2. PAUTA
Introdução
Abordagem inicial: fase de projeto
Prevenindo problemas futuros: ensaios
Problemas típicos enfrentados em planta
Controle da corrosão: monitoramento, apassivação
Sugestões de leitura
3. INTRODUÇÃO
Essa apresentação é uma breve discussão sobre a
corrosão em plantas industriais e importantes
abordagens que adotei em minha experiência como
engenheiro de processos/projetos
Serão discutidos: considerações em fase de projeto,
ensaios em bancada e em planta, problemas típicos
que enfrentei e soluções para minimização e controle
do fenômeno corrosivo
A Corrosão é um tema bastante abrangente, e a
intenção aqui é apenas passar dicas de atuação e
abordagem, sem a menor pretensão de esgotar assunto
tão vasto. Para introdução à teoria da corrosão e
eletroquímica, serão sugeridos textos no final da
apresentação.
4. FASE DE PROJETO
Considerações sobre a corrosão em fase de projeto
Potencial corrosivo
das substancias
puras envolvidas
Temperatura
pH
Presença de
água e O2
Severidade da corrosão x Escolha do material x Viabilidade($)
5. FASE DE PROJETO
Considerações básicas sobre a corrosão em fase de projeto
Potencial corrosivo
das substancias
puras envolvidas
Temperatura
pH
Presença de
água e O2
Substâncias tabeladas (ver referências no cap.
final) quanto à sua compatibilidade com materiais
tipicamente empregados na indústria. Aqui, a
abordagem é de exclusão, evitando-se materiais
incompatíveis pela literatura.
Temperatura acelera as reações de óxi-
redução responsáveis pela corrosão química e
afetam a compatibilidade do material
Em geral, pH muito baixo potencializa a
corrosão. O pH neutro é o ideal, porém nem
sempre viável para os processos
Têm influência direta em processos corrosivos
ém meios aerados e aquosos (costumam ser
os mais severos)
6. FASE DE PROJETO
Considerações básicas sobre a corrosão em fase de projeto
• As tabelas de compatibilidade, considerando substâncias puras em uma
faixa de temperaturas (usar as mais severas esperadas, conforme
processo) permitem uma pré-avaliação da severidade da corrosão no
processo em estudo.
• Acidez/pH não estão explícitos em literatura para análise da severidade,
mas o impacto é grande. De forma geral, pH entre 7 - 9 propiciam meios
com mínima severidade quanto à corrosão química.
• Presença de água e O2 propiciam as reações oxidativas envolvidas na
corrosão química. Muitas tabelas consideram essa concentração, e no
caso do H2SO4 e alguns outros, existe uma diluição específica que é
crítica para a corrosão (H2SO4 puro é menos agressivo que o diluído).
Severidade da corrosão
7. FASE DE PROJETO
Considerações básicas sobre a corrosão em fase de projeto
• Deve ser feita, a priori, pelo cruzamento de dados de compatibilidade
tabelados, pelas considerações das condições de processo vigentes
(temperatura, pH, presença de água e O2, entre as mais críticas) e pela
CONSULTA aos:
1)Fabricante de material empregado (via consulta direta, informando as
condições gerais de operação ao qual material será submetido)
2)Fabricante dos insumos e produtos envolvidos no processo (via
FISPQ´s, catálogos de produto, consulta direta)
• Por mais que possa resultar improdutiva, essa tentativa de consulta é
FUNDAMENTAL na fase de projeto
Escolha de materiais
8. FASE DE PROJETO
Considerações básicas sobre a corrosão em fase de projeto
• A análise da severidade corrosiva vs escolha de material conduz à uma
decisão de viabilidade econômica/prática do projeto, quanto à corrosão.
• O ideal é a escolha de material plenamente resistente à corrosão,
contudo, em muitos casos, esse material apresenta custos elevados ou
dificuldades práticas de instalação e operação (vidro e cerâmica, por
exemplo)
• Não é incomum a escolha de materiais mais viáveis do ponto de vista
prático e econômico, já considerando uma VIDA ÚTIL dos equipamentos
e tubulações envolvidas e um PRAZO DE SUBSTITUIÇÃO para os
mesmos.
Viabilidade ($)
9. ENSAIOS INDUSTRIAIS E DE BANCADA
Possíveis ensaios prévios:
Industriais: instalação de tubulações, pequenos equipamentos ou
cupons de prova “de sacrifício” para que, avaliados em campo
durante período suficiente de tempo, possam sugerir a resistência
corrosiva do material quando submetido ao meio corrosivo no
processo real.
Ex.: retubagem em trocadores de calor incluindo tubos no material
a ser testado, instalação de tubulações em pontos estratégicos do
processo com o material a ser testado, instalação de chapas,
varetas ou barras no material a ser testado internamente ao
equipamento (vasos) onde há meio corrosivo, instalação de
pequenos cupons de prova em tubulações, flanges, pequenos
bocais de acesso aos equipamentos.
10. ENSAIOS INDUSTRIAIS E DE BANCADA
Possíveis ensaios prévios:
Bancada: baseiam-se na avaliação (exposição e pesagem) de
cupons de prova a um meio corrosivo que represente o mais
fielmente possível as condições de processo. Essa fidelidade às
condições reais é o fator limitante dessa abordagem...dificilmente
podemos reproduzir em laboratório as condições críticas à
corrosão encontradas em um processo real.
Um exemplo dessa limitação é a avaliação de corrosão dentro de
vasos empregados como reatores...nas condições reais podem
estar resentes sub-produtos, concentrações de substâncias e
layout interno (frestas, heterogeneidades) desconhecidas ou
impossíveis de reproduzir em bancada!
11. PROBLEMAS TÍPICOS
Caso 1: Armazenamento e dosagem de ácido sulfúrico 98%
Neste caso, 2 pontos se revelaram críticos para a corrosão. O
primeiro ocorria na tubulação de recirculação (1.1/2” em aço
carbono) do vaso de armazenagem, equipado com bomba
centrífuga de recirculação.
Observou-se, após sucessivos casos de vazamento nessa
tubulação, que a velocidade de escoamento do ácido sulfúrico
concentrado não deve ultrapassar um limite máximo bastante
inferior à prática corrente de projeto de tubulações.
O material empregado na tubulação estava correto, mas a erosão
em curvas e cotovelos devido à velocidade elevada criava pontos
frágeis onde o material sofria corrosão/erosão intensa. Corrigida a
velocidade de escoamento (pela substituição da bomba), o problema
cessou
12. PROBLEMAS TÍPICOS
Caso 1: Armazenamento e dosagem de ácido sulfúrico 98%
O segundo ponto consistia na derivação onde o ácido sulfúrico
concentrado era misturado aos demais fluidos de alimentação do
processo (um reator)
Esse ponto (T) se revelou crítico pois havia soluções aquosas entre
os fluidos de alimentação do reator, que diluíam o ácido sulfúrico
concentrado e aumentavam o potencial corrosivo do meio.
A alteração do material de tubulação desse trecho (bem como sua
bitola) e a inclusão de uma tubulação interna em Teflon, atuando
como dispersor do ácido sulfúrico concentrado no ponto de menor
velocidade da junção (T) diminuiu o tempo de residência do mesmo
na região crítica e eliminou o problema.
13. PROBLEMAS TÍPICOS
Caso 2 : Alterando condições de processo em esterificação
Neste caso, uma unidade produtora de ésteres acetatos
apresentava corrosão acentuada na entrada e seção de topo da
coluna de purificação dos produtos do reator.
No reator, a típica concentração de água girava em torno de 1%p, e
a concentração de ácido acetico (matéria prima da esterificação) era
mantida em torno de 10%p. Restante da mistura composta pelo
acetato (produto), em torno de 60%p e álcool (matéria-prima) em
torno de 30%p
Essa mistura era alimentada em uma coluna de purificação por
destilação. Devido à diferença de volatilidades, o produto de topo
tornava-se rico em ácido acético e água, em uma concentração na
qual o material empregado (AI316L) apesar de nobre, não resistia.
14. PROBLEMAS TÍPICOS
Caso 2 : Alterando condições de processo em esterificação
O monitoramento do processo por cupons de prova revelou que a
criticidade da corrosão, no reator, era muito menor do que no topo
da coluna (devido as maiores concentrações de água e ácido neste
último ponto)
Testes variando as condições operacionais e avaliando os cupons
(pesagem) demonstraram que havia efeito de minimização da
corrosão pelo controle da acidez no reator.
Foram alteradas as condições de acidez da reação, limitada em
7%p no reator, para que a criticidade da corrosão no topo da
purificadora fosse reduzida, em detrimento de uma maior
produtividade. Essa diferença de apenas 3% foi suficiente para o
controle da corrosão no processo.
15. CONTROLE DA CORROSÃO E APASSIVAÇÃO
Além do controle da corrosão pelo monitoramento de cupons de
prova em pontos estratégicos do processo (mencionado nos
tópicos anteriores), analisadores on-line de pH, condutividade e
acidez também podem fornecer INPUTS para o controle da
corrosão durante a vida útil do equipamento/planta
Inspeções com abertura de equipamento, medições de espessura,
ensaios de IRIS e Eddy current também fornecem detalhadas
avaliações do processo corrosivo em curso.
Em alguns processos onde há corrosão sob taxas controladas, a
remoção de subprodutos da corrosão (limalhas de fe, p.e.) ajuda a
reduzir a velocidade das reações de óxi-redução e a intensidade
do processo corrosivo
16. CONTROLE DA CORROSÃO E APASSIVAÇÃO
Por fim, o manuseio de alguns produtos, notadamente o peróxido
de hidrogênio em concentrações superiores à 10%, pode exigir um
tratamento prévio dos equipamento/tubulações envolvidos.
Um tratamento comum consiste na decapagem de materiais
inoxidáveis (com algum ácido forte, como nítrico), seguida de
apassivação com o próprio ar atmosférico. Esse tratamento, se
corretamente executado, assegura que a camada apassivadora do
aço INOX recubra toda a superfície exposta com integridade e
espessura adequadas á proteção contra corrosão.
17. CONCLUSÕES
Lidar com problemas de corrosão na indústria envolve considerar
a multidisciplinaridade do tema, que envolve química,
eletroquímica, mecânica, materiais, elétrica e deve, em casos
críticos, agregar esforços da equipe de engenharia, produção,
manutenção e laboratório (ou P&D, quando houver)
O engenheiro de processos muitas vezes age como aglutinador e
“filtro” das iniciativas de diversas frentes, que visam controlar a
corrosão adotando alterações no processo, no material
empregado, nos métodos produtivos e nos equipamentos. Todas
as propostas podem ser necessárias, ou apenas uma ou poucas
delas. Caberá à esse profissional estudar com profundidade cada
caso e nortear as ações da empresa no controle e minimização da
corrosão.
18. SUGESTÕES DE LEITURA
Gentil, “Corrosão”
(Abordagem consistente, porém sucinta, da teoria
dos fenômenos corrosivos básicos, com exemplos
práticos em cada caso abordado e muitas sugestões)
19. SUGESTÕES DE LEITURA
Schweitzer, “Corrosion Resistance Tables”
(aqui indicarei uma boa coleção disponível no mercado, e
um site da SANDIVIK para consulta gratuita:
http://smt.sandvik.com/en/materials-center/corrosion-
tables/ Outros fornecedores de materiais e equipamentos,
como a Milton Roy e vários também fornecem tabelas
úteis.)