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FIGURA 1Os processos de corrosão química são, por vezes, denominados corrosão ouoxidação em altas temperaturas. Estes proc...
Principais Meios Corrosivos e Respectivos Eletrólitos- atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriai...
As reações na área catódica (cátodo da pilha de corrosão) são reações de redução.As reações de redução são realizadas com ...
Conclusões Importantes:Das reações catódicas acima pode-se tirar algumas importantes conclusões:   •   A região catódica t...
Graças a existência destes fenômenos as taxas de corrosão observadas na práticasão substancialmente inferiores àquelas que...
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5.2 PASSIVAÇÃOPassivação é a modificação do potencial de um eletrodo no sentido de menoratividade (mais catódico ou mais n...
polarização é semelhante à anterior, porém a aparelhagem requerida é diferente.Para variar o potencial aplicado ao corpo d...
sob a forma de retas, como oresultado da extrapolação dostrechos retos das curvas depolarização.5.4 VELOCIDADE DE CORROSÃO...
•   Geração do meio corrosivo: como foi dito anteriormente oxigênio       funciona como controlado dos processos corrosivo...
•    Corrosão por pite: quando o desgaste se dá de forma muito localizada e        de alta intensidade, geralmente com pro...
sendo:    mdd = mg/dm2/dia ;- Figura 01Formas de Corrosão - Desenho esquemático7 - Tipos de CorrosãoOs processos corrosivo...
Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micropilhas de ação local e é,provavelmente, o mais comum dos tipos de corr...
Os principais processos corrosivos por concentração diferencial são: a corrosão porconcentração iônica diferencial, a corr...
quanto mais distantes forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos,ou seja, em termos de nobreza no meio cons...
Do processo de corrosão resulta a destruição do zinco (material mais anódico)restando o cobre e produtos de corrosão.Obser...
A cavitação surge em zonas de baixa pressão onde o líquido entra em ebuliçãoformando bolhas, as quais ao tomarem em contat...
A seguir são apresentadas como exemplos os casos de corrosão intergranular emdois grupos de material, os aços inoxidáveis ...
técnica só é viável em peças que possam ser submetidas ao desempeno (o choquetérmico causa significativas deformações) e t...
Neste item são abordados mecanismos de corrosão que produzem trincas e queestão associados com esforços mecânicos, sejam a...
a corrosão do material exposto diretamente à ação do meio corrosivo. O       mecanismo de ruptura do filme passivo é atrib...
As tensões oriundas da pressão do gás poderão ser suficientes para escoar omaterial e, nesse caso, os danos são irreversív...
Com a ocorrência dos dois efeitos as curvas de fadiga ficam profundamentemodificadas e mesmo para os metais ferrosos desap...
Incrustação                                            Fissuramento         Sensitização       Sob Tensão        em Feixe ...
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Para   a película é formada sob compressão podendo ser protetora;   •   Para   •   a película é formada sob tração, é poro...
•   Vapor dágua: em temperatura elevada o vapor dágua pode atacar certos       metais formando óxido e liberando hidrogêni...
A tecnologia hoje existente permite a utilização dos materiais em praticamentetodos os meios corrosivos com a durabilidade...
9.2.2 MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃOAlguns materiais de elevado uso industrial possuem baixa resistência a ...
Estes dois métodos de aumento da resistência a corrosão são muito utilizados emsistemas de água de refrigeração, água de c...
Os materiais metálicos resistentes à corrosão química são aqueles formadores depelículas protetoras.As características das...
9.3.2 EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTESO emprego de materiais refratários e isolantes consiste na interposi...
•   Inibição por barreira (inibidores por adsorção): são compostos que têm a       propriedade de formar películas por ads...
com exceção, é claro, dos casos em que a própria película é atacada pelo meiocorrosivo ou danificada por ações mecânicas.A...
11.3 Revestimentos Não-Metálicos InorgânicosConsistem na interposição de uma película não-metálica inorgânica entre o meio...
manutenção apresentada nestes casos. Em se tratando de estruturas       aéreas, é normalmente a melhor alternativa em term...
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  1. 1. CORROSÃOOs artigos integrantes desta seção compõem um conjunto de material didáticoespecífico, abordando de um modo objetivo e simples "O que é corrosão", para queestudantes e outros interessados possam ter um conhecimento geral sobre oassunto. Uma abordagem geral Artigos elaborados por Gutemberg de Souza Pimenta1 - Conceito de Corrosão.A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química oueletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos. Aose considerar o emprego de materiais na construção de equipamentos ouinstalações é necessário que estes resistam à ação do meio corrosivo, além deapresentar propriedades mecânicas suficientes e características de fabricaçãoadequadas. A corrosão pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejammetálicos como os aços ou as ligas de cobre, por exemplo, ou não metálicos, comoplásticos, cerâmicas ou concreto. A ênfase aqui descrita será sobre a corrosão dosmateriais metálicos. Esta corrosão é denominada corrosão metálica. Dependendodo tipo de ação do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podemser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deterioraçãopor corrosão:- Corrosão Eletroquímica- Corrosão Química.Os processos de corrosão eletroquímica são mais freqüentes na natureza e secaracterizam basicamente por:Necessariamente na presença de água no estado líquido;Temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água, sendo a grande maioria natemperatura ambiente;Formação de uma pilha ou célula de corrosão, com a circulação de elétrons nasuperfície metálica.Em face da necessidade do eletrólito conter água líquida, a corrosão eletroquímica étambém denominada corrosão em meio aquoso. Nos processos de corrosão, osmetais reagem com os elementos não metálicos presentes no meio, O2, S, H2S,CO2 entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados nanatureza, dos quais foram extraídos. Conclui-se, portanto, que nestes casos acorrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos, vide figura 1
  2. 2. FIGURA 1Os processos de corrosão química são, por vezes, denominados corrosão ouoxidação em altas temperaturas. Estes processos são menos freqüentes nanatureza, envolvendo operações onde as temperaturas são elevadas.Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:- ausência da água líquida;- temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho da água;- interação direta entre o metal e o meio corrosivo.Como na corrosão química não se necessita de água líquida, ela também édenominada em meio não aquoso ou corrosão seca.Existem processos de deterioração de materiais que ocorrem durante a sua vida emserviço, que não se enquadram na definição de corrosão. Um deles é o desgastedevido à erosão, que remove mecanicamente partículas do material. Embora estaperda de material seja gradual e decorrente da ação do meio, tem-se um processoeminentemente físico e não químico ou eletroquímico. Pode-se entretanto ocorrer,em certos casos, ação simultânea da corrosão, constituindo o fenômeno dacorrosão-erosão.Outro tipo de alteração no material que ocorre em serviço, são as transformaçõesmetalúrgicas que podem acontecer em alguns materiais, particularmente emserviço com temperaturas elevadas. Em função destas transformações aspropriedades mecânicas podem sofrer grandes variações, por exemploapresentando excessiva fragilidade na temperatura ambiente. A alteração naestrutura metalúrgica em si não é corrosão embora possa modificar profundamentea resistência à corrosão do material, tornando-o, por exemplo, susceptível àcorrosão intergranular. Durante o serviço em alta temperatura pode ocorrertambém o fenômeno da fluência, que é uma deformação plástica do materialcrescente ao longo do tempo, em função da tensão atuante e da temperatura.3 - Meios CorrosivosOs meios corrosivos em corrosão eletroquímica são responsáveis pelo aparecimentodo eletrólito. O eletrólito é uma solução eletricamente condutora constituída deágua contendo sais, ácidos ou bases.
  3. 3. Principais Meios Corrosivos e Respectivos Eletrólitos- atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriais, poeira,etc. O eletrólito constitui-se da água que condensa na superfície metálica, napresença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeirae poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo;- solos: os solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solosapresentam também, características ácidas ou básicas. O eletrólito constitui-seprincipalmente da água com sais dissolvidos;- águas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas águas podem conter saisminerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentesdiversos e gases dissolvidos. O eletrólito constitui-se principalmente da água comsais dissolvidos. Os outros constituintes podem acelerar o processo corrosivo;- água do mar: estas águas contêm uma quantidade apreciável de sais. Umaanálise da água do mar apresenta em média os seguintes constituintes em gramaspor litro de água: Cloreto (Cl-) 18,9799 - Sulfato (SO ) 2,6486 Bicarbonato (HCO ) 0,1397 Brometo (Br-) 0,0646 - Fluoreto (F ) 0,0013 Ácido Bórico (H3BO3) 0,0260 Sódio (Na+) 10,5561 Magnésio (Mg2+) 1,2720 2+ Cálcio (Ca ) 0,4001 Potássio (K+) 0,3800 Estrôncio (Sr 2+) 0,0133A água do mar em virtude da presença acentuada de sais, é um eletrólito porexcelência. Outros constituintes como gases dissolvidos, podem acelerar osprocessos corrosivos;- produtos químicos: os produtos químicos, desde que em contato com água oucom umidade e formem um eletrólito, podem provocar corrosão eletroquímica4 - Reações no Processo Corrosivo - Produtos de CorrosãoAs reações que ocorrem nos processos de corrosão eletroquímica são reações deoxidação e redução.As reações na área anódica (anodo da pilha de corrosão) são reações de oxidação.A reação mais importante e responsável pelo desgaste do material é a de passagemdo metal da forma reduzida para a iônica (combinada), (responsável pelo desgaste do metal)
  4. 4. As reações na área catódica (cátodo da pilha de corrosão) são reações de redução.As reações de redução são realizadas com íons do meio corrosivo ou,eventualmente, com íons metálicos da solução.As principais reações na área catódica são:As reações catódicas mais comuns nos processos corrosivos são "a", "b" e "c" asreações "d" e "e" são menos freqüentes, a última aparece apenas em processos deredução química ou eletrolítica.Serão detalhados a seguir as reações catódicas apresentadas anteriormente e queocorrem em meios neutros ou aerados e não aerados. Reações catódicas em meioneutro aerado:Reações catódicas em meio neutro não aerado:
  5. 5. Conclusões Importantes:Das reações catódicas acima pode-se tirar algumas importantes conclusões: • A região catódica torna-se básica (há uma elevação do pH no entorno da área catódica). • Em meios não aerados há liberação de H2, o qual é absorvido na superfície e responsável pela sobretensão ou sobrevoltagem do hidrogênio. Este fenômeno provoca o retardamento do processo corrosivo e chama-se polarização catódica. • Em meios aerados há o consumo do H2 pelo O2, não havendo a sobrevoltagem do hidrogênio. Neste caso não há, portanto, a polarização catódica e haverá, consequentemente, a aceleração do processo corrosivo.A composição do eletrólito na vizinhança do catodo é dependente de difusão dooxigênio no meio e da velocidade de renovação do eletrólito. Deste modo é possívela ocorrência da reação "a" em meios aerados, caso o fluxo de elétrons chegando aocatodo seja muito elevado. Um exemplo é o caso da superproteção catódica emágua do mar onde a reação "c", que normalmente ocorre, pode ser sobrepujadapela reação "a". Um sério inconveniente é a possibilidade de ocorrência dofenômeno de fragilização pelo hidrogênio produzindo trincas e/ou a diminuição davida à fadiga.Observação:Em meios ácidos haverá um decréscimo da acidez no entorno da área catódica eem meios básicos haverá um acréscimo da alcalinidade no entorno da áreacatódica.Os produtos de corrosão nos processos eletroquímicos são, em geral, resultantesda formação de compostos insolúveis entre o íon do metal e o íon hidroxila. Oproduto de corrosão é portanto, na grande maioria dos casos hidróxido do metalcorroído, ou óxido hidrato do metal.Quando o meio corrosivo contiver outros íons poderá haver a formação de outroscomponentes insolúveis e o produto de corrosão pode ser constituído de sulfetos,sulfatos, cloretos, dentre outras.5 - Polarização - Passivação - Velocidade de Corrosão5.1 - POLARIZAÇÃOPolarização é a modificação do potencial de um eletrodo devido a variações deconcentração, sobrevoltagem de um gás ou variação de resistência ôhmica.Caso não houvesse o efeito do fenômeno da polarização a corrente entre anodos ecatodos seria muito mais elevada, à semelhança de um quase curto circuito. Isto sedaria porque as resistências elétricas do metal e do eletrólito são muito baixas,restando apenas as resistências de contato dos eletrodos.Os fenômenos de polarização promovem a aproximação dos potenciais das áreasanódicas e catódicas e produzem aumento na resistência ôhmica do circuito,limitando a velocidade do processo corrosivo.
  6. 6. Graças a existência destes fenômenos as taxas de corrosão observadas na práticasão substancialmente inferiores àquelas que ocorreriam caso as pilha de corrosãofuncionassem ativamente em todas as condições dos processos corrosivos.Quando as reações de corrosão são controladas predominantemente porpolarização nas áreas anódicas : diz-se que a reação de corrosão é controladaanodicamente e que o eletrodo está sob o efeito de uma polarização anódica.Quando as reações de corrosão são controladas predominantemente porpolarização nas áreas catódicas: diz-se que a reação é controlada catodicamentee que o eletrodo está sob o efeito de uma polarização catódica.Quando é controlada pelo aumento de resistência de contato das áreas anódicas ecatódicas: diz-se que a reação é controlada ohmicamente.De modo geral tem-se um controle misto das reações de corrosão.São basicamente três as causas de polarização:A - POLARIZAÇÃO POR CONCENTRAÇÃOEste tipo de polarização ocorre freqüentemente em eletrólitos parados ou compouco movimento.O efeito de polarização resulta do aumento de concentração de íons do metal emtorno da área anódica (baixando o seu potencial na tabela de potenciais) e ararefação de íons H+ no entorno da área catódica.Caso o eletrólito possua movimento ambas as situações não devem acontecer.B - POLARIZAÇÃO POR ATIVAÇÃOEste tipo de polarização ocorre devido a sobrevoltagem de gases no entorno doseletrodos.Os casos mais importantes no estudo da corrosão, são aqueles em que há liberaçãode H2 no entorno do catodo ou do O2 no entorno do anodo.A liberação de H2 no entorno do catodo é denominada polarização catódica eassume particular importância como fator de controle dos processos corrosivos.Em eletrólitos pouco aerados o H2 liberado e absorvido na área catódica provocauma sobretensão ou sobrevoltagem do hidrogênio capaz de reduzir sensivelmente aagressividade do meio. Podendo-se considerar por este fato a corrosão do açodesprezível na presença de água doce ou salgada, totalmente desaerada.A sobrevoltagem do hidrogênio foi estudada por Tafel estabelecendo a seguinteequação:
  7. 7. I - sobrevoltagem do hidrogênio, em V; , em V e , em A/cm2 - constantes que dependem do metal onde: e do meio; - densidade de corrente aplicada que provoque a sobrevoltagem , em A/cm2.- Figura 01Curva de TAFELSobre voltagem em função da densidade de correnteC - POLARIZAÇÃO ÔHMICAA polarização ôhmica ocorre devido a precipitação de compostos que se tornaminsolúveis com a elevação do pH no entorno da áreas catódicas.Estes compostos são principalmente carbonatos e hidróxidos que formam umrevestimento natural sobre as áreas catódicas, principalmente carbonato de cálcio ehidróxido de magnésio.
  8. 8. 5.2 PASSIVAÇÃOPassivação é a modificação do potencial de um eletrodo no sentido de menoratividade (mais catódico ou mais nobre) devido a formação de uma película deproduto de corrosão. Esta película é denominada película passivante.Os metais e ligas metálicas que se passivam são os formadores de películasprotetoras.Como exemplo podem ser citados: • Cromo, níquel, titânio, aço inoxidável, monel que se passivam na grande maioria dos meios corrosivos, especialmente na atmosfera; • Chumbo que se passiva na presença de ácido sulfúrico; • ferro que se passiva na presença de ácido nítrico concentrado e não se passiva na presença de ácido nítrico diluído; • A maioria dos metais e ligas passivam-se na presença de meios básicos, com exceção dos metais anfóteros (Al, Zn, Pb, Sn e Sb). - Figura 02 Figura 03 Taxas de Corrosão de um Metal Taxas de Corrosão de um Metal Passivável Não Passivável5.3 CURVAS DE POLARIZAÇÃOAs modificações no potencial de eletrodo resultante da polarização provocamudança no valor deste potencial alterando o ponto de equilíbrio, fazendo com queo potencial anódico desloque no sentido catódico e vice-versa.A determinação experimental da curva de polarização de um certo material, numdado eletrólito, pode ser feita por dois métodos distintos.a. Método GalvanostáticoO método mais simples, e também o mais antigo, é o galvanostático, que écaracterizado pelo fato de ter como variável de controle a intensidade da correnteque circula no sistema, a qual é variada por meio de um resistência.b. Método PotenciostáticoO outro método, de que se dispõe para a realização e ensaio de polarização, é ométodo potenciostático, o qual apresenta como variante o método potenciocinético.Este método é caracterizado pelo fato de ter como variável de controle o potenciale não a intensidade da corrente, como no modo galvanostático. A célula de
  9. 9. polarização é semelhante à anterior, porém a aparelhagem requerida é diferente.Para variar o potencial aplicado ao corpo de prova em estudo é necessário umpotenciostato, que é uma aparelho bem mais complexo. Por meio do potenciostatovaria, no sentido anódico ou no catódico, o potencial do metal em relação aoeletrodo de referência.Para cada valor do potencial imposto, o sistema demanda uma certa corrente que ésuprida pelo próprio potenciostato.A curva de polarização catódica que se obtém por este método é semelhante àobtida pelo método galvanostático, porém a curva anódica para metais queapresentam a transição ativo/passivo, tem aspecto completamente diferente.Curvas deste tipo não poderiam ser obtidas pelo método galvanostático. Figura 05 - Figura 04 Curva de Polarização Potencial anódico e catódico Anódica e CatódicaOs fenômenos de polarizaçãoassumem grande importância nacinética dos processos de corrosãoeletroquímica e muitoparticularmente para a proteçãocatódica, a qual consisteessencialmente na polarizaçãocatódica da estrutura a proteger. Étambém muito importante para atécnica da proteção anódica porque,neste caso, o fundamento datécnica consiste em se aplicar umpotencial anódico à estrutura,levando-a ao campo depassividade, onde a corrente decorrosão é muito mais baixa. Estatécnica não elimina portanto acorrosão e só é possível de seraplicada em materiais que - Figura 06 - Curva de polarizaçãoapresentam a transição anódica para metal apresenta transiçãoativo/passivo. As curvas de ativa/passivapolarização são tambémdenominadas diagramas E(potencial de eletrodo) / (corrente)ou diagrama de Evans e sãoapresentados de um modo geral
  10. 10. sob a forma de retas, como oresultado da extrapolação dostrechos retos das curvas depolarização.5.4 VELOCIDADE DE CORROSÃOA velocidade com que se processa a corrosão é dada pela massa de materialdesgastado, em uma certa área, durante um certo tempo, ou seja, pela taxa decorrosão. A taxa de corrosão pode ser representada pela massa desgastada porunidade de área na unidade de tempo.A massa deteriorada pode ser calculada pela equação de Faraday:m = e.i.t I m = massa desgastada, em g; e = equivalente eletroquímico do metal; onde: i = corrente de corrosão, em A; t = tempo em que se observou o processo, em s.A corrente l de corrosão é, portanto, um fator fundamental na maior ou menorintensidade do processo corrosivo e o seu valor pode ser variável ao longo doprocesso corrosivo.A corrente de corrosão depende fundamentalmente de dois fatores: • Diferença de potencial das pilhas (diferença de potencial entre áreas anódicas e catódicas) - DV; • Resistência de contato dos eletrodos das pilhas (resistência de contato das áreas anódicas e catódicas) - R;A diferença de potencial - DV - pode ser influenciada pela resistividade do eletrólito,pela superfície de contato das áreas anódicas e catódicas e também pelosfenômenos de polarização e passivação.A velocidade de corrosão pode ser, ainda, alterada por outros fatores que serãotratados no item seguinte e que influenciam de modo direto ou indireto napolarização ou na passivação.O controle da velocidade de corrosão pode se processar na área anódica ou na áreacatódica, no primeiro caso diz-se que a reação de corrosão é controladaanodicamente e no segundo caso catodicamente. Quando o controle se dá anódicae catodicamente diz-se que o controle é misto.5.5 INFLUÊNCIA DE OUTROS FATORES NA VELOCIDADE DA CORROSÃOAlguns outro fatores influem na velocidade de corrosão, principalmente porqueatuam nos fenômenos de polarização e passivação.Tais fatores que também influenciam a velocidade de corrosão são:
  11. 11. • Geração do meio corrosivo: como foi dito anteriormente oxigênio funciona como controlado dos processos corrosivos. Portanto, na pressão atmosférica a velocidade de corrosão aumenta com o acréscimo da taxa de oxigênio dissolvido. Isto ocorre por ser o oxigênio um elemento despolarizante e que desloca a curva de polarização catódica no sentido de maior corrente de corrosão; • PH de eletrólito: a maioria dos metais passivam-se em meios básicos (exceção para os m • Temperatura: o aumento de temperatura acelera, de modo geral, as reações químicas. Da mesma forma também em corrosão as taxas de desgaste aumentam com o aumento da temperatura. Com a elevação da temperatura diminui-se a resistividade d eletrólito e consequentemente aumenta-se a velocidade de corrosão; • Efeito da velocidade: a velocidade relativa, superfície metálica-eletrólito, atua na taxa de desgaste de três formas: para velocidades baixas há uma ação despolarizante intensa que se reduz à medida que a velocidade se aproxima de 8 m/s (para o aço em contato com água do mar). A partir desta velocidade as taxas praticamente se estabilizam voltando a crescer para altas velocidades quando diante de um movimento turbulento tem-se, inclusive, uma ação erosiva. - Figura 08 - Figura 07 Efeito da velocidade relativa do Efeito do pH na velocidade metal/eletrólito na corrosão do de corrosão aço em água do mar6 - Formas e Taxas de Corrosão6.1 - FORMAS DE CORROSÃOAs formas segundo as quais a corrosão pode manifestar-se são definidasprincipalmente pela aparência da superfície corroída, sendo as principais:Corrosão uniforme: quando a corrosão se processa de modo aproximadamenteuniforme em toda a superfície atacada. Esta forma é comum em metais que nãoformam películas protetoras, como resultado do ataque; • Corrosão por placas: quando os produtos de corrosão formam-se em placas que se desprendem progressivamente. É comum em metais que formam película inicialmente protetora mas que, ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderência, expondo o metal a novo ataque; • Corrosão alveolar: quando o desgaste provocado pela corrosão se dá sob forma localizada, com o aspecto de crateras. É freqüente em metais formadores de películas semi protetoras ou quando se tem corrosão sob depósito, como no caso da corrosão por aeração diferencial;
  12. 12. • Corrosão por pite: quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. A corrosão por pite é freqüente em metais formadores de películas protetoras, em geral passivas, que, sob a ação de certos agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitando corrosão muito intensa. Exemplo comum é representado pelos aços inoxidáveis austeníticos em meios que contêm cloretos; • Corrosão intergranular ou intercristalina: quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos sensitizados, expostos a meios corrosivos; • Corrosão transgranular ou transcristalina: quando o fenômeno se manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos grãos do material, como no caso da corrosão sob tensão de aços inoxidáveis austeníticos.6.2 - TAXAS DE CORROSÃOAs taxas de corrosão expressam a velocidade do desgaste verificado na superfíciemetálica. A avaliação correta das taxas de corrosão é, de modo geral, de grandeimportância para a determinação da vida útil provável de equipamentos einstalações industriais. Os valores das taxas de corrosão podem ser expressos pormeio da redução de espessura do material por unidades de tempo, em mm/ano ouem perda de massa por unidade de área, por unidade de tempo, por exemplomg/dm2/dia (mdd). Pode ser expressa ainda em milésimos de polegada por ano(mpy).O cálculo das taxas de corrosão em mm/ano e mpy, quando se conhece a perda demassa pode ser dada pelas seguintes expressões: I mm/ano = é a perda de espessura, em mm por ano; = perda de massa, em mg; onde: S = área exposta, em cm2; t = tempo de exposição, em dias; = massa específica do material, em g/cm3. I mpy = é a perda de espessura, em milésimos de polegada por ano; = perda de massa, em mg; onde: S = área exposta, em pol2; t = tempo de exposição, em horas; = massa específica do material, em g/cm3.Para conversão das taxas dadas em mm/ano e mpy para mdd usa-se as seguintesexpressões:
  13. 13. sendo: mdd = mg/dm2/dia ;- Figura 01Formas de Corrosão - Desenho esquemático7 - Tipos de CorrosãoOs processos corrosivos de natureza eletroquímica apresentam mecanismosidênticos porque sempre serão constituídos por áreas anódicas e catódicas, entre asquais circula uma corrente de elétron e uma corrente de íons. Entretanto a perdade massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas diferentes.Serão abordados neste capítulo alguns tipos de corrosão, e os seus mecanismosespecíficos, dentro desta abordagem das características do ataque corrosivo e dasformas de desgaste.7.1 CORROSÃO UNIFORMEA corrosão uniforme consiste no ataque de toda a superfície metálica em contatocom o meio corrosivo com a conseqüente diminuição da espessura.
  14. 14. Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micropilhas de ação local e é,provavelmente, o mais comum dos tipos de corrosão principalmente nos processoscorrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que ensejam umaação uniforme sobre a superfície metálica.A corrosão uniforme é uma forma de desgaste de mais fácil acompanhamento, emespecial quando se trata de corrosão interna em equipamentos ou instalações,tendo em vista que a perda de espessura é aproximadamente a mesma em toda asuperfície metálica.É entretanto um tipo de corrosão importante do ponto de vista de desgaste,podendo levar o equipamento ou instalação a falhas significativas, limitando a suavida útil.Os outros tipos de ataque corrosivo onde há um local preferencial para a ocorrênciada corrosão, resultando numa perda localizada de espessura são denominadascorrosão localizada.7.2 CORROSÃO POR PITESA corrosão por pites é uma forma de corrosão localizada que consiste na formaçãode cavidades de pequena extensão e razoável profundidade. Ocorre emdeterminados pontos da superfície enquanto que o restante pode permanecerpraticamente sem ataque.É um tipo de corrosão muito característica dos materiais metálicos formadores depelículas protetoras (passiváveis) e resulta, de modo geral, da atuação da ilhaativa-passiva nos pontos nos quais a camada passiva é rompida.É um tipo de corrosão de mais difícil acompanhamento quando ocorre no interior deequipamentos e instalações já que o controle da perda de espessura nãocaracteriza o desgaste verificado.Nos materiais passiváveis a quebra da passividade ocorre em geral pela ação doschamados íons halogenetos (Cl-, Br-, I-, F-) e esta dissolução localizada da películagera um área ativa que diante do restante passivado provoca uma corrosão muitointensa e localizada. Uma grandeza importante neste caso é o potencial em quehaja a quebra de passividade. Na verdade o que ocorre é a alteração na curva depolarização anódica.A presença dos íons halogenetos provoca alteração nas curvas de polarizaçãoanódica, tornando a quebra da passividade mais provável.Outro aspecto importante é o mecanismo de formação dos pites já que a falha seinicia em pontos de fragilidade da película passivante (defeitos de formação) e o pHno interior do pite se altera substancialmente no sentido ácido o que dificulta arestituição da passivação inicial. Resulta daí que a pequena área ativa formadadiante de uma grande área catódica provoca a corrosão intensa e localizada.7.3 CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO DIFERENCIALOs processos corrosivos ocasionados por variação na concentração de determinadosagentes no meio provocam também, de um modo geral corrosão localizada. Sãoresultantes da ação de pilhas de concentração iônica diferencial e pilhas de aeraçãodiferencial.
  15. 15. Os principais processos corrosivos por concentração diferencial são: a corrosão porconcentração iônica diferencial, a corrosão por aeração diferencial, a corrosão emfrestas e a corrosão filiforme.7.3.1 CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO IÔNICA DIFERENCIALEste tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de íonsdo metal no eletrólito. Como resultado ter-se-á potenciais eletroquímicos diferentese consequentemente uma pilha onde a área em contato com menor concentraçãofuncionará como anodo e a área em contato com maior concentração como catodo.7.3.2 CORROSÃO POR AERAÇÃO DIFERENCIALEste tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração deoxigênio no eletrólito.Como o potencial eletroquímico de um material metálico torna-se cada vez maiscatódico quanto maior for a concentração de oxigênio no meio ao seu redor, asáreas com contato com maior concentração de oxigênio serão catódicas, enquantoque aquelas com contato com menor concentração serão anódicas.A corrosão por aeração diferencial ocorre com muita freqüência na interface desaída de uma estrutura do solo ou da água para a atmosfera.7.3.3 CORROSÃO EM FRESTASAs frestas estão sujeitas a formação de pilhas de aeração diferencial e deconcentração iônica diferencial.. Quando o meio é líquido ocorre preferencialmenteas pilhas de concentração iônica diferencial e quando o meio é gasoso tende aocorrer as pilhas de aeração diferencial.Frestas ocorrem normalmente em juntas soldadas com chapas sobrepostas, emjuntas rebitadas, em ligações flangeadas, em ligações roscadas, em revestimentoscom chapas aparafusadas, dentre outras situações geradores de frestas. Dequalquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiõespreferenciais de corrosão.7.3.4 CORROSÃO FILIFORMEDesigna-se corrosão filiforme a um tipo de corrosão que se processa sob filmes derevestimentos, especialmente de pintura.Acredita-se que a corrosão filiforme tenha um mecanismo semelhante à corrosãoem frestas, devido a aeração diferencial provocada por defeito no filme de pintura,embora o mecanismo real não seja ainda bem conhecido.De modo geral o processo corrosivo começa nas bordas, progride unifilarmenteapresentando a interessante característica de refletir com o mesmo ângulo deincidência em obstáculos.7.4 CORROSÃO GALVÂNICADenomina-se corrosão galvânica o processo corrosivo resultante do contato elétricode materiais diferentes ou dissimilares. Este tipo de corrosão será tão mais intensa
  16. 16. quanto mais distantes forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos,ou seja, em termos de nobreza no meio considerado.Terá também grande influência a relação entre as áreas catódica e anódica. Arelação deverá ser a menor possível a fim de se obter um desgaste menor e maisuniforme na área anódica.Outro aspecto importante é a presença de íons metálicos no eletrólito, quandoestes íons forem de materiais mais catódicos que outros materiais onde venhamhaver contato, poderá ocorrer corrosão devido a redução dos íons do meio com aconseqüente oxidação do metal do equipamento ou instalação.Por exemplo, a presença de íons Cu++ em um eletrólito em contato com açotenderá ocorrer a seguinte reação:Fe + Cu++ Fe2+ + Cuhavendo portanto a corrosão do ferro e a redução (deposição) de Cu.7.5 CORROSÃO SELETIVAOs processos corrosivos denominados de corrosão seletiva são aqueles em que setenha a formação de um par galvânico devido a grande diferença de nobreza entredois elementos de uma liga metálica. Os dois principais tipos de corrosão seletivasão a grafítica e a dezincificação.7.5.1 CORROSÃO GRAFÍTICADesigna-se corrosão grafítica ao processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidoscinzentos e no ferro fundido nodular.O ferro fundido é normalmente usado para tubulações de água, de esgotos,drenagem, dentre outras.Sendo o grafite um material muito mais catódico que o ferro, os veios ou nódulosde grafite do ferro fundido agem como área catódica enquanto o ferro age comoárea anódica transformando-se em produto de corrosão.Observa-se então em tubos velhos de ferro fundido, que se pode com uma faca oucanivete desagregar com facilidade a parede do tubo à semelhança de um bloco degrafite.A corrosão grafítica, em geral, não contra-indica a utilização dos tubos de ferrofundido para os usos normais, porque as exigências de pressões pequenas e o tubosuporta bem, mesmo quando corroído. Para minimizar os problemas de corrosãografítica é prática usual revestir os tubos, internamente com argamassa de cimentoe externamente com um revestimento adequado por tubulações enterradas.7.5.2 CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃODesigna-se por dezincificação ao processo corrosivo que se observa nas ligas dezinco, especialmente latões, utilizados em trocadores de calor (resfriadores,condensadores, etc), tubulações para água salgada, dentre outras.
  17. 17. Do processo de corrosão resulta a destruição do zinco (material mais anódico)restando o cobre e produtos de corrosão.Observa-se maior tendência a dezincificação nos latões com alto teor de zinco,como por exemplo: latão alumínio (76% Cu, 22% Zn e 2% Al), latão amarelo (67%Cu e 33% Zn).O processo corrosivo pode se apresentar mesmo em ligas mais resistentes como olatão vermelho (85% Cu e 15% Zn), caso a liga não seja bem homogênea.A dezincificação pode ser evitada com tratamento térmico de solubilização da liga ecom uso das ligas que contenha elementos inibidores como As e o Sb.7.6 CORROSÃO ASSOCIADA AO ESCOAMENTO DE FLUIDOSNo escoamento de fluidos pode-se ter a aceleração dos processos corrosivos emvirtude da associação do efeito mecânico com a ação corrosiva.Os principais tipos de corrosão associada com escoamento são a corrosão-erosão, acorrosão com cavitação e a corrosão por turbulência.7.6.1 CORROSÃO-EROSÃOErosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasãosuperficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa.A ação erosiva sobre um material metálico é mais freqüente nos seguintes casos: • quando se desloca um material sólido; • quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas; • quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas.No caso de líquidos e gases a ação erosiva ocorre normalmente, em tubulações, empermutadores, em pás de turbinas.A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protetorasconstituídas de produtos de corrosão.Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado comerosão.A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo erosivo removeexpondo a superfície a novo desgaste corrosivo.O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processocorrosivo ou erosivo agisse isoladamente.7.6.2 CORROSÃO COM CAVITAÇÃOCavitação é o desgaste provocado em uma superfície metálica devido a ondas dechoque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas.
  18. 18. A cavitação surge em zonas de baixa pressão onde o líquido entra em ebuliçãoformando bolhas, as quais ao tomarem em contato com zonas de pressão mais altasão destruídas instantaneamente criando ondas de choque no líquido.A cavitação da mesma forma que a erosão destrói as películas de produtos decorrosão expondo o material a novo desgaste corrosivo, além de provocar adeformação plástica com encruamento em face da incidência de ondas de choquede alta pressão e portanto a criação de áreas anódicas.Deste modo, o desgaste resultante será maior no caso de conjugar os doisfenômenos do que aquele observado pela ação de cada um isoladamente.7.6.3 CORROSÃO POR TURBULÊNCIAÉ um processo corrosivo associado ao fluxo turbulento de um líquido. Ocorreparticularmente quando há redução na área de fluxo.Se o movimento turbulento propiciar o aparecimento de bolhas gasosas, poderáocorrer o choque destas bolhas com a superfície metálica e o processo erosivoresultante é denominado de impingimento. O ataque difere da cavitação quanto aforma do desgaste, sendo no caso do impingimento comum alvéolos sob a forma deferradura e as bolhas causadoras são em geral de ar, enquanto que na cavitaçãosão bolhas de vapor do produto.7.7 CORROSÃO INTERGRANULARA corrosão intergranular acontece quando existe um caminho preferencial para acorrosão na região dos contornos de grão. Observando-se que os grãos vão sendodestacados a medida que a corrosão se propaga.O principal fator responsável pela diferença na resistência a corrosão da matriz(material no meio do grão) e do material vizinho ao contorno é a diferença queapresentam na composição química nestes locais.Deste modo, mesmo que a alteração na composição química não seja suficientepara eliminar totalmente a capacidade de formação da camada passiva, verifica-seque existe uma corrente de corrosão devido a diferença de potencial ocasionadapelas características diferentes dos materiais.No caso da corrosão intergranular dos aços inoxidáveis, a diferença na composiçãoquímica se deve à formação de uma zona empobrecida em cromo nas vizinhançasdos contornos de grão, em conseqüência da precipitação de carbonetos de cromo.Em outros casos átomos solutos podem ser segregados no contorno de grão,aumentando a sua reatividade. Em outros casos ainda, os próprios átomos docontorno podem ter maior tendência à passar para solução.O exame metalográfico geralmente não é capaz de detectar a susceptibilidade àcorrosão intergranular, sendo necessária a realização de testes específicos paraesta finalidade.A corrosão intergranular não requer a presença simultânea de meio corrosivo eesforços de tração como é o caso da corrosão-sob-tensão, objeto do item seguinte.
  19. 19. A seguir são apresentadas como exemplos os casos de corrosão intergranular emdois grupos de material, os aços inoxidáveis e as ligas de alumínio. Outros casos decorrosão intergranular existem, como em ligas de níquel.7.7.1 CORROSÃO INTERGRANULAR NOS AÇOS INOXIDÁVEISOs aços inoxidáveis sofrem corrosão intergranular devido à formação de um zonaempobrecida em cromo ao longo dos contornos de grão, como conseqüência daprecipitação, neste local, de carbonetos de cromo (Cr23C6). Átomos de cromodesta região, que se encontravam em solução sólida no aço, difundem-se para oscontornos de grão, formando carbonetos, diminuindo a resistência à corrosão.A formação desta zona empobrecida em cromo chama-se sensitização, porquetorna o material sensível à corrosão intergranular.A sensitização depende do teor de carbono do aço inoxidável e do tempo em certatemperatura. Os aços austeníticos sofrem sensitização quando são expostos nafaixa de 400 a 950oC, enquanto que os ferríticos somente para temperaturas acimade 925ºC.A exposição de um aço inoxidável sensitizado ao meio corrosivo não levanecessariamente à ocorrência da corrosão intergranular. Muitos meios corrosivoscomo, por exemplo, ácido acético na temperatura ambiente, soluções alcalinascomo carbonato de sódio, ou ainda água potável não causam corrosãointergranular, nestes casos não há motivo de preocupação quanto a sensitização.Por outro lado diversos meios causam corrosão intergranular, como: ácidos acéticoà quente, nítrico, sulfúrico, fosfórico, crômico, clorídrico, cítrico, fórmico, lático,oxálico, ftálico, maleico e graxos; nitrato de amônia, sulfato de amônia, cloretoferroso, sulfato de cobre e SO2 (úmido).Existem diversos testes para se verificar a susceptibilidade à corrosão intergranular,sendo que os mais comuns se encontram descritos no ASTM A 262. Um destes(prática A) é o ataque eletrolítico numa solução de ácido oxálico, que é um ensaioda realização simples e rápida e que permite ou a aprovação do material (ausênciade sensitização) ou indica a necessidade de um teste adicional, mais caro edemorado.Existem também testes eletroquímicos, como o teste baseado na reativaçãopotenciocinética. Um aço inoxidável não sensitizado terá sua camada passivaprotetora eficiente durante um certo tempo, caso lhe seja imposto um certopotencial eletroquímico antes do cotovelo da curva de polarização anódica. Caso oaço esteja sensitizado as regiões empobrecidas em cromo irão nuclear a ruptura dapassividade rapidamente, sendo detectável uma elevada corrente de corrosão. Esteteste eletroquímico é possível de ser feito em campo.A prevenção da corrosão intergranular (a prevenção da sensitização) se fazempregando-se aços inoxidáveis austeníticos com teor de carbono inferior a 0.03%ou aços contendo elementos como nióbio ou titânio, que fixam o carbono, não odeixando livre para formar precipitados com o cromo. Mesmo com o empregodestes aços devem ser tomados cuidados quanto à realização de tratamentostérmicos posteriores à soldagem, os quais podem causar sensitização.Outra técnica de prevenção é a solubilização, que consiste no reaquecimento de umaço inoxidável sensitizado acima de 1050oC, seguido de um resfriamento muitorápido de modo que não haja tempo para a reprecipitação dos carbonetos. Esta
  20. 20. técnica só é viável em peças que possam ser submetidas ao desempeno (o choquetérmico causa significativas deformações) e também à decapagem (o aquecimentoprovoca a oxidação). Uma aplicação usual do tratamento de solubilização está nafabricação de tubos de aço inoxidável com costura.Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam uma velocidade de difusão do cromomuito maior que os austeníticos, o que significa que nestes aços a sensitização émuito mais rápida.Nos aços inoxidáveis ferríticos a sensitização deve-se à precipitação de carbonetose nitretos de cromo. Nestes materiais o número de meios corrosivos capazes deprovocar a corrosão intergranular é bem maior.O uso de baixo de carbono ou o uso de elementos estabilizantes, como o nióbio outitânio não são medidas tão efetivas como o caso dos aços austeníticos.Para se prevenir a corrosão intergranular dos aços inoxidáveis ferríticos, a soluçãoconsiste em se aplicar um tratamento térmico relativamente prolongado (cerca de 2a 3 horas) a 790oC, com o objetivo de promover a difusão do cromo da matriz(interior do grão) para a região empobrecida, restaurando a resistência à corrosão.Os aços inoxidáveis de estrutura duplex (austeno-ferríticos) tem geralmente maiorresistência à corrosão intergranular que os aços austeníticos de mesmo teor decarbono. Isto ocorre porque a precipitação de carbonetos é mais aleatória naestrutura, em vez de ficar concentrada junto aos contornos de grão, e porque afase ferrita é mais rica em cromo que a austenita, podendo perder cromo para osprecipitados e manter ainda cromo em solução sólida suficiente para resistir àcorrosão.7.7.2 CORROSÃO INTERGRANULAR DE LIGAS DE ALUMÍNIOLigas de alumínio-magnésio contendo acima de 3% de magnésio podem formarprecipitados de Mg2Al8 nos contornos de grão. Estes precipitados são corroídosporque são menos resistentes à corrosão do que a matriz.Caso similar ocorre nas ligas de alumínio-magnésio-zinco devido à formação doprecipitado de MgZn2.No caso das ligas alumínio-cobre os precipitados de CuAl2 são mais nobres que amatriz, aparentemente agindo como catodos e acelerando a corrosão da regiãovizinha ao contorno de grão, empobrecida em cobre.Eliminando-se os precipitados, elimina-se a causa da corrosão intergranular.Entretanto, no caso das ligas de alumínio mencionadas, os precipitados sãoimprescindíveis para a elevação da resistência mecânica. Na seleção do materialpara serviço em um determinado meio corrosivo, deve-se evitar o uso de ligassusceptíveis à corrosão intergranular.7.8 FISSURAÇÃO POR CORROSÃOAs trincas formadas pela corrosão intergranular, como visto no item anterior, nãorequerem a ação de esforços externos. Neste caso a fissuração decorre da corrosãosegundo um estreito caminho preferencial.
  21. 21. Neste item são abordados mecanismos de corrosão que produzem trincas e queestão associados com esforços mecânicos, sejam aplicados sobre o material, sejamdecorrentes do processo de fabricação, como tensões residuais, ou sejam aindaconseqüência do próprio processo corrosivo.Os tipos de trincas podem ser intergranulares ou transgranulares, e podem ou nãoestar associadas a inclusões ou segundas fases presentes.A propagação das trincas associadas aos processos de corrosão é geralmente muitolenta, até que seja atingido o tamanho crítico para a ocorrência da fratura frágil.Nesta situação, em função dos esforços atuantes, pequenas trincas podem nuclearfraturas de grandes proporções, deflagradas de modo praticamente instantâneo.A análise da significância de defeitos (trincas) é feita pela mecânica da fratura,utilizando-se, por exemplo, publicações como o PD 6493 - Guindance on SomeMethods for the Derivation of Acceptance Levels for Defects in Fusion WeldedJoints, editado pela British Standards Institution.7.8.1 CORROSÃO SOB TENSÃOA corrosão sob tensão acontece quando um material, submetido a tensões detração (aplicadas ou residuais), é colocado em contato com um meio corrosivoespecífico. As condições metalúrgicas do material, como dureza, encruamento,fases presentes, são fatores freqüentemente decisivos. A tensão de tração devenecessariamente ser superior a um certo valor limite.Neste tipo de corrosão formam-se trincas no material, sendo a perda de espessuramuitas vezes desprezível. As trincas decorrentes da corrosão sob tensão podem serintergranulares ou transgranulares. A corrosão sob tensão intergranular ocorrequando a direção preferencial para a corrosão é o contorno de grão, geralmentedevido à precipitação de segundas fases nos contornos ou à existência desegregações neste local.A propagação de trinca por corrosão sob tensão é geralmente lenta, até atingir otamanho crítico para uma ruptura brusca.Não existem um mecanismo geral para explicar o fenômeno da corrosão sobtensão, cada par material-meio específico apresenta sua particularidades.De um modo geral as combinações resultam na formação de filme ou película nasuperfície do material, que lhe confere grande resistência a corrosão uniforme.Os mecanismos propostos para explicar os diversos casos podem ser grupados emanódicos e catódicos, conforme a principal causa da propagação seja a dissoluçãodo material na ponta da trinca ou a fratura associada à presença de hidrogênioatômico na estrutura cristalina (fragilização pelo hidrogênio).Vários modelos de corrosão sob tensão estão propostos, ainda em pesquisa.Nos diversos casos de corrosão sob tensão podem ocorrer simultaneamente dois oumais modelos. Alguns, dentre os principais modelos, são: • a. Modelo da dissolução anódica da ponta da trinca No modelo da dissolução a propagação deve-se à deformação plástica na ponta da trinca pela chegada à superfície de discordância. O filme passivo é rompido, facilitando
  22. 22. a corrosão do material exposto diretamente à ação do meio corrosivo. O mecanismo de ruptura do filme passivo é atribuído principalmente à corrosão sob tensão intergranular. Alguns exemplos de atuação deste mecanismo são os casos de corrosão sob tensão do aço carbono em nitratos, de ligas de alumínio em cloretos e de latões em amônia; • b. Modelo da formação de túneis de corrosão Neste modelo o filme passivo é rompido pela emersão de degraus de deslizamento, formando-se pequenos pites que se desenvolvem numa fina rede de túneis que é rompido por fratura dútil. Os pites formados podem ter a forma de fendas, com largura da ordem de dimensões atômicas, como conseqüência das tensões de tração atuantes. Este modelo explica a corrosão sob tensão transgranular do aço inoxidável austenítico na presença de cloretos; • c. Modelo da Adsorção A adsorção de espécies químicas presentes no meio, na superfície do material da ponta da trinca, promove uma diminuição da resistência da ligação interatômica, facilitando a propagação da fratura por corrosão sob tensão; • d. Modelo da película de empanado Este modelo se aplica tanto à corrosão transgranular como intergranular. A fratura da película de corrosão expõe o metal diretamente ao meio, permitindo sua corrosão e refazendo a película. Deste modo a trinca avança um pouco a cada ciclo de fratura e corrosão. Este modelo pode ocorrer no caso de latões na presença de amônia e oxigênio. • e. Modelo da fragilização pelo hidrogênio Este modelo vem a acontecer na realidade quando existem átomos de hidrogênio em solução sólida na estrutura cristalina do material. A origem destes átomos de hidrogênio não é importante para o funcionamento do modelo em si. Uma destas fontes é a reação catódica de redução dos íons de hidrogênio, que ocorre em meios desaerados. Os átomos de hidrogênio tendem a se difundir para locais de maior concentração de tensões, como a ponta de trinca, interagindo com o material de maneira ainda discutível. Dentre as teorias existentes para explicar a fragilização pelo hidrogênio destacam-se: a teoria da decoesão da ligação atômica, onde os átomos de hidrogênio interagem com os elétrons responsáveis pela ligação metálica, reduzindo sua resistência e promovendo a fratura frágil por clivagem, e a teoria da plasticidade concentrada, onde a criação e movimentação de discordância é facilitada pela presença dos átomos de hidrogênio, levando a um amolecimento do material da ponta da trinca e sua propagação por coalescimento de microcavidades. A fragilização pelo hidrogênio ocorre, por exemplo, em aços na presença de H2S e em aços de alta resistência na presença de cloretos. A prevenção da corrosão sob tensão é mais fácil na etapa de projeto. Para corrigir uma situação já existente o número de opções possíveis é menor e recai, em geral, na utilização de práticas normais de prevenção contra a corrosão eletroquímica.7.8.2 FISSURAÇÃO INDUZIDA PELA PRESSÃO DE HIDROGÊNIOO hidrogênio no estado nascente (atômico) tem grande capacidade de difusão emmateriais metálicos.Dessa forma se o hidrogênio for gerado na superfície de um material, ele migrapara o interior e acumula-se em falhas existentes.O hidrogênio acumulado passa da forma nascente a molecular e provoca oaparecimento de altas pressões no interior da falha.
  23. 23. As tensões oriundas da pressão do gás poderão ser suficientes para escoar omaterial e, nesse caso, os danos são irreversíveis, ou apenas para torná-lo maisfrágil e, neste caso com a eliminação do hidrogênio antes da solicitação, o materialvoltará as suas condições normais.Quando o acúmulo de hidrogênio é em falhas próximas à superfície, a deformaçãopode provocar empolamentos, sendo comum denominar este processo deempolamento pelo hidrogênio.As principais causas do aparecimento de hidrogênio podem ser: • Processos de decapagem ácida; • Decomposição da umidade e água de cristalização contida em alguns tipos de revestimento de eletrodo que gera hidrogênio atômico no processo de soldagem por eletrodo revestido; • Reações de corrosão que liberam hidrogênio como a seguinte: Fe = H2 FeS + H2 observada no processamento de petróleo contendo enxofre; • Reações catódicas em estruturas protegidas catodicamente; • Ação de gases ricos em hidrogênio.7.8.3 FRAGILIZAÇÃO POR METAL LÍQUIDOA fragilização por metal líquido é um processo comum em sistemas de refrigeraçãode reatores nucleares com metal líquido. Pode ocorrer devido o desequilíbriotermodinâmico na interface metal-líquido-metal sólido ou devido a penetraçãointergranular de metais líquidos no material dos recipientes.7.8.4 CORROSÃO-FADIGAA fadiga de um material é a progressão de uma trinca a partir da superfície até afratura, quando o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicos.A fadiga inicia-se em um imperfeição superficial que é um ponto de concentraçãode tensões e progride perpendicularmente a tensão. A progressão da trinca dá-sepela deformação plástica verificada na base da trinca associada ao constanteaumento de concentração de tensões. Após atingir um tamanho crítico na trinca,este se rompe bruscamente causando a falha por fadiga do equipamento.A resistência à fadiga dos materiais é determinada através das curvas de fadiga,nestas curvas relaciona-se a tensão aplicada como o número de ciclos paraocorrência de fadiga. Observa-se que para os materiais ferrosos há um limitetensão abaixo do qual por mais que se aumente o número de ciclos não haveráfadiga, a este valor de tensão chama-se limite da fadiga. Os metais não ferrosos demodo geral não apresentam limite de fadiga.Um processo corrosivo pode ser a causa do surgimento da trinca superficial poronde inicia-se a fadiga. A base da trinca é uma região tensionada e encruada queage como área anódica em relação ao restante do material, logo a presença de umeletrólito no interior da trinca provoca corrosão e acelera a progressão da mesma.A associação dos dois efeitos causa a falha do material em um número muitomenor de ciclos do que se o fenômeno de fadiga ou corrosão isoladamente.
  24. 24. Com a ocorrência dos dois efeitos as curvas de fadiga ficam profundamentemodificadas e mesmo para os metais ferrosos desaparece o limite de fadiga quandose tem corrosão fadiga.7.9 EXEMPLOS DE CORROSÃOAbaixo temos uma coleção de amostras de fotografias mostrando várias formas decorrosão. Sensitização de Em Estrutura Uniforme em Por Fresta em Solda em Tubo de Concreto Tubo Enterrado Rosca de Aço Inox Incrustação Alveolar em Duto de Corrosão - Alveolar Generalizada Água Erosão Generalizada em Tubo Produzida Atmosférica em Atmosférica Atmosférica em Atmosférica Estrutura de em Estátua Válvula em Fundação Concreto Generalizada Generalizada Atmosférica em Rotor de Atmosférica em Carcaça de Industrial Bomba Bomba Submersa Localizada e Localizada em Generalizada por Localizada Generalizada Feixe de Incompatibilidade Causada pelo em Duto de Permutador de Material Solo petróleo de Calor Enterrado Localizada em Localizada sob Localizada por Feixe de Localizada por Revestimento Corrente de Permutador de Amônia em Tubo Interferência Calor Enterrado Por Alta Pelo Álcool em Por Fadiga em Temperatura Atmosférica Torre Junta de em Bico Fracionadora Expansão Queimador Por Par Por Par Por Fresta em Galvânico em Galvânico em Por Fresta em Parafuso- Feixe - Espelho Região de Aço Inox Porca de Permutador Mandrilhamento de Calor Feixe-Espelho Por Pit em Aço Sob Por Pit Seletiva Inox Revestimento
  25. 25. Incrustação Fissuramento Sensitização Sob Tensão em Feixe pelo Hidrogênio em Aço Inox Dagua Sensitização em Bloco Fundido de Aço Inox8 - Corrosão QuímicaCorrosão química é um processo que se realiza na ausência de água, em geral emtemperaturas elevadas (temperatura acima do ponto de orvalho da água), devido ainteração direta entre o metal e o meio corrosivo.Os processos corrosivos de natureza química ocorrem, normalmente, emtemperaturas elevadas, porque na temperatura ambiente o sistema não possuienergia para reação.Pelo fato destes processos serem acompanhados de temperaturas elevadas, sãocomumente conhecidos por processos de corrosão ou oxidação em altastemperaturas.A corrosão química é um produto da era industrial e ocorre em equipamentos quetrabalham aquecidos, tais como: fornos, caldeiras, unidades de processo, etc.8.1 CARACTERÍSTICAS DA DIFUSÃO NO ESTADO SÓLIDOOs produtos da corrosão nos processos químicos formam-se por difusão no estadosólido. A difusão constitui-se do deslocamento de ânions do meio corrosivo, porexemplo O-2, e cátions do metal, por exemplo Fe2+.A movimentação dos íons se dá através da película de produto de corrosão e a suavelocidade cresce com o aumento da temperatura.O deslocamento pode ser dos ânions no sentido do metal, dos cátions no sentido domeio ou simultânea.A difusão catiônica (cátions no sentido do meio) é mais freqüente porque os íonsmetálicos são, em geral, menores que os ânions (especialmente o O-2), tornando apassagem dos mesmos pela rede cristalina do óxido mais facilitada e maisprovável.Como se trata de difusão no estado sólido, a corrosão é influenciadafundamentalmente pela temperatura, pelo gradiente de concentração do metal epelas leis de migração em face das imperfeições reticulares e nos semicondutores.8.2 VELOCIDADE DE CRESCIMENTO DAS PELÍCULAS As películas de produto decorrosão química podem crescer segundo três leis de formação: • Crescimento linear: o crescimento linear é observado quando a espessura da película é diretamente proporcional ao tempo, ou seja: y = Kt
  26. 26. onde: y = espessura da película t = tempo K = constante Esta lei é seguida para metais que formam películas porosas ou voláteis como, por exemplo, Na, Ca, Mg e K (películas porosas), Mo e W (películas voláteis); " • Crescimento parabólico: o crescimento parabólico é observado quando a velocidade de crescimento é inversamente proporcional a espessura da película, ou seja: y2 = Kt derivando tem-se: logo a velocidade de crescimento é inversamente proporcional à espessura da película. onde: y = espessura da película; t = tempo; = constantes Esta lei de crescimento é a muito comum em metais em altas temperaturas, tais como o Fe, Ni, Cu e Co. De modo geral para películas não porosas, o crescimento tende a ser parabólico, com exceção daquelas muito impermeáveis que crescem logaritmicamente e daquelas que fraturam com facilidade, que crescem linearmente; • Crescimento logaritmo: o crescimento logarítmico é observado quando a espessura da película é uma função logarítmica do tempo, ou seja: onde: y = espessura da película; t = tempo; = constante. Esta lei de crescimento é muito comum em metais em temperatura não muito elevadas, tais como o Fe, Zn, Ni e Al. A película neste caso tem um crescimento grande inicialmente e, sofre acréscimos muito pequenos com o tempo mantendo-se praticamente constante a espessura da película de corrosão. De modo geral, este tipo de crescimento é observado em películas muito impermeáveis como as formadas sobre o Al e o Cr.8.3 CARACTERÍSTICAS DAS PELÍCULAS PROTETORASAs películas formadas em corrosão química poderão ser protetoras ou não,dependendo das seguintes características: • Volatilidade: as protetoras devem ser não voláteis; • Resistividade elétrica: as películas de maior resistividade elétrica oferecem maior dificuldade à difusão iônica e logicamente são mais protetoras por imporem maior restrição à passagem destes íons; • Impermeabilidade da rede cristalina: quanto mais compacta a rede cristalina maior será a dificuldade para a difusão e, portanto, mais protetora; • Aderência: as películas mais finas são, de modo geral, mais aderentes quando a rede cristalina do produto de corrosão é semelhante a do metal tem-se normalmente maior aderência da película. Películas mais aderentes são mais protetoras; • Refratariedade: as películas para serem protetoras não devem fundir a baixas temperaturas; • Elasticidade: as películas muito duras fraturam com facilidade, tendendo a ser menos protetoras; • Porosidade: está intimamente ligada à impermeabilidade da rede cristalina. Quanto menos porosa mais protetora é a película; • Relação entre o volume do óxido e do metal que originou o óxido:
  27. 27. Para a película é formada sob compressão podendo ser protetora; • Para • a película é formada sob tração, é porosa e não protetora. Estas relações foram estabelecidas por Pilling e Bedworth (1923) para alguns metais e estão citados na Tabela 8.1. Tabela 8.1 - Relação de Pilling e Bedworth METAL METAL ÓXIDO RELAÇÃO K K2O 0,41 Na Na2O2 0,57 Ca CaO 0,64 Ca MgO 0,79 Al Al2O2 1,275 Pb PbO 1,29 Sn SnO2 1,34 Zn ZnO 1,58 Ni NiO 1,60 Cu Cu2O 1,71 Cr Cr2O2 2,03 Fe Fe2O3 2,16 Mo MoO3 3,3 W WO3 3,6Das propriedades mencionadas e da relação de Pilling e Bedworth podem sertiradas as seguintes conclusões relacionadas às películas protetoras: • a. K, Na, Ca, Mg formam películas porosas e, não protetoras, que apresentam crescimento linear; • b. Fe, Ni, Cu formam películas compactas, porém fraturam e perdem aderência com facilidade apresentando um crescimento parabólico; • c. Al e Cr formam películas compactas, aderentes, plásticas, impermeáveis, logo são muito protetoras apresentando um crescimento logarítmico; • d. O W e Mo formam películas compactas porém são voláteis e apresentam um crescimento linear.8.4 MEIOS CORROSIVOSOs principais meios corrosivos a altas temperaturas são: • Oxigênio e gases contendo enxofre: presentes em fornos, caldeiras, unidades de processo, nas chamadas atmosferas sulfurosas. O enxofre e o H2S formam sulfetos de metal que não são protetores e agravam o processo corrosivo por formarem eutéticos de baixo ponto de fusão com os óxidos de metal. Em ligas contendo níquel o sulfeto localiza-se nos contornos de grão formando um eutético Ni3S2 - Ni que funde a 645 oC tornando estas ligas pouco resistentes a atmosferas sulfurosas;
  28. 28. • Vapor dágua: em temperatura elevada o vapor dágua pode atacar certos metais formando óxido e liberando hidrogênio que pode provocar fragilização pelo hidrogênio; • Cinzas: a queima de combustível em fornos, caldeiras, turbinas a gás, etc., pode provocar sérios problemas de corrosão devido a cinzas contendo vanádio e sulfato de sódio.O vanádio presente no combustível oxida-se a V2O5 e forma eutéticos de baixoponto de fusão com os óxidos do metal destruindo as películas protetoras dassuperfícies metálicas.O sulfato de sódio origina-se de reações de SO2 com o NaCl presente nocombustível. Este sulfato de sódio reage posteriormente com os óxidos formadosdestruindo também, as películas protetoras.A ação combinada do vanádio e sulfato de sódio é muito mais acentuada sobretudoem cinzas contendo cerca de 85% de V2O5 e 15% de Na2SO4.8.5 CASOS ESPECIAIS DE CORROSÃO EM ALTAS TEMPERATURAS8.5.1 CORROSÃO CATASTRÓFICAÉ um tipo de corrosão que se manifesta em alguns aços e outras ligas onde ocorreuma oxidação extremamente rápida, conduzindo à destruição da liga.A corrosão ou oxidação catastrófica ocorre, particularmente em aços contendomolibdênio e aços com alto teor de vanádio devido ao baixo ponto de fusão de seusóxidos.8.5.2 CORROSÃO POR METAIS LÍQUIDOSEste tipo de corrosão ocorre em situações em que se trabalha com um metal líquidoem contato com outro sólido, como por exemplo em reatores nucleares. A corrosãopode ocorrer devido a dissolução do metal sólido no líquido ou a penetraçãointergranular do metal líquido no sólido do recipiente. Em ambos os casos há aformação de uma liga com a perda de material do recipiente.8.5.3 CARBONETAÇÃO E DESCARBONETAÇÃOConsiste na entrada de carbono (carbonetação) ou saída daquele elemento(descarbonetação). O primeiro caso ocorre quando ligas ferrosas são aquecidas ematmosferas contendo hidrocarbonetos ou monóxido de carbono. O carbono vai sedifundindo para o interior do metal, formando uma camada rica em carbono nasuperfície. O segundo caso ocorre quando ligas, principalmente o aço baixa liga sãocolocados em ambientes com agentes descarbonetante como o H2 e o CO2. Nestecaso a liga vai se deteriorando e perdendo a dureza superficial.A carbonetação e a descarbonetação podem ser causa importante de falhas em altatemperatura com perda de material e por esta razão podem ser associadas àcorrosão.9 - Técnicas de Ampliação da Resistência à Corrosão ou de ProteçãoAnticorrosivaOs materiais metálicos podem ter resistência própria à corrosão ou tê-la ampliadapela utilização dos métodos ou técnicas de proteção anticorrosiva.
  29. 29. A tecnologia hoje existente permite a utilização dos materiais em praticamentetodos os meios corrosivos com a durabilidade dentro da extensão desejada.9.1 PRINCÍPIOS BÁSICOS DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO E DA PROTEÇÃOANTICORROSIVAA resistência à corrosão dos materiais metálicos está associada ao fato dos mesmosserem expostos ao meio corrosivo, apresentando taxas de corrosão baixas econtroladas.Esta resistência pode decorrer de características próprias do material ou serconferida por métodos de proteção anticorrosiva.Controlar a corrosão consiste portanto em se obter o controle das velocidades decorrosão, ou seja, do funcionamento das pilhas de corrosão no caso da corrosãoeletroquímica e do crescimento da película no caso da corrosão química ou oxidaçãoa altas temperaturas.9.1.1 PRINCÍPIOS BÁSICOS DE CONTROLE DA CORROSÃO ELETROQUÍMICAControlar a corrosão eletroquímica significa paralisar ou diminuir a intensidade daspilhas de corrosão. Como se viu nos Capítulos anteriores os fenômenos maisimportantes na resistência à corrosão são a polarização e a passivação.Os fenômenos de polarização que acompanham os processos corrosivos podem seracelerados por técnicas tais como o uso de inibidores, proteção catódica,revestimentos dentre outros, enquanto os fenômenos de passivação conferem aomaterial um comportamento de maior nobreza e podem ser acelerados pelo uso deproteção anódica e modificações no meio corrosivo como, por exemplo, o controlede pH.O controle de corrosão eletroquímica pode ser anódico, catódico ou misto.9.1.2 PRINCÍPIOS BÁSICOS DE CONTROLE DA CORROSÃO EM ALTASTEMPERATURASA corrosão em altas temperaturas é controlada a partir do crescimento da películaprotetora, atuando e dificultando na interação entre o metal e o meio corrosivo.Com este objetivo pode-se agir na seleção do material metálico, resistente àcorrosão pela formação das películas protetoras em altas temperaturas ouutilizando revestimentos refratários ou isolantes que separam a superfície metálicado meio.9.2 RESISTÊNCIA À CORROSÃO ELETROQUÍMICA9.2.1 RESISTÊNCIA PRÓPRIA DO MATERIAL À CORROSÃOOs materiais metálicos podem possuir resistência própria a determinados meioscorrosivos. Esta resistência está associada à passivação do material no meiocorrosivo considerado, o qual é função da composição química do material. Dentreos elementos de liga que formam a camada passiva podemos citar: alumínio,cromo, titânio, níquel, entre outros.
  30. 30. 9.2.2 MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃOAlguns materiais de elevado uso industrial possuem baixa resistência a corrosão namaioria dos meios. Esta resistência pode ser melhorada, ampliada ou até mesmoobtida no seu mais elevado grau, utilizando de técnicas ou métodos de proteçãoanticorrosiva que promovem a passivação ou a polarização do material. Dentreestas técnicas ou métodos podem ser citados os revestimentos, os inibidores decorrosão, as técnicas de modificação do meio, a proteção catódica e anódica eainda o controle pelo projeto.9.2.2.1 RevestimentosOs revestimentos constituem-se em películas interpostas entre o metal e o meiocorrosivo, ampliando a resistência a corrosão do material metálico. Esta películapode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das películasmetálicas mais catódicas que o metal de base, ou protegê-lo por ação galvânica, ouainda, se constituem numa barreira entre o metal e o meio e desta forma aumentara resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão. Osrevestimentos podem ser: metálicos, não metálicos inorgânicos ou orgânicos e asua utilização pode ser no aumento da resistência à corrosão atmosférica, naimersão e na corrosão pelo solo.9.2.2.2 Inibidores de CorrosãoO aumento da resistência à corrosão pelo uso dos inibidores de corrosão constitui-se em uma técnica muito utilizada, especialmente quando o meio corrosivo élíquido e trabalha em circuito fechado.Os inibidores são compostos químicos adicionados ao meio que promovempolarização anódica ou catódica, ou são formadores de película que aumentam aresistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão.9.2.2.3 Técnicas de Modificação do Meio CorrosivoAlém dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outras técnicasimportantes de modificação do meio, dentre elas vale destacar a desaeração e ocontrole do pH.A desaeração consiste na retirada de oxigênio do meio, sendo o oxigênio um agentedespolarizante, com a sua retirada favorece-se a polarização catódica com aconseqüente diminuição da intensidade do processo corrosivo.Os processos de retirada de oxigênio podem ser químicos ou mecânicos.O processoquímico é realizado pelos seqüestradores de oxigênio, enquanto que a retirada doprocesso mecânico é feita em desaeração por arraste do oxigênio por um outro gás,comumente vapor, ou em câmara de vácuo onde a descompressão propicia a saídade gases.O controle de pH visa favorecer a passivação dos metais, que se tornam passivoscom o pH ligeiramente básico. Cuidados especiais deve-se ter com os metaisanfóteros que perdem a resistência à corrosão em meios muito básicos e com aprecipitação de compostos de cálcio e magnésio que se tornam insolúveis em pHelevado, podendo trazer problemas de incrustação.
  31. 31. Estes dois métodos de aumento da resistência a corrosão são muito utilizados emsistemas de água de refrigeração, água de caldeira, água de injeção em poços depetróleo, em fluidos diversos como os de perfuração de poços de petróleo e os decomplementação.Destaca-se ainda, como métodos que reduzem as taxas de corrosão o controle develocidade relativa metal/eletrólito e o controle de temperatura.9.2.2.4 Proteção Catódica e AnódicaA proteção catódica é um método de aumento da resistência à corrosão, queconsiste em tornar a estrutura a proteger em catodo de uma célula eletroquímicaou eletrolítica, forçando um alto grau de polarização catódica.Proteção catódica é empregado para estruturas enterradas ou submersas. Não podeser usada em estruturas aéreas em face da necessidade de um eletrólito contínuo,o que não se consegue na atmosfera.A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão queconsiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. A correnteanódica favorece a passivação do material dando-lhe resistência à corrosão. Aproteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligasformadores de película protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-cromo-níquel.O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade(eletrólitos fortes), como por exemplo um tanque metálico para armazenamento deácidos.A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora masprincipalmente mantém a estabilidade desta película. O emprego de proteçãoanódica é ainda muito restrito no Brasil, porém tem grande aplicação em outrospaíses na indústria química e petroquímica.9.2.2.5 Controle de Corrosão na Fase de ProjetoO aumento da resistência à corrosão através de práticas de proteção anticorrosivaadotadas na fase de projeto é uma das mais importantes formas de controle decorrosão.Este aumento de resistência pode ser obtido de duas formas, a primeira adotandopráticas que minimizem os problemas de corrosão e a segunda utilizando astécnicas de proteção anticorrosiva.9.3 RESISTÊNCIA À CORROSÃO QUÍMICA OU OXIDAÇÃO A ALTASTEMPERATURASComo foi dito anteriormente o aumento da resistência à corrosão química baseia-seem impedir ou controlar a interação química entre o metal e o meio corrosivo.Com esse objetivo, como se viu, pode-se agir no metal de forma a se obterpelículas protetoras ou utilizar revestimento refratários e isolantes.9.3.1 METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA
  32. 32. Os materiais metálicos resistentes à corrosão química são aqueles formadores depelículas protetoras.As características das películas protetoras foram vistas anteriormente e para que odesgaste no material seja adequado é necessário que o crescimento da películaseja logarítmico (películas muito protetoras) ou parabólico (películassemiprotetoras).O crescimento logarítmico seria o ideal e o crescimento parabólico desejável.A seleção do material metálico deve ser efetuada considerando principalmente atemperatura de trabalho e o meio corrosivo. Algumas observações sobre osmateriais são: • Adição de determinados elementos de liga melhoram a resistência a oxidação os aços, entre os quais podem ser citados: Cr, Ni, Mo, Si e Al, sendo o cromo e o níquel os elementos de maior importância; • Adição de cromo nos aços aumenta a resistência a oxidação de acordo com a seguinte tabela: % CROMO TEMPERATURA MÁXIMA (oC) 0, 75 - 1 540 2-3 600 4-6 650 7-9 700 13 750 17 850 21 1.000 25 1.100 • Adição de Ni nos aços também aumenta a resistência a oxidação em atmosferas oxidantes e isentas de gases de enxofre. Em atmosferas contendo gases de enxofre e não oxidante há a formação de um eutético Ni3S2-Ni que funde a 645°C responsável pela pouca resistência das ligas de níquel; • As ligas de Ni - monel (Ni - 67%, Cu - 32%), inconel (Ni - 78%, Cr - 14% e Fe - 7%) e outras são resistentes à corrosão em atmosferas oxidantes. Ligas contendo alto teor de Ni e de Cr resistem satisfatoriamente à cinzas contendo vanádio e sulfato de sódio, sendo as principais a 50 Cr e 50 Ni e a 60 Cr e 40 Ni.De acordo com as observações acima, verifica-se a grande utilização das ligas Fe-Cr, Fe-Cr-Ni e Ni-Cr na construção de equipamentos que trabalham a altatemperatura tais como: • Tubos de fornos e caldeiras; • Queimadores; • Reatores e regeneradores de unidades de FCC; • Equipamentos de processo na indústria química, petroquímica e de petróleo; • Componentes de máquinas: pás de turbinas, válvulas de motores de combustão interna, etc.
  33. 33. 9.3.2 EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTESO emprego de materiais refratários e isolantes consiste na interposição de umrevestimento entre a superfície metálica e o meio corrosivo e altas temperaturas.Material refratário ou produto refratário são todos aqueles materiais naturais oumanufaturados, em geral não metálicos, que podem suportar sem se deformar oufundir, a temperaturas elevadas em condições específicas de emprego.A refratariedade simples mínima ou cone pirométrico equivalente mínimo para queum material possa ser considerado refratário, corresponde ao CONE ORTON 15(1435 oC - ABNT).Material isolante térmico é aquele cuja característica principal é a capacidade deimpedir trocas de calor entre duas regiões submetidas a temperaturas diferentes.Modernamente surgiram os materiais conhecidos por refratário-isolante que, alémde serem capazes de trabalhar em temperaturas elevadas, apresentam tambémboas características isolantes.Os materiais refratários e refratários-isolantes na indústria do petróleo, são usadosexclusivamente no revestimento interno de equipamentos que trabalham comtemperaturas elevadas, tais como: fornos de aquecimento de carga, fornalhas degeradores, de vapor, chaminés, dutos e em conversores de unidades decraqueamento catalítico fluido (UFCC).Por outro lado os materiais isolantes são largamente utilizados no revestimentoexterno de equipamentos tais como tubulações, vasos, etc., por razões econômicas,de processo ou segurança pessoal. Entretanto, são também bastante usados norevestimento interno de fornos e caldeiras, não em contato direto com os gases decombustão, mas sim protegidos por uma primeira camada de um material refratárioou refratário-isolante, obtendo-se assim um conjunto de alta eficiência térmica.Os materiais refratários e refratários-isolantes usados nos fornos, caldeiras, dutos echaminés, são, em geral, do tipo sílico-aluminoso ou aluminoso, dado a excelentecompatibilidade das características mecânicas, químicas e térmicas destes materiaiscom as solicitações de serviço normalmente encontradas naqueles equipamentos.10 - Inibidores de CorrosãoOs inibidores são compostos químicos que, quando adicionados ao meio corrosivo,diminuem a sua agressividade, por um dos seguintes mecanismos: • Inibição anódica (inibidores anódicos): são compostos que formam produtos insolúveis nas áreas anódicas, produzindo uma polarização anódica. Estes inibidores são também chamados de passivadores. Exemplo: hidróxidos, carbonatos, fosfatos, silicatos, boratos de metais alcalinos, nitrito de sódio e cromatos de potássio e sódio. • Inibição catódica (inibidores catódicos): são compostos que formam produtos insolúveis nas áreas catódicas, produzindo uma polarização catódica. Exemplo: sulfatos de zinco, magnésio ou níquel.
  34. 34. • Inibição por barreira (inibidores por adsorção): são compostos que têm a propriedade de formar películas por adsorção à superfície metálica, criando uma película protetora sobre as áreas anódicas e catódicas. Exemplo: sabões de metais pesados, aminas, uréia, etc. • Seqüestradores de oxigênio: são compostos que reagem com o oxigênio promovendo a desaeração do meio: Exemplo: Sulfito de sódio ( Na2SO3 + 1/2 O2 Na2SO4 ) Hidrazina ( N2H4 + O2 N2 + 2H2O )As principais aplicações dos inibidores são: • destilação de petróleo; • tratamento de água (caldeira, refrigeração e de injeção); • limpeza química e decapagem ácida; • Sistemas de oleodutos e gasodutos; • Testes hidrostático; • Sistema de embalagem; • Area de perfuração e produção-fluidos e acidificação.Os critérios básicos para seleção de inibidores são : • Deve ser compatível com o processo; • Deve ser solúvel e estável (incluindo temperatura e pressão); • Não deve formar resíduos ou espuma; • Não deve ser poluente e tóxico; • Custo baixo, inclusive de despejo.11 - Revestimentos ProtetoresOs revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a superfície metálica eque dificultam o contato da superfície com o meio corrosivo, objetivando minimizara degradação da mesma pela ação do meio.O principal mecanismo de proteção dos revestimentos é por barreira mas,dependendo da sua natureza, poderá também proteger por inibição anódica ou porproteção catódica.O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo de revestimento(natureza química), das forças de coesão e adesão, da sua espessura e dapermeabilidade à passagem do eletrólito através da película. Influenciará também,neste tempo, o mecanismo de proteção. Assim, se a proteção é somente porbarreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processocorrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibiçãoanódica ou proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento.11.1 Mecanismo de ProteçãoOs revestimentos, quando aplicados sobre a superfície metálica, tendem a separara superfície do meio corrosivo. Esta separação será tão mais longa quanto maior foro tempo que o eletrólito chegue ao metal protegido.Esta proteção é denominada de proteção por barreira ou por retardamento domovimento iônico. Em virtude da porosidade da película, depois de algum tempo oeletrólito chegará à superfície metálica e iniciará um processo corrosivo. Destaforma, a falha do revestimento dá-se sempre por corrosão embaixo da película,
  35. 35. com exceção, é claro, dos casos em que a própria película é atacada pelo meiocorrosivo ou danificada por ações mecânicas.A duração de um revestimento pode ser ampliada quando ele possui pigmentosinibidores, como é o caso das tintas de fundo contendo zarcão, cromato de zinco,fosfato de zinco, dentre outros, os quais conferem um mecanismo de inibiçãoanódica.Outra forma de ampliar a vida de um revestimento é quando ele possui ummecanismo adicional de proteção denominado proteção catódica. Neste caso,forma-se uma pilha galvânica entre o metal de base e o metal ou pigmentometálico do revestimento. Este fato ocorre quando se utiliza revestimentosmetálicos menos nobres que o metal a se proteger, ou tintas com pigmentos dezinco.11.2 Revestimentos MetálicosConsistem na interposição de uma película metálica entre o meio corrosivo e ometal que se quer proteger. Os mecanismos de proteção das películas metálicaspodem ser: por formação de produtos insolúveis, por barreira, por proteçãocatódica, dentre outros.As películas metálicas protetoras, quando constituídas de um metal mais catódicoque o metal de base, devem ser perfeitas, ou seja, isentas de poros, trincas, etc.,para que se evite que diante de uma eventual falha provoquem corrosão nasuperfície metálica do metal de base ao invés de evitá-la.As películas mais anódicas podem ser imperfeitas porque elas conferem proteçãocatódica à superfície do metal de base. Os processos de revestimentos metálicosmais comum são: • Cladização: os clads constituem-se de chapas de um metal ou ligas, resistentes à corrosão, revestindo e protegendo um outro metal com função estrutural. Os clads mais usados nas indústrias químicas, petroquímica e de petróleo sã os de monel, aço inoxidável e titânio sobre aço carbono; • Reposição por imersão a quente: pela imersão a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também denominado de galvanização; • Metalização: o processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície previamente preparada camadas de materiais metálicos. Os metais de deposição são fundidos em uma fonte de calor gerada no bico de uma pistola apropriada, por meio de combustão de gases, arco elétrico, plasma e por detonação. O metal fundido é pulverizado e aspergido sobre o substrato a proteger. Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio, chumbo, estanho, cobre e diversas ligas; • Eletrodeposição: consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum revestir-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e, principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é empregado como revestimento aplicado por este processo; • Deposição química: consiste na deposição de metais por meio de um processo de redução química. Por este processo é comum revestir-se com cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos, muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de reentrâncias.
  36. 36. 11.3 Revestimentos Não-Metálicos InorgânicosConsistem na interposição de uma película não-metálica inorgânica entre o meiocorrosivo e o metal que se quer proteger. Os mecanismos de proteção são,essencialmente, por barreira e por inibição anódica. • Anodização: consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais, especialmente no alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da anodização; • Cromatização: consiste na reação da superfície metálica com soluções ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos passivante aumenta a resistência à corrosão da superfície metálica que se quer proteger; • Fosfatização: consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade. A fosfatização é um processo largamente empregado nas indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a fosfatização, seguindo-se a pintura; • Revestimento com argamassa de cimento: consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica. Este revestimento é muito empregado na parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O revestimento interno com cimento é empregado em tubulações para transporte de água salgada, em água de refrigeração, tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados os aspectos técnicos e econômicos, o revestimento com argamassa de cimento e areia é a melhor solução para tubulações transportando água salgada. • Revestimento com vidro: consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma película de alta resistência química, muito utilizada na indústria química; • Revestimento com esmalte vítreo: consiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro + cargas + pigmentos) aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Este revestimento é usado em alguns utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar, etc.; • Revestimento com material cerâmico: consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado principalmente para revestimentos de pisos e canais de efluentes.11.4 Revestimentos OrgânicosConsiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfíciemetálica e o meio corrosivo. Os principais revestimentos orgânicos são osseguintes: • Pintura industrial: é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle de corrosão em estruturas aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas. O revestimento por pintura é empregado para estruturas submersas que possam sofrer manutenção periódica em dique seco, tais como navios, embarcações, bóias, etc. Só em casos especiais é empregado em estruturas enterradas, pela dificuldade de
  37. 37. manutenção apresentada nestes casos. Em se tratando de estruturas aéreas, é normalmente a melhor alternativa em termos técnicos e econômicos para proteção anticorrosiva. A pintura é um revestimento de pequena espessura, situando-se na faixa de 120 a 500 mm, sendo que, somente em casos muito especiais, pode-se chegar a 1.000 mm; • Revestimento com borrachas: consiste o recobrimento da superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização. É um revestimento que pode assumir diversas durezas dependendo do tipo de borracha e do processo de vulcanização. Este revestimento é utilizado na indústria química em equipamentos e tubulações que trabalham com meios altamente corrosivos, especialmente ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas características de agressividade; • Revestimentos para tubulações enterradas ou submersas: as tubulações enterradas ou submersas, oleodutos, gasodutos, adutoras, etc. são, em geral, protegidas contra a corrosão por revestimentos de alta espessura. O mecanismo básico de proteção é por barreira entre o metal e o meio corrosivo. Por melhor que seja o revestimento, a eficiência é sempre inferior a 100%, surgindo, então, a necessidade de complementação com o uso de proteção catódica.As espessuras dos revestimentos situam-se na faixa de 400 mm e 8 mm, sendomais freqüentes o uso de espessuras entre 3 e 6 mm.Estes revestimentos devem possuir uma série de características para que possamcumprir as suas finalidades. Dentre elas podem ser mencionadas: • Boa e permanente aderência ao tubo; • Faixa taxa de absorção de água; • Boa e permanente resistência elétrica (resistividade elétrica); • Boa resistência a água, vapor e produtos químicos; • Boa resistência mecânica; • Boa estabilidade sob efeito de variação de temperatura; • Resistência a acidez, alcalinidade, sais e bactérias do solo; • Boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos revestidos e as dilatações e contrações do duto; • Permitir fácil aplicação e reparo; • Durabilidade; • Economicidade.É praticamente impossível encontrar um revestimento que atenda a todas estascaracterísticas com perfeição. Os melhores são aqueles que atendem ao maiornúmero delas.Os principais tipos de revestimentos empregados para tubulações enterradas ousubmersas são:- Revestimento com esmalte de alcatrão de hulha (coal-tar): é aplicado em duasespessuras, uma de 3 a 5 mm, chamada revestimento simples, e outra de 6 a 8mm, chamada de revestimento duplo; O revestimento simples é usado de modogeral em meios de média a baixa agressividade, e o duplo em eletrólitos altamenteagressivos (mangues, águas do mar, solos de baixa resistividade, etc.) e emcondições severas de correntes de interferência.O esquema de aplicação de um revestimento simples é o seguinte: • Limpeza dos tubos: com escovas ou com jateamento abrasivo comercial; o aAplicação da tinta de fundo ou primer, que é uma tinta de base elastomérica e que seca por evaporação do solvente;

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