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2014/2015

Corroso dos Materiais Metlicos1. Generalidades

A corroso um tipo de deteriorao que pode ser facilmente encontrada em obras metlicas. O ao oxida quando em contacto com gases nocivos ou humidade, dando incio a um processo longo de corroso, pelo que necessrio ter cuidados para prolongar a sua durabilidade. A corroso um processo de deteriorao do material que produz alteraes prejudiciais e indesejveis nos elementos estruturais. Sendo o produto da corroso um elemento diferente do material original, a liga acaba perdendo suas qualidades essenciais, tais como resistncia mecnica, elasticidade, ductilidade, esttica, etc. Em certos casos quando a corroso est em nveis elevados, torna-se impraticvel sua remoo, sendo portanto a preveno e controle as melhores formas de evitar problemas.

2. Causas da Corroso

A corroso metlica a transformao de um material ou liga metlica pela sua interao qumica ou eletroqumica num determinado meio de exposio, processo que resulta na formao de produtos de corroso e na libertao de energia. Quase sempre, a corroso metlica (por mecanismo eletroqumico), est associada exposio do metal num meio no qual existem molculas de gua, juntamente com o gs oxignio ou ies de hidrognio, num meio condutor.Existem trs formas do meio agir sobre o material, degradando-o, sendo por isso a corroso classificada: Eletroqumica, qumica e eletroltica.

Eletroqumica: Este o tipo de corroso mais comum, pois a que ocorre com os metais, geralmente na presena de gua. Ela pode-se dar de duas formas:

1 Quando o metal est em contacto com um eletrlito (soluo condutora ou condutor inico que envolve reas andicas e catdicas ao mesmo tempo), formando uma pilha de corroso.

Exemplo: A formao da ferrugem um exemplo de corroso eletroqumica. O ferro oxida-se facilmente quando exposto ao ar hmido (oxignio (O2) e gua (H2O)). Essa oxidao resulta no catio Fe2+, formando o polo negativo (que perde eletres) da pilha:nodo: Fe(s) Fe2+ + 2e_Entre os vrios processos de reduo que podem ocorrer, a mais significativa a da gua:Ctodo: 2H2O + 2e H2 + 2OH

Enquanto os caties Fe2+ migram para o polo negativo (ctodo), os anies OH_ migram para o polo positivo (nodo) e ocorre a formao do hidrxido ferroso (Fe(OH)2).Fe2+ + 2OH Fe(OH)2Na presena de oxignio, esse composto oxidado a hidrxido de ferro III (Fe(OH)3), que depois perde gua e se transforma no xido de ferro (III) mono-hidratado (Fe2O3 . H2O), que um composto que possui colorao castanho-avermelhada, isto , a ferrugem que conhecemos.

2 Quando dois metais so ligados por um eletrlito, formando uma pilha galvnica. Por exemplo, se colocarmos uma placa de cobre e uma de ferro, ambas mergulhadas num eletrlito neutro e postas em contato, formando um circuito eltrico, cada placa se tornar um eltrodo.

Corroso Qumica: o ataque de algum agente qumico diretamente sobre determinado material, que pode ou no ser um metal. Ela no precisa da presena de gua e no h transferncia de eletres como na corroso eletroqumica.

Exemplos: Solventes ou agentes oxidantes podem quebrar as macromolculas de polmeros (plsticos e borrachas), degradando-os; O cido sulfrico corri o zinco metlico; Concreto/beto armado de construes pode sofrer corroso com o passar do tempo por agentes poluentes. Na sua constituio existe silicatos, aluminatos de clcio e xido de ferro que so decompostos por cidos.

Corroso eletroltica: um processo eletroqumico que ocorre com a aplicao externa de uma corrente eltrica. Esse processo no espontneo, ao contrrio dos outros tipos de corroso mencionados acima. Quando no h isolamento ou ligaes equipotenciais s massas ou terra, ou estes esto com alguma deficincia, formam-se correntes de fuga, sendo que quando elas escapam para o solo formam-se pequenos furos nas instalaes.

Exemplos: Isso acontece em tubos de gua e de petrleo, em tubos com cabos telefnicos ou eltricos e em postos de gasolina.

3. Tipos de Corroso

A corroso dos metais e suas ligas podem ser de vrios tipos, nomeadamente: Corroso uniforme ou por ataque generalizado Corroso Galvnica ou de par bimetlico Corroso localizada Corroso por picada Corroso por fendas Corroso por concentrao diferencial Corroso por concentrao inica diferencial Corroso por arejamento diferencial Corroso seletiva Corroso graftica Corroso por deszincificao Corroso associada ao escoamento de fluidos Corroso-eroso Corroso com cavitao Corroso intergranular Corroso intergranular nos aos inoxidveis Corroso intergranular de ligas de alumnio Corroso por correntes parasitas (ou eletroltica) Corroso sob tenso - fadiga Corroso por pontos Corroso por ranhuras

Corroso Uniforme:

Mais comum e facilmente controlvel, consiste em uma camada visvel de xido de ferro pouco aderente que se forma em toda a extenso do perfil. caracterizada pela perda uniforme de massa e consequente diminuio da seco transversal da pea. Esse tipo de corroso ocorre devido exposio direta do ao carbono a um ambiente agressivo e falta de um sistema protetor.Na Corroso uniforme ou por ataque generalizado a velocidade de corroso aproximadamente igual em toda a superfcie do metal.

Preveno e Controle: Dependendo do grau de deteriorao da pea, pode-se apenas realizar uma limpeza superficial com jacto de areia e renovar a pintura antiga. Em corroses avanadas, deve-se optar pelo reforo ou substituio dos elementos danificados. Em qualquer caso preciso a limpeza adequada da superfcie danificada.

possvel controlar este tipo de corroso mediante utilizao de revestimentos protetores, inibidores ou por proteo catdica.

Corroso Galvnica:

A corroso galvnica ou de par bimetlico ocorre devido ao de uma pilha de corroso - contacto entre dois metais. Como exemplo temos os ligadores bimetlicos Alumnio (Al) / Cobre (Cu) para redes de baixa e alta tenso. fcil encontrar esse tipo de contacto em construes. A galvanizao de parafusos, porcas e arruelas; torres metlicas de transmisso de energia que so inteiramente constitudas de elementos galvanizados, esquadrias de alumnio encostadas indevidamente na estrutura e diversos outros casos decorrentes da inadequao de projetos.O metal mais nobre no corri e o mais ativo sofre corroso. Este fenmeno utilizado em certos casos para proteger os metais. o caso do ao recoberto com uma camada de zinco (ao galvanizado) Quando a camada de zinco sofre por exemplo uma ranhura, o ao passa a estar em contacto com o eletrlito, formando o par ao zinco, uma pilha em que o nodo a camada de zinco e o ao o ctodo.Outro exemplo o da folha de estanho (folha-de-flandres) usada em latas para refrigerantes e em embalagens para conservas alimentares. A folha-de-flandres refere-se a um laminado a frio, com os dois lados revestidos por estanho puro, desenvolvido para evitar a corroso e a ferrugem. Alm de possuir alta resistncia e maleabilidade, a folha de flandres incorpora ao para obter rigidez.

Preveno e Controle: Ela evitada atravs do isolamento dos metais ou da utilizao de ligas com valores prximos na srie Galvnica. Uma forma muito utilizada a proteo catdica, que consiste em fazer com que os elementos estruturais se comportem como ctodos de uma pilha eletroltica com o uso de metais de sacrifcio.

Corroso por picada:

Trata-se de uma corroso localizada, manifestada por picadas (perfuraes de pequeno dimetro) na superfcie do metal. O ctodo e o nodo encontram-se manifestamente separados. O nodo situa-se no interior da picada enquanto a superfcie circundante funciona como ctodo. Um recipiente de ferro pode ser coberto com estanho (ferro estanhado). Enquanto a camada est intacta no h corroso. Aps uma picada ou pancada, a corroso comea a espalhar-se por uma pequena rea, conforme demonstram as imagens seguintes.

Corroso em fendas:

A corroso em fendas (crevice corrosion) ocorre no interior de fendas ou frestas, por exemplo em juntas de vedao, rebites e parafusos, discos e vlvulas, etc. Estas situaes so propcias existncia de lquidos estagnados potenciando a corroso.

Como consequncia, o processo de corroso concentra-se na parte mais profunda da fresta ou fenda, dificultando o acesso e o diagnstico desse problema. Em geral, esse problema afeta somente pequenas partes da estrutura, sendo portanto mais perigosa do que a corroso uniforme, cujo alarme mais visvel.

Preveno e Controle: Se a corroso estiver em estgio inicial, pode-se recorrer limpeza superficial, secagem do interior da fenda e vedao com um lquido selante, aplicando-se posteriormente um revestimento protetor. Se a corroso estiver em nvel avanado, torna-se necessrio como nos outros processos o reforo ou substituio de peas.

Corroso intergranular:

A Corroso intergranular ocorre devido difuso de espcies qumicas at aos limites de gro em estruturas metlicas provocando fissuras. Como exemplo temos a difuso de carbono em aos. Estas fissuras podem crescer subitamente dando origem a falhas catastrficas dos materiais, e por conseguinte, acidentes catastrficos no caso de equipamentos ou infraestruturas importantes.

Os aos inoxidveis sofrem corroso intergranular devido formao de uma zona empobrecida em cromo ao longo dos contornos de gro, como consequncia da precipitao, neste local, de carbonetos de cromo.Ligas de alumnio-magnsio contendo acima de 3% de magnsio podem formar precipitados de Mg2Al8 nos contornos de gro. Estes precipitados so corrodos porque so menos resistentes corroso do que a matriz. Caso similar ocorre nas ligas de alumnio-magnsio-zinco.

Eliminando-se os precipitados, elimina-se a causa da corroso intergranular. Entretanto, no caso das ligas de alumnio mencionadas, os precipitados so imprescindveis para a elevao da resistncia mecnica. Na seleo do material para servio em um determinado meio corrosivo, deve-se evitar o uso de ligas suscetveis corroso intergranular.

Corroso por correntes parasitas (ou eletroltica):

Ocorre em sistemas colocados no subsolo ou imersos em gua, causada por correntes eltricas provenientes de fontes de corrente contnua ou alternada. Como exemplo temos as linhas de transmisso de energia eltrica e telecomunicaes.

Geralmente o metal forado a agir como nodo ativo, devido s deficincias de isolamento e aterramento. Normalmente acontecem furos isolados nas instalaes, onde a corrente escapa para o solo. A figura apresenta furos em tubos de ao-carbono causados por esse tipo de corroso.

Corroso por tenso e/ou fadiga:Ocorre quando um metal sujeito a tenses e que acima de um certo limite (limite de fadiga) tende a fraturar. A fadiga de um material a progresso de uma fenda a partir da superfcie at a fratura, quando o material submetido a solicitaes mecnicas cclicas. A fadiga inicia-se numa imperfeio superficial que um ponto de concentrao de tenses e progride perpendicularmente a tenso.Um processo corrosivo pode ser a causa do surgimento da fenda superficial por onde se inicia a fadiga.Um exemplo de um processo de corroso por tenso o caso de um tubo de gua com uma pequena fuga essa fuga vai aumentar gradualmente a corroso, de tal forma que, a determinada altura, poder provocar uma rutura completa. Um exemplo de corroso por fadiga, por exemplo um eixo de rotao de uma mquina, ou as ps de uma turbina, que ao fim de algum tempo de uso, e por intermdio do desgaste natura, acelera o processo de corroso, deteriorando-se mais depressa!

4. Protees contra a corrosoEmbora seja difcil de evitar, podem ser tomadas diversas medidas / processos para prevenir ou atenuar a corroso de um metal. Como exemplos de processos /protees temos:

a) Proteo catdica aplicao de uma voltagem ou corrente externa, ou utilizao de nodo sacrificado;b) Passivao (certos metais sofrem oxidao dando origem a finas pelculas de xidos estveis, que impedem posterior corroso exemplo: anodizao do alumnio);c) Revestimentos metlicos;d) Revestimentos orgnicos: pintura, leos, substncias betuminosase) Revestimentos inorgnicosf) Evitar contactos bimetlicosg) Remoo de oxignio e gua.

Vejamos alguns Processos!

Proteo CatdicaO princpio bsico tornar o elemento metlico a ser protegido - um aqueduto, por exemplo - num ctodo de uma clula de corroso, o que pressupe a presena de um nodo. Assim, o processo natural de perda de eletres da estrutura para o meio - fenmeno que causa a corroso - compensado pela ligao da estrutura metlica a um nodo de sacrifcio.O direcionamento da corrente eltrica preserva a estrutura metlica, ocorrendo corroso controlada no nodo.

Corrente protetora Aplica-se uma corrente eltrica no nodo. Este mtodo apropriado para grandes estruturas metlicas como por exemplo pipelines (usados em oleodutos ou gasodutos), tanques de armazenamento de combustvel subterrneos ou pontes.

Na proteo dos pipelines faz-se uso de um metal como, por exemplo, o zinco ou o magnsio, que enterrado em terreno hmido e ligado eletricamente ao pipeline (Fe) subterrneo.O bloco de metal que chamado eltrodo de sacrifcio, protege o pipeline de ferro e mais fcil e mais barato de substituir do que se fosse necessria a substituio do pipeline.Pelo mesmo motivo, os automveis normalmente tm a carroaria do carro ligada ao nodo da bateria. O descarregar da bateria o sacrifcio que ajuda a preservar o prprio veculo

Proteo com fonte de tenso (semelhante ao processo anterior) Esta forma de assegurar a proteo de um metal contra a corroso consiste em lig-la ao polo negativo de uma fonte de tenso (p.e. uma pilha de 1,5V).A fonte de tenso injeta os eletres necessrios para manter a pea reduzida. Note-se que necessrio ligar o polo positivo da pilha a outro eltrodo, o qual poder ser consumvel (sucata de ferro) ou inerte (grafite). Este efeito usado para proteger os cascos de navio em gua salgada.

Anodizao:

O alumnio, por exemplo, reage com o oxignio do ar atravs da reao espontnea:

4Al (s) + 302 (g) 2Al203 (s)

Contrariamente ferrugem, o xido de alumnio adere fortemente superfcie metlica e, como no solvel, constri uma barreira protetora que impede a corroso do metal que fica debaixo desta camada passivao.

Por exemplo, as latas de alumnio utilizadas nas conservas e bebidas, nunca adquirem um aspeto muito oxidado, mesmo quando em contacto prolongado com solues aquosas.

Galvanoplastia:

A galvanoplastia normalmente feita por imerso do metal a ser tratado numa tina contendo sais do metal que o vai recobrir e que, atravs do fornecimento de uma corrente catdica externa, que fornece eletres que levam sua reduo, so depositados sobre a superfcie a ser recoberta.Trata-se, ento, de uma eletrodeposio na qual uma corrente contnua forada a passar pelos eltrodos e pela soluo, fazendo com que o metal que d o revestimento seja ligado ao polo positivo para promover sua oxidao, repondo na soluo os caties do metal eletrodepositado no objeto condutor ligado ao polo negativo. Galvanizao da estrutura de um automvel

Revestimentos metlicos:Os revestimentos metlicos consistem em formar uma pelcula metlica sobre a pea. So usados de acordo com objetivos especficos, como exemplo: Decorativo ouro, prata, platina; Resistncia ao atrito irdio; Utilizao eltrica estanho, prata, ouro; Resistncia a corroso cromo, nquel, alumnio, zinco, cdmio, estanho.Os revestimentos metlico podem ocorrer de duas formas: - Por imerso em soluo de metais fundidos; - Expostos a um eletrlito contendo partculas em suspenso. Utilizando-se a cuba eletroltica, o metal a ser revestido chamado de ctodo ou nodo, que imerso em um eletrlito e submetido a uma corrente induzida atravs do ctodo ou nodo, que far com que os eletres do material de sacrifcio (oxidante) unam-se superfcie do material a ser protegido (redutor).

Recobrimentos orgnicos:Os recobrimentos orgnicos podem ser realizados atravs da utilizao de tintas (em pinturas) ou vernizes. O mais utilizado atravs da pintura industrial.Pintura industrial um revestimento orgnico, largamente empregado para o controle de corroso em vrios tipos de estruturas e tambm em estruturas areas e, em menor escala, em superfcies enterradas ou submersas. Aplicabilidade: estruturas submersas que possam sofrer manuteno peridica em dique seco, tais como navios, embarcaes, boias, carros, tubulaes, tanques e etc, pouco utilizada estruturas enterradas, pela dificuldade de manuteno apresentada nestes casos.

Inibidores:

Um inibidor de corroso uma substncia qumica ou composio de substncias que sob determinadas condies, num meio que seja corrosivo, elimina ou pelo menos reduz significativamente o processo de corroso. A sua ao e eficincia depende de diversos fatores:- Causa da corroso do ponto de vista fsico-qumico.- Custo de utilizao, pois em diversas situaes prefervel deixar-se o processo de corroso ocorrer.- Mecanismos de ao e propriedades especficas do inibidor, consideradas suas compatibilidades com o processo e com o material.- Processos possveis para a adio do inibidor ao sistema e controle de sua dosagem e estado.

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