12 aula corrosão tanque e purgadores

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12 aula corrosão tanque e purgadores

  1. 1. CORROSÃO, TANQUE E PURGADORES
  2. 2. Corrosão - Introdução Todos os metais e ligas estão sujeitos à corrosão. Não há nenhum material que possa ser empregado em todas as aplicações. O ouro, por exemplo, conhecido por sua excelente resistência à ação da atmosfera, será corroído se exposto ao mercúrio, em temperatura ambiente. Por outro lado, o ferro não é corroído por mercúrio, mas enferruja rapidamente em presença do ar atmosférico. A maioria dos componentes metálicos deteriora-se com o uso, se em exposição a ambientes oxidantes ou corrosivos. Como é impraticável eliminar a corrosão, o segredo de um bom projeto de engenharia, geralmente, está nos processos de controle da corrosão. Corrosão pode ser definida como a deterioração, que ocorre quando um metal reage com o meio ambiente.
  3. 3. Corrosão - Introdução Com o avanço tecnológico ao longo das ultimas décadas dispõe-se de uma vasta gama de materiais; metais e ligas, polímeros, madeira, cerâmica e compósitos destes materiais. A seleção de um material apropriado para uma determinada aplicação é de responsabilidade do projetista. Não existem regras gerais de escolha de um determinado material para uma finalidade específica. Uma decisão lógica envolve a consideração das propriedades relevantes, disponibilidade no mercado, custo relativo, etc., de uma variedade de materiais. Na decisão final freqüentemente pesam mais os aspectos econômicos do que os tecnológicos.
  4. 4. Corrosão - Introdução Até há pouco tempo, o termo corrosão era usado para descrever um determinado tipo de deterioração dos metais, não se aplicando a materiais não metálicos. Entretanto, de acordo com a conceituação mais moderna, entende-se por corrosão a deterioração dos materiais pela ação do meio. Expresso desta forma, o conceito abrange materiais metálicos e não- metálicos, por exemplo alguns problemas que incidem no concreto, seguem mecanismos similares aos que ocorrem na corrosão.
  5. 5. Corrosão - Introdução O termo “corrosão” pode ser definido como a reação do metal com os outros elementos do seu meio, no qual o metal é convertido a um estado não metálico. Quando isto ocorre, o metal perde suas qualidades essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade, ductilidade e o produto de corrosão formado é extremamente pobre em termos destas propriedades.
  6. 6. Corrosão - Introdução Em geral, nos processos de corrosão, os metais reagem com os não-metálicos meio, particularmente oelementos oxigênio e o enxofre, presentes no produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos. Figura 1 - O ciclo dos metais
  7. 7. Corrosão - Introdução
  8. 8. Corrosão - Introdução Segundo [FONTANA, 1987] a corrosão pode ser classificada como corrosão seca (mecanismo químico) ou aquosa (mecanismo eletroquímico). A corrosão seca ocorre na ausência da fase liquida ou acima do ponto de orvalho do ambiente. Vapores e gases são usualmente os agentes deste tipo de corrosão. Corrosão seca é mais freqüentemente associada com alta temperatura como por exemplo aço atacado por gases de fornos. A corrosão aquosa ocorre na presença da fase liquida, que pode ser a água ou não, e é neste mecanismo que grande parte da corrosão ocorre. A presença de pequenas quantidades de umidade pode levar a ocorrer corrosão.
  9. 9. Corrosão – Tipos Tipos de corrosão podem ser apresentados considerando-se a aparência ou forma de ataque, bem como as diferentes causas da corrosão e seus mecanismos. Assim, pode-se ter corrosão segundo: –a morfologia: uniforme, por placas, alveolar, puntiforme ou por pite, intergranular (ou intercristalina), intragranular (ou transgular ou transcristalina), filiforme, por esfoliação, grafítica, desincificação, em torno do cordão de solda e empolamento pelo hidrogênio; –as causas ou mecanismos: por aeração diferencial, eletrolítica ou por correntes de fuga, galvânica, associada a solicitações mecânicas (corrosão sob tensão fraturante), em torno de cordão de solda, seletiva (grafítica e desincificação), empolamento ou fragilização pelo hidrogênio;
  10. 10. Corrosão - Características A característica da forma de corrosão auxilia bastante no esclarecimento do mecanismo e na aplicação de medidas adequadas de proteção, daí serem apresentadas a seguir as fundamentais das diferentes formas decaracterísticas corrosão: – uniforme; – por placas; – alveolar; – puntiforme ou por pite; – intergranular; – em torno de cordão de solda.
  11. 11. Formas de Corrosão
  12. 12. Corrosão – Tipo Uniforme É uma forma de corrosão bastante comum e consiste normalmente de uma reação química ou eletroquímica que ocorre uniformemente sobre toda a superfície exposta. Em vista disso, o metal torna-se mais fino, podendo eventualmente sofrer uma ruptura. Exemplos de corrosão uniforme: -uma peça de aço ou zinco imersa em ácido sulfúrico diluída, geralmente dissolve a uma taxa uniforme sobre toda a superfície. - uma chapa de aço aquecida a altas temperaturas.
  13. 13. Corrosão – Tipo em Placas A corrosão localiza-se em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão, então se formam placas com escavações
  14. 14. Corrosão – Tipo Alveolar A corrosão ocorre na superfície metálica, produzindo sulcos ou escavações – semelhantes a alvéolos – que apresentam fundo arredondado e profundidade, em geral, menor que o seu diâmetro.
  15. 15. Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite) É uma forma de corrosão muito localizada, apresentando um ataque muito intenso em áreas de ordem de , permanecendo o metal ao seu redor, sem sofrer corrosão. Alguns pesquisadores estimam que o ataque nos pite pode ser da ordem de 30.000 a um milhão de vezes mais rápido do que no restante da superfície. A forma como um pite se apresenta varia e pode ser visualizada na Figura abaixo:
  16. 16. Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite)
  17. 17. Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite)
  18. 18. Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite) Padrões para classificação de pites
  19. 19. Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite)
  20. 20. Corrosão – Tipo Cordão de Solda Forma de corrosão que se observa em torno de cordão de solda. Ocorre em aços inoxidáveis não-estabilizados ou com teores de carbono maiores que 0,03%. A corrosão é evidenciada intergranularmente.
  21. 21. Corrosão – Tipo Galvânica Existe uma diferença de potencial entre dois metais diferentes quando imersos em um meio corrosivo. Se eles estiverem em contato, essa diferença de potencial produz um fluxo de elétrons entre eles. Dessa forma, o metal menos resistente ( mais negativo) torna-se anódico e é corroído, enquanto que o metal mais resistente torna-se catódico e não sofre corrosão significativa. Corrosão galvânica em tubulação enterrada no solo
  22. 22. Corrosão – Mecanismos de Corrosão No estudo dos processos corrosivos, devem ser sempre consideradas as variáveis dependentes do material metálico, do meio corrosivo e das condições operacionais, pois o estudo conjunto dessas variáveis permitirá indicar o material mais adequado para ser utilizado em determinados equipamentos ou instalações. Dentre essas variáveis, devem ser consideradas as seguintes:
  23. 23. Corrosão – Variáveis do Processo Corrosivo impurezas, processo de obtenção, tratamentos térmicos Material metálico – composição química, presença de e mecânicos, estado da superfície, forma, união de materiais (solda, rebites, etc.), contato com outros metais. Meio corrosivo – composição química, concentração, impurezas, pH, temperatura, teor de oxigênio, pressão. Medições operacionais – solicitações mecânicas, movimento relativo entre material metálico e meio, condições de imersão no meio (total ou parcial), meios de proteção contra a corrosão, operação contínua ou intermitente.
  24. 24. Corrosão – Métodos de Controle Um dado metal pode ser satisfatório em um certo meio e praticamente ineficiente em outros meios. Por outro lado, várias medidas podem ser tomadas no sentido de minimizar a corrosão: – no caso de se utilizarem metais diferentes, deve-ser tentar isolá-los eletricamente; – minimizar a superfície de contato; – evitar frestas, recessos, cantos vivos e cavidades; – dar bom acabamento superficial às peças; – submeter as peças a um recozimento de alívio de tensões internas; – usar juntas soldadas no lugar de juntas parafusadas.
  25. 25. Corrosão – Métodos de Controle Operacional Além destas medidas mais ligadas a projeto, há métodos específicos para reduzir ou inibir a corrosão em suas várias formas: a) Isolar o metal do meio agressivo, através do uso de revestimentos orgânicos inertes (tintas) ou de revestimentos com metais mais nobres. b) Inibição da reação catódica ou da reação anódica através de daagentes chamados inibidores, que reagem com os produtos corrosão e formam camadas impermeáveis nas superfícies dos eletrodos; c) Métodos elétricos (proteção catódica e proteção anódica).
  26. 26. Corrosão Ânodo e Cátodo - Ânodo : Fornece os elétrons (aço carbono) - Cátodo : Recebe os elétrons (Hidrogênio, sais do mar, etc)
  27. 27. Corrosão – Revestimentos : Tintas Entre os revestimentos usados, destacam-se as tintas, esmaltes vítreos, plásticos, películas protetoras e os revestimentos metálicos. As tintas constituem o mais importante dos revestimentos. Como, em geral, são permeáveis ao ar e à umidade, as tintas são misturadas a pigmentos como zarcão, cromato de chumbo e cromato de zinco, que contribuem para uma inibição da corrosão (em alguns casos, apassivam a superfície metálica subjacente). Os esmaltes vítreos ou à base de porcelana podem ser usados nos casos em que se necessite de resistência à abrasão. Há outros métodos de se obter uma camada impermeável sobre a superfície metálica, incluindo o uso de termoplásticos (por exemplo, PVC em aço) e plásticos termofixos (por exemplo, Araldite em magnésio).
  28. 28. Corrosão – Revestimentos : Tintas com Pós É também grande o uso de tintas com pós metálicos, como zinco e alumínio. No caso, há uma proteção sacrificial (quando o zinco constitui cerca de 95% do peso da tinta), ou seja, o zinco dissolve-se eletroquimicamente, quando a umidade penetra na superfície (normalmente, de ferro ou de aço), e comportando- se como ânodo em relação ao ferro ou aço.
  29. 29. Corrosão – Revestimentos : Esmaltes Vítreos Os esmaltes vítreos ou à base de porcelana podem er usados nos casos em que se necessite de resistência à abrasão. Há outros métodos de se obter uma camada impermeável sobre a superfície metálica, incluindo o uso de termoplásticos (por exemplo, PVC em aço) e plásticos termofixos (por exemplo, Araldite em magnésio).
  30. 30. Corrosão – Revestimentos Metálicos aplicados por (cladding), por Os revestimentos metálicos podem ser difusão no estado sólido, por explosão imersão a quente e por eletrodeposição. Exemplos do primeiro método são os revestimentos obtidos pela difusão de alumínio, zinco, cromo e silício. O processo de co-laminação permite obter revestimentos de camadas relativamente espessas de metais, como o aço inox em aço carbono. O material composto é obtido com o propósito de aliar a resistência à corrosão superior do metal de revestimento às boas propriedades mecânicas do material revestido
  31. 31. Corrosão – Revestimentos Metalicos: Imersão à Quente O método de imersão a quente no metal (protetor) fundido requer o uso de um metal de baixo ponto de fusão. (ou liga Pb-Sn) e alumínio sãoZinco, estanho, chumbo comumente utilizados. A espessura das camadas situa-se na faixa de 3 a 150 μm; as camadas mais espessas (para corrosão sacrificial) são de zinco, enquanto as mais finas são de estanho (por causa de seu alto custo).
  32. 32. Corrosão – Revestimentos Metalicos: Eletrodeposição O método mais importante de revestimento é a eletrodeposição, pelo rigoroso controle que permite da camada obtida. Os metais utilizados neste método são estanho, zinco, cobre, níquel e cromo, além dos metais preciosos. O método utiliza, como ânodo, o metal a ser depositado e, como cátodo, a peça a ser revestida, imersos em um eletrólito, que contém o metal de revestimento, usualmente, em solução ácida. Os revestimentos obtidos por imersão a quente apresentam, por outro lado, a desvantagem de fraca aderência e ductilidade (na imersão a quente, ocorre a formação de fases intermediárias, freqüentemente frágeis).
  33. 33. Corrosão – Métodos de Proteção : Metal de Sacrifício Dois métodos elétricos de proteção contra a corrosão podem ser utilizados: proteção catódica e proteção anódica. A aplicação da proteção catódica consiste em fazer com que a peça metálica, como um todo, comporte-se como o cátodo, protegendo-a da corrosão. Ferro (Aço) : recebe os elétrons do Mg. Magnésio: doa elétrons para o aço, impedindo sua oxidação. consumido O magnésio é e depois é trocado por outra peça.
  34. 34. Corrosão – Métodos de Proteção : Metal de Sacrifício A contracorrente, criada na própria célula ou nela introduzida a partir de uma fonte externa, é suficiente para anular o efeito de correntes de corrosão. O magnésio é anódico em relação ao aço e se corrói, preferencialmente,. O ânodo é denominado ânodo de sacrifício, pois é consumido gradualmente, para que o aço seja protegido. Os ânodos são colocados a intervalos regulares ao longo da tubulação, para assegurar uma distribuição uniforme da corrente.
  35. 35. Corrosão – Revestimentos Metálicos: Eletrodeposição No caso de usar uma fonte externa de corrente, não há necessidade de que o ânodo seja consumível, e as correntes necessárias para cada situação são determinadas empiricamente. A figura ilustra o caso de proteção de um tanque de aço subterrâneo pelo uso de corrente externa. Meios corrosivos fortes, como ácidos quentes, excessivamente altas, enquanto que correntes muito exigem correntes mais fracas são necessárias para proteger o aço em ambientes corrosivos menos severos (por exemplo, o concreto). A Tabela 4 apresenta alguns valores típicos de correntes protetoras para peças de aço. O segundo método de proteção elétrica – chamado proteção anódica – com um elevado custo de instalação.
  36. 36. Corrosão – Revestimentos Metálicos: Eletrodeposição A Tabela 4 apresenta alguns valores típicos de correntes protetoras para peças de aço. O segundo método de proteção elétrica – chamado proteção anódica – com um elevado custo de instalação. Estrutura Ambiente Condições Densidade de corrente mA/m2 Tanque H2SO4 quente estático 500.000 Tubulações e tanques Subterrâneo (solo) Estático 10-30 Tubulações Água doce Corrente 50-100 Aquecedores de água Água doce, quente Movimento lento 10-30 Estacas Água do mar Movimento da maré 60-80 Barras de concreto armado Concreto Estático 1-5
  37. 37. Tanques – Finalidades Os tanques têm fundamental importância para o processamento de petróleo. Neles são estocadas as cargas para as unidades de processo e seus derivados. São utilizados também para estocar insumos para o processamento (óleo combustível, amônia, metanol, etc.).
  38. 38. Tanques – Classificação quanto a Função Tanques de Armazenamento Destinados ao estoque de produtos de alimentação, produtos derivados e insumos à pressão atmosférica. Tanques de Resíduo Produtos fora de especificação ou provenientes de operações indevidas são enviados para estes tanques, onde aguardam o reprocessamento. Tanques de Mistura Usados para obtenção de misturas de produtos, ou produtos e aditivos. Exemplo: – Tanques de gasolina; – Tanques de soluções cáusticas.
  39. 39. Tanques – Classificação quanto ao Tipo de Teto Quanto ao tipo de teto, os tanques são classificados em: – Tanque de teto fixo, e – Tanque de teto flutuante.
  40. 40. Tanques – Teto Fixo Normalmente, possuem uma estrutura de sustentação do teto que varia em função do tamanho do mesmo. O tipo de teto fixo mais utilizado em refinarias de petróleo é o de teto cônico (em forma de um cone voltado para cima com o vértice no centro) São utilizados somente para os derivados de petróleo mais pesados (asfalto, gasóleo, óleo diesel, etc.) e para produtos químicos (soda cáustica, amônia, etc.).
  41. 41. Tanques – Teto Fixo 2 1 1 Aquecedor tipo Radiador 2 Suspiro
  42. 42. Tanques – Teto Fixo Os tanques de teto flutuante são utilizados para armazenamento de produtos com frações leves (petróleo, naftas, gasolinas, etc.). O teto flutuante no produto armazenado evita a formação de espaço com vapor.
  43. 43. Tanques – Teto Fixo 1. Teto Flutuante; 2. Flutuador; 3. Pé de Apoio do Teto; 4. Dreno do Teto; 5. Câmara de Vedação; 6. Escada Móvel do Teto; 12 3 45 67 8 9 10 11 12 7. Anel de Reforço do Costado; 8. Agitador; 9. Indicador de Nível; 10. Bóia; 11. Dreno Tipo Sifão; 12. Tubo para Medição
  44. 44. Tanques – Acessórios Os tanques possuem diversos acessórios, tais como : 1 - Respiração Alguns tanques pequenos de teto fixo possuem uma conexão com ou sem válvula, no teto aberta direcionado para atmosfera. Esta conexão visa evitar a formação de vácuo ou pressão durante as operações de recebimento ou envio e apresenta uma tela para evitar a entrada de chama ocasional.
  45. 45. Tanques – Válvulas de Pressão e Vácuo Seu uso é obrigatório em tanques de teto fixo. Tem a função de evitar a formação de vácuo ou pressão alta durante as operações. Nestes tanques, o vapor está em equilíbrio com o líquido. À noite, com a redução da temperatura, há entrada de ar, enquanto, durante o dia, essa válvula propicia a saída de ar + vapores devido à elevação da temperatura. Alguns tanques pequenos de teto fixo, possuem um sistema que evita a formação de vácuo. Esse sistema é usado, quando há possibilidade de formação de mistura explosiva dentro do tanque, devido à pequena quantidade de vapores de hidrocarbonetos. Normalmente, esses tanques armazenam produtos não inflamáveis, que, no entanto, podem estar contaminados por pequenas quantidades de hidrocarbonetos.
  46. 46. Tanques – Agitador Dispositivo cuja finalidade é movimentar o produto, a fim de homogeneizar as misturas de petróleo, gasolinas, entre outras. Normalmente, essa homogeneização é feita pela agitação do produto, por meio de uma hélice, acoplada a um eixo acionado por um motor elétrico.
  47. 47. Tanques – Sistema de Aquecimento Utilizado para aumentar a fluidez de alguns produtos de petróleo sujeitos a congelamento, em condições de temperatura ambiente. Esse aquecimento é feito através de serpentinas de vapor.
  48. 48. Tanques – Isolamento Térmico Sua finalidade, é diminuir a perda de calor nos tanques de produtos aquecidos. Normalmente, são isolados os tanques de asfalto e resíduos de vácuo, pois operam em alta temperatura. Raros são os tanques que utilizam isolamento térmico externamente em função do alto custo do investimento e da manutenção dos mesmo.
  49. 49. Tanques – Sistema de Medição Este sistema consta de uma bóia que flutua com o nível do produto, ao longo de dois fios que servem como guia. O centro da bóia é ligado a uma trena, que, após passar por uma série de roldanas, apresenta a leitura direta num visor colocado externamente no tanque. Os tanques da área de transferência e estocagem normalmente, são dotados do sistema de “TELEMETRIA”. Este sistema é o mais moderno e possibilita a leitura, à distância, do nível e da temperatura do produto.
  50. 50. Tanques – Sistema de Medição A medição deve ser feita com toda a precisão, pois um erro de milímetros, pode representar uma diferença bastante significativa no volume. A aferição desses sistemas é feita por meio de trena, a prumo, que se faz descer manualmente através do tubo de medição. Nesse caso, usa-se uma pasta especial que acusará uma marca bem clara da interface água- hidrocarboneto.
  51. 51. Tanques – Diques A finalidade do dique é conter um possível vazamento grande, com ou sem incêndio, evitando dessa forma que se alastre para outras áreas. Por norma de segurança, todos os tanques destinados a armazenar produto inflamável, tóxico ou químico são dotados de diques. O volume do dique tem que ser, no mínimo, igual ao do tanque.
  52. 52. Purgadores - Introdução Purgadores são equipamentos utilizados para eliminar condensados das tubulações que transportam vapor ou ar comprimido. Os bons purgadores além de remover condensado, removem também o ar e outros gases incondensáveis que possam existir. O aparecimento de condensado em tubulações de vapor pode se dar devido à perda de calor para o meio ambiente, arraste de gotículas, colocação em operação de determinado trecho de tubulação fria ou trechos de tubulações bloqueadas. O aparecimento de condensado em tubulações de ar comprimido ocorre em conseqüência da condensação da umidade do ar ou do arraste do óleo de lubrificação dos compressores.
  53. 53. QUESTIONÁRIO os metais contra a 1)O que é corrosão? 2) Quais os tipos de corrosão? 3)Como pode ser protegido corrosão? 4) O que é proteção catódica? 5) Quais os tipos de Tanques? 6) O que são purgadores? 7) quais os tipos ? 8) O que são separadores?
  54. 54. FIM

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