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1 - Apresentação do Curso - 1ªParte Fundamentos da Corrosão.pdf
- 1. Corrosão em Estruturas e Equipamentos Deterioração e Integridade LAERCE DE PAULA NUNES Maio - 2023 1
- 2. Engenheiro Industrial Metalúrgico -1967 Especialização – Engenharia de Corrosão Trabalho na IEC Cinco Livros Técnicos na Área https://www.editorainterciencia.com.br/ Apresentação Pessoal 2
- 3. Junho de 1970 52 anos de atuação Iniciou com Proteção Catódica Apresentação da IEC Início de Atividades 3
- 4. Atividades Atuais Proteção Catódica Estudos de Corrosão Especificação de Revestimentos e Pintura Anticorrosiva Todos os Setores: óleo e gás, geração solar e eólica, hidroelétricas, nuclear, papel e celulose, mineração, portos, dentre outros Representações 4
- 5. Primeira Parte Deterioração e Integridade Fundamentos da Corrosão 5
- 6. Conceito de Deterioração CONFIABILIDADE OPERACIONAL INTEGRIDADE Perda das Características Intrínsecas DETERIORAÇÃO 6
- 7. Estruturas Metálicas: Perda de Integridade Estrutural Dutos: Furos - Fissuração Equipamentos Vasos: risco de colapso Tanques: furos e colapso Equipamentos rotativos: danos e colapso Flutuantes e Marítimos (navios, píeres e plataformas): danos e colapso 7
- 8. DETERIORAÇÃO DE UM MATERIAL, GERALMENTE METÁLICO, POR AÇÃO QUÍMICA OU ELETROQUÍMICA DO MEIO AMBIENTE, ALIADA OU NÃO A ESFORÇOS MECÂNICOS Corrosão 8
- 9. Outras Causas de Deterioração Erosão Cavitação Fragilização por hidrogênio Fadiga Fluência Fratura Mecânica Desgaste Mecânico Carbonetação e Descarbonetação 9
- 10. EROSÃO Remoção de material por ação mecânica de partículas sólidas contidas em um líquido ou de partículas líquidas contidas em um gás. É muito influenciada pela velocidade do fluido e pela ação direta em mudanças bruscas de direção 10
- 11. CAVITAÇÃO Remoção de material por ação mecânica de ondas de choque face da implosão de bolhas de vapor de um líquido formadas em zonas de baixa pressão ao atingirem regiões de alta pressão. É muito influenciada pela temperatura e pelo projeto 11
- 12. Fragilização por hidrogênio Fragilização de um material devido ao acúmulo hidrogênio em cavidades no seu interior, hidrogênio este gerado sob a forma de hidrogênio principalmente na superfície nascente, migrando através do material. 12
- 14. Fragilização por Hidrogênio Fontes de Hidrogênio • Processo de decapagem ácida; • Decomposição da umidade e água cristalização contida em alguns tipos de revestimentos de eletrodo que gera hidrogênio atômico no processo de soldagem por eletrodo revestido. • Reações de corrosão que liberam hidrogênio como a seguinte: Fe + H2S → FeS + H2 observada no processamento de petróleo contendo enxofre. • Reações catódicas em estruturas protegidas catodicamente; • Ação de gases ricos em hidrogênio. 14
- 15. Fadiga É a progressão de uma trinca a partir da superfície, até a fratura, quando o material é submetido a solicitações cíclicas. 15
- 16. Fadiga Esforços Cíclicos: • Tração/compressão • Torção alternada • Flexão alternada 16
- 17. Fluência É um processo de deformação plástica de um material quando submetido a tensões abaixo do limite de escoamento em temperaturas elevadas. Importância do Mo para aumentar a resistência à fluência Quando associada à corrosão é à corrosão química 17
- 18. Fratura Mecânica • Falha do material por rompimento através de fratura dúctil ou frágil quando submetido a tensões. • Importância da tenacidade e resiliência • Temperatura de transição • Concentradores de tensões 18
- 19. Desgaste Mecânico • Remoção de material por ação mecânica, devido ao atrito de superfícies em contato quando há deslizamento de uma ou das duas superfícies. • Dureza superficial • Tenacidade 19
- 20. Carbonetação e Descarbonetação • Perda de propriedades mecânicas de um material ferroso pela incorporação de carbono ou perda do mesmo por ação do meio sob a ação de temperatura. • Processo difusional • Quando associada à corrosão é à corrosão química 20
- 21. DETERIORAÇÃO DE MATERIAIS POLIMÉRICOS • A principal causa de perda de propriedades de materiais plásticos é pela ação de raios ultra-violetas. • Cuidado com o armazenamento em locais descobertos 21
- 22. DETERIORAÇÃO DE MATERIAIS CERÂMICOS E VIDROS • A principal causa de falha de materiais cerâmicos e vidros são esforços impactantes (choques). • Diferenças de coeficiente de dilatação térmica e fadiga térmica 22
- 23. CORROSÃO Deterioração de Materiais, em geral metálicos, pela Ação Eletroquímica ou Química do Meio 23
- 24. E2 E1 O CICLO DOS METAIS COMPOSTO METAL O metal volta à condição de composto e devolve energia à natureza. MAIS ENERGIA MENOS ENERGIA Estado de equilíbrio meta-estável. 24
- 25. CORROSÃO – Meio Ácido 25
- 26. Corrosão – Alumínio - pH Básico 26
- 27. CORROSÃO – Água Muito Oxigenada 27
- 28. CORROSÃO AFETADA POR SOLDAGEM 28
- 30. CORROSÃO INOX 30
- 33. CORROSÃO EM REGIÕES DE ALTA UMIDADE 33
- 34. Corrosão Atmosférica - Marinha 34
- 36. Perda de Integridade – Redução da Confiabilidade Operacional-Paradas não programadas; Lucros cessantes; Danos ao meio ambiente; Acidentes (segurança pessoal e patrimonial). CONSEQUÊNCIAS DA CORROSÃO 36
- 37. Corrosão Eletroquímica Condições básicas: Temperatura em geral ambiente Água no estado líquido Formação de pilhas ou células eletroquímicas 37
- 38. Corrosão Química Condições básicas: Temperatura elevada Ausência de água líquida Interação direta metal/meio 38
- 39. Corrosão Eletroquímica Eletrólito: Água no estado líquido Composto ionizável (Sais, Ácidos, Bases) 39
- 40. Região Atmosférica Fatores que Afetam a Corrosividade o Umidade relativa do Ar o Salinidade o Gases 40
- 41. Corrosão Atmosférica Área anódica: Fe Fe2++ 2e Área catódica: H2O + ½ O2 + 2e 2 OH 41
- 42. Região Submersa (água) Fatores que Afetam a Corrosividade • Condutividade • pH • Aeração • Velocidade 42
- 43. Região Enterrada Fatores que Afetam a Corrosividade • Condutividade do Solo (Resistividade Elétrica) • pH • Aeração 43
- 46. POTENCIAIS DE OXIDAÇÃO REAÇÃO NO ELETRODO Li Li+ + e POTENCIAL (Volt) - 3,05 METAL Lítio Potássio Cálcio K K+ + e - 2,93 Ca Ca2+ + 2e - 2,87 Sódio Na Na+ + e - 2,71 Magnésio Mg Mg2+ + 2e - 2,37 + 2e - 1,85 + 3e - 1,80 Berilo Urânio Alumínio 3e - 1,66 Titânio Ti Zircônio Zr Manganês Mn Zinco Zn Cromo Cr Ferro Fe Cádmio Cd Cobalto Co Níquel Ni Molibdênio Mo Estanho Sn Chumbo Pb + 3e - 1,63 + 4e - 1,53 + 2e - 1,18 + 2e - 0,763 + 3e - 0,74 + 2e - 0,440 + 2e - 0,403 + 2e - 0,277 + 2e - 0,250 + 3e - 0,2 + 2e - 0,136 + 2e - 0,126 2e 0,000 + 2e + 0,337 + 2e + 0,789 e + 0,800 Hidrogênio Cobre Mercúrio Prata Platina Ouro Be Be2+ U U3+ Al Al3+ + Ti3+ Zr4+ Mn2+ Zn2+ Cr3+ Fe2+ Cd2+ Co2+ Ni2+ Mo3+ Sn2+ Pb2+ H2 2H+ + Cu Cu2+ 2Hg Hg2 2+ Ag Ag+ + Pt Pt2+ Au Au3+ + 2e + 1,20 + 3e + 1,50 45
- 47. Medição de Potencial Eletroquímico 47
- 48. Medição de Potencial - 48
- 51. Medição de Potencial - Eletrodo 51
- 52. Medição de Potencial - Eletrodo 52
- 53. Tipos de Pilha ou Células Eletroquímicas Causas das Diferenças de Potencial Galvânica Ação Local Ativa/passiva Concentração Diferencial Aeração Diferencial 53
- 55. PRODUTO DA CORROSÃO M 2+ + 2 OH – ---> M ( OH ) 2 ANODO H2O + ½O2 + 2e ---> 2OH – ELETRÓLITO H2O + Sal ( Na + Cl – ) CATODO M ---> M 2+ + 2e Pilha de Corrosão -Ilustrativo 55
- 56. A A A C C C C ÁREAS ANÓDICAS (INDESEJÁVEIS) 56
- 57. Pilha Galvânica ALUMÍNIO - 0,6 0 a -1,05 AÇO INOXIDÁVEL BRONZE NAVAL ZINCO - 0,20 - 0,15 -1,05 COBRE - 0,05 a - 0,10 57 • AÇO C -0,40 a -0,60
- 58. Pilha de Ação Local Imperfeições: Inclusões Segregações Bolhas Trincas Dif. De Tensões Estas Imperfeições são oriundas da obtenção do metal, de soldagem ou tratamentos térmicos 58
- 59. Pilha de Ativa/passiva Materiais Passiváveis: Alumínio Aços Inoxidáveis Cromo Níquel Titânio 59
- 60. Pilha de Concentração Diferencial C= Concentração C2˂ C1 Célula Comum em Frestas 60
- 61. Pilha de Resistividade Diferencial MANGUE 1.000 ohm.cm SOLO ARENOSO 20.000 ohm.cm I I Área Catódica = Proteção Área Anódica = Corrosão 59
- 62. Pilha de Aeração Diferencial 62
- 63. Pilha de Aeração Diferencial - Frestas O2 O2 Aço-carbono O2 eletrólito Área anódica Área catódica Área anódica: Fe – 2 e Fe2+ Área catódica: H2O + ½ O2 + 2e 2 OH Fe2+ Frestas FeO.OH 63
- 64. •Polarização •Passivação •Diagramas de Pourbaix •Formas de corrosão Velocidade de Corrosão 64
- 65. •Reações anódicas M Mn+ + ne •Reações catódicas em meio neutro aerado: H2O ↔ H+ + OH- H+ + e → H H + 1/2 O2 + e → OH- H2O + 1/2 O2 + 2e → 2 OH- • Reações catódicas em meio neutro desaerado: 2H2O ↔ 2H+ + 2OH- 2H+ + 2e → H2 2 H2O + 2e → H2 + 2 OH- Reações Anódicas e Catódicas 65
- 67. Polarização 67
- 68. Polarização 68
- 69. Taxas de Corrosão m=e.i.t Massa/área/tempo g/cm2/dia Simplificadamente: espessura/tempo mm/ano 69
- 70. Polarização 70
- 71. Diagrama de Pourbaix - Fe 71
- 72. Diagrama de Pourbaix - Zn 72
- 73. Diagrama de Pourbaix - Al pH 7,0 pH 8,5 E 73
- 74. Fixação do Conhecimento Responda às seguintes questões a - Conceitue corrosão b – Conceitue eletrólito? c - Conceitue potencial eletroquímico d - Quais são os tipos de eletrodos de referência e onde são usados e - Quais são os tipos de células eletroquímicas? Explique-as. 74
- 75. •Corrosão associada ao desgaste •Corrosão por Concentração Diferencial •Corrosão Galvânica •Corrosão Seletiva •Corrosão associada ao Escoamento de Fluidos •Corrosão Intergranular •Fissuração por Corrosão •Corrosão em Concreto •Corrosão por Bactérias Tipos de Corrosão 75
- 81. Pilha de Aeração Diferencial 81
- 82. Pilha de Aeração Diferencial 82
- 89. •Corrosão Erosão •Corrosão com Cavitação •Corrosão por Turbulência Corrosão associada ao Escoamento de Fluidos 89
- 91. ESTAÇÃO GERADORA DE C.C. + - CABO POSITIVO DE ALIMENTAÇÃO TREM TUBULAÇÃO ENTERRADA RETORNO DE CORRENTE P/ TRILHOS Área Anódica (CORROSÃO) Área Catódica RETORNO DA CORRENTE DE FUGA PELO O TUBO (PROTEÇÃO) Corrosão Eletrolítica 91
- 92. Corrosão Eletrolítica Gerador de Alta Potência em CC Máquinas de Solda CC 92
- 94. Corrosão Sobtensão Tensão de Tração Meios Específicos 94
- 97. Fadiga É a progressão de uma trinca a partir da superfície, até a fratura, quando o material é submetido a solicitações cíclicas. 97
- 98. Fadiga Esforços Cíclicos: • Tração/compressão • Torção alternada • Flexão alternada 98
- 102. Corrosão em Concretos - Fatores Influentes • Impermeabilidade do Concreto • Capa protetora – Recobrimento • Características da Armadura • Características do meio 102
- 103. Corrosão em Concretos - Causas • Lixiviação • Carbonatação • Permeabilidade • Trincas 103
- 104. Corrosão em Concretos - Dignóstico • Inspeção Visual • Medição de Resistividade • Medição de Potencial 104
- 105. Medição de Resistividade Elétrica 105
- 106. Critérios de Resistividade Elétrica •Maior que 20 000 ohm.cm – Probabilidade de Corrosão Desprezível •De 10 a 20 000 ohm.cm – Probabilidade de Corrosão Baixa •De 05 a 10 000 ohm.cm – Probabilidade de Corrosão Alta •Menor que 5 000 ohm.cm – Probabilidade de Corrosão Muito Alta 106
- 108. Critério na Medição de Potencial •Mais Negativo que -350 mV – 95 % de probabilidade de Corrosão •Mais Positivo que -200 mV –5 % de probabilidade de Corrosão •Entre os Dois Valores - Incerto 108
- 109. Corrosão de Instalações Industriais Regiões Atmosféricas: Estruturas metálicas - tanques – vasos – tubulações – equipamentos Estruturas Enterradas – tubulações – tanques enterrados Corrosão Interna: pelo meio do processo - Sistemas de água de refrigeração - Sistemas de água de caldeira 109
- 110. Corrosão de Instalações Marítimas e Portuárias Regiões Atmosféricas: Estruturas metálicas - – tubulações – equipamentos Estruturas Submersas – estacas tubulares e estacas pranchas Zona de Variação de Nível 110
- 111. Corrosão de Instalações Marítimas e Portuárias 111
- 112. Fixação do Conhecimento Quais são e como se caracterizam os tipos de corrosão? Quais são os principais processos corrosivos em instalações Industriais? Quais são os principais processos corrosivos em instalações Marítimas e Portuárias? 112