12 aula corrosão tanque e purgadores

CORROSÃO, TANQUE E

PURGADORES

Corrosão - IntroduçãoTodos os metais e ligas estão sujeitos à corrosão. Não há nenhum

material que possa ser empregado em todas as aplicações. O

ouro, por exemplo, conhecido por sua excelente resistência à

ação da atmosfera, será corroído se exposto ao mercúrio, em

temperatura ambiente. Por outro lado, o ferro não é corroído por

mercúrio, mas enferruja rapidamente em presença do ar

atmosférico. A maioria dos componentes metálicos deteriora-se

com o uso, se em exposição a ambientes oxidantes ou

corrosivos. Como é impraticável eliminar a corrosão, o segredo

de um bom projeto de engenharia, geralmente, está nos

processos de controle da corrosão. Corrosão pode ser definida

como a deterioração, que ocorre quando um metal reage com o meio

ambiente.

Corrosão - IntroduçãoCom o avanço tecnológico ao longo das ultimas décadas

dispõe-se de uma vasta gama de materiais; metais e ligas,

polímeros, madeira, cerâmica e compósitos destes materiais. A

seleção de um material apropriado para uma

determinada aplicação é de responsabilidade do projetista.

Não existem regras gerais de escolha de um determinado

material para uma finalidade específica. Uma decisão

lógica envolve a consideração das propriedades

relevantes, disponibilidade no mercado, custo relativo, etc., de

uma variedade de materiais. Na decisão final freqüentemente

pesam mais os aspectos econômicos do que os

tecnológicos.

Corrosão - IntroduçãoAté há pouco tempo, o termo corrosão era usado para

descrever um determinado tipo de deterioração dos metais, não

se aplicando a materiais não metálicos. Entretanto, de

acordo com a conceituação mais moderna, entende-se por

corrosão a deterioração dos materiais pela ação do meio.

Expresso desta forma, o conceito abrange materiais metálicos

e não- metálicos, por exemplo alguns problemas que

incidem no concreto, seguem mecanismos similares aos que

ocorrem na corrosão.

Corrosão - Introdução

O termo “corrosão” pode ser definido como a reação do metal

com os outros elementos do seu meio, no qual o metal é

convertido a um estado não metálico. Quando isto ocorre,

o metal perde suas qualidades essenciais, tais como

resistência mecânica, elasticidade, ductilidade e o produto

de corrosão formado é extremamente pobre em termos destas

propriedades.

Corrosão - IntroduçãoEm geral,nos

processos decorrosão,

os metais reagem comosnão-metálicos meio, particularmente oelementos

oxigênio e oenxofre,

presentesno produzindocompostos

semelhantes aosencontrados na natureza, dos quais foram extraídos.

Figura 1 - O ciclo dos metais


Segundo [FONTANA, 1987] a corrosão pode ser classificada

como corrosão seca (mecanismo químico) ou aquosa

(mecanismo eletroquímico). A corrosão seca ocorre na ausência da

fase liquida ou acima do ponto de orvalho do ambiente.

Vapores e gases são usualmente os agentes deste tipo de

corrosão. Corrosão seca é mais freqüentemente associada com alta

temperatura como por exemplo aço atacado por gases de

fornos. A corrosão aquosa ocorre na presença da fase liquida,

que pode ser a água ou não, e é neste mecanismo que grande

parte da corrosão ocorre. A presença de pequenas quantidades de

umidade pode levar a ocorrer corrosão.

Corrosão – TiposTipos de corrosão podem ser apresentados considerando-se a

aparência ou forma de ataque, bem como as diferentes causas da

corrosão e seus mecanismos. Assim, pode-se ter corrosão segundo:–a morfologia: uniforme, por placas, alveolar, puntiforme ou por pite,

intergranular (ou intercristalina), intragranular (ou transgular

ou transcristalina), filiforme, por esfoliação, grafítica, desincificação,

em torno do cordão de solda e empolamento pelo hidrogênio;–as causas ou mecanismos: por aeração diferencial, eletrolítica ou por

correntes de fuga, galvânica, associada a solicitações

mecânicas (corrosão sob tensão fraturante), em torno de cordão de

solda, seletiva (grafítica e desincificação), empolamento ou

fragilização pelo hidrogênio;

Corrosão - CaracterísticasA característica da forma de corrosão auxilia bastante no

esclarecimento do mecanismo e na aplicação de medidas

adequadas de proteção, daí serem apresentadas a seguir asfundamentais das diferentes formas decaracterísticas

corrosão:– uniforme;– por placas;– alveolar;– puntiforme ou por pite;– intergranular;– em torno de cordão de solda.

Formas de Corrosão

Corrosão – Tipo UniformeÉ uma forma de corrosão bastante comum e consiste normalmente de

uma reação química ou eletroquímica que ocorre uniformemente sobre

toda a superfície exposta. Em vista disso, o metal torna-se mais fino,

podendo eventualmente sofrer uma ruptura. Exemplos de

corrosão uniforme:-uma peça de aço ou zinco imersa em ácido sulfúrico diluída,

geralmente dissolve a uma taxa uniforme sobre toda a superfície.- uma chapa de aço aquecida a altas temperaturas.

Corrosão – Tipo em Placas

A corrosão localiza-se em regiões da superfície metálica e não em

toda sua extensão, então se formam placas com escavações

Corrosão – Tipo AlveolarA corrosão ocorre na superfície

metálica, produzindo sulcos ou

escavações – semelhantes a alvéolos

– que apresentam fundo arredondado

e profundidade, em geral, menor

que o seu diâmetro.

Corrosão – Tipo Puntiforme (Pite)

É uma forma de corrosão muito localizada, apresentando um ataque

muito intenso em áreas de ordem de , permanecendo o metal ao seu

redor, sem sofrer corrosão. Alguns pesquisadores estimam que

o ataque nos pite pode ser da ordem de 30.000 a um milhão de

vezes mais rápido do que no restante da superfície. A forma como

um pite se apresenta varia e pode ser visualizada na Figura abaixo:


Padrões para classificação de pites

Corrosão – Tipo Cordão de Solda

Forma de corrosão que se observa em torno de cordão

de solda. Ocorre em aços inoxidáveis não-estabilizados ou

com teores de carbono maiores que 0,03%. A

corrosão é evidenciada intergranularmente.

Corrosão – Tipo GalvânicaExiste uma diferença de potencial entre dois metais diferentes quando imersos em um meio corrosivo. Se eles estiverem em contato, essa diferença de potencial produz um fluxo de elétrons entre eles. Dessa forma, o metal menos resistente ( mais negativo) torna-se anódico e é corroído, enquanto que o metal mais resistente torna-se catódico e não sofre corrosão significativa.

Corrosão galvânica em tubulação enterrada no solo

Corrosão – Mecanismos de CorrosãoNo estudo dos processos corrosivos, devem ser sempre

consideradas as variáveis dependentes do material metálico,

do meio corrosivo e das condições operacionais, pois o

estudo conjunto dessas variáveis permitirá indicar o material

mais adequado para ser utilizado em

determinados equipamentos ou instalações. Dentre essas

variáveis, devem ser consideradas as seguintes:

Corrosão – Variáveis do Processo Corrosivo

impurezas, processo de obtenção, tratamentos térmicos

Material metálico – composição química, presença de

e

mecânicos, estado da superfície, forma, união de

materiais (solda, rebites, etc.), contato com outros metais.

Meio corrosivo – composição química, concentração,

impurezas, pH, temperatura, teor de oxigênio, pressão.

Medições operacionais – solicitações mecânicas, movimento

relativo entre material metálico e meio, condições de imersão

no meio (total ou parcial), meios de proteção contra

a corrosão, operação contínua ou intermitente.

Corrosão – Métodos de ControleUm dado metal pode ser satisfatório em um certo meio e praticamente

ineficiente em outros meios. Por outro lado, várias medidas podem ser

tomadas no sentido de minimizar a corrosão: – no caso de

se utilizarem metais diferentes, deve-ser tentar isolá-los

eletricamente; – minimizar a superfície de contato;

– evitar frestas, recessos, cantos vivos e cavidades;

– dar bom acabamento superficial às peças;

– submeter as peças a um recozimento de alívio de tensões internas;

– usar juntas soldadas no lugar de juntas parafusadas.

Corrosão – Métodos de Controle Operacional

Além destas medidas mais ligadas a projeto, há métodos específicos

para reduzir ou inibir a corrosão em suas várias formas:

a) Isolar o metal do meio agressivo, através do uso

de revestimentos orgânicos inertes (tintas) ou de revestimentos

com metais mais nobres.

b) Inibição da reação catódica ou da reação anódica através de

daagentes chamados inibidores, que reagem com os produtos

corrosão e formam camadas impermeáveis nas superfícies

doseletrodos;

c) Métodos elétricos (proteção catódica e proteção anódica).

Corrosão Ânodo e Cátodo- Ânodo : Fornece os elétrons (aço carbono)

- Cátodo : Recebe os elétrons (Hidrogênio, sais do mar, etc\)

Corrosão – Revestimentos : TintasEntre os revestimentos usados, destacam-se as tintas, esmaltes

vítreos, plásticos, películas protetoras e os revestimentos

metálicos. As tintas constituem o mais importante dos revestimentos.

Como, em geral, são permeáveis ao ar e à umidade, as tintas são

misturadas a pigmentos como zarcão, cromato de chumbo e cromato

de zinco, que contribuem para uma inibição da corrosão (em

alguns casos, apassivam a superfície metálica subjacente). Os

esmaltes vítreos ou à base de porcelana podem ser usados nos

casos em que se necessite de resistência à abrasão. Há outros

métodos de se obter uma camada impermeável sobre a superfície

metálica, incluindo o uso de termoplásticos (por exemplo, PVC

em aço) e plásticos termofixos (por exemplo, Araldite em magnésio).

Corrosão – Revestimentos : Tintas com PósÉ também grande o uso de tintas com pós metálicos, como

zinco e alumínio. No caso, há uma proteção sacrificial

(quando o zinco constitui cerca de 95% do peso da tinta), ou

seja, o zinco dissolve-se eletroquimicamente, quando

a umidade penetra na superfície (normalmente, de ferro ou

de aço), e comportando- se como ânodo em relação ao ferro

ou aço.

Corrosão – Revestimentos : Esmaltes VítreosOs esmaltes vítreos ou à base de porcelana podem er

usados nos casos em que se necessite de resistência à

abrasão. Há outros métodos de se obter uma

camada impermeável sobre a superfície metálica, incluindo

o uso de termoplásticos (por exemplo, PVC em aço) e

plásticos termofixos (por exemplo, Araldite em magnésio).

Corrosão – Revestimentos Metálicosaplicados

por (cladding),por

Os revestimentos metálicos podem ser difusão no estado sólido, por explosão imersão a quente e por eletrodeposição.Exemplos do primeiro método são os revestimentos obtidos pela difusão de alumínio, zinco, cromo e silício. O processo de co-laminação permite obter revestimentos de camadas relativamente espessas de metais, como o aço inox em aço carbono.

O material composto é obtido com o propósito de aliar a resistência à corrosão superior do metal de revestimento às boas propriedades mecânicas do material revestido

Corrosão – Revestimentos Metalicos: Imersão à Quente O método de imersão a quente

no metal (protetor) fundido requer o uso de um metal

de baixo ponto de fusão.

(ou liga Pb-Sn) e alumínio sãoZinco, estanho,

chumbo comumente

utilizados.

A espessura das camadas situa-se na faixa de 3 a 150 μm; as

camadas mais espessas (para corrosão sacrificial) são de

zinco, enquanto as mais finas são de estanho (por causa

de seu alto custo).

Corrosão – Revestimentos Metalicos: EletrodeposiçãoO método mais importante de revestimento é a eletrodeposição,

pelo rigoroso controle que permite da camada obtida.

Os metais utilizados neste método são estanho, zinco, cobre, níquel e

cromo, além dos metais preciosos.

O método utiliza, como ânodo, o metal a ser depositado e,

como cátodo, a peça a ser revestida, imersos em um eletrólito, que

contém o metal de revestimento, usualmente, em solução ácida.

Os revestimentos obtidos por imersão a quente apresentam, por

outro lado, a desvantagem de fraca aderência e ductilidade (na

imersão a quente, ocorre a formação de fases

intermediárias, freqüentemente frágeis).

Corrosão – Métodos de Proteção : Metal de SacrifícioDois métodos elétricos de proteção contra a corrosão podem ser utilizados: proteção catódica e proteção anódica.A aplicação da proteção catódica consiste em fazer com que a peça metálica, como um todo, comporte-se como o cátodo, protegendo-a da corrosão. Ferro (Aço) :

recebe os elétronsdo Mg.

Magnésio: doa elétrons para o aço, impedindo sua oxidação.consumidoO magnésio é

edepois étrocado por outra peça.

Corrosão – Métodos de Proteção : Metal de Sacrifício

A contracorrente, criada na própria célula ou nela introduzida a

partir de uma fonte externa, é suficiente para anular o efeito de

correntes de corrosão.

O magnésio é anódico em relação ao aço e se corrói,

preferencialmente,. O ânodo é denominado ânodo de sacrifício,

pois é consumido gradualmente, para que o aço seja protegido.

Os ânodos são colocados a intervalos regulares ao longo

da tubulação, para assegurar uma distribuição uniforme

da corrente.

Corrosão – Revestimentos Metálicos: EletrodeposiçãoNo caso de usar uma fonte externa de corrente, não há necessidade de que o

ânodo seja consumível, e as correntes necessárias para cada situação

são determinadas empiricamente.

A figura ilustra o caso de proteção de um tanque de aço subterrâneo pelo

uso de corrente externa.Meios corrosivos fortes, como ácidos quentes,

excessivamente altas, enquanto que correntes

muito

exigem

correntes mais

fracas sãonecessárias para proteger o aço em ambientes corrosivos menos

severos (por exemplo, o concreto).

A Tabela 4 apresenta alguns valores típicos de correntes protetoras

para peças de aço. O segundo método de proteção elétrica – chamado

proteção anódica – com um elevado custo de instalação.

Corrosão – Revestimentos Metálicos: EletrodeposiçãoA Tabela 4 apresenta alguns valores típicos de correntes

protetoras para peças de aço. O segundo método de proteção elétrica

– chamado proteção anódica – com um elevado custo de instalação.

Estrutura Ambiente Condições Densidade de

corrente mA/m2

TanqueH2SO4 quente

estático 500.000

Tubulações e tanques Subterrâneo (solo) Estático 10-30

Tubulações Água doce Corrente 50-100

Aquecedores de água Água doce, quente Movimento lento 10-30

Estacas Água do mar Movimento da maré 60-80

Barras de concreto armado Concreto Estático 1-5

Tanques – Finalidades

Os tanques têm fundamental importância para

o processamento de petróleo. Neles são estocadas as

cargaspara as unidades de processo e seus derivados.São

utilizados também para estocar insumos para

o processamento (óleo combustível, amônia, metanol, etc.).

Tanques – Classificação quanto a FunçãoTanques de ArmazenamentoDestinados ao estoque de produtos de alimentação, produtos derivados e insumos à pressão atmosférica.

Tanques de ResíduoProdutos fora de especificação ou provenientes de operações indevidas são enviados para estes tanques, onde aguardam o reprocessamento.

Tanques de MisturaUsados para obtenção de misturas de produtos, ou produtos e aditivos.Exemplo:– Tanques de gasolina;– Tanques de soluções cáusticas.

Tanques – Classificação quanto ao Tipo de Teto

Quanto ao tipo de teto, os tanques são

classificados em:

– Tanque de teto fixo, e

– Tanque de teto flutuante.

Tanques – Teto Fixo

Normalmente, possuem uma estrutura de sustentação do teto

que varia em função do tamanho do mesmo.

O tipo de teto fixo mais utilizado em refinarias de petróleo é o

de teto cônico (em forma de um cone voltado para cima com o

vértice no centro)

São utilizados somente para os derivados de petróleo mais

pesados (asfalto, gasóleo, óleo diesel, etc.) e para

produtos químicos (soda cáustica, amônia, etc.).


2

1

1 Aquecedor tipo Radiador

2 Suspiro


Os tanques de teto flutuante são utilizados para

armazenamento de produtos com frações leves

(petróleo, naftas, gasolinas, etc.). O teto flutuante no

produto armazenado evita a formação de espaço com

vapor.


1. Teto Flutuante;2. Flutuador;3. Pé de Apoio do Teto;4. Dreno do Teto;5. Câmara de Vedação;6. Escada Móvel do Teto;

123

4567

8 9

10

11

12

7. Anel de Reforço do Costado;8. Agitador;9. Indicador de Nível;10. Bóia;11. Dreno Tipo Sifão;12. Tubo para Medição

Tanques – Acessórios

Os tanques possuem diversos acessórios, tais como :

1 - Respiração

Alguns tanques pequenos de teto fixo possuem uma conexão

com ou sem válvula, no teto aberta direcionado para

atmosfera. Esta conexão visa evitar a formação de vácuo

ou pressão durante as operações de recebimento ou

envio e apresenta uma tela para evitar a entrada de chama

ocasional.

Tanques – Válvulas de Pressão e VácuoSeu uso é obrigatório em tanques de teto fixo. Tem a função de evitar a

formação de vácuo ou pressão alta durante as operações. Nestes

tanques, o vapor está em equilíbrio com o líquido. À noite, com

a redução da temperatura, há entrada de ar, enquanto, durante o

dia, essa válvula propicia a saída de ar + vapores devido à

elevação da temperatura.

Alguns tanques pequenos de teto fixo, possuem um sistema que evita

a formação de vácuo. Esse sistema é usado, quando há possibilidade

de formação de mistura explosiva dentro do tanque, devido à pequena

quantidade de vapores de hidrocarbonetos. Normalmente,

esses tanques armazenam produtos não inflamáveis, que, no entanto,

podem estar contaminados por pequenas quantidades de

hidrocarbonetos.

Tanques – Agitador

Dispositivo cuja finalidade é movimentar o produto, a fim de

homogeneizar as misturas de petróleo, gasolinas, entre

outras. Normalmente, essa homogeneização é feita pela

agitação do produto, por meio de uma hélice, acoplada a um

eixo acionado por um motor elétrico.

Tanques – Sistema de Aquecimento

Utilizado para aumentar a fluidez de alguns produtos de petróleo

sujeitos a congelamento, em condições de temperatura

ambiente. Esse aquecimento é feito através de serpentinas de

vapor.

Tanques – Isolamento Térmico

Sua finalidade, é diminuir a perda de calor nos tanques de

produtos aquecidos. Normalmente, são isolados os tanques

de asfalto e resíduos de vácuo, pois operam em alta temperatura.

Raros são os tanques que utilizam isolamento

térmico externamente em função do alto custo do

investimento e da manutenção dos mesmo.

Tanques – Sistema de Medição

Este sistema consta de uma bóia que flutua com o nível do

produto, ao longo de dois fios que servem como guia. O centro da

bóia é ligado a uma trena, que, após passar por uma série

de roldanas, apresenta a leitura direta num visor

colocado externamente no tanque.

Os tanques da área de transferência e estocagem

normalmente, são dotados do sistema de “TELEMETRIA”. Este

sistema é o mais moderno e possibilita a leitura, à

distância, do nível e da temperatura do produto.

Tanques – Sistema de Medição

A medição deve ser feita com toda a precisão, pois um erro

de milímetros, pode representar uma diferença bastante

significativa no volume.

A aferição desses sistemas é feita por meio de trena, a

prumo, que se faz descer manualmente através do tubo de

medição. Nesse caso, usa-se uma pasta especial

que acusará uma marca bem clara da interface

água- hidrocarboneto.

Tanques – Diques

A finalidade do dique é conter um possível vazamento

grande, com ou sem incêndio, evitando dessa forma que se

alastre para outras áreas. Por norma de segurança,

todos os tanques destinados a armazenar produto

inflamável, tóxico ou químico são dotados de diques. O

volume do dique tem que ser, no mínimo, igual ao do

tanque.

Purgadores - IntroduçãoPurgadores são equipamentos utilizados para eliminar

condensados das tubulações que transportam vapor ou ar comprimido. Os bons purgadores além de remover condensado, removem também o ar e outros gases incondensáveis que possam existir.O aparecimento de condensado em tubulações

de vapor pode se dar devido à perda de calor para o meio ambiente, arraste de gotículas, colocação em operação de determinado trecho de tubulação fria ou trechos de tubulações bloqueadas.O aparecimento de condensado em tubulações de

ar comprimido ocorre em conseqüência da condensação da umidade do ar ou do arraste do óleo de lubrificação dos compressores.

QUESTIONÁRIO

os metais contra a

1)O que é corrosão?

2) Quais os tipos de corrosão?

3)Como pode ser

protegido corrosão?4) O que é proteção catódica?

5) Quais os tipos de Tanques?

6) O que são purgadores?

7) quais os tipos ?

8) O que são separadores?

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