A corrosão é a deterioração de um material, geralmente metálico, por ação química ou eletroquímica (reação de oxidação e redução) do meio ambiente associada ou não a esforços mecânicos. A deterioração de materiais não metálicos, como exemplo, concreto, borracha, polímeros e madeira, devida a ação química do meio ambiente, é considerada também, por alguns autores como corrosão, por exemplo, hidrólise ácida da celulose é uma corrosão de madeira.1.3– Oxidação e redução- oxidação é a perda de elétrons: Fe Fe2+ + 2e- (oxidação do ferro) – equação parcial de oxidação - área anódica- redução é ganho de elétrons: Cl2 + 2e- Cl2 (redução do cloro) – equação parcial de redução - área catódica- equação total: Fe + Cl2 FeCl2 Processo eletroquímico de oxi-redução é espontâneo e o processo eletrolítico é induzido. 1.3.1 - Reações redox espontâneas- Produzem corrente elétrica Exemplo 1 – Entre um metal e gás2 Na + Cl2 2NaCl – equação globalEquação parcial de oxidação – área anódica2Na 2Na+ + 2e-

Equação parcial de redução – área catódicaCl2 + 2e- 2Cl-

1.3.2 - Agente oxidante e redutor.a) - Oxidante é o responsável pela oxidação de outra espécie. Para que isto ocorra, ele deve aceitar elétrons desta espécie. Portanto ele próprio é reduzido na reação.b) - O agente redutor é o responsável pela redução da outra espécie. Para que isto ocorra, ele deve doar elétrons a esta espécie. Portanto ele próprio é oxidado na reação. 1.3.3 – Potencial de redução e oxidação.No exemplo 3. Mg (metal) perde elétrons – maior potencial de oxidação (+2,36V) e menor potencial de redução (-2,36V) Zn2+ (em solução aquosa) ganha elétron – menor potencial de oxidação (+0,76V) e maior potencial de redução (-0,76V).Potencial de oxidação: Mg° Mg2+ + 2e- E° = +2,36VPotencial de redução: Mg2+ + 2e Mg° E° = -2,36V1.4 - Estudo dos mecanismos básicos de corrosão.Existem dois mecanismos básicos de corrosão: mecanismo eletroquímico e o mecanismo químico. 14.1 mecanismo químico No mecanismo químico, há reações químicas diretas entre o material metálico, ou não metálico, e o meio corrosivo não gerando corrente elétrica, como no mecanismo eletroquímico.a) ataque por monóxido de carbono (CO)Ni + 4CO Ni(CO)4 carbonila de níquel.b) ataque de metais, como ferro, alumínio, e cobre por cloro em temperaturas elevadas.2Al + 3Cl2 2AlCl3.1.4.2 mecanismo eletroquímico Pode-se considerar que ocorrem no mecanismo eletroquímico reações químicas espontâneas com transferência de cargas negativas entre a área anódica e catódica (geração de corrente elétrica) por intermédio de eletrólitos, dissolvidos em água ou fundido e este mecanismo pode ser decomposta em três etapas:a) processo anódico Em geral os metais apresentam reações na área anódica ( elétrons cedido = área de corrosão)

Fe Fe2+ + 2e- b) processo catódico (elétrons recebido = área catódica). Os elétrons do item “a” podem ser recebidos pelo próton, gás ou outro metal na forma oxidada. É fundamental a presença de eletrólitos (íons em solução aquosa) nos processos corrosivoseletrolíticos, daí na atmosfera marinha a corrosão serem mais severa do que em atmosfera rural.1- Prótons (H+) 2H+ + 2e- H2

2- Metais (forma oxidada)Ni2+ + 2e- Ni3 - Oxigênio1/2O2 + H2O + 2e- 2OH-

Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2

c) produtos de corrosão quando o receptor de elétron é o oxigênio.1- meio deficiente de oxigênio3Fe(OH)2 Fe3O4 + 2H2O + H2.Magnetita – (verde = hidratada e preta= anidra)2- meio rico em oxigênioFe(OH)2 + H2O + 1/2O2 F2O3.3H2O Trióxido de diferro hidratado (cor castanho-alaranjado)d) Outros metais também sofrem corrosão:

Prata – escurece em presença de ácido sulfídrico.Alumínio – forma óxido de alumínioCobre – forma hidróxido de cobre e carbonato de cobreZinco e chumbo formam hidróxido e carbonato correspondentes.

OBS:- quanto menor o valor de pH e/ou quanto maior a concentração de oxigênio mais intensa a corrosão.- no processo não aerado, o hidrogênio (H2), formado, pode ficar adsorvido na superfície do catodo, o polarizando a pilha formada com redução do processo corrosivo.- o oxigênio, em alguns casos, pode reagir diretamente com o metal formando uma película de óxido protetor.1.5 Importância da corrosãoOs problemas de corrosão são freqüentes e ocorrem nas mais variada atividades, tais como: - Indústrias, meio de comunicação, meio de transporte, odontologia (restaurações metálicas), medicina (ortopedia) e em obras de arte (esculturas)1.5.1 As perdas podem ser diretas ou indiretasa) diretas:- custos de substituição de peças ou equipamentos que sofreram corrosão.- custo de manutenção dos processos de proteção (pintura, proteção catódica, etc.)- interrupção de comunicações (cabos telefônicos subterrâneos) - monumentos históricos- meio ambiente: - risco de incêndios e explosões - contaminação de poços subterrâneos de água contaminação do ar atmosféricob) indiretas:1- paralisação acidentais- para limpezas de trocadores de calor ou caldeiras (perdas decorrentes do tempo de parada de produção)- para substituições de tubos corroídos (perdas devido o tempo de parada da produção)2 – perda de produto- como óleo, gás, água potável, etc.3) perda de eficiência- diminuição da transferência de calor (trocadores de calor)- nos motores automotivos (anéis de segmentos dos pistões e as paredes dos cilindros).- incrustações nas superfícies de aquecimento das caldeiras- perda de cargas em tubulações de água potável4) contaminação de produto- fabricação de sabão – sais de cobre- Preparação de alimentos e bebidas – presença de chumbo5) superdimensionamento nos projetos - oleoduto1.5.2 CustosSegundo dados coletados em 2001, nos Estados Unidos, o custo direto de corrosão foi estimado em 276 bilhões de dólares e em 552 bilhões de dólares em custo indireto. Não existe no Brasil dados estatístico referente aos custos de corrosão. 1.5.3 Preservação do meio ambiente.Tendo em vista a destruição dos materiais metálicos pela corrosão, existe necessidade de uma produção adicional de 25% para repor o que foi deteriorado. Esta reposição faz com que as reservas naturais tendam ao esgotamento, num ritmo mais acelerado. Além das perdas da reservas naturais, aumenta agressão ao meio ambiente na área de extração do minério, na área de extração de carvão vegetal e mineral e produção de energia elétrica. Unidade II2 – Principais meios corrosivosNo estudo dos processos corrosivos devem sempre considerar as varáveis dependentes do material metálico, do meio corrosivo e das condições operacionais.2.1 Material metálico• composição química, presença de impurezas, processo de obtenção, tratamentos térmicos e mecânicos (exudação), estado da superfície, forma, união de materiais (solda, rebite, etc.) e contatos com outros materiais2.2 Meios corrosivos Deve-se destacar a importância que representa a natureza do meio corrosivo que se encontra próximo a superfície metálica. Os meios corrosivos mais freqüentes são: ar atmosférico, água natural, solo e produtos químicos e, em menor escala, alimentos, substâncias fundidas, solventes orgânicos, madeira e plásticos.2.2.1 Ar atmosférico

É estimado em cerca da metade do custo total as perdas por corrosão atmosférica. A ação corrosiva da atmosfera depende basicamente dos seguintes fatores: da região, umidade relativa, substâncias poluentes entre outros fatores. a) depende da região: área rural, área marinha, área urbana e área industrialb) depende da umidade relativa- atmosfera seca – corrosão praticamente zero.- atmosfera úmida – umidade relativa até 90% - atmosfera molhada – umidade relativa perto de 100%c) substâncias poluentes1- particulados – são partículas sólidas na atmosfera tais como: • sílica (SiO2) – a sílica não ataca o meta mas lcria condições para aeração diferencial• substâncias que retêm umidade (higroscópicas) (CaCl2, MgCl2, CaO)• eletrólitos fortes – NaCl e NH4SO4

• partículas de carvão – retém gases como SO2, NO2 e outros.2- gases• naturais – oxigênio e nitrogenio• originados da queima de gasolina, óleo, álcool, etc. – CO e CO2

• atmosferas industriais – SO2 e SO3.• veículos automotivos – NO e NO3.• atmosferas próximas a refinaria de petróleo, mangues e pântanos – H2S• atmosferas vizinhas as fábricas de HNO3 e uréia – NH3.• próximas a fábrica de PVC – cloreto de hidrogênio• próximas a fábrica de soda cáustica – gás cloro• áreas de tratamento de água – gás cloro3- outros fatores• temperatura – se for elevada, irá diminuir a possibilidade de condensação de vapor d’água na superfície metálica e a adsorção de gases minimizando a possibilidade de corrosão.• tempo de permanência do filme eletrolítico na superfície metálica.• ventos podem arrastar para as superfícies metálicas agentes poluentes – névoa salina.• variações cíclicas de temperatura – no inverno aumenta o teor de dióxido de enxofre nos países frios.• raios ultravioletas – calcinação em películas de tintas2.2.2 Águas naturaisOs materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, a qual vai depender de várias substâncias que podem estar contaminando a mesma. Entre o mais freqüentes têm-se:a) gases dissolvidos: oxigênio, dióxido de carbono, cloro, amônia, dióxido e trióxido de enxofre e gás sulfídrico.b) sais dissolvidos: cloreto de sódio, de ferro e de magnésio, carbonato de sódio, bicarbonato de cálcio, de magnésio e de ferro.c) matéria orgânica e bactériasd) sólidos suspensosOBS: em decorrência dessas considerações, justificam-se como etapas fundamentais nos tratamentos de:1 -água potável – eliminar sólidos suspensos, cloração e controle do pH 2 - água de resfriamento – cloração, dispersantes e controle do pH.3 - água para caldeira – desaeração, desmineralizante e controle do pH 2.2.3 – Solo O comportamento do solo como meio corrosivo deve ser considerado, devido as enormes extensões de tubulações, como oleodutos, gasodutos e minerodutos, e a grande quantidades de tanques enterrados armazenando combustíveis. A velocidade de corrosão do solo depende da natureza do solo. Essa natureza pode ser influenciada por diversas variáveis evidenciadas a seguir:a) características físico-químicas• presença de água • sais solúveis• gases• pH• resistividade elétricaOBS: Estas características não são totalmente independentes, havendo combinação das mesmas, por exemplo:• aumento do teor de água e sais solúveis a resistividade elétrica será mais baixa, em conseqüência aumenta corrosão.• maior aeração aumenta a corrosão.• as bactérias anaeróbicas contribuem para diminuir o pH e o meio ácido acelera o processo corrosivo.b) condições microbiológicas Os microorganismos, devido a um ou mais fatores, podem concorrer para que a ação corrosiva do solo seja mais acentuada:1 – influência direta na velocidade das reações anódicas e catódicasA Desulfovibrio desulfuricans, bactéria anaeróbica, retiram a energia necessária aos seus processos metabólicos da reação de oxidação do ferro, formando precipitado preto de sulfeto de ferro.4Fe + 2H2O + SO4

2- + 2H2CO3 3Fe(OH)2 + FeS + 2HCO3-.

2 – modificações na resistência de películas, existente na superfície metálica.Algumas tubulações enterradas são revestidas com material celulósico. A celulose pode ser oxidada por certas bactérias anaeróbicas, como butiribacterium rettigeri, produzindo ácido acético e ácido butírico. Os ácidos formados provocam corrosão.3 – originam meios corrosivos:

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As bactérias aeróbicas, como bacilus thiooxidans sintetizam seu material celular de compostos inorgânicos e a energia para essa síntese é proveniente da oxidação do enxofre ou seus compostos, como mostram as reações: 2S + 3O2 + 2H2O 2H2SO4.4FeS + 9O2 + 4H2O 4H2SO4 + 2Fe2O3.OBS:O enxofre e o sulfeto de ferro são, comumente, encontrados em regiões carboníferas. O ácido sulfúrico formado diminui o pH favorecendo a corrosão.c) condições operacionais1 - condições climáticas• O aumento da umidade diminui a resistividade elétrica e em conseqüência acelera a corrosão.2 - emprego de fertilizantes• os fertilizantes são geralmente sais, tais como: nitrato de amônio, fosfato de amônio, cloreto de potássio, diminuindo a resistividade elétrica e, portanto, aumentando a tendência corrosiva do solo.3 - despejos industriais• pode alterar as características do solo, podendo, torná-lo corrosivos.4 - profundidade• em razão da profundidade em que as tubulações estão enterradas, a corrosão pode ou não se acentuar. Assim em grandes profundidades (10 m) como o teor de O2 e baixo, a taxa de corrosão será baixa.5 - aeração diferencial• solos argilosos são menos aerados do que solos arenosos. Essa diferença de aeração cria a chamada pilha de aeração diferencial, onde a área anódica (sofre corrosão) é a menos aerada.6 - contato metálico• o contato entre materiais metálicos diferentes, ocorrendo, então, corrosão galvânica.7 - corrente de fuga• nos processos eletroquímicos espontâneos, a diferença de potencial se origina dos potenciais próprios dos materiais metálicos envolvidos no processo corrosivo. Existem, entretanto, correntes ocasionadas por potenciais externo que produzem casos severos de corrosão. As tubulações enterradas estão sujeitas a esses casos devido a correntes elétricas de interferência que abandona o seu circuito normal para fluir pelo solo. Essa corrente é conhecida como corrente de fuga2.2.4 Produtos químicos

Em equipamentos usados em processos químicos devem-se levar em consideração duas possibilidades:a) – deterioração do material metálico do equipamentob)– contaminação do produto químico- alguns exemplos:• cloro líquido ou gasoso, em ausência de água, pode ser armazenado em cilindro aço-carbono.• produtos alcalinos, como soda cáustica podem ser armazenados em recipiente aço-carbono, no entanto o Al, Zn, Sn, e Pb sofrem ação corrosiva da soda cáustica. Porem se a temperatura for elevada e a concentração alta de hidróxido de sódio o aço-carbono sofre corrosão• produtos ácidos devem ser embalados em frasco de polietileno.• sais derivados de HF são embalados em frasco de vidro revestido com parafina.• sais derivados dos ácidos clorídrico, nítrico, sulfúrico e acético podem ser embalados em frasco de vidro.2.2.5 Ação corrosiva em menor escalaa) AlimentosA importância do efeito corrosivo do alimento está ligada a formação de possíveis sais metálicos tóxicos.Para evitar a deterioração de alimentos são adicionados conservantes, geralmente ácidos orgânicos, que atacam alguns recipientes metálicos, como folha-de-flandres (aço revestido com estanho) e tem solda de liga de chumbo-estanho. O ataque na região de solda pelo ácido forma sais de chumbo, que causa saturnismo, doença que ataca o SN. Para evitar esse ataque as latas são revestidas com resina epóxi-fenólica ou usar latas sem costura ou material resistente a corrosão como o aço inoxidável.b) Madeiras Pouco freqüente:

• hidrólise bacteriana de polissacarídeos da madeira produz ácidos orgânicos que causa ação corrosiva. Em alguns casos a madeira é protegida com preservativos a base de sais de cobre. Nesse caso, pode-se ter lixiviação de íons cobre e originar a corrosão galvânica.c) PlásticosPouco freqüente:

• Os plásticos, como o PVC pode formar produtos halogenados durante sua decomposição, que são materiais corrosivos. O PVC (policloreto de vinila), quando aquecido a 75°C desprende cloreto de hidrogênio em presença de água forma ácido clorídricoUnidade III3 – Corrosão em concreto3.1 – Introdução:A corrosão do concreto é de grande importância, pois provoca não somente a sua deterioração, mas também pode afetar a estabilidade e a durabilidade das estruturas. A armadura (ferragem) não é suscetível de sofrer corrosão, a não ser que ocorram contaminação e deterioração do concreto. Os constituintes do concreto inibem a corrosão do material metálico e se opõem à entrada de contaminantes. 3.2 Proteção da armadura de concreto

Possivelmente o aço empregado na armadura está protegido, quando usado em concreto, devido à alta alcalinidade (pH 12,5) e à ação isolante da massa de concreto.

Na hidratação do cimento, a água age sobre o C3S (3CaO.SiO2) e C2S (2CaO.SiO2) formando o Ca(OH)2 e silicato hidratados (massa de concreto) como evidenciados nas reações abaixo:2(3CaO.SiO2) + 6H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + 3Ca(OH)2

2(2CaO.SiO2) + 4H2O 3CaO.2SiO2.3H2O + Ca(OH)2

3.3 Corrosão e deterioraçãoA corrosão e deterioração em concreto estão associadas a seguintes fatores: mecânicos (vibrações e erosão), físicos (variações de temperaturas), biológicos (bactérias) e químicos (ácidos, gases e sais).A deterioração por ação química no concreto pode ocorrer na pasta de cimento e no hidróxido de cálcio. A corrosão por ação eletroquímica pode ocorrer na armadura (ferragem)3.3.1 Mecanismoa) Ação química 1- ÁcidosAção de substâncias química sobre componentes não metálicos do concreto, por exemplo: HCl, HF, H2SO4, HNO3 e H2SO3.3CaO.2SiO2.3H2O + HCl 3CaCl2 + 2SiO2 + 6H2O Silicato tricálcicob) Bases:As bases fortes promovem a deterioração do concreto devido a seguinte reação: SiO2 + 2NaOH Na2SiO3 + H2O Silicato de sódio (solúvel)c) Gases - Lixiviação do hidróxido de cálcio• o hidróxido em contato com o CO2, forma carbonato de cálcio, pouco solúvel na água

Ca(OH)2 + CO2 CaCO3 + H2O• a formação do carbonato de cálcio diminui o valor do pH para 8,5 a 9, possibilitando a despassivação do aço.• se houver excesso de CO2 pode-se ter a formação de bicarbonato de cálcio aumentando a deterioração do cimento, devido sua maior solubilidade, em água, em relação ao carbonato• o carbonato forma depósito de cor branca na superfície de contato, algumas vezes aparece sob a forma de estalactites.• Nos reservatórios de água recém-construídos, após enchimento aparece escorrimento de resíduo branco que cessa após algum tempo.d) Sais• alguns sais são agressivos para o concreto. - sais de amônio – NH4Cl2NH4Cl + Ca(OH)2 2NH3 + H2O + CaCl2 elimina o hidróxido de cálcio diminuindo o pH - Sais de magnésioMg2+ + Ca(OH)2 Mg(OH)2 + Ca2+

diminui o pH pela eliminação do hidróxido de cálcio.

b)- Ação eletroquímica1- Reações anódicas e catódicasFe Fe2+ + 2e- reações anódicas1/2O2 + H2O + 2e- 2OH- reações catódicas (aerada)2- Produtos de corrosãoFe2+ + 2OH- Fe(OH)2. - meio deficiente de oxigênio3Fe(OH)2 Fe3O4 + 2H2O + H2.

Magnetita – (verde = hidratada e preta= anidra)- meio rico em oxigênio2Fe(OH)2 + H2O + 1/2O2 F2O3.3H2O Trióxido de diferro hidratado (cor castanho-alaranjado3.3.2 - Observações• o aparecimento de coloração castanho-alaranjado no concreto indica que a armadura esta sofrendo corrosão.• como a corrosão do metal apresenta mecanismo eletroquímico, procura-se evitar que haja no concreto, condições que possibilitem a formação de pilhas eletroquímica, entre essas condições:

- evitar a presença de eletrólitos- aeração diferencial- contato entre diferentes materiais metálicos- áreas diferentemente deformadas ou tensionadas.- corrente elétrica

Unidade IV4 – Formas de corrosãoAs formas ou tipo de corrosão podem ser apresentados pela aparência ou formas de ataque e as diferentes causas da corrosão e seus mecanismos. Assim pode-se ter corrosão:4.1 segundo a morfologia:a) Uniforme.A corrosão se processa em toda extensão da superfície, ocorrendo perda uniforme de espessura. Podemos ter também corrosão por pite ou alveolar generalizada.b) Por placas. A corrosão localizada, em determinada região da superfície metálica, formando placas com escavações.c) Alveolar. A deterioração do material metálico se processa na superfície, produzindo sulcos com o fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro.d) Puntiforme ou por piteA corrosão se processa em pontos em pequenas áreas na superfície metálica produzindo pites que são cavidades com fundo em forma angulosa e profundidade geralmente maior do que seu diâmetro.- Mecanismo de formação do pite:

O pite e uma das formas corrosivas mais agressivas, porque pode causar rápida perda de espessura do material metálico originando perfurações.

Áreas de estagnação do meio corrosivo possibilitam ataque por pite.Íons penetrando na película de passivação aumentam a condutividade iônica da película e ocasiona ataque anódico. Na área anódica, dentro do pite, ocorre oxidação do aço com formação dos íons Fe2+, Cr2+ e Ni2+, exemplificando com o ferro:

Área anódica: Fe Fe²+ + 2e-.Área catódica: Fe²+ + 2Cl- FeCl2 FeCl2 + H2O Fe(OH)2 + H+ + 2Cl-. H+ + 2e- H2

OBS: As inclusões de sulfeto no aço aceleram a formação de pite, devido decréscimo do pH, como mostra a reação:

MnS + H2SO4 MnSO4 + H2S.O H2S acelera o ataque corrosivo, porem se for adicionados ao aço pequenas quantidade de cobre, ocorre a formação de sulfeto de

cobre, que reduz a atividade do H2S para valores tão baixo que não catalisam mais o ataque anódico do aço.

e) Intergranular ou intercristalinaA corrosão se processa entre grãos da rede cristalina, o qual perde suas propriedades mecânicas e pode sofrer fraturas, tendo se então

a corrosão sob tensão fraturante ((CTF) ou SCC (stress corrosion cracking).f) Transgranular ou transcristalina

A deterioração se processa nos grãos da rede cristalina, o qual, perdendo suas propriedades mecânicas, poderá fraturar à menor solicitação mecânica, tendo se também a CTFg) Filiforme A corrosão se processa sob forma de finos filamentos, mas não profundos.h) Esfoliação

A corrosão se processa de forma paralela à superfície metálica. Ocorre em chapas ou componentes extrudado que tiveram seus grão alongados ou achatados.i) Corrosão seletiva 1- Grafítica ou desinferrificação

A corrosão se processa no ferro fundido, neste caso o ferro é convertido em produtos de corrosão restando a grafite intacta.2- Dezincificação

É a corrosão que ocorre em ligas de cobre-zinco (latões). Admite-se que ocorre uma corrosão preferencial do zinco, restando o cobre. As regiões dezincificadas são as mais escuras na fotografia. j) empolamento pelo hidrogênio

O íon hidrogênio (H+) penetra no material metálico, ele se transforma em hidrogênio molecular (H2), exercendo pressão e originando bolhas.l) Em torno do cordão de solda.

Forma de corrosão que se observa em torno de cordão de solda, a corrosão se processa intergranularmenteOBS:

1- As formas localizadas, por exemplo, alveolar, por pite, intergranular e intragranular, são as mais prejudiciais aos equipamentos, pois, embora a perda de massa seja pequena, as perfurações ou fraturas podem ocorrer em pequeno período de utilização do material.

2- Entre os fatores que frequentemente estão envolvidos em caso de ataque localizado devem ser citados:- Relação entre área catódica e anódica- aeração diferencial- variação de pH- produtos de corrosão

2

2

3- Entre as heterogeneidades pode ser citados:- material metálico- composição- presença de impurezas- tratamento térmico- condições da superfície- depósitos - frestas- diferentes metais em contato

4- Meios corrosivos:- composição química- diferença de concentração- diferença de aeração- pH e velocidade do fluído- sólidos suspenso condições de imersão (total ou parcial)

- movimento relativo entre o material metálico e o meio

Unidade VI6 – Estudos dos métodos de limpeza6.1 Objetivo

O objetivo da limpeza e o preparo de superfícies metálicas, para aplicação de revestimentos protetores. As impurezas podem diminuir a aderência e provocar falhas no revestimento aplicado.- Tipos de impurezas:

Oleosas – principalmente óleos minerais, óleos orgânicos, óleos protetores contra corrosão, etc.Semi-solidas – parafina, ceras, etc.Sólidas – massas de polimento, resíduos carbonizados, etc.Óxidos e produtos de corrosão – carepa de laminação

6.2 Meios de remoçãoExistem normas internacionais que padronizam alguns dos processos.

6.2.1 Limpezas com solventesNa maioria dos casos, a limpeza por meio de solventes é o primeiro passo. A limpeza por meio de solvente visa remover da superfície os

contaminantes oleosos e sais, reduzindo, desta forma, os problemas de aderência dos revestimentos. Nos casos, por exemplo, de superfícies ferrosas oxidadas, após limpeza com solventes, faz-se a remoção dos produtos de corrosão por

meios de métodos adequados (decapagem e jateamento)Dentre os produtos mais utilizados na limpeza são:a) soluções alcalinas: o produtos alcalinos pesados, com pH de 12,5 a 13,5. Nesses casos, as soluções contem NaOH, orto ou

polifosfato, silicatos e tensoativos aniônicos e são usados na limpeza dos aços, quando se tem muita sujeira.

b) Solvente orgânicos: a remoção de impurezas, por meios de solventes orgânicos é eficiente quando as mesma são óleos ou graxas e os principais são: hidrocarbonetos aromáticos, hidrocarbonetos clorados, metil clorofórmio, álcool, cetona e fenóis.

6.2.2 Limpeza por ação químicaa) Decapagem ácida

Imergir as peças a serem revestidas em soluções ácidas, principalmente inorgânicos, com a finalidade de dissolver (remover) a carepa de laminação e/ou produtos de corrosão. Estas soluções devem conter inibidores de corrosão, devido à reação do ferro metálico com o ácido formando íon de ferro e H2. Antes da decapagem, as peças são submetidas a um processo de limpeza para remoção, principalmente, de óleos.

É fundamental que, após a decapagem, seja feito um perfeito enxaguamento com água corrente, para eliminar totalmente o ácido, principalmente em áreas sujeitas à estagnação.

Os principais ácidos inorgânicos utilizados são:

1- Ácido sulfúrico comercialUtilizado em concentrações que variam de 5 a 25% e temperatura de 60 a 80°C

2 – Ácido clorídrico comercial (ácido muriático)Utilizado em concentrações variam de 25 a 50% e temperatura ambiente.

3 – Àcido fosfóricoApresenta ação mais lenta que o HCl e H2SO4. É usado na concentração de 15 a 40% e em temperaturas de 50 a 80°C.

4 – Ácido nítrico É usado na passivação de aço inoxidável ou alumínio e na limpeza de titânio ou suas ligas.

b) Decapagem alcalinaPodem-se limpar, por decapagem alcalina, os materiais a base de ferro, pois os mesmos não são atingidos em meio alcalino. Procura-se

usar produtos alcalinos (NaOH, KOH, etc) aditivados de ácido cítrico, gluconico e EDTA (ácido etilenodiaminotetracético), que conseguem solubilizar camadas de ferrugem de superfícies de aço, pois formam sais complexos de ferro (quelatos) solúveis. Ação das bases citadas, sobre metais chamados de leves (alumínio, zinco, etc.) é bastante conhecida, ocorrendo ataque do metal, como no caso de fosqueamento do alumínio.

Sua ação é mais lenta e difícil com certos óxidos, tem-se seu emprego seletivo, na remoção de óxidos superficiais de peças frágeis e de grande precisão. Não há desgaste do metal, e as medidas de alta precisão de usinagem são preservadas, porque não ocorre a seguinte reação: Fe + 2H+ Fe2+ + H2.

6.2.3 Limpeza por ação mecânica.a) Uso de ferramentas manuais: lixas, escovas de aço, martelo de impacto.b) Uso de ferramentas mecânicas: lixadeiras

c) Uso de jateamento abrasivo seco - Fatores importantes

1- qualidade do ar comprimido: limpo. isento de umidade e óleo.

2- Qualidade e características técnicas dos abrasivosa) granulometria b) sanilidade

3- pH neutro 4- Dureza, formato e pureza dos abrasivos a) escória de fundição de cobre – constituição: óxido de ferro e sílica (inerte a presença de água).

b) granalha de aço – muito sensível a presença de água.c) bauxita sintetizada – constituinte óxido de alumínio – custo elevado.d) areia – deve ser isenta de cloretos, poeira, carvão e umidade.

d) Uso de jateamento abrasivo úmido O equipamento é o mesmo do jateamento abrasivo seco e os fatores importantes são:

a) lavar e secar rapidamenteb) sofre rápida oxidaçãoc) uso de inibidor de corrosão

Unidade VII Métodos de proteção

7 – Revestimentos.7.1 Revestimentos metálicosSão usados com diferentes finalidades:

a) Resistência elétrica em contatos elétricos: estanho, prata, ouro, ródio, etc.b) Resistência a corrosão: cromo, níquel, alumínio, zinco, cádmio, estanho, etc.c) Decorativa: ouro, prata, níquel, cromo, etc.

É evidente que se pode ter ação combinada dessas finalidades.

7.2 Técnicas para aplicação de revestimentos metálicos. 7.2.1 Cladização ou cladeamento

É feito pela laminação conjunta, a quente, de chapas de metal base e do revestimento, pelo processo de explosão ou por solda. A espessura da camada de revestimento é de 2 a 4 mm.

A cladização do aço-carbono com aço inoxidável, níquel, titânio tem sido usada em reatores e tanques de armazenamento. O aço-carbono dá ao equipamento resistência mecânica e o aço inox ou outros metais, fornece a resistência ao meio corrosivo (CLAD).

O alumínio apresenta boa resistência à corrosão e sua liga melhora sua propriedade mecânica. Quando se deseja a combinação de resistência mecânica e resistência corrosiva, usa-se o ALCLAD, que é obtido pela cladização de ligas de alumínio com alumínio metálico.

7.2.2 Imersão a quente É o revestimento metálico que se obtém por imersão do material base em um banho do metal fundido:

a) Aluminização: O revestimento de aço-carbono com alumínio é obtido por imersão do aço em banho de alumínio puro ou contendo 5 a 10% de silício fundido a 650ºC

b) zincagem ou galvanização: Por imersão a quente (440 a 480°C) com zinco, obtendo-se então o aço galvanizado. Há formação de uma camada aderente de liga de zinco e ferro na superfície do aço e outra camada de zinco puro, ambas as camadas contribuem para a resistência a corrosão. Esta técnica e um sistema com boa resistência à corrosão, representando mais da metade do consumo mundial de zinco. É muito usada em componentes de torres de transmissão, estruturas subestações, condutos para ar condicionados, chapas para coberturas, para silos, arames, eletrodutos, etc. Quando o grau de poluição é severo, recomenda-se aplicação de tintas.

7.2.3 Aspersão térmicaMetalização: consiste na aplicação de um revestimento metálico, usando-se uma pistola de aspersão ou metalização que é dotada de

chama oxiacetilênica e é alimentada com fio ou pó do material metálico a ser usado como revestimento que pode ser alumínio, zinco, estanho, chumbo, cobre, cromo, níquel, etc. em alguns casos, na proteção contra corrosão procura-se combinar a metalização com pintura.

7.2.4 EletrodeposiçãoCom a eletrodeposição pode-se conseguir revestimento muito fino. É economicamente importante porque obtém proteção adequada com

uma camada muito fina. Utiliza-se geralmente a eletrodeposição para revestimento com ouro, prata, cobre, estanho, níquel, cádmio, cromo e zinco.Nesse processo o material a ser protegido é colocado no catodo de uma cuba eletrolítica, onde o eletrólito contém o sal do metal (metal

ser depositado é o cobre o seu sal sulfato de cobre) a ser usado no revestimento e o anodo pode ser do metal a ser depositado.

7.3 Revestimentos não metálicos inorgânicosOs revestimentos não metálicos são aqueles constituídos de compostos inorgânicos que são depositados diretamente na superfície

metálica.

7.3.1 Esmaltes vitrosos.São constituídos principalmente de borossilicatos de alumínio e sódio ou potássio e são resistentes aos ácidos, exceto o ácido fluorídrico.

7.3.2 VidrosSão usados como revestimentos de tubulações e reatores e são resistentes aos mais diferentes meios corrosivos, exceto ácido

fluorídrico e soluções fortemente alcalinas. São muito utilizados os vidros de borossilicatos e sílica fundida.

7.3.3 Cimentos e porcelanas São usados em tanques e tubulações para condução de água salgada e são resistentes aos meios ácidos ou básicos.

7.3.4 ÓxidosOs óxidos são altamente resistentes a corrosão em altas temperaturas e aumentam, também, a resistência ao desgaste por abrasão.

a) Principais óxidos:Al2O3 (óxido de alumínio); Cr2O3 (óxido de cromo); ZnO2 (óxido de zinco); BeO (óxido de berílio) e ThO2 (óxido de tório).

b) Mecanismos de revestimentos

Os meios utilizados para revestimentos inorgânicos dos materiais metálicos são, por exemplo, a anodização, a cromatização e a fosfatização

1 - AnodizaçãoO alumínio e outros metais apresentam grande resistência à corrosão devido à camada de óxido que reveste o metal assim que eles são

expostos ao ar. A espessura da camada depende do tempo de exposição ao ar: 0,001µm – um dia; 0,003 µm – 30 dias; 0,01 a 0,03 µm – um ano.

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Em busca de proteção mais prolongada, procura-se obter camada de óxido, em espessuras maiores que a natural, utilizando-se a oxidação por métodos químicos ou eletrolíticos.

Método químico: Trata-se, por exemplo, o alumínio com soluções de cromato ou dicromato em presença de carbonatos alcalinos, a quente. A camada de óxido obtida tem espessura de 1 a 2 µm, apresenta excelente base para pintura sobre o alumínio.

Método eletrolítico: Na oxidação eletrolítica, coloca-se o material metálico como anodo mergulhado numa solução adequada, daí o processo ser chamado de anodização. É um processo usado principalmente para o alumínio, e em menor escala para o Mg, Ti, Zr, Ta e V. Na anodização pode-se controlar a espessura da camada de óxido podendo chegar até 200 µm. Após anodização, como a camada de óxido é porosa, faz-se a selagem com dicromato de potássio em ebulição durante 30 minutos.

2 - Cromatização.É um processo em que o revestimento obtido é produzido em soluções de cromatos. Isso pode ser feito sobre um metal com objetivo de

aumentar a resistência à corrosão, como no aço galvanizado, ou melhorar a aderência de tintas, sobre materiais como alumínio e magnésio ou suas ligas. A cromatização pode ser usada, também, como vedante de poros aumentando a proteção dada pelas camadas de óxido ou fosfato obtidas respectivamente por anodização ou fosfatização.

A espessura da cromatização varia de 0.01 - 1 µm tem-se diferentes colorações em função da espessura, como incolor, azulada, amarela, verde oliva violácea e verde.

Exemplos: Cromatização de zinco ou aço galvanizado.

A peça e imersa por 15 a 60 segundosTemperatura ambiente.Solução aquosa de Na2Cr2O7 200g/L e 5 a 6 mL de H2SO4 (d=1,84). Forma-se um revestimento de cor verde amarelada ou amarelo

castanho.

Cromatização de alumínio.A peça é imersa de 1 – 2 minutosEm solução aquecida 45 – 60°C, contendo 65g de H 3PO4 (d=1,7), 10,0g de H2CrO4, 5,0g de bifluoreto de sódio (NaHF2) e água até

completar 1 litro.

3 - FosfatizaçãoAplicação de camadas de fosfato sobre materiais metálicos como ferro, zinco, aluminio, cádmio e magnésio.Pela comparação do corpo de prova sem proteção e corpo de prova fosfatizado a resistência aumenta e cinco vezes. Comparando o

corpo de prova fosfatizado e pintado a resistência a corrosão aumenta em mais de 5.000 vezes. Isso se deve a maior aderência do filme aplicado (tinta) é, então, muito maior do que no caso de uma superfície não fosfatizada.

a) Reações envolvidas no processo de fosfatização sem zinco:

1- Reação do ácido fosfórico – formação do fosfato primário (solúvel)Fe + H3PO4 Fe(H2PO4)2 + H2

2 - Formação do fosfato secundário (insolúveis)Fe(H2PO4)2 FeHPO4 + H3PO4

3 - Formação do fosfato terciário (insolúveis3Fe(H2PO4)2 Fe3(PO4)2 + 4H3PO4.

4 - O fosfato secundário e fosfato terciário depositam na superfície metálica.

b) Reações envolvidas no processo de fosfatização com zinco:H3PO4 + 2H2O 2H3O+ + HPO4

2-.Fe + 2H3O+ Fe2+ + 2H2OFe2+ + HPO4

2- FeHPO4 3Zn2+ + 2PO4

3- Zn3(PO4)2 (Hopeita)2Zn2+ + Fe2+ + 2PO4

3- Zn2Fe(PO4)2 (Fosfofilina)

- As substâncias hopeita e fosfofilina ficam aderidas a superfície metálica.

Após a fosfatização, tratar a superfície, com soluções de ácido crômico em concentração fixa de 0,02% e em temperatura em torno de 60°C. Seu mecanismo de ação consiste não só na redução da área livre dos poros (áreas anódicas) como também passivador da superfície metálica exposta.

7.4 Revestimentos não metálicos orgânicosDentre as técnicas de proteção anticorrosivas existentes, a aplicação de tintas é uma das mais empregadas. A pintura, como técnicas de

proteção anticorrosivas, apresenta uma série de propriedades importantes, tais como facilidade de aplicação e de manutenção e relação custo-benefício atraente.

7.4.1 constituintes das tintasa) Tintas líquidas: Veículo fixo, pigmentos, solventes (veículo volátil) e aditivos.b) Tintas em pó: Todos os constituintes menos os solventes.c) Vernizes: Sem pigmentos.

1 – Veículo fixo ou resina.É o responsável direto pela continuidade e formação da película da tinta. O veículo fixo é formado por um ou mais tipos de resina, que

são de natureza orgânica.- Óleos vegetais (linhaça, soja, tungue, etc.)- Resinas alquídicas- Resinas acrílicas- Resinas epoxídicas

O nome da tinta associa-se normalmente ao da resina presente em sua composição:- Tinta alquídica – resina alquídica- Tinta acrílica – resina acrílica

2 – SolventesSão empregadas na solubilização das resinas e no controle da viscosidade. Os principais solventes são:

- Hidrocarbonetos alifáticos: nafta e aguarrás- Hidrocarbonetos aromáticos: tolueno e xileno- Ésteres: acetato de etila, de butila e de isopropila- Álcoois: etanol, butanol e álcool isopropílico

3 - AditivosSão empregados em pequenas concentrações.

a) Secantes: reduzir o tempo de secagem e os produtos mais usados são: naftenatos ou octoatos de Pb, Co, Mn, Ca e Zn.

b) Anti-sedimentantes: impede a formação de sedimentos, durante a estocagem. c) Antinata ou antipele: formação de película cobrindo a superfície da tinta, dentro da lata.

d) Plastificantes: melhorar a flexibilidade adequada às películas.

4 – Pigmentos: São partículas sólidas, finamente divididas insolúveis no veículo fixo, utilizados para se obter proteção anticorrosiva, cor, opacidade, impermeabilidade e melhoria das características físicas da película.

7.5 Proteção catódicaA proteção catódica é usada para combater a corrosão das instalações metálicas enterradas, submersas e em contato com eletrólitos,

como por exemplo, oleodutos, gasodutos, plataformas submarinas de prospecção e produção de petróleo, estacas de píeres de atracação de navios, tanques de armazenamento de água, navios, etc. A grande virtude dessa técnica é permitir o controle seguro da corrosão em instalações que, por estarem enterradas ou imersas não podem ser inspecionadas ou revestidas periodicamente, como acontece com as estruturas metálicas aéreas. As medidas de proteção dadas pelos revestimentos não podem ser descartadas, pois a proteção catódica consiste em complementar a ação protetora dos revestimentos que, por melhores e mais bem aplicados que sejam sempre contêm falhas e se torna deficientes com o passar do tempo. A proteção catódica e o revestimento são, assim, aliados importantes que, de maneira econômica e segura, garantem ao longo do tempo a integridade das estruturas metálicas enterradas ou submersas.

7.5.1 Mecanismoa) Natureza da corrosão

O processo corrosivo de uma estrutura metálica se caracteriza sempre pelo aparecimento de áreas anódicas e áreas catódicas, com conseqüente ocorrência de fluxo de corrente elétrica no sentido das áreas anódicas para catódicas através do eletrólito, sendo o retorno dessa corrente elétrica realizado por intermédio do contato metálico entre essas regiões. Pela natureza eletroquímica da corrosão verifica-se que há um fluxo de elétrons (corrente elétrica) através do eletrólito e da estrutura metálica, de tal forma que os cátions saem do anodo para a solução ao mesmo tempo em que os elétrons se dirigem para o catodo.

b) Proteção catódicaProteger catodicamente uma estrutura metálica significa eliminar, por processo artificial, as áreas anódicas da superfície do metal

fazendo com que toda a estrutura adquira comportamento catódico.Se um novo circuito for estabelecido compreendendo um bloco metálico, imerso no eletrólito, e uma fonte de força eletromotriz com o

pólo positivo ligado ao bloco metálico e o pólo negativo ligado a estrutura metálica, tornando-os, assim, mais negativos por causa dos elétrons que escoam por eles e para o eletrólito; consequentemente a estrutura metálica funcionam como catodo e fica, portanto, protegida.

7.5.2 Sistema de proteção catódicaDois sistemas são utilizados:

a) Sistema de proteção galvânica, por anodos de sacrifício.Neste processo o fluxo de corrente elétrica, fornecido origina-se da diferença de potencial existente entre o metal a proteger e o outro escolhido como anodo e que tem o potencial mais negativo.Exemplo: Aço, o seu potencial padrão de eletrodo é de – 0,50 a -0,80V

Anodo: Mg, seu potencial padrão de eletrodo é de - 0,75V Liga de magnésio (6% Al, 3% Zn, 0,15% Mn) = - 1,60V

Zn = - 1,10V Al = - 0,80V

b) Proteção catódica por corrente impressaNeste processo o fluxo de corrente fornecido origina-se da força eletromotriz de uma fonte geradora de corrente elétrica contínua. Para dispersão dessa corrente na estrutura metálica e eletrólito são utilizados eletrodos especiais, inertes, que dependem do eletrólito onde são utilizados, por exemplo, eletrodo de grafite (solo, água do mar, água doce), eletrodo de ferro-silício (14% Si) (solo ou água com teor de sal inferior a 60 ppm), etc.

A grande vantagem do método consiste no fato de a fonte geradora (retificador de corrente) poder fornecer a potência e a tensão de saída necessária, em função da resistividade elétrica do eletrólito, portanto, esse método se aplica à proteção de estrutura metálica em contato com eletrólito de baixa (3.000 a 10.000Ώ.cm), média (10.000 a 50.000 Ώ.cm), alta (50.000 a 100.000 Ώ.cm) e altíssima (mais de 100.000 Ώ.cm) resistividade elétrica

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