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CENTRO UNIVERSITÁRIO ESTADUAL DA ZONA OESTE

CURSO DE TECNOLOGIA EM CONSTRUÇÃO NAVAL

GUSTAVO MEDINA; GYSELE MARTINS; FILIPE SOUZA; FELIPE RODOLFO; TAILAND OLIVEIRA E ULYSSES BARBOSA.

CORROSÃO:

CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS E MÉTODOS PROTETORES.

RIO DE JANEIRO

2010

GUSTAVO MEDINA; GYSELE MARTINS; FILIPE SOUZA; FELIPE RODOLFO; TAILAND OLIVEIRA E ULYSSES BARBOSA.

CORROSÃO:

CARACTERÍSTICAS FUNDAMENTAIS E MÉTODOS PROTETORES.

Minimonografia de corrosão será apresentada ao curso de tecnologia em construção naval, no Centro Universitário Estadual da Zona Oeste, como pré-requisito para obtenção de nota para conclusão da disciplina de tratamento superficial do 4º período, orientada pelo professor Fábio Henrique.

RIO DE JANEIRO

2010

SUMÁRIO

INTRODUÇÃO..................................................................................................................5

I.CORROSÃO....................................................................................................................6

1.1 Corrosão Eletroquímica................................................................................................7

1.2 Corrosão Química.......................................................................................................11

1.3 Corrosão Eletrolítica...................................................................................................12

II. MEIOS CORROSIVOS...............................................................................................12

2.1 Atmosfera....................................................................................................................13

2.2 Águas Naturais............................................................................................................13

2.3 Solos............................................................................................................................13

2.4 Águas do Mar..............................................................................................................14

2.5 Produtos Químicos......................................................................................................15

III. VELOCIDADE DE CORROSÃO..............................................................................15

IV. FORMAS OU TIPOS DE CORROSÃO....................................................................15

4.1 Uniforme.....................................................................................................................16

4.2 Por Placas....................................................................................................................16

4.3 Alveolar......................................................................................................................16

4.4 Puntiforme..................................................................................................................17

4.5 Intergranular...............................................................................................................18

4.6 Intragranular...............................................................................................................19

4.7 Filiforme.....................................................................................................................19

4.8 Esfoliação...................................................................................................................20

4.9 Grafítica......................................................................................................................20

4.10 Dezincificação..........................................................................................................21

4.11 Empolamento pelo Hidrogênio.................................................................................22

4.12 Em torno de cordão de solda....................................................................................22

4.13 Galvânica..................................................................................................................23

V. MÉTODOS DE PROTEÇÃO DA CORROSÃO, MINIMIZAÇÃO OU REMOÇÃO......................................................................................................................24

5.1 Modificação do Meio Corrosivo.................................................................................25

5.1.1. Desaeração..............................................................................................................25

5.1.1.1. Desaeração Química............................................................................................25

5.1.1.2. Desaeração Mecânica..........................................................................................25

5.1.2. Utilizando Inibidores.............................................................................................25

5.1.2.1. Inibidores Químicos............................................................................................26

5.1.2.2. Inibidores Eletroquímicos...................................................................................26

5.2. Modificação do Processo..........................................................................................26

5.2.1. Anodo de Sacrifício...............................................................................................27

5.2.2. Proteção Forçada com Corrente Imposta...............................................................27

5.3. Revestimentos...........................................................................................................27

5.3.1. Processos de Limpeza............................................................................................28

5.3.1.1. Processos Mecânicos..........................................................................................28

5.3.1.2. Processos Térmicos.............................................................................................28

5.3.1.3. Processos Químicos............................................................................................28

5.3.2. Revestimentos Metálicos.......................................................................................29

5.3.3. Revestimentos Orgânicos.......................................................................................29

CONCLUSÃO.................................................................................................................30

REFERÊNCIAS...............................................................................................................31

INTRODUÇÂO

O tema abordado no trabalho que se segue visa explicitar de forma clara e objetiva o que vem a ser corrosão e como esta pode ser “combatida”, uma vez que sua ação pode trazer diversos prejuízos para a sociedade.

Uma das principais razões pela escolha deste tópico é entender melhor a corrosão, para que desta forma se possa aliviar a ação “destrutiva” desta em cascos de navios e outros componentes passíveis de serem danificados pela corrosão.

A contribuição deste estudo poderá beneficiar diversos setores do meio acadêmico, tendo em vista que o assunto apresentado abrange áreas que vão além da química em si, ou seja, remete ao lado físico dos componentes estruturais de um material também, podendo então elucidar lacunas até outrora vazias.

O mini TCC será organizado de maneira que possa o leitor entender de forma clara e sucinta a corrosão e os seus mecanismos. São apresentadas as classificações de corrosão que podem acontecer nos materiais e em que meios os materiais estão mais propícios à corrosão. Partindo em seguida para as formas ou tipos de corrosão. Finalizando então o determinado trabalho com os determinados tipos de “combate” a corrosão.

1.Corrosão

A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química, eletroquímica ou eletrolítica do meio, aliada ou não a esforços mecânicos. É necessário que ao ser feita a escolha de determinados materiais, para a construção de equipamentos ou instalações, leve-se em conta a ação do meio, uma vez que estes precisam possuir propriedades resistentes a corrosão, além de apresentar propriedades mecânicas suficientes e características de fabricação adequadas. A corrosão pode incorrer sobre diversos tipos de materiais, sendo metálicos, como: ligas de cobre e aços; ou não metálicos: concreto, borracha, madeira ou polímeros orgânicos.

O processo de corrosão é bastante complexo e depende de diversos fatores, como as condições em que o fenômeno ocorre, a composição do metal, o contato com outros materiais adjacentes, a posição do metal em questão na fila das tensões eletrolíticas etc.

Há muitas razões para se evitar a corrosão, uma vez que esta afeta a sociedade, sobremaneira no aspecto econômico, tendo em vista que corrosão é a redução da vida útil de um determinado objeto/bem. Todavia, um outro agravante é a perda de vidas humanas, em virtude da falta de segurança dos equipamentos, contaminação e poluição gerada pela corrosão. Logo, torna-se imprescindível a utilização de materiais mais “específicos/nobres” e maiores coeficientes de segurança para a proteção de um equipamento ou instalação.

Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos presentes no meio, O2, H2S, CO2, entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos. Inferi-se, por conseguinte, que nestes casos a corrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos, vide figura 1.

Ciclo dos Metais. Figura 1. 425 x 280 – 15k – jpg

O processo de destruição total, parcial ou estrutural (superficial) de uma determinada peça por ataque eletroquímico, químico ou eletrolítico, define a corrosão cientificamente em três classificações:

  • Corrosão Eletroquímica

  • Corrosão Química

  • Corrosão Eletrolítica

1.1. Corrosão Eletroquímica

A corrosão eletroquímica (galvânica), também conhecida como corrosão em meio aquoso, é um processo espontâneo, ou seja, é aquela que ocorre naturalmente, sem que seja necessário fornecer energia (agentes externos como catalisadores), independente do tempo necessário para que ela termine. É mais freqüente na natureza.

A tendência de um metal a corrosão eletroquímica é dada pela sua posição na fila das tensões eletrolíticas, de acordo com seu potencial eletrolítico. Os matérias menos nobres, com potencial de oxidação mais alto, são mais reativos e estão, portanto, menos protegidos, ou seja, corroem-se. Os mais nobres, com potencial de oxidação menor são menos reativos e, por conseqüência, não corroídos.

Série Galvânica. Figura 2. 212 x 309 – 8k – gif

Variados fatores influem na reação, tais como o tamanho relativo dos metais, a diferença de potencial entre eles, a temperatura e composição do meio eletrolítico. A diferença de tamanho relativo entre os metais é de bastante relevância na elaboração de projetos de detalhamento, pois, se o metal mais nobre é de superfície muito maior do que o menos nobre, este vai corroer-se rapidamente, a exemplo de rebites de ferro em placas de cobre. Em contrapartida, se o material mais nobre é muito menor do que o menos nobre, a deterioração deste será menos significante do que no caso anterior, com as mesmas condições ambientais, a exemplos de rebite de cobre unindo chapas de ferro.

A reação eletroquímica ocorre na presença de um eletrodo positivo, de um eletrodo negativo e de um meio condutor, ou eletrolítico, que pode ser a água de chuva ou de condensação (geralmente a temperatura ambiente), um ácido ou, ainda, um sal. Segue abaixo exemplo ilustrativo de Pilha de Daniell, vide figura 3.

Pilha De Daniell. Figura 3. 320 x 240 – 16k – jpg

Catodo é o eletrodo positivo, sendo assim ocorre redução e consequentemente ganho de elétrons, enquanto o ânodo, ou anodo, é o eletrodo negativo, onde ocorre oxidação e perda de elétrons.

Nesta pilha é possível verificar as semi-equações da reação.

Cu2+ +2e-  Cu(s)

O íon Cobre (Cu2+) da solução é reduzido por 2 e- que vem da corrente elétrica.

Zn(s)  Zn2+ + 2e-

O Zinco é oxidado, formando íon Zinco (Zn2+) e 2 e-. Estes elétrons serão os responsáveis pela geração da corrente elétrica do sistema (pilha).

Cu2+ + 2e-  Cu0

Zn0  Zn2+ + 2e-

Zn0 + Cu2+  Zn2+ + Cu0

Com o desenvolvimento da reação, ocorrerá formação de cobre metálico, que se depositará na superfície do eletrodo de cobre. Já o eletrodo de cobre será corroído, pois o zinco está se transformando em íons que irão para a solução de sulfato de zinco.

A pilha de Daniel pode ser escrita por:

Zn0 + Cu2+(aq)  Zn2+(aq) + Cu0 ouZn | Zn2+ || Cu2+ | Cu

Onde, “||” representa a ponte salina.

A umidade presente nas áreas costeiras possui água do mar, ou seja, íons Na+ e Cl-, principalmente, servindo assim de ponte salina da pilha eletroquímica. Logo, quanto mais próximo do litoral estiver, maior a possibilidade de uma corrosão eletroquímica do material. Abaixo seguirá ilustração de formação de uma pilha entre um metal e o meio ambiente.

Corrosão presente no dia a dia. Figura 4. Imagem GIF, 276x185 pixels.

Pilha de Daniell entre o metal e o meio ambiente. Figura 5. Imagem GIF, 381x126 pixels.

A partir destas figuras, temos que a superfície do metal é o catodo e o centro da gota é o anodo. Onde a gota está presente existirá a oxidação do ferro e a superfície reduzirá. Na verdade ocorrerá um fluxo de elétrons saindo do anodo e se espalhando para toda superfície metálica.

As reações ocorridas são:

Fe0  Fe2+ + 2e- (anodo, ocorre a oxidação do ferro)

O2 + 2H2O + 4e-  4OH- (catodo, redução do oxigênio para formação da hidroxila, OH-, que participará da formação do óxido).

Somando as semi-equações temos:

2Fe + O2 + 2H2O  2 Fe (OH)2

O 31r(OH)2 será oxidado à Fe(OH)3 pelo oxigênio atmosférico, pois o Fe3+ é mais estável do que o Fe2+.

31r(OH)3 (ferrugem)

As reações de eletroquímica não ocorrem somente com metais, mas também ocorrem nos processos de oxidação de plásticos, alimentos, entre tantos outros, sendo a eletroquímica bastante abrangente.

1.2. Corrosão Química

Também denominada de corrosão ou oxidação em altas temperaturas. E por não necessitar de água, já que não ocorre transferência de elétrons de uma área para outra, e sim do ataque de um agente químico diretamente sobre o material, recebe então uma outra especificação, sendo esta: corrosão em meio não aquoso ou corrosão seca.

A corrosão química é uma 31reqüência31a da era industrial, ocorrendo em equipamentos que trabalham aquecidos, tais como: unidades de processo, fornos, caldeiras, etc. Todavia, este tipo de corrosão também acomete polímeros, degradando-os, e concreto, destruindo-o (corrosão-erosão).

Geralmente, o óxido do metal forma uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidação continue (barreira para a entrada de O2). Sendo essa camada fina e aderente e a oxidação só se processando por difusão de oxigênio.

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