
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Figura 12.Potencial andico e catdico Figura 13. Curva de Polarizao Andica e Catdica
Os fenmenos de polarizao assumem grande importncia na cintica dos processos de corroso
eletroqumica e muito particularmente para a proteo catdica, a qual consiste essencialmente na polarizao
catdica da estrutura a proteger.
tambm muito importante para a tcnica da proteo andica porque, neste caso, o fundamento da
tcnica consiste em se aplicar um potencial andico estrutura, levando-a ao campo de passividade, onde a
corrente de corroso muito mais baixa. Esta tcnica no elimina portanto a corroso e s possvel de ser
aplicada em materiais que apresentam a transio ativo/passivo.
As curvas de polarizao so tambm denominadas diagramas E (potencial de eletrodo) / (corrente) ou
diagrama de Evans e so apresentados de um modo geral sob a forma de retas, como o resultado da
extrapolao dos trechos retos das curvas de polarizao.
Figura 14.Curva de polarizao andica para metal apresenta transio ativa/passiva
1.3.4. VELOCIDADE DE CORROSO
A velocidade com que se processa a corroso dada pela massa de material desgastado, em uma
certa rea, durante um certo tempo, ou seja, pela taxa de corroso. A taxa de corroso pode ser representada
pela massa desgastada por unidade de rea na unidade de tempo.
A massa deteriorada pode ser calculada pela equao de Faraday:
m = e.i.t
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onde:
m = massa desgastada, em g;
e = equivalente eletroqumico do metal;
i = corrente de corroso, em A;
t = tempo em que se observou o processo, em s.
A corrente l de corroso , portanto, um fator fundamental na maior ou menor intensidade do processo
corrosivo e o seu valor pode ser varivel ao longo do processo corrosivo.
A corrente de corroso depende fundamentalmente de dois fatores:
Diferena de potencial das pilhas (diferena de potencial entre reas andicas e catdicas) - DV;
Resistncia de contato dos eletrodos das pilhas (resistncia de contato das reas andicas e catdicas) - R;
A diferena de potencial - DV - pode ser influenciada pela resistividade do eletrlito, pela superfcie de
contato das reas andicas e catdicas e tambm pelos fenmenos de polarizao e passivao.
A velocidade de corroso pode ser, ainda, alterada por outros fatores que sero tratados no item
seguinte e que influenciam de modo direto ou indireto na polarizao ou na passivao.O controle da velocidade de corroso pode se processar na rea andica ou na rea catdica, no
primeiro caso diz-se que a reao de corroso controlada anodicamente e no segundo caso catodicamente.
Quando o controle se d andica e catodicamente diz-se que o controle misto.
Influncia de Outros Fatores na Velocidade da Corroso
Alguns outros fatores influem na velocidade de corroso, principalmente porque atuam nos fenmenos
de polarizao e passivao.
Tais fatores que tambm influenciam a velocidade de corroso so:
Aerao do meio corrosivo: como foi dito anteriormente oxignio funciona como controlado dos
processos corrosivos. Portanto, na presso atmosfrica a velocidade de corroso aumenta com o
acrscimo da taxa de oxignio dissolvido. Isto ocorre por ser o oxignio um elemento despolarizante e
que desloca a curva de polarizao catdica no sentido de maior corrente de corroso;
pH de eletrlito: a maioria dos metais passiva-se em meios bsicos (exceo para os metais
anfteros). Portanto, as taxas de corroso aumentam com a diminuio do pH.
Temperatura: o aumento de temperatura acelera, de modo geral, as reaes qumicas. Da mesma
forma tambm em corroso as taxas de desgaste aumentam com o aumento da temperatura. Com a
elevao da temperatura diminui-se a resistividade d eletrlito e conseqentemente aumenta-se avelocidade de corroso;
Efeito da velocidade: a velocidade relativa, superfcie metlica-eletrlito, atua na taxa de desgaste de
trs formas:
o Para velocidades baixas h uma ao despolarizante intensa que se reduz medida que a
velocidade se aproxima de 8 m/s (para o ao em contato com gua do mar). A partir desta
velocidade as taxas praticamente se estabilizam voltando a crescer para altas velocidades
quando diante de um movimento turbulento tem-se, inclusive, uma ao erosiva.
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Figura 15. Efeito do pH na velocidade de
corroso.
Figura 16. Efeito da velocidade relativa do
metal/eletrlito na corroso do ao em gua do mar
1.3.5. TAXAS DE CORROSO
As taxas de corroso expressam a velocidade do desgaste verificado na superfcie metlica. A
avaliao correta das taxas de corroso , de modo geral, de grande importncia para a determinao da vida
til provvel de equipamentos e instalaes industriais. Os valores das taxas de corroso podem ser expressos
por meio da reduo de espessura do material por unidades de tempo, em mm/ano ou em perda de massa por
unidade de rea, por unidade de tempo, por exemplo, mg/dm2/dia (mdd). Pode ser expressa ainda em milsimos
de polegada por ano (mpy).
O clculo das taxas de corroso em mm/ano e mpy, quando se conhece a perda de massa pode ser
dada pelas seguintes expresses:
onde:
mm/ano = a perda de espessura, em mm por ano;= perda de massa, em mg;
S = rea exposta, em cm2;
t = tempo de exposio, em dias;
= massa especfica do material, em g/cm3.
onde:
mpy = a perda de espessura, em milsimos de polegada por ano;= perda de massa, em mg;
S = rea exposta, em pol2;
t = tempo de exposio, em horas;
= massa especfica do material, em g/cm3.
Para converso das taxas dadas em mm/ano e mpy para mdd usa-se as seguintes expresses:
sendo: mdd = mg/dm2/dia
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1.4. TIPOS DE CORROSO
1.4.1. Corroso Galvnica
Denomina-se corroso galvnica o processo corrosivo resultante do contato eltrico de materiais
diferentes, em presena de um eletrlito. Este tipo de corroso ser to mais intenso quanto mais distantes
forem os materiais, na tabela de potenciais eletroqumicos, no eletrlito considerado. Neste caso vai haver uma
maior transferncia de eltrons entre os materiais. Casos que envolvem este tipo de corroso so observados
em:
Trocadores de calor, com feixe de tubos em alumnio. A presena de pequenas concentraes de Cu2+
na gua de resfriamento ocasiona, em pouco tempo, perfurao nos tubos;
Trocadores de calor, com feixes de tubos de ao inoxidvel e chicanas ou separadores de ao-carbono.
H corroso severa nas chicanas ou separadores;
Tubos de caldeiras onde ocorre, em alguns casos, depsitos de cobre ou xido de cobre. Isso porque a
gua de alimentao da caldeira pode conter ons cobre, cobre metlico ou suas ligas; Tanques de ao-carbono ou de ao galvanizado. A corroso ocasionada pela presena de cobre ou
compostos originados pela ao corrosiva ou erosiva da gua sobre a tubulao de cobre que alimenta
o tanque. Por isso deve-se evitar, sempre que possvel, que um fluido circule por um material metlico
que seja catdico antes de circular por um material que lhe seja andico. A figura a seguir exemplifica
esta situao:
Figura 17.Deslocamento de fluido entre duas tubulaes de materiais dissimilares ocasionando corroso
galvnica.
No caso (A), se o fluido ocasionar ao mecnica e/ou ao corrosiva no tubo de cobre, arrastar
partculas e/ou ons Cu2+, desse metal para o tubo de ao, tendo-se ento corroso galvnica do tubo de ao
devida possvel deposio das partculas de cobre e dos ons Cu2+.
No caso (B), se o fluido ocasionar ao mecnica e/ou corrosiva no tubo de ao, arrastar partculas de
ao e/ou ons Fe2+, para o tubo de cobre, tendo-se o par galvnico ao-cobre, o mesmo do caso (A).
Entretanto, a corroso se processar nas partculas de ao, no afetando o tubo de cobre.Quando no for possvel a inverso de sentido do fluido pode-se usar o esquema abaixo:
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Figura 18.Deslocamento de fluido entre duas tubulaes de materiais dissimilares com minimizao dos
efeitos da corroso galvnica.
Tem-se a colocao de um trecho de tubo de ao, intercalado entre o tubo de cobre que transporta o
fluido e o equipamento de ao-carbono, ou de outro material metlico andico em relao ao cobre. Como o tubo
de ao flangeado, pode ser facilmente substitudo quando necessrio, e deve apresentar dimetro maior do
que o de cobre para que haja reduo de velocidade, possibilitando a deposio de partculas de cobre
arrastadas pelo fluido.
H, tambm, grande influncia a relao entre as reas andica e catdica. Esta relao dever ser a
maior possvel, a fim de que o desgaste seja menor e mais uniforme na rea andica. Se a relao rea andica/
rea catdica for muito maior do que um, isto rea catdica muito pequena que a rea andica, a corroso no
ser to prejudicial, mas se no caso contrrio, isto rea catdica maior que a rea andica, a corroso ser
tanto mais intensa quanto maior for a rea catdica e menor a rea andica, pois tem-se uma alta densidade de
corrente na parte do metal anodo, que est sendo corroda. Por isso, quando necessrio, mais indicado o uso
de parafusos e rebites de material metlico catdico, em uma estrutura que seja andica, do que o caso inverso.
Assim, por exemplo, placas de ao justapostas por rebites de cobre sofrem corroso muito atenuada nas placas
de ao quando imersa em guas do mar. Se as placas fossem de cobre e os rebites de ao, a taxa de corroso
dos rebites de ao (rea andica) seria acentuadamente perigosa, pois a pequena rea do rebite poderia
provocar sua ruptura.
Figura 19.Maneiras de se evitar a corroso galvnica em chapas rebitadas.
1.4.2. Corroso por Concentrao Diferencial
Os processos corrosivos ocasionados por variao na concentrao de determinados agentes no meio
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provocam tambm, de um modo geral corroso localizada. So resultantes da ao de pilhas de concentrao
inica diferencial e pilhas de aerao diferencial.
Os principais processos corrosivos por concentrao diferencial so: a corroso por concentrao inica
diferencial, a corroso por aerao diferencial, a corroso em frestas e a corroso filiforme.
1.4.2.1. Corroso Por Concentrao Inica Diferencial
Este tipo de corroso ocorre toda vez que se tem variaes na concentrao de ons do metal no
eletrlito. Como resultado ter-se- potenciais eletroqumicos diferentes e conseqentemente uma pilha onde a
rea em contato com menor concentrao funcionar como anodo e a rea em contato com maior concentrao
como catodo.
1.4.2.2. Corroso por Aerao Diferencial
Este tipo de corroso ocorre toda vez que se tem variaes na concentrao de oxignio no eletrlito.
Como o potencial eletroqumico de um material metlico torna-se cada vez mais catdico quanto maiorfor a concentrao de oxignio no meio ao seu redor, as reas com contato com maior concentrao de oxignio
sero catdicas, enquanto que aquelas com contato com menor concentrao sero andicas.
A corroso por aerao diferencial ocorre com muita freqncia na interface de sada de uma estrutura do solo
ou da gua para a atmosfera.
1.4.2.3. Corroso em Frestas
Nas frestas, os metais esto sujeitos corroso por aerao diferencial e por concentrao diferencial.
As frestas ocorrem normalmente em juntas soldadas com chapas sobrepostas, em juntas rebitadas em ligaes
flangeadas, em ligaes roscadas, em chapas aparafusadas, dentre outras situaes geradores de frestas. De
qualquer forma as frestas devero ser evitadas ou eliminadas por serem regies preferenciais de corroso.
1.4.2.4. Corroso Filiforme
Designa-se corroso filiforme a um tipo de corroso que se processa sob filmes de revestimentos,
especialmente de pintura.
Acredita-se que a corroso filiforme tenha um mecanismo semelhante corroso em frestas, devido
aerao diferencial provocada por defeito no filme de pintura, embora o mecanismo real no seja ainda bem
conhecido.Ocorre geralmente em superfcies metlicas revestidas com tintas ou com metais, ocasionando o
deslocamento do revestimento. Tem sido observada mais freqentemente quando a umidade relativa do ar
maior que 85% e em revestimentos mais permeveis penetrao de oxignio e gua apresentando falhas,
como riscos, ou em regies de arestas.
De modo geral o processo corrosivo comea nas bordas, progride unifilarmente apresentando a
interessante caracterstica de refletir com o mesmo ngulo de incidncia em obstculos.
1.4.3. Corroso Atmosfrica
Designa-se, genericamente, de corroso atmosfrica aos processos corrosivos em estruturas areas. A
intensidade de corroso atmosfrica depende basicamente da umidade relativa do ar, do teor de sais em
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suspenso e do teor de gases poluentes, especialmente gases de enxofre.
Umidade relativa do ar: Sua influncia muito acentuada, pois se sabe que o ferro em atmosfera de
baixa umidade relativa praticamente no sofre corroso. Em umidade relativa em torno de 60% o
processo corrosivo lento, mas acima de 70% acelerado;
Substncias poluentes: as partculas slidas, sob a forma de poeiras, existem na atmosfera e a tornam
mais corrosiva, porque se pode verificar:
Deposio de material no-metlico, como slica, SiO2, que, embora no atacando diretamente
o material metlico, cria condies de aerao diferencial, ocorrendo corroso localizada
embaixo do depsito (as partes sujeitas a poeira so as mais atacadas em peas estocadas
sem nenhuma proteo);
Deposio de substncias que retm umidade, isto , so higroscpicas ou deliqescentes,
acelerando o processo corrosivo, pois aumentam o tempo de permanncia da gua na
superfcie metlica (Ex.: cloreto de clcio e cloreto de magnsio);
Deposio de sais que so eletrlitos fortes, como sulfato de amnio (NH4)2SO4proveniente da
reao entre amnia, NH3, e xidos de enxofre, presentes na atmosfera e cloreto de sdio,NaCl;
Deposio de material metlico;
Deposio de partculas slidas que, embora inertes para o material metlico, podem reter
sobre a superfcie metlica, gases corrosivos existentes na atmosfera (caso de partculas de
carvo que, devido ao seu grande poder de adsoro, retiram gases de atmosferas industriais,
os quais, com a umidade, formam substncias corrosivas como, por exemplo, cidos sulfrico,
ntrico e sulfdrico.
Outros fatores que influenciam a corrosividade de uma atmosfera so:
Regime de chuvas: importantssimo em atmosferas muito poludas, pela lavagem dos poluentes que a
chuva proporciona;
Partculas slidas em suspenso: as partculas de poeira podem depositar-se nas superfcies metlicas,
proporcionando o aparecimento de pilhas de aerao diferencial, alm de contribuir para a reteno de
umidade na superfcie metlica;
Regime dos ventos: os ventos podem contribuir para dispersar poluentes ou para lan-los sobre as
estruturas metlicas. A ao dos ventos pode, tambm, provocar eroso (ventos com partculas
abrasivas em suspenso) sobre revestimentos protetores e, at mesmo, sobre os materiais metlicos;
Temperatura: se for elevada, ir diminuir a possibilidade de condensao de vapor de gua nasuperfcie metlica e a adsoro de gases, minimizando a possibilidade de corroso;
Tempo de permanncia do eletrlito: evidente que quanto menor for o tempo de permanncia do
eletrlito sobre a superfcie metlica, menores sero os processos corrosivos;
1.4.4. Corroso pelo Solo
Designa-se genericamente de corroso pelo solo aos processos corrosivos observados em estruturas
enterradas. Estas estruturas so, normalmente, tubulaes, estacas metlicas, cabos de transmisso de energia
e de telecomunicaes, tanques enterrados e outros.
A intensidade da corroso pelo solo depende do teor de umidade, da composio qumica e do pH do
prprio solo. Na prtica de corroso, utiliza-se comumente o valor da resistividade eltrica do solo como ndice
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de sua agressividade. Um solo de resistividade baixa mais agressivo, possui umidade permanente e sais
minerais dissolvidos, enquanto que um solo de resistividade elevada menos agressivo e possui menos
umidade e sais minerais dissolvidos. Outros fatores que podem influenciar a corrosividade do solo so:
Permeabilidade do solo: os solos mais permeveis permitem maior aerao da estrutura e,
conseqentemente, maiores taxas de corroso;
Presena de bactrias: certos tipos de bactrias podem acelerar os processos corrosivos, em
condies particulares;
Presena de poluentes: os poluentes, de modo geral, podem tornar o solo mais agressivo.
1.4.5. Corroso pela gua
Designa-se corroso pela gua aos processos corrosivos observados em estruturas em contato com
meios aquosos, tais como: estacas de piers, tubulaes submersas, embarcaes, instalaes de gua de
refrigerao, instalaes de gerao de vapor e instalaes de tratamento e distribuio de gua. Nas estruturas
submersas em gua doce, as taxas de corroso dependem da quantidade de sais, cidos ou bases dissolvidos.As estruturas submersas em gua salgada esto sempre sujeitas a grandes taxas de corroso, que podero
ainda ser aumentadas pela presena de poluentes. Outros fatores influentes na corrosividade das guas so:
Velocidade e temperatura: as taxas de corroso, de modo geral, crescem com o aumento da velocidade
da gua e com o aumento da temperatura;
Presena de bactrias: as bactrias de certas famlias, em determinadas condies, podem
desencadear processo de corroso ou acelerar os j iniciados;
Grau de aerao: quanto maior o teor de oxignio, maior ser a taxa de corroso.
1.4.6. Corroso por Bactrias ou Corroso Microbiolgica
Os processos de corroso eletroqumica podem ser desencadeados ou acelerados por certos tipos de
bactrias, em determinadas condies, provocando o que se denomina de corroso por bactrias, corroso
microbiolgica, ou ainda corroso bacteriana ou bacteriolgica. A ocorrncia deste tipo de corroso no rara
em tubulaes enterradas, principalmente em terrenos de alta umidade, inclusive pantanosos. Pode incidir
tambm em feixes de permutadores de calor (resfriadores e condensadores que operam com gua). E
importante observar que a atuao das bactrias se d atravs da modificao do meio, tornando-o agressivo ou
intensificando sua agressividade.
1.4.7. Corroso Eletroltica
Designa-se corroso eletroltica aos processos corrosivos de natureza eletroqumica, ocasionados em
estruturas metlicas enterradas ou submersas, como resultado de um fluxo indesejvel de corrente contnua
dispersa no eletrlito. As instalaes mais sujeitas a este tipo de ataque so os oleodutos, adutoras, cabos
eltricos e cabos de comunicaes enterrados.
1.4.8. Corroso Intergranular
A corroso intergranular, ou intercristalina, como tambm conhecida, acontece quando existe um
caminho preferencial para a corroso na regio dos contornos de gro. Observando-se que os gros vo sendo
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destacados a medida que a corroso se propaga.
O principal fator responsvel pela diferena na resistncia a corroso da matriz (material no meio do
gro) e do material vizinho ao contorno a diferena que apresentam na composio qumica nestes locais.
Deste modo, mesmo que a alterao na composio qumica no seja suficiente para eliminar
totalmente a capacidade de formao da camada passiva, verifica-se que existe uma corrente de corroso
devido a diferena de potencial ocasionada pelas caractersticas diferentes dos materiais.
No caso da corroso intergranular dos aos inoxidveis, a diferena na composio qumica se deve
formao de uma zona empobrecida em cromo nas vizinhanas dos contornos de gro, em conseqncia da
precipitao de carbonetos de cromo. Em outros casos tomos solutos podem ser segregados no contorno de
gro, aumentando a sua reatividade. Em outros casos ainda, os prprios tomos do contorno podem ter maior
tendncia passar para soluo.
O exame metalogrfico geralmente no capaz de detectar a susceptibilidade corroso intergranular,
sendo necessria a realizao de testes especficos para esta finalidade.
A corroso intergranular no requer a presena simultnea de meio corrosivo e esforos de trao como
o caso da corroso-sob-tenso.
A corroso intergranular ocorre com maior freqncia nos aos inoxidveis, porm incide tambm noalumnio, duralumnio, cobre e suas ligas, alm de outros materiais. Particularmente, os aos inoxidveis
austenticos (304, 309, 310, 316 ou 317) quando aquecidos prolongadamente na faixa de 400 a 950C, devido a
tratamentos trmicos, processos de soldagem ou mesmo trabalho nesta faixa, podem tornar-se sensitizados. Os
aos ferrticos podem sensitizar-se em torno de 925"C. Um dos mecanismos mais aceitos para explicar a
sensitizao o da precipitao de carbonetos de cromo no contorno dos gros, criando uma rea muito
empobrecida em cromo, na vizinhana daquele contorno. Como a passivao dos aos inoxidveis s ocorre
acima de um determinado teor de cromo na liga, os aos sensitizados, quando expostos a um eletrlito, mesmo
pouco agressivo, apresentam uma rea ativa junto ao contorno dos gros (rea andica), formando uma pilha
com o restante da rea passiva (rea catdica), do que resulta a corroso intergranular. Quando a sensitizao
provocada por processos de soldagem, a corroso incide na zona afetada pelo calor, vizinha ao cordo de solda.
A seguir so apresentadas como exemplos os casos de corroso intergranular em dois grupos de
material, os aos inoxidveis e as ligas de alumnio. Outros casos de corroso intergranular existem, como em
ligas de nquel.
1.4.8.1. Corroso Intergranular nos Aos Inoxidveis
Os aos inoxidveis sofrem corroso intergranular devido formao de um zona empobrecida em
cromo ao longo dos contornos de gro, como conseqncia da precipitao, neste local, de carbonetos de cromo
(Cr23C6). tomos de cromo desta regio, que se encontravam em soluo slida no ao, difundem-se para oscontornos de gro, formando carbonetos, diminuindo a resistncia corroso.
A formao desta zona empobrecida em cromo chama-se sensitizao, porque torna o material sensvel
corroso intergranular.
A sensitizao depende do teor de carbono do ao inoxidvel e do tempo em certa temperatura. Os
aos austenticos sofrem sensitizao quando so expostos na faixa de 400 a 950oC, enquanto que os ferrticos
somente para temperaturas acima de 925oC.
A exposio de um ao inoxidvel sensitizado ao meio corrosivo no leva necessariamente ocorrncia
da corroso intergranular. Muitos meios corrosivos como, por exemplo, cido actico na temperatura ambiente,
solues alcalinas como carbonato de sdio, ou ainda gua potvel no causam corroso intergranular, nestes
casos no h motivo de preocupao quanto a sensitizao.
Por outro lado diversos meios causam corroso intergranular, como: cidos actico quente, ntrico,
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sulfrico, fosfrico, crmico, clordrico, ctrico, frmico, ltico, oxlico, ftlico, maleico e graxos; nitrato de amnia,
sulfato de amnia, cloreto ferroso, sulfato de cobre e SO2(mido).
Existem diversos testes para se verificar a susceptibilidade corroso intergranular, sendo que os mais
comuns se encontram descritos no ASTM A 262. Um destes (prtica A) o ataque eletroltico numa soluo de
cido oxlico, que um ensaio da realizao simples e rpida e que permite ou a aprovao do material
(ausncia de sensitizao) ou indica a necessidade de um teste adicional, mais caro e demorado.
Existem tambm testes eletroqumicos, como o teste baseado na reativao potenciocintica. Um ao
inoxidvel no sensitizado ter sua camada passiva protetora eficiente durante um certo tempo, caso lhe seja
imposto um certo potencial eletroqumico antes do cotovelo da curva de polarizao andica. Caso o ao esteja
sensitizado as regies empobrecidas em cromo iro nuclear a ruptura da passividade rapidamente, sendo
detectvel uma elevada corrente de corroso. Este teste eletroqumico possvel de ser feito em campo.
A preveno da corroso intergranular (a preveno da sensitizao) se faz empregando-se aos
inoxidveis austenticos com teor de carbono inferior a 0.03% ou aos contendo elementos como nibio ou
titnio, que fixam o carbono, no o deixando livre para formar precipitados com o cromo. Mesmo com o emprego
destes aos devem ser tomados cuidados quanto realizao de tratamentos trmicos posteriores soldagem,
os quais podem causar sensitizao.Outra tcnica de preveno a solubilizao, que consiste no reaquecimento de um ao inoxidvel
sensitizado acima de 1050oC, seguido de um resfriamento muito rpido de modo que no haja tempo para a
reprecipitao dos carbonetos. Esta tcnica s vivel em peas que possam ser submetidas ao desempeno (o
choque trmico causa significativas deformaes) e tambm decapagem (o aquecimento provoca a oxidao).
Uma aplicao usual do tratamento de solubilizao est na fabricao de tubos de ao inoxidvel com costura.
Os aos inoxidveis ferrticos apresentam uma velocidade de difuso do cromo muito maior que os
austenticos, o que significa que nestes aos a sensitizao muito mais rpida.
Nos aos inoxidveis ferrticos a sensitizao deve-se precipitao de carbonetos e nitretos de cromo.
Nestes materiais o nmero de meios corrosivos capazes de provocar a corroso intergranular bem maior.
O uso de baixo de carbono ou o uso de elementos estabilizantes, como o nibio ou titnio no so
medidas to efetivas como o caso dos aos austenticos.
Para se prevenir a corroso intergranular dos aos inoxidveis ferrticos, a soluo consiste em se
aplicar um tratamento trmico relativamente prolongado (cerca de 2 a 3 horas) a 790 oC, com o objetivo de
promover a difuso do cromo da matriz (interior do gro) para a regio empobrecida, restaurando a resistncia
corroso.
Os aos inoxidveis de estrutura duplex (austeno-ferrticos) tem geralmente maior resistncia
corroso intergranular que os aos austenticos de mesmo teor de carbono. Isto ocorre porque a precipitao de
carbonetos mais aleatria na estrutura, em vez de ficar concentrada junto aos contornos de gro, e porque a
fase ferrita mais rica em cromo que a austenita, podendo perder cromo para os precipitados e manter aindacromo em soluo slida suficiente para resistir corroso.
1.4.8.2. Corroso Intergranular de Ligas de Alumnio
Ligas de alumnio-magnsio contendo acima de 3% de magnsio podem formar precipitados de Mg 2Al8
nos contornos de gro. Estes precipitados so corrodos porque so menos resistentes corroso do que a
matriz.
Caso similar ocorre nas ligas de alumnio-magnsio-zinco devido formao do precipitado de MgZn2.
No caso das ligas alumnio-cobre os precipitados de CuAl2 so mais nobres que a matriz,
aparentemente agindo como catodos e acelerando a corroso da regio vizinha ao contorno de gro,
empobrecida em cobre.
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Eliminando-se os precipitados, elimina-se a causa da corroso intergranular. Entretanto, no caso das
ligas de alumnio mencionadas, os precipitados so imprescindveis para a elevao da resistncia mecnica. Na
seleo do material para servio em um determinado meio corrosivo, deve-se evitar o uso de ligas susceptveis
corroso intergranular.
1.4.9. Fissurao por Corroso
As trincas formadas pela corroso intergranular, como visto no item anterior, no requerem a ao de
esforos externos. Neste caso a fissurao decorre da corroso segundo um estreito caminho preferencial.
Neste item so abordados mecanismos de corroso que produzem trincas e que esto associados com
esforos mecnicos, sejam aplicados sobre o material, sejam decorrentes do processo de fabricao, como
tenses residuais, ou sejam ainda conseqncia do prprio processo corrosivo.
Os tipos de trincas podem ser intergranulares ou transgranulares, e podem ou no estar associadas a
incluses ou segundas fases presentes.
A propagao das trincas associadas aos processos de corroso geralmente muito lenta, at que seja
atingido o tamanho crtico para a ocorrncia da fratura frgil. Nesta situao, em funo dos esforos atuantes,pequenas trincas podem nuclear fraturas de grandes propores, deflagradas de modo praticamente
instantneo.
A anlise da significncia de defeitos (trincas) feita pela mecnica da fratura, utilizando-se, por
exemplo, publicaes como o PD 6493 - Guindance on Some Methods for the Derivation of Acceptance Levels
for Defects in Fusion Welded Joints, editado pela British Standards Institution.
1.4.10. Corroso por Compostos de Enxofre
Denomina-se corroso por compostos de enxofre principalmente aos processos corrosivos observados
em unidades de processamento qumico, petroqumico ou de petrleo, onde o enxofre aparece como impureza
ou como matria necessria. Ela incide tambm nas partes frias de equipamentos onde ocorre condensao dos
gases de combusto de combustveis de alto teor de enxofre.
1.4.11. Corroso Seletiva
Os processos corrosivos denominados de corroso seletiva so aqueles em que se tenha a formao
de um par galvnico devido a grande diferena de nobreza entre dois elementos de uma liga metlica. Os dois
principais tipos de corroso seletiva so a graftica e a dezincificao.
1.4.11.1. Corroso Graftica
Chama-se corroso graftica ao processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos e no ferro
fundido nodular, em presena de um eletrlito. Sendo o grafite um material muito mais nobre do que o ferro, os
veios e ndulos de grafite contidos nesses ferros fundidos agem como ctodo em relao ao ferro, que ento
corrodo, enquanto o ferro age como rea andica transformando-se em produto de corroso. Deste modo,
observa-se que, em tubulaes velhas deste material, encontra-se sobre ele uma camada porosa, de baixa
resistncia, facilmente riscada com um estilete qualquer, constituda de grafite.
A corroso graftica, em geral, no contra-indica a utilizao dos tubos de ferro fundido para os usos
normais, porque as exigncias de presses pequenas e o tubo suporta bem, mesmo quando corrodo. Para
minimizar os problemas de corroso graftica prtica usual revestir os tubos, internamente com argamassa de
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cimento e externamente com um revestimento adequado por tubulaes enterradas.
1.4.11.2. Dezincificao
Designa-se por dezincificao ao processo corrosivo que se observa nas ligas de zinco, especialmente
lates, utilizados largamente em permutadores de calor (resfriadores, condensadores, etc), tubulaes para gua
salgada, e outros equipamentos. E tambm um processo seletivo semelhante ao encontrado na corroso
graftica, pelo qual o zinco corrodo, deixando sobre a superfcie do material uma camada porosa de cobre,
sem qualquer resistncia mecnica. Observa-se maior tendncia dezincificao nos lates de alto teor de
zinco, por exemplo, o metal muntz, o lato de alumnio no inibido (76% Cu, 22% Zn, 2% Al), alm de outros
materiais da mesma famlia de ligas.
O processo corrosivo pode se apresentar mesmo em ligas mais resistentes como o lato vermelho (85%
Cu e 15% Zn), caso a liga no seja bem homognea.
A dezincificao pode ser evitada com tratamento trmico de solubilizao da liga e com uso das ligas
que contenha elementos inibidores como As e o Sb.
1.4.12. Corroso em Concreto
A corroso em concreto abrange, principalmente, os processos corrosivos que incidem na ferragem de
reforo do concreto armado, e alguns casos de deteriorao da prpria argamassa de cimento. Esta ferragem
est sujeita corroso, tanto em estruturas areas como nas submersas e enterradas. O ataque devido
infiltrao de umidade que alcana o metal, o que muito facilitado no caso de pequenas espessuras de
recobrimento da armadura do concreto. No caso de concreto com baixa porosidade e alta espessura de
recobrimento da armadura, havendo pequena infiltrao de umidade esta no chegar a constituir problema,
porque a basicidade do concreto pode neutralizar a sua ao agressiva. As atmosferas sulfurosas podem atacar
os cimentes ricos em aluminato triclcico (3CaO . Al203) e, alm de deteriorar o concreto, acabam por expor a
ferragem ao meio, intensificando o processo de degradao da estrutura.
1.4.13. Corroso Associada ao Escoamento de Fluidos
No escoamento de fluidos pode-se ter a acelerao dos processos corrosivos em virtude da associao
do efeito mecnico com a ao corrosiva.
Os principais tipos de corroso associada com escoamento so a corroso-eroso, a corroso com
cavitao e a corroso por turbulncia.
1.4.13.1. Corroso-Eroso
Eroso de um material metlico o desgaste mecnico provocado pela abraso superficial de uma
substncia slida, lquida ou gasosa. A ao erosiva sobre um material metlico mais freqente nos seguintes
casos:
- Quando se desloca um material slido;
- Quando se desloca um lquido contendo partculas slidas;
- Quando se desloca um gs contendo partculas lquidas ou slidas.
No caso de lquidos e gases a ao erosiva ocorre normalmente, em tubulaes, em permutadores, em ps
de turbinas.
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A eroso provoca o desgaste superficial capaz de remover as pelculas protetoras constitudas de produtos
de corroso.
Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com eroso.
A corroso produz a pelcula de produto de corroso, o processo erosivo remove expondo a superfcie a
novo desgaste corrosivo.
O resultado final ser de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse
isoladamente.
1.4.13.2. Corroso com Cavitao
Cavitao o desgaste provocado em uma superfcie metlica devido a ondas de choque do lquido,
oriundas do colapso de bolhas gasosas.
A cavitao surge em zonas de baixa presso onde o lquido entra em ebulio formando bolhas, as
quais ao tomarem em contato com zonas de presso mais alta so destrudas instantaneamente criando ondas
de choque no lquido.
A cavitao da mesma forma que a eroso destri as pelculas de produtos de corroso expondo omaterial a novo desgaste corrosivo, alm de provocar a deformao plstica com encruamento em face da
incidncia de ondas de choque de alta presso e portanto a criao de reas andicas.
Deste modo, o desgaste resultante ser maior no caso de conjugar os dois fenmenos do que aquele
observado pela ao de cada um isoladamente.
1.4.13.3. Corroso por Turbulncia
um processo corrosivo associado ao fluxo turbulento de um lquido. Ocorre particularmente quando h
reduo na rea de fluxo.
Se o movimento turbulento propiciar o aparecimento de bolhas gasosas, poder ocorrer o choque destas bolhas
com a superfcie metlica e o processo erosivo resultante denominado de impingimento. O ataque difere da
cavitao quanto a forma do desgaste, sendo no caso do impingimento comum alvolos sob a forma de
ferradura e as bolhas causadoras so em geral de ar, enquanto que na cavitao so bolhas de vapor do
produto.
1.4.14. Corroso sob Atrito
Se duas superfcies, em contato e sob carga, das quais pelo menos uma metlica, forem submetidas
a pequenos deslizamentos relativos, originados comumente por vibraes, observa-se freqentemente um tipoespecial de corroso na interface, denominado corroso sob atrito, corroso sob frico (fretting corrosion)ou
aindaoxidao por fricooucorroso por atrito oscilante.
Como requisito necessrio para a ocorrncia desse tipo de corroso, a interface do metal deve estar
sujeita carga.
Os danos causados por esse tipo de corroso so caracterizados por descoramento da superfcie do
metal, com a formao de produtos pulverulentos de corroso e, em alguns casos, pites. Esses pites podem
servir de ncleos para a ocorrncia de fraturas por fadiga. A incidncia do fenmeno muito grande, sendo
quase todos os metais suscetveis ao mesmo. Ocorre em locais de unies como ajustes prensados, locais onde
metais esto em movimento relativo, como rolamentos de esferas e mancais, implantes cirrgicos e em contatos
eltricos. O funcionamento do componente pode ser prejudicado no somente pela perda acelerada das
dimenses como pela reduo de resistncia fadiga.
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Quando a corroso sob atrito ocorre no ar, os produtos de corrososo comumente misturas de xidos
metlicos, hidratados ou no, e partculas do metal. As partculas tm em geral dimenses da ordem de um
micrmetro.
O mecanismo do fenmeno est naturalmente ligado ao desgaste mecnico na ausncia de ambiente
corrosivo. Como se sabe, quando dois materiais so justapostos o contato ocorre em nmero limitado de pontos,
representando os picos da rugosidade. Quando os materiais so deslocados esses pontos de contato so
cisalhados, com ou sem a ocorrncia prvia de soldagem entre os metais. Tal ao resulta do aparecimento
constante de novas superfcies metlicas, seja no metal-base, seja nas partculas produzidas. Essas superfcies
imediatamente ficam cobertas com oxignio, ou outro agente corrosivo, ou se oxidam superficialmente. A
prxima aspereza retira o xido ou pode, mecanicamente, ativar a reao do oxignio adsorvido com o metal
para formar xido, que por sua vez arrastado, formando novamente uma superfcie metlica limpa. Os detritos
de xido que se vo acumulando tm muitas vezes caractersticas abrasivas, que contribuem para o desgaste. O
alumnio e o ao inoxidvel so suscetveis corroso sob atrito, o que pode ser explicado tanto pela formao
de xidos abrasivos, como Al2O3, e Cr2O3como pela adsoro de oxignio por esses metais.
Dados experimentais mostram que na corroso sob atrito de ao com ao ocorrem interaes qumicas
dos metais, sobretudo com o oxignio do ar e tambm com o nitrognio e vapor d' gua. A avaria menor em armido do que em ar seco, e muito menor em atmosfera de nitrognio. Tais observaes caracterizam a
contribuio de um componente de natureza qumica em adio aos fatores mecnicos.
Como processos de proteo contra a corroso sob atrito podem ser citados:
Combinao de metal mole com metal duro com essa combinao o processo de solda nos pontos
de contato entre metais similares impedido. Em alguns casos, tambm fica impedido o deslizamento
da interface e a presena de ar. Alguns metais recomendados para serem usados com aos, a fim de
diminuir a corroso, so o estanho, prata, chumbo, ndio e metais revestidos com cdmio. Como ligas,
so recomendados os lates;
Construo de superfcies de contato de maneira a evitar quase por completo o deslizamento isso
pode ser conseguido tornando-se a superfcie rugosa, embora no seja fcil impedir completamente o
deslocamento, pois se presume que a avaria seja causada por movimento relativo de dimenses
extremamente diminutas, muitas vezes da ordem de alguns micrmetros em amplitude. Embora o
aumento da carga diminua a possibilidade de deslizamento, deve-se ter em conta que em cargas
elevadas a avaria maior. Acrscimo de carga aumenta a corroso, de modo que pites tendem a se
desenvolver nas superfcies de contato quando produtos de corroso, por exemplo, Fe 2O3, ocupam
maiores volume do que o metal do qual se originaram. Devido ao xido no ter capacidade de escapar
durante o deslocamento oscilatrio, sua acumulao aumenta as tenses locais;
Uso de lubrificantes leos de baixa viscosidade, isolados ou combinados com uma superfcie
fosfatizada, reduzem as avarias quando a carga no muito grande; graxas contendo sulfeto demolibdnio, MoS2;
Uso de juntas de elastmeros ou materiais de baixo coeficiente de atrito a borracha absorv