Curso_Corrosão_Rev1

5/28/2018 Curso_Corroso_Rev1

1/121

1

10/03/2010

Curso Corroso e Monitorao da Cor roso

CURSO CORROSO E

MONITORAO DE CORROSO

Joo Carlos LazariniConsultor Materiais e Corroso

TREINAMENTO E DESENVOLVIMENTO


2/121

2

10/03/2010Curso Cor roso e Monitorao da Cor roso

CORROSO E MONITORAO CORROSO

1. Introduo2. Importncia

3. Definio da Corroso

4. Engenharia da Corroso

5. Seleo de Materiais/Confiabilidade de Informaes

6. O Fenmeno da Corroso7. Corroso Eletroqumica

7.1Reao de Oxi-reduo

7.2Termodinmica e Cintica

7.3Passivao


3/121

3



8. Aos Carbono

8.1Efeito da composio qumica

8.2Soldabilidade e Tratamentos Trmicos

8.3Corroso nos Aos Carbono

8.4Efeito da Temperatura Elevada no Ao Carbono

8.5Especificaes Comerciais de Aos Carbono9. Aos Inoxidveis

9.1Breve Histrico

9.2Definio de Aos Inoxidveis

9.3Influncia do Teor de Carbono e Elementos de Liga

9.4Tipos de Aos Inoxidveis10. Aos Inoxidveis Especiais11. Nquel e suas Ligas


4/121

4



12. Tipos de Corroso12.1Corroso Generalizada

12.2Corroso Galvnica

12.3Corroso Localizada

12.3.1Corroso em Frestas

12.3.2Corroso por Pites

12.3.3Corroso sob Tenso

12.3.4Corroso Intergranular

12.3.4.1Sensitizao dos Aos Inoxidveis Austenticos

12.3.4.2O problema da solda


5/121

5



12.4Corroso Eroso

12.5Corroso Fadiga

12.6Fragilizao por Hidrognio

13. Caracterizao de Materiais

13.1Ensaios de Laboratrio

13.1.1Ensaios de Imerso13.1.2Ensaios Eletroqumicos

13.1.3Ensaios Piloto

13.2Ensaios de Campo13.3Ensaios In Situou em Servio13.4Medies de durezalaboratrio e campo13.5Metalografia de Campo13.6Infravermelho FTIR)


6/121

6



13.7MEV / EDS13.8Difrao de Raio-X


7/121

7



1OBJETIVO

Fornecer aos profissionais das reas de engenharia,

projetos, manuteno, processos, inspeo, montagens,etc., conhecimentos bsicos para aplicao dos materiaismetlicos de forma mais segura, considerando o dia a dia dasempresas.


8/121

8



2 - INTRODUO

Homem - alimentos, energia e materiais- Idade da pedra

- Idade do cobre

- Idade do bronze

- Idade do ferro Escolha dos Materiais - Tarefa rdua devido a grande variedade de materiais

Material Ideal:

propriedades desejadas

menor custo

maior confiabilidade

maior durabilidade

Corroso - presente em todas atividades da sociedade

Materiais: plsticos, elastmeros, concreto, madeira e metais


9/121

9



Corroso - Aspecto Econmico, Segurana e Meio Ambiente

- muitos estudos nos meios cientficos

Resultados Trabalhos:

- desenvolvimento de materiais;

- processos isentos de agentes propulsores da corroso;

- utilizao de inibidores;- aplicao de sistemas de proteo;

- aplicao de revestimentos;

Previso vida til

- difcil - parmetros atuantes

- imprescindvel - boa experincia e vivncia profissional

Corroso dos materiais Metlicos


10/121

10



Significado Profundo - Interante com:

CORROSO

ASPECTOSECONMICOS

SEGURANA

MEIOAMBIENTE


11/121

11



2.1 - ASPECTOS ECONMICOS

Bruxelas 1937 - Esta frase tem apenas valor histricoEnquanto voce l este painel 760 Kg de ferro comearam e acabaram de

corroer

Torre Eifel Paris - 300 mts altura (7000 ton) -

Pintura a cada 7 anos (58 ton tinta) -

28% arrecadao com turismo reservados

paramanuteno.


12/121

12



Custos Estimados Corroso (Vicente Gentil - 1996 3 ed.):

PAS (US$ Bilhes - 1993)

EUA 220,5

Japo 147

Alemanha 61,25

Frana 44,8

Inglaterra 35

Itlia 35

Brasil 17,76

Pases Desenvolvidos - 3 a 4,5 % do PIB

USA 1995 - BUS$ 296 (fonte: Batelle Institute)

USA 2002 - BUS$ 276 (fonte: NACE International)


13/121

13



Custos Diretos - substituio materiais e mo de obra

Custos Indiretos - lucros cessantes (parada equipamento); perda do

produto (contaminao); perdas de dias de trabalho (trabalhador

acidentado)

Aproximadamente 1/3 do total pode ser reduzido com aplicao

de mater iais resistentes a cor roso e das melhores tcnicas

relacionadas a corroso


14/121

14



2.2 - SEGURANA Patrimonial e Pessoal

2.2.1 - Exploso Evaporador Esfrico

08/01/87

Exploso durante descarga dos pesados

Trs pessoas feridas com queimaduras


15/121

15



2.2.2 - Trocador de calor - ruptura de um dos foles da junta de expanso

Vapor de 90 Kgf/cm2

Parada Unidade para Substituio

Ocorrncia de madrugada evitou conseqncias mais graves


16/121

16



2.3 - MEIO AMBIENTE

Problema Corroso / Poluio - um afeta o outro

Compatibilidade Produtos x Materiais deve existir

2.3.1 - Trinca trocador de calor

Trinca no casco - vazamento de gua de torre


17/121

17



3 - DEFINIO CORROSO

Deteriorao ou destruio material

Processo Inverso da Metalurgia Extrativa

Definio mais didtica:

Material + Meio Produto Interao + Energia

Medidas Preventivas:

- modificar material (metal)

- modificar o meio (reagentes)- interpor barreira entre material e meio (revestimentos)

- fornecer energia (o sistema metal/meio perde energia)


18/121

18



4.1 - O ENGENHEIR0 DE CORROSO

Deve conhecer:- propriedades qumicas, metalrgicas, fsicas e mecnicas dos

materiais.

- testes de corroso

- natureza corrosiva do meio

- disponibilidade e fabricao dos materiais- projeto

Deve ter:- senso relaes humanas, integridade, habilidade para escolher e

analisar

- conscincia da importncia da segurana

- senso de organizao


19/121

19



5 - SELEO DE MATERIAIS

MATERIAL

Resistncia Corroso

Custo

Esttica

Fabricabilidade

Disponibilidade

ResistnciaMecnica


20/121

20



Principais famlias de materiais metlicos

Famlia Nome Densidade

(g/cm3)

1 Base Ferro

Ao Carbono

Ao inox tipo ABNT 304L

Ao inox tipo ABNT 316L

Ao inox tipo 904L

Ao inox duplex

7,8

7,9

7,9

8,0

7,8

2 Base Nquel

Nquel 200Monel 400

Inconel 600

Hastelloy G 3

Hastelloy C-276 / C 22

Hastelloy B2

8,98,8

8,4

8,2

8,9

9,2

3

Metais Exticos Titnio

Zircnio

Tntalo

4,5

6,5

16,6

4 Outros

Alumnio

Cobre

Chumbo

Ouro

2,7

8,9

11,3

19,3


21/121

21



CONFIABILIDADE INFORMAES

Prpria plantaEnsaio in situ

Ensaio piloto

Plantas similares

Ensaio de laboratrio

Informaes bibliogrficasInformaes de fornecedores


22/121

22



6 - O FENMENO DA CORROSO Reao na Interface - corroso seca - gs

corroso mida - lquido

Mecanismo corroso materiais metlicos: corroso seca

- mecanismo de difuso - Lei de Fickcorroso mida

- mecanismo eletroqumico - Lei de Faraday

Corroso mida - Mecanismo Eletroqumico:

Anodo - Oxidao do Metal (reao andica)Fe Fe 2+ + 2 e-

Catodo - Reduo de Espcies Qumicas (reao catdica)

2H+ + 2 e- H2


23/121

23



Reaes catdicas mais comuns: Evoluo de Hidrognio : 2H+ + 2 e- H2

Reduo de Oxignio

(solues cidas) : O2 + 2H+ + 2 e- 2H2O

Reduo de Oxignio

(solues neutra ou bsicas) : O2 + 2H2O + 4 e- 4OH-

Reduo on Metlico : Me+3 + e- Me+2

Deposio de Metal : Me+2 + 2e- Me

Fatores:

Reagentes MaterialConcentrao

TemperaturaImpurezasAerao

pHVelocidade

Composio QumicaProcessamento

ConstruoGeometria

Tratamento Trmico

TEMPO


24/121

24



7 - CORROSO ELETROQUMICA

Reao de Oxi-reduoZn + 2HCl ZnCl2 + H2Zn + 2H+ Zn2+ + H2Zn Zn2+ + 2 e- - reao de oxidao ou reao andica

2H+

+ 2 e-

H2 - reao de reduo ou reao catdicaDurante corroso metlica a taxa de oxidao igual de reduo, em termos de

produo e consumo de eltrons

Reaes de oxi-reduo - qumica ou eletroqumica

- qumica - necessrio distncias interatmicas

- eletroqumica - necessrio distncias de m a Km


25/121

25



Termodinmica Cinticaespontaneidade de velocidade da reao

uma reao


26/121

26



Termodinmica

- Energia Livre - G = - nFE

- Potencial de Eletrodo

eletrodo de referncia - Hidrognio

- Potencial de Equilbrio e Corroso de Metaissistema metal/meio - potencial de corroso

potencial de corroso (Ecorr) x potencial equilbrio (E0)

Ecorr < E0 - metal no corroer

Ecorr > E0

- metal poder corroer Nada se pode afirmar quanto a velocidade


27/121

27



Srie Eletroqumica


28/121

28



Cintica

- Condies de Equilbrio - veloc. Oxidao = veloc. Reduocorrente = densidade de corrente de troca

- Polarizao - Curva de Polarizao

potencial (E) x densidade de corrente (i)

- No potencial de corroso - velocidades andicas e catdicas

corrente corroso, Icorr

- Taxa corroso = relao corrente de corroso / rea eletrodo

- Converso de unidades - Lei Faraday

Perda Massa = (q) . Massa atmica

n F

(q) - carga (A); massa atmica (g);

F - constante de Faraday; n - nmero de eltrons


29/121

29



Passivao

- polarizao andica - favorece oxidao do metal

- sistemas metal / meio - pelcula

fina compacta e aderente

- pelcula funciona como barreira

metal / meio

- nestas condies diz-se que metalsofreu passivao (ex. aos

inoxidveis; titnio; nquel

e alumnio)


30/121

30



8 - AO CARBONO

Aos: Liga Fe-C - 0,05 a 2,11% CFerros Fundidos: Ligas Fe-C - > 2,11% C

Diagrama Fe - C - Principais componentes:

- Ferro - ccc; magntica; quase no dissolve carbono

-Ferro

- cfc; no-magntica; dissolve carbono at 2,11%- Ferro - ccc; semelhante ao ferro

- Ferrita- soluo slida de ferro + carbono

- Austenita- soluo slida de Ferro + carbono- Cementita- composto Fe3C, com 6,7% de C, duro e quebradio

- Perlita - eutetide com 0,77% C. Mistura mecnica cementita + ferrita- Martensita- produto de resfriamento rpido da austenita. Ferrita

supersaturada de carbono, muito dura, metaestvel,

responsvel pela tmpera dos aos


31/121

31



Estrutura CCC

Estrutura CFC


32/121

32




33/121

33



Microestruturas tpicas de ao carbono e perlita

Perlita

Ao com 0,3% de C

Estrutura Lamelar

Sistemas AISI (American Iron and Steel Institute) e SAE (Society

Automotive Engineers)


34/121

34


DesignaoAISI - SAE

Tipos de Ao

10XX Aos carbono comum

11XX Aos de usinagem fcil, com alto S

12XX Aos de usinagem fcil, com alto P e S15XX Aos-Mn com mangans acima de 1%

13XX Aos-Mn com 1,75% de Mn mdio

40XX Aos-Mo com 0,25% de Mo mdio

41XX Aos-Cr-Mo com 04 a 1,1% de Cr e 0,08 a 0,35% de Mo

43XX Aos-Ni-Cr-Mo com 1,65 a 2% de Ni, 0,4 a 0,9% de Cr e 0,2 a 0,3% de Mo

46XX Aos-Ni-Mo com 0,7 a 2% de Ni e 0,15 a 0,3% de Mo

47XX Aos-Ni-Cr-Mo com 1,05% de Ni, 0,455 de Cr e 0,2% de Mo

48XX Aos-Ni-Mo com 3,25 a 3,75% de Ni e 0,2 a 0,3% de Mo51XX Aos-Cr com 0,7 a 1,1% de Cr

E51100 Aos-cromo(forno eltrico) com 1% de cromo

E52100 Aos-cromo(forno eltrico) com 1,45% de cromo

61XX Aos-Cr-V com 0,6 a 0,95% de Cr e 0,1 a 0,15% de V min.

86XX Aos-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,2% de Mo

87XX Aos-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,25% de Mo

88XX Aos-Ni-Cr-Mo com 0,55% de Ni, 0,5% de Cr e 0,3 a 0,4% de Mo

9260 Aos-Si com 1,8% a 2,2% de Si50BXX Aos-Cr com 0,2 a 0,6% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro

51B60 Aos-Cr com 0,8% de Cr e 0,0005 a 0,003% de boro

81B45 Aos-Ni-Cr-Mo com 0,3% de Ni, 0,45% de Cr e 0,12 de Mo e 0,0005 a 0,003% deboro

94BXX Aos-Ni-Cr-Mo com 0,45% de Ni, 0,4 de Cr e 0,12% de Mo e 0,0005 a 0,003% deboro


35/121

35



Efeito Composio Qumica

- Carbono - aumento provoca:- aumento dureza e limites resistncia e escoamento

- reduo dutilidade (diminuio alongamento)

- aumento temperabilidade - o que torna soldagem difcil

- Para comparar soldabilidade e temperabilidade utiliza-se equivalente de carbono

Equivalente C = %C + %Mn/6 + (%Cr + %Mo+%V)/5 + (%Ni + %Cu)/15:

- C < 0,25% Eq. C < 0,45

- C > 0,25%:

- 0,26% - partes sujeitas a presso importantes em vasos de presso

- 0,30% - outras partes soldadas em vasos de presso, tubulaes,

tanques sem presso e vasos de baixa responsabilidade.

- 0,35%- limite admissvel para qualquer parte soldada


36/121

36



Efeito Composio Qumica

- Silcio e Alumnioelementos desoxidantes que se combinam com oxignio

removendo bolhas de gs.

- Acalmados totalmente desoxigenados;

- Semi acalmados parcialmente desoxidados;

- Efervecentes no desoxidados.

Acalmados menor incidncia de defeitos (incluses, vazios, etc)melhor uniformidade da estrutura, composio

qumica e propriedades mecnicas.

- Enxofre e Fsforoimpurezas sempre indesejveis.

- Manganspode chegar a 1,6% - aumenta dureza e resistncia mecnica,

combate o efeito nocivo do enxofre e aumenta tenacidadepromove abaixamento temperatura dtil/frgil.

- Cobreadicionado at 0,25%, melhora resistncia corroso atmosfrica

aos patinveis


37/121

37



Soldabilidade e Tratamentos trmicos

a) Pr-aquecimento a 110 C e aquecimento entre os passes -espessura > 12 mm - qualquer ao

qualquer espessura - aos com carbono > 0,30%.

soldas muito importantes - qualquer espessura, quando carbono > 0,26%.

b) Tratamento trmico de alvio de tenses, a 600 C:

- Vasos de presso (norma ASME, Seo VIII, diviso I)

espessuras at 50 mm24 minutos, para cada 10 mm de espessura (mnimo 15 min.)espessuras > 50 mmtratamento obrigatrio por 2 h + 6 min cada 10 mm acima de 50- Tubulaes (norma ANSI B 31.3)

tratamento obrigatrio para espessuras de 19mm, na proporo de uma horapara cada 25 mm de espessura.

c) Emprego de eletrodos de baixo hidrognio:

espessura 25 mmcarbono > 0,22%limite de escoamento > 35 Kg/mm2

d) Radiografia total das soldas importantes - espessura superior a 30 mm.


38/121

38



8.1 - AO CARBONO - Corroso

Raramente corroso nulasobre-espessura de corroso

Meios Corrosivos Importantes

a) Soda Custica - fendilhamento por lcalis - corroso sob tenso (CST)

potassa custica e nitratos concentrados provocam o mesmo problema


39/121

39



Meios Corrosivos Importantes

b) cido Actico - incompatvel - qualquer concentrao e temperatura

c) cido Sulfrico - OK - temperatura ambiente com cido concentradoe velocidade < 1 m/s

- corroso aumenta com diluio do cido, aumento de

temperatura e aumento da velocidaded) Cloretos - corroso intensa - umidade forma HCl por hidrlise


40/121

40


CORROSO E MONITORAO CORROSOe) Hidrognio


41/121

41

10/03/2010 Curso Cor roso e Monitorao da Cor roso


Efeito da Temperatura Elevada:

- oxidao superficial e escamao

- inaceitvel temperaturas acima da de escamao

- exposio prolongada a T > 420 C - grafitizao


42/121

42



Efeito da Temperatura Elevada:

- aquecimento T 600 C- crescimento exagerado dos gros e esferoidizao

- reduo resistncia mecnica

- grafitizao x esferoidizao



43/121

43


CORROSO E MONITORAO CORROSO Especificaes Comerciais dos Aos Carbono (Tabela 4)

Formas de Apresentao Aos de baixo carbono Aos de mdio carbonono- acalmados)

Aos de mdio carbonoacalmados temperaturas

altas)Aos de mdio carbonoacalmados temperaturas

baixas)Aos de qualidade

estrutural

Chapas Grossas A-285 Gr A A-285 Gr B, C A-515 Gr 55,60, 65 e 70

A-516 Gr 55,60, 65 e 70

A-36A-283 Gr C

Chapas Finas A-570 Gr C

Tubos de conduo (sem

costura)A-106 Gr A (com Si) A-106 Gr B,C

Tubos de conduo (com ou

sem costura)A-53Gr A

API-5L Gr AA-53 Gr B

API-5L Gr BA-333 Gr 6 A-120

Tubos de conduo (solda poreletrodo)

A-139 Gr A A-134A-139 Gr BA-671 (285 B)

A-672 (515 e 516) A-671 (516)

Tubos de conduo (solda

resistncia eltrica)A-135

Tubos para Permutadores A-179 (s/ costura)A-214 (solda por resist.

eltrica)

A-334 Gr 6

Tubos para caldeiras A-178A-192A-210

Peas forjadas A-181 A-105 A-350 Gr LF1

Peas Fundidas A-216 Gr WCB A-352 Gr LCB

Acessrios de Tubulao A-234 Gr WPA A-234 Gr WPB A-420 Gr WPL6



44/121

44


CO OS O ON O O CO OS O

Especificaes Comerciais dos Aos-Liga


45/121

45



9 - AOS INOXIDVEIS Definio:

- Ligas capazes de se passivar.

- Cromo o principal elemento - > 12%

Influncia de Elementos de Liga:

- Cromo - confere inoxibilidade - mnimo 12%

-Nquel - elemento austenitizante, confere aos aos austenticosconsidervel resistncia corroso e oxidao a altas

temperaturas

-Molibdnio- aumenta passivao e resistncia corroso

- Titnio, Nibio e Tntalo- elementos estabilizadores.

- Cobre- aumenta resistncia corroso atmosfrica- Silcio- melhora resistncia a oxidao altas temperaturas e trao

- Enxofre- quando adicionado melhora a usinabilidade

- Nitrognio- tem tendncia austenitizante


46/121

46



Tipos de Aos Inoxidveis:

- Aos martensticos

- Aos ferrticos- Aos endurecveis por precipitao

- Aos austeno-ferrticos - duplex

- Aos austenticos


47/121

47



Aos Inoxidveis Martensticos:

- Ligas Fe + Cr (12 a 18%)

- Pode conter baixo, mdio e alto carbono

- Aos para tmpera e revenimento

- Quando temperados so muito duros e pouco dteis- Os mais conhecidos so 420 e 410

- So utilizados - cutelaria, equipamentos odontolgicos e

cirrgicos, em turbinas, lminas de barbear, agulhas,

peas de relgio, equipamentos para refino de petrleoe vlvulas


48/121

48



Aos Inoxidveis Ferrticos:

- Ligas Fe + Cr (12 a 30%), com C < 0,20%

- Geralmente contm teor cromo maior que martensticos

- So parcialmente endurecveis por tratamento trmico

- Aos para tmpera e revenimento- Quando temperados so muito duros e pouco dteis

- O mais conhecido 430

- So utilizados - fabricao de moedas; estocagem de cido

ntrico; aplicaes decorativas; talheres e baixelas.

CO OSO O O AO CO OSO


49/121

49



Aos Inoxidveis Endurecveis por Precipitao:

- So classificados : martensticos; austenticos e semi-austenticos

- Foram desenvolvidos a partir dos 18-8

- Nos aos martensticos - reduo nquel e adio outros (Cu)

- Aos martensticos endurecveis por precipitao combinam:resistncia corroso dos austenticos e

propriedades mecnicas elevadas dos martensticos

- Endurecimento - Tratamento Envelhecimento

precipitao na matriz martenstica- So utilizados - inicialmente indstria aeronutica, indstria

extrao de petrleo, petroqumica, qumica.



50/121

50



Aos Inoxidveis Austeno-ferrtico duplex:

- So aos de baixo teor de carbono, ligados principalmente Cr/Ni

- Microestrutura Mista - austenita e ferrita delta (50/50)

- O elevado teor em Cromo - melhor resistncia Corroso

- Presena ferrita - aumento resistncia mecnica

- Maior Resistncia corroso sob tenso e intercristalina

- Os aos duplex mais conhecidos so: 2205; 2304 e 2507



51/121

51



Aos Inoxidveis Austenticos :- So aos :

- muito dteis

- excelente resistncia corroso

- boa soldabilidade- no-magnticos

- no enducecveis por tratamentos trmicos

- estrutura austentica se deve ao nquel

- largamente utilizados nas empresas inclusive na Rhodia- mais conhecidos - inox Tp ABNT 304

inox Tp ABNT 316



52/121

52





53/121

53



10 - AOS INOXIDVEIS ESPECIAIS

- Tem sido desenvolvidos inox para determinados casos

- Normalmente:

- so materiais muito mais caros

- so para aplicaes especiais- Melhor resistncia corroso

- Maior resistncia mecnica

- Baixos teores de carbono e altos teores de elementos de liga:

Cr, Ni, Mo, Cu, Co, etc.

- Cuidados : risco de alto grau de segregaes, principalmente

fundidos



54/121

54



11 - NQUEL E SUAS LIGAS

- Nquel comercial - alto custo

- Nquel altamente resistente a custicos

- No resiste a cidos oxidantes; sais fortemente oxidantes e amnia

aerada.

- Principais ligas:- Monel - Ni-Cu

- Inconel - Ni-Cr-Mo

- Hastelloy - Ni-Cr- Mo -W-Co

- So Ligas de excelente resistncia corroso e excelenteresistncia mecnica



55/121

55



12TIPOS DE CORROSO

- Corroso Generalizada

- Corroso Galvnica

- Corroso por fretas

- Corroso por pites- Corroso sob tenso

- Corroso Intergranular

- Corroso Eroso

- Corroso Fadiga

- Fragilizao por Hidrognio



56/121

56



12.4 - CORROSO UNIFORME

- Perda Uniforme da Espessura (corroso mida ou seca)

- reas andicas e catdicas distribudas na superfcie



57/121

57



- Facilmente determinada por testes laboratrio (imerso ou

eletroqmico)- Pode-se prever vida til em servio



58/121

58



CORROSO SECA

- Altas Temperaturas - T > 200-250 C- Mecanismo por difuso - O2, S, C, H,..

Oxidao

Sulforizao

Carburizao- Manifestao - corroso generalizada

CORROSO MIDA

- Mecanismo Eletroqumico

- Formao de Clulas - Anodo(s) e Catodo(s)- Escala - Macroscpica ou Microscpica

- Temperatura - T < 200 C



59/121

59



Ilustrao de Corroso Aquosa

Em Meio cido

Reao de Oxidao (anodo)

Fe Fe 2+ + 2e-(Metal) (Soluo) (Metal)

Reao de Reduo (catodo)

2H + +2e- 2H (H2)

1/2O2 +2H+

+

2e-

H2O



60/121

60



Meio Neutro Aerado

Reao de Oxidao (anodo)

Fe Fe2+ + 2e-

(Metal) (Soluo) (Metal)

Reao de Reduo (catodo)

1/2O2 + H2O + 2e- 2OH-

Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2

Ento:2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 2Fe(OH)3

(Ferrugem)



61/121

61



Preveno: - Inibidores- Mudana Processo

- Isolamento com Revestimento

- Adio Sobreespessura de Corroso

- Mudana de Material

Acompanhamento Industrial:- medindo espessura parede (ultrassom)

- prevendo vida til



62/121

62



Determinao da Velocidade de Corroso:

Ensaio de Imerso (lab. ou in loco)

Velocidade = K . m

A . D . T

onde:- K = constante - 3,45 x 106 - taxa em mpy

8,75 x 104 - taxa em mm/ano

- m - variao de massa em gramas

- A - rea em cm2

- D - densidade em g/cm3

- T - tempo em horas



63/121

63



Exerccios

1No projeto de um vaso em ao inoxidvel AISI Tp 304 encontram-se as seguintes informaes:

PMTA = 2 Kgf/cm2; espessura de projeto = 3,00 mm; espessura nominal = 5,00 mm.

Considerando essas informaes, qual a sobre-espessura de corroso? Sabendo-se que a

velocidade de corroso esperada de 0,125 mm/ano, qual a vida til prevista para esse

vaso?

2Aps finalizar a medio de espessura de um equipamento o inspetor chegou aos seguintes

resultados: esp. mnima = 2,80 mm e espessura mxima = 3,25 mm. O equipamento sofre

inspeo peridica a cada dois anos. Ao consultar os resultados da ltima inspeo, verificou

esp. mnima = 2,94 mm e espessura mxima = 3,48 mm. Considerando a velocidade decorroso encontrada, qual a vida til do equipamento para espessura de projeto de 2,50mm?



64/121

64



Exerccios

3O inspetor de equipamentos ao finalizar sua medio de espessura foi comparar seusresultados com o histrico das inspees anteriores, tendo observado os seguintes resultados:

- maro/2001espessura mnima = 4,70 mm;





- maro/2010espessura mnima = 2,80 mm (ltima inspeo).

Como vem evoluindo as velocidades de corroso? Sabendo-se que a espessura mnima de

projeto 2,00 mm, qual a recomendao a ser feita? O material atual do equipamento est

adequado para as condies atuais?



65/121

65



Exerccios

4Para uma determinada condio de operao realizou-se ensaio em laboratrio visando adeterminao da velocidade de corroso considerando que o processo esperado corrosogeneralizada e que o material a ser utilizado era o ao carbono. O ensaio de imerso foi realizadopor um perodo de 30 dias, temperatura de 90 C. Antes da realizao do ensaio o tcnicodeterminou a massa do corpo de prova de 33 cm2 tendo encontrado 15,7826 g. No final do ensaioaps realizar o processo de limpeza pesou novamente o corpo de prova tendo encontrado15,6076g. Sabendo que a densidade do ao carbono 7,86 g/cm3, qual a velocidade de corroso

em mm/ano? Qual deveria ser a recomendao considerando o resultado obtido?Dados: K = 8,75 x 104



66/121

66



12.5 - CORROSO GALVNICA

Ligando-se materiais diferentes

- aumenta corroso do menos nobre

- protege o mais nobre



67/121

67



Fatores que afetam:

- potenciais dos metais

- reaes catdicas e suas cinticas

- reaes andicas e suas cinticas

- as reas superficiais dos metais

- natureza e condutividade do meio

Srie galvnica



68/121

68


CORROSO E MONITORAO CORROSOMagnsioZinco

Ao galvanizadoCdmioLigas de alumnio 2117; 2017; 2024 nesta ordem

Ao baixo carbonoFerro forjadoFerro fundidoFerro fundido alto nquel (Ni-resist)

Ao inox Tp 410Solda chumbo-estanho 50-50

Ao inox Tp 304 (ativo)Ao inox Tp 316 (ativo)ChumboEstanhoLiga de cobre C28000 (metal Muntz, 60% Cu)Liga de cobre C67500 (bronze mangans A)Liga de cobre C46400; C46500; C46600; C46700 (lato naval)Nquel 200 (ativo)Inconel 600 (ativo)Liga Hastelloy BChlorimet 2Liga de cobre C65100; C65500 (bronze ao silcio)Liga de cobre C71500 (cobre nquel, 30% Ni)Niquel 200 (passivo)Inconel 600 (passivo)Monel 400

Ao inox Tp 410 (passivo)Ao inox Tp 304 (passivo)Ao inox Tp 316 (passivo)Incoloy 825Inconel 625Hastelloy CChlorimet 3PrataTitnioGrafiteOuroPlatina

C

RESCEN

TE



69/121

69



Preveno:

- Seleo de material apropriado durante projeto e fabricao

- Isolamento eltrico dos dois metais

- Evitar efeitos desfavorveis na relao entre reas andicas e

catdicas- Desaerao do eletrlito, se for possvel

- Proteo catdica empregando anodos de sacrifcio

- Utilizao de inibidores solveis, apesar de ter aplicao limitada.

- Pintura tambm tem sido intensamente utilizado porm, se somente

um dos dois metais puder ser pintado, ento que seja o ctodo



70/121

70



12.6 - CORROSO FRESTAS

Corroso em frestas - intensa corroso (uniforme ou pites)- Fatores Geomtricos - Soldas ou Juntas

- Contato metal-metal ou metal-no metal

- Deposio produtos de corroso, incrustaes ou outros slidos

(corroso por depsitos)

- Trincas e outros defeitos metalrgicos

- Aberturas da ordem de 0,025 a 0,1 mm



71/121

71



Mecanismo: Consumo de O2 no renovvel em zona confinada

clula de concentrao O2, Fe ++ aparece em zonaandica deaerada

Rebalano Eltrico migrao de anions (Cl-) Hidrlise (M+Cl-) acidificao (pH ~2)

(Fe2+ + 2Cl-) + 2H2O Fe(OH)2 + 2(H+ + Cl-)



72/121

72



Preveno:

- Evitar frestas - projeto e construo- Evitar condies estagnadas ou selar

- Evitar condies de deposio

- Proteo Catdica

- Seleo de Materiais Resistentes



73/121

73


12.7 - CORROSO POR PITES

- Corroso extremamente localizada- Metais com camadas passivas - aos inoxidveis; alumnio;

titnio; magnsio; etc.

- Mecanismo - Nucleao - tempo para romper camada passiva

Crescimento - ocorre de maneira rpida

- Difcil prever vida til



74/121

74


- Mecanismo:

Iniciao em uma pequena rea (germe) - nucleaoIncluso (Mn, S), risco

Propagao efeito fresta (corroso por fresta)



75/121

75


Preveno:

- Condies de Operao - Reduzir temperatura; reduzir onsagressivos; aumentar velocidade; prevenir

depsitos e estagnao

- Ao sobre Materiais - escolha; fabricao; projeto; proteo

(catdica, revestimento)



76/121

76


12.8 - CORROSO SOB TENSO

- Trinca Catastrfica do Material

- Todos Materiais esto Sujeitos

- Manifestao - trincas ramificadas (intergranular, transgranular,

mista)

Tenso

Temperatura

Meio

Agressivo

TRILOGIA DA CORROSO SOB TENSO

SoldasTratamentos TrmicosSolicitaes MecnicasConformaes

Cl-

F-

OH-H2S

Temperaturasacima de 60 oC



77/121

77


Exemplos Tpicos

Materials Chemical species Conditions Fissured aspect

Austenitic

Stainless

Steel

Cl-

OH-

H2SxO6

T> 60oC and Cl

-> 10 ppm

T > 120oC

T~ 20oC

T

I/T

I

Nickel 200

Nickel 201

Inconel 600

OH-

OH-

H2O

T> 250oC

T> 350oC

High temperature

I

I

I

Titanium HNO3

ROH + Cl

-

Fuming

T~ 80

o

C

T

TPVDF OH- T> 60

oC and pH > 13

f(crystalline content)



78/121

78




79/121

79


Preveno:- Reduzir Tenso

- Eliminar espcies contaminantes

- Mudar Material- Aplicar Proteo Catdica

- Inibidores



80/121

80


12.9 - CORROSO INTERGRANULARCorroso Seletiva nos Contornos dos Gros

Mecanismo: Presena de precipitados ou segregaes

Enriquecimento ou Empobrecimento de Elementos de Liga

Dissoluo dos contornos de gros

Ocorrncia: Aos Inoxidveis Austenticos; ligas de cobre e

alumnio



81/121

81


Perfil de Temperatura Durante Soldagem



82/121

82


Desenho Esquemtico de um Gro Seo Transversal



83/121

83


Regies de uma solda num ao Tp 304



84/121

84


Ao Inoxidvel Austentico Cr-18 Ni-10

TTS Diagrama

Preveno:- Tratamento trmico de solubilizao

- Aos Inoxidveis com carbono extras baixos (


85/121

85


12.10 - CORROSO - EROSO

- Movimento Relativo Interface Metal/Meio

- Eroso Mecnica - arrancamento de partculas

- Eroso Corroso - arrancamento de ons ou produto de corroso

- Fatores: foras (turbulncia); partculas ou gases - lquido em

movimento

- Corroso-Eroso - colapso bolhas de gs - Corroso Cavitao



86/121

86


Corroso Cavitao

Colapso de bolhas de vapor combinado com variaes repentinas de presso



87/121

87


Preveno:

- Condicionamento do Meio

- Desenho Adequado do Sistema

- Seleo de Materiais

- Revestimento

- Proteo Catdica



88/121

88


12.11 - CORROSO FADIGA

Fadiga - tendncia fraturar sobre repetitivos ciclos de tenses Tenses inferiores ao limite de escoamento

Limite de fadiga



89/121

89


Corroso Fadiga - reduo resistncia a fadiga devido meio corrosivo



90/121

90


Corroso Fadiga - superfcie grande rea com produto corroso

e rea rugosa menor resultante de fratura frgil



91/121

91


Preveno:

- projeto adequadoevitar entalhes e estagnao de fluidos.

- reduzir tenses sobre componentestratamento trmicos

de alvio de tenses ou introduo de tenses de

compresso (shotpeening).- eletrodeposio de metais como Zn; Cr; Ni; Cu e outros.

- revestimentos orgnicos tais como pinturas e resinas.

- proteo catdica

- inibidores qumicos- uso de materiais mais resistente corroso fadiga



92/121

92


Fatores que influenciam corroso fadiga:

- freqncia de ciclos de tenses

- meio corrosivo

- teores de oxignio

- temperatura- pH

Trincas transgranulares

Trincas paralelas - extremidades arredondadas- preenchidas com produto de corroso



93/121

93


12.12 - FRAGILIZAO POR HIDROGNIO

Falha Mecnica causada pela presena de Hidrognio:

- empolamento por hidrognio

- fragilizao por hidrognio

- descarburizao

- ataque por hidrognio



94/121

94


Empolamento

- deformao e/ou destruio parede equipamento

Fragilizao

- perda de dutilidade e resistncia a trao

Descarburizao- remoo carbono do ao, diminuio resistncia

Ataque por hidrognio

- interao hidrognio com elemento de liga a altastemperaturas



95/121

95


Hidrognio Atmico

- causador de danos por hidrognio

Fontes:

- atmosfera contendo hidrognio- atmosfera com compostos hidrogenados (H2S; NH3; H2O)

- processos de eletrlise - reduo de hidrognio

- corroso eletroqumica - reduo de hidrognio



96/121

96


Empolamento



97/121

97


Fragilizao- mecanismo no bem conhecido

- causa inicial - hidrognio atmico

-metais formadores de hidretos - titnio e outros (Ta; Zr;

Va; Pd;...) - hidrognio reage formando hidretos frgeis

- Ferro e Ao - interao no bem conhecida



98/121

98


Preveno:

- utilizar ao limpo - ausncia de vazios, incluses e

venenos (sulfetos, cianetos, ...)

- aplicao revestimento impermeveis ao hidrognio

- utilizar inibidores - reduzir taxa de corroso

- substituir a liga - nquel e ligas de nquel tem baixa taxa

de difuso

- desidrogenao - degasagem tratamento trmico (sobre

vcuo)



99/121

99


FRAGILIZAO POR HIDROGNIO

Tubo trocador de calor em titnio ASTM B 338 Gr 2



100/121

100


Corte transversal da amostra com trincas de carter intergranular.Microestrutura contendo titnio alfa (fase clara) e hidretos (fase escura.Ataque = reagente de Krolls.



101/121

101


Detalhe da microestrutura contendo titnio alfa (fase clara) e hidretos(fase escura. Ataque = reagente de Krolls



102/121

102


12.13 - OUTRAS FORMAS DE CORROSO

Corroso Atmosfrica Corroso em Meios Martimos

Corroso Seletiva

- grafitizao

- dezinsificao

Corroso pelos Solos

Corroso microbiolgica

Outros



103/121

103


13CARACTERIZAODOS MATERIAIS



104/121

104



- Ensaios de Imerso



105/121

105



- Ensaios de Imerso 304L

2507

2304



106/121

106



- Ensaios de Imerso



107/121

107


13.2Ensaios Eletroqumicos

13.2.1Tcnica de Tafel13.2.2Tcnica de Polarizao Cclica



108/121

108



13.2.3Tcnica EPR-DL



109/121

109



13.2.3EPR-DLContorno Carbonetos Cr

gro precipitados

Matriz



110/121

110


13.6Metalografia de campo

Rplica AC Tubo Caldeira Ao Inox Fundido



111/121

111


13.7MEV / EDS (Microscopia Eletrnica de Varredura/Espectroscopia Energia Dispersiva)

MEVAnlise visual, morfologia partculas, distribuio, superfcie de fratura, etc

EDS - Anlise elementar semi-quantitativa - muito til para identificar os elementos

qumicos presentes na amostra, distribuio, etc;



112/121

112




113/121

113


13.7MEV / EDS (Microscopia Eletrnica de Varredura / Espectroscopia Energia Dispersiva)



114/121

114



Figura 47Espectro da tela suporte de carvo, metal base.

Tela

Metal Base

Elemento (%)

Si 0,55

Cr 19,55

Ni 8,23

Mn 1,57

Fe 70,10



115/121

115



Saida centrfuga

aglomerado amarelo



116/121

116


13.8FTIR (Espectroscopia Infravermelho por Transformada Fourier)

- Pode-se analisar compostos orgnicos e inorgnicos;- Raios Infravermelhos incidem amostra e so comparados com

referncias;

- O espectrmetro fornece a absoro em funo da frequncia;

- Muito til para:

Identificar produtos de corroso;

Grupos funcionaisslica; dupla ligao; etc

Caracterizar polmerosPP; PEAD; fluorados; etcCaracterizar elastmerosBorracha natural; Butlica; Cloro butil;

EPDM; Viton; etc



117/121

117


13.8FTIR (Espectroscopia Infravermelho por Transformada Fourier)



118/121

118


13.9Anlise trmicaTGA e DSC

- TGAAnlise termogravimtrica

- variao de massa com temperatura

- DSC

- variao de energia com temperatura

13.10Difrao de Raios-X

- Utilizada para identificao de compostos;- Limitaes:

- material tem que ser cristalino;- concentrao superior a 2%



119/121

119




120/121

120




121/121

Curso_Corrosão_Rev1

Documents

Transcript of Curso_Corrosão_Rev1