Aula 6 - Meios e mecanismos corrosão

CORROSO METLICA

OXIDANDO A CADA DIA...

Meios corrosivos

Atmosfera

gua

Solo

Tpico de aula

Mecanismos de corroso

Qumico

Eletroqumico

Corroso galvnica

Corroso por concentrao inica

Corroso por aerao diferencial

Corroso seletiva

Corroso eletroltica

MEIOS CORROSIVOS

ATMOSFERA

GUA

SOLO

Meios corrosivos mais comuns

ATMOSFERA

Responsvel por aproximadamente 50% dos custos totais das perdas por corroso.

Ao corrosiva depende, principalmente, dos seguintes fatores:

Umidade relativa (UR);

Poluentes (particulados e gases).

CORROSO ATMOSFRICA UMIDADE RELATIVA Classificao: Seca: atmosfera isenta de umidade.

No h formao de filme de eletrlito na superfcie.

Ocorre lenta oxidao do metal.

Mecanismo qumico.

mida: UR abaixo de 100%.

Forma-se um filme fino de eletrlito.

Velocidade depende da UR, dos poluentes atmosfricos e da higroscopicidade dos produtos de corroso.

Molhada: UR de aproximadamente 100%.

Condensao na superfcie metlica, como por exemplo, chuva e nvoa salina.

ATMOSFERA

Influncia da UR na ao corrosiva da atmosfera sobre Fe:

UR Corroso do Fe

Baixa (nula)

Mdia (~60%) Lenta

Alta (>70%) Acelerada

Sob a influncia de SO2 (poluente)

ATMOSFERA

Influncia da UR na ao corrosiva da atmosfera sobre Fe:

Curva UR (%)

1 58

2 70

3 80

4 89

5 94

6 97

Sob a influncia de NaCl (poluente)

CORROSO ATMOSFRICA POLUENTES

Gases:

CO2 e CO: provenientes da queima de combustveis, em presena de H2O formam H2CO3. Ataque: carbonatao de concreto.

Presena de NOx e SOx: chuva cida e corroso severa de estruturas metlicas.

SO2 e SO3: corrosivos mais comuns de atmosferas industriais. Provenientes da queima de combustveis.

+ HNO3O2NO H2O4 3 2 4+

+ 424 H2ONO2 O2 HNO3+

SO2 H2O H2SO3+

+ H2SO4H2OSO3

SO2 H2O H2SO4++ 1/2O2

NO2 e NO: provenientes da exausto de automveis ou da combinao de N2 e O2 atmosfricos.

CORROSO ATMOSFRICA POLUENTES

Corroso severa de ao-carbono na presena de NOx e SOx (NO, NO2 atuam como catalisadores na formao do H2SO4):

Fe + H2SO4 FeSO4 H2+

+ H2OFeSO4H2SO4+Fe2 2 + O2 2 2

2FeSO4 + O21/2 H2SO4+ Fe2(SO4)3 H2O+

e

FeSO4 2H2O+ Fe(OH)2 H2SO4+

Fe2(SO4)3 + H2O6 Fe(OH)32 + H2SO43

SO22 + + + + +NO NO2 O2 H2O H2SO42 NO2NO +2

SO2 + O2 SO3

SO3 + H2O H2SO4

Fe + SO2 + O2 FeSO4

2FeSO4 + O2 + 5H2O 2Fe(OH)3 + 2H2SO4

2Fe + 2H2SO4 + O2 2Fe2SO4 + 2H2O

CORROSO ATMOSFRICA POLUENTES Particulados:

Deposio de material metlico de natureza qumica diferente (formao de pilha de corroso galvnica);

Deposio de material no metlico (SiO2 aerao diferencial e corroso localizada);

Deposio de substncias higroscpicas (CaCl2, MgCl2);

Deposio de sais que so eletrlitos fortes (NaCl, (NH4)2SO4);

Deposio de partculas slidas (carvo) que podem reter gases corrosivos e formar cidos (H2SO4, HNO3, H2S).

Influncia da ao conjunta de SO2 e carvo sobre a corroso atmosfrica do ferro

Carvo + SO2

SO2

Carvo

Classificao da ao corrosiva da atmosfera

(de acordo com a corroso relativa de ao-carbono)

Atmosfera Corroso Relativa

Rural 1-9

Marinha 38

Industrial 50-65

Industrial fortemente poluda 100

CORROSO EM PRESENA DE GUA

A corroso de materiais metlicos em contato com a gua vai depender dos contaminantes presentes na mesma.

Contaminantes:

Sais dissolvidos: NaCl, FeCl2, MgCl2 etc.

Geralmente, aceleram os processos corrosivos pela presena de eletrlito forte (aumento de condutividade).

Gases dissolvidos: O2 (principal agente oxidante), N2 (NOx), CO2 (H2CO3), Cl2(HCl), H2S etc.

Geralmente, aceleram a corroso pela diminuio do pH;

Outros: slidos suspensos Al2O3, CaO etc.

SOLO COMO MEIO CORROSIVO

de grande importncia, considerando as enormes extenses de tubulaes enterradas (oleodutos, gasodutos, tanques de combustvel) e a heterogeneidade do meio.

Velocidade de corroso: no muito influenciada por pequenas variaes na composio ou estrutura do material metlico, sendo mais influente a natureza do solo (caractersticas fsico-qumicas):

Umidade;

Acidez;

Presena de sais;

Presena de gases (aerao);

Resistividade eltrica (condutividade), etc.

MECANISMOS DE CORROSO


No estudo de processos corrosivos devem ser consideradas, em conjunto, as seguintes variveis:

Material metlico;

Meio corrosivo;

Condies operacionais.

Os conhecimentos terico e prtico dessas variveis permitir indicar o material mais adequado para ser utilizado em determinados equipamentos ou instalaes.


De acordo com o meio corrosivo e o material, existem diferentes mecanismos:

Mecanismo eletroqumico: reaes qumicas que envolvem transferncia de carga ou eltrons atravs de uma interface ou eletrlito.

Corroso em gua ou solues aquosas;

Corroso atmosfrica;

Corroso no solo.

Mecanismo qumico: reaes qumicas diretas entre material metlico, ou no metlico, com o meio corrosivo, no havendo gerao de corrente eltrica.

Corroso de materiais no metlicos;

Corroso de metais, em temperaturas elevadas, por gases e ausncia de umidade (corroso seca).

Ataque de metais, como nquel, por CO com formao de Carbonila de Niquel (Ni(CO4), lquido voltil

Ataque de metais, como ferro, alumnio e cobre, por cloro em temperaturas elevadas, com formao dos respectivos cloretos

Outros: ataque da borracha por oznio, deteriorao de concreto por sulfato

EXEMPLOS DE MECANISMO QUMICO

MECANISMO ELETROQUMICO

Na corroso eletroqumica, eltrons so cedidos em determinada regio e recebidos em outra, formando uma pilha de corroso.

Etapas:

Processo andico: passagem de ons para a soluo.

Processo catdico: recepo de eltrons, na rea catdica, pelos ons ou molculas existentes na soluo.

Deslocamento dos eltrons e ons: transferncia dos eltrons da regio andica para a catdica pelo circuito metlico e uma difuso de nios e ctions na soluo eletroltica (ponte salina).

Avaliao da intensidade do processo de corroso

- no cargas dos ons que passam soluo no anodo ou

- no cargas dos ons que se descarregam no catodo ou

- no eltrons que migram do anodo para o catodo.


Reaes andica e catdica.

Reao andica

M Mn+

ne-

+

Oxidao do metal

Reaes catdicas

nH+

ne-

H2n/2+

Reduo do on H+

(meio cido)

(meio neutro ou bsico)

Reduo do oxignio

+ n/2H2O ne-

(meio cido)

n/4O2 + nOH-

nH+

+O2n/4 ne-

H2On/2+

Fe Fe2+

+ 2e-

2e-

+Zn2+

Zn

Al Al3+

+ 3e-

Reaes andicas


Natureza qumica do produto de corroso: o produto de corroso ser formado pelos ons resultantes das reaes andica e catdica.

Mn+ + nOH- M(OH)n

Exemplo: corroso do ferro.

Produtos de corroso (meio bsico)

+Fe2+ 2OH

-Fe(OH)2

Produtos de corroso (meio cido)

FeCl22Fe2+

+

SO42-

Cl-

+Fe2+

FeSO4

Reao no anodo

2e-

+Fe2+

Fe

Reao no catodo

H2O O2 OH-

2e-

+ +1/2 2

Regio intermediria

Fe(OH)22OH-

Fe2+

+

Sofre transformaes e forma a ferrugem

(Fe2O3.H2O)

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Corroso Galvnica

Ocorre quando dois materiais metlicos, com diferentes potenciais, esto em contato em presena de um eletrlito.

Exemplo: Fe acoplado com outros metais e imersos em soluo aquosa de NaCl 1%

Segundo metal Corroso no

seg. metal (mg) Corroso no ferro (mg)

Mg 3104,3 0,0

Al 105,9 9,8

Pb 3,6 183,2

Ni 0,2 181,1

Cu 0,0 183,1

Trocadores de calor com feixe de tubos de ao inoxidvel

e chicanas ou separadores de ao carbono: corroso

severa das chicanas ou separadores

Corroso Galvnica - Exemplos

Corroso em componente de liga de alumnio, anodo,

fixado com parafuso de lato, catodo


Placa de alumnio em

contato com soluo de

CuSO4 Incio da reao entre Al e

CuSO4 Reao predominante

em pontos da placa de

alumnio

Corroso Galvnica do Alumnio em soluo de CuSO4


Cobre: resultante da reao

2Al + 3CuSO4 Al2(SO4)3 + 3Cu.

Cobre depositado sobre a

placa de alumnio

Corroso na placa de alumnio,

observada aps retirada do cobre

depositado, confirmando a

predominncia em partes da placa

onde ocorreu esse depsito.

Formas de Proteo

Uso de inibidores de corroso

Isolamento eltrico dos materiais de nobrezas diferentes (Neoprene,Teflon, entre outros)

Aplicao de revestimentos protetores: pintura, tanto no anodo como no catodo

Uso de materiais com nobrezas prximas.

Proteo catdica

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Ocorre quando um material metlico est imerso em solues eletrolticas com diferentes concentraes de

ons.

Na pilha formada, a regio andica aquela onde a concentrao do on metlico menor.

A forma de corroso aquela por contato ou em frestas ou ainda corroso por crevice (cavidades).

Corroso por Concentrao Inica

Formas de Proteo

Usar massas de vedao, ou selantes, base de silicones, epxi, poliuretana em locais onde possa haver

formao de frestas e presena de eletrlito.

Fazer homogeneizao do eletrlito, afim de se chegar a uma mesma concentrao em todas as regies de um

equipamento.

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Material metlico imerso em regies diferentemente aeradas, constituindo tipo freqente de heterogeneidade

que conduz formao de uma pilha de aerao diferencial.

Corroso por Aerao Diferencial

rea andica rea catdica Fe Fe2+ + 2e H2O + 2e

- + O2 2OH-

Casos: estruturas metlicas colocadas no mar, tubulaes parcialmente enterradas, chapas superpostas e em presena de umidade.

Corroso localizada: pites ou alveolar

Tubulao Parcialmente Enterrada


Faixa do costado interno de tanque de cido sulfrico concentrado, apresentando corroso logo abaixo da linha de

nvel.


Formas de Proteo

Usar apoio com pequena rea de contato, como apoio tubular de ao ou polipropileno.

Procurar, limitado pelas dimenses, usar tanques ou reservatrios apoiados em pilares e no no solo.

Reforo na interface solo-atmosfera quando se tem tubulaes com trechos areos e enterrados.

Revestimentos na faixa de variao de mar e zona de respingos.

38

Algumas ligas sofrem uma deteriorao que se realiza em um dos seus componentes, permanecendo intacto o

restante.

Ocorrncia: ferro fundido, lates, ligas de Cu-Ni e de Cu-Al.

Corroso Seletiva

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Graftica: ocorre no ferro fundido cinzento a temperatura ambiente. O Fe sofre corroso, restando a grafite intacta.

Pilha: Fe/Condutor eletroltico/Grafite

2 Fe-C + nH2O + 3/2 O2 Fe2O3.nH2O + C

Corroso Seletiva

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Dezincificao: ocorre principalmente em lates (ligas Cu-

Zn), em solues salinas estagnadas e com maior

intensidade em solues ligeiramente cidas.

Corroso Seletiva

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Correntes eltricas que abandonam o seu circuito normal (correntes de fuga) e quando atingem instalaes metlicas enterradas podem

ocasionar corroso na superfcie.

Como as intensidades dessas correntes so maiores do que as originadas nas pilhas naturais da prpria estrutura metlica, a

corroso resultante poder ser mais intensa e de alta velocidade.

Forma de corroso localizada, ocorrendo perfurao na parede metlica.

Fontes de corrente de fuga: sistema de trao eletrificada (trem, metro, bonde), instalaes de solda eltrica, sistemas eletroqumicos

industriais, etc.

Corroso Eletroltica

Perfuraes em trecho de adutora de gua potvel

ocasionadas por correntes de fuga.

FIM DA AULA!

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