inspetor corrosão 3

Curso para Inspetor de pintura industrial 1

Zehbour PanossianAbril /2007

Tipos de corrosão• Generalizada (uniforme)• Corrosão por pite• Corrosão por concentração diferencial (em frestas)• Corrosão galvânica• Corrosão seletiva (grafítica, dezincificação)• Corrosão associada a escoamento de fluido

(corrosão-erosão, cavitação, turbulência)• Corrosão intergranular• Corrosão sob tensão e corrosão fadiga

• Ocorre em toda a extensão do metal.• Não há local preferencial para as regiões

anódicas e catódicas

A

AAA

A

A

AA C C

CCCC

C

CC

A A

C CC

AA ACC A

METAL

A = anodo C = catodo

Material polido

Depois de sofrer corrosão generalizada

Conseqüências:• a superfície do material fica rugosa (a rugosidade depende do

tamanho e da distribuição dos anodos e catodos); • ocorre uma diminuição da espessura (afinamento) do material.

IPT

Corrosão generalizada ou uniforme ?

Há controvérsias......

• Como a superfície do metal é um emaranhado de anodinhos e catodinhos, a corrosão não pode ser totalmente uniforme: haverá crateras rasas, o metal ficará mais rugoso, etc.....

• Há autores que classificam como: corrosão generalizada uniforme e não-uniforme.

Papel da corrosão generalizada no contexto da

economia• Em termos de toneladas de metal corroído

• Mas é o menos perigoso.

• É previsível desde que se tenham dados.• Existem três fontes de consulta consagrados:

NACE, Rabald e Dechema.• Consultas: livros, artigos.• E em último caso: ensaios de laboratório.

Importante

Corrosão generalizada é problema dos metais que não se passivam no meio considerado.

Qualquer metal pode sofrer corrosão generalizada, depende do meio.

Aço-carbono em hidróxido de sódio passiva e não apresenta corrosão generalizada.

Exemplos

zinco e metais ferrosos em meio ácido;corrosão atmosférica do zinco, do aço-carbono, do aço-aclimável, do cobre;o ouro em água régia (mistura de ácido clorídrico e nítrico);aço inoxidável em ácido clorídrico.

É possível determinar taxa de corrosão

U tilização dom aterial

Taxa de corrosão(m m /a )

Totalm ente resistente < 0,1

N ão resistente,utilizável em certoscasos

0,1 – 1,0

Corrosão severa, não-utilizável

1

Ensaios para determinação da taxa de corrosão

• não há nem norma e nem uma metodologia preestabelecida;

• deve-se avaliar as condições de uso e tentar reproduzir;

• não há regras rígidas;• normalmente prepara-se o material na forma de

corpos-de-prova de área e massa conhecidas;• limpa-se adequadamente;• expõe-se ao meio corrosivo por período pré-

determinado;

Ensaios para determinação da taxa de corrosão

• tira-se o corpo-de-prova que na maioria das vezes fica coberta com produtos de corrosão;

• escolhe-se um meio capaz de dissolver os produtos de corrosão (ou ataque os produtos de corrosão com velocidade muito maior do que o ataque ao substrato) – ASTM G1;

• imerge-se nesta solução por tempo prédeterminado (normalizado) ou por decapagens sucessivas);

• determina-se a massa final;

Ensaios para determinação da taxa de corrosão

• finalmente determina-se a taxa de corrosão:4

tempo.ÁreammTaxa finalinicial −

=

Ensaios não-acelerados de

corrosão

CORROSÃO ATMOSFÉRICA

Válvula de uma tubulação de uma planta de soda cáustica em Maceió.Planta petroquímica.

Ambiente extremamente agressivo

Corrosãoatmosférica:

ambienteextremamente

agressivoCorroeu muito:

visível e previsível

Dava para evitar:Não-visível, mas previsível

Água extremamente agressiva: pH=6,6 (deve ser > 7,5 DIN 50930)Alcalinidade= 7,9 mg/l em CaCO3 (> 200 mg/l)Índice de saturação: -2,8 (ruim para o aço)

Falando sobre pite

• É um tipo de corrosão localizada que se caracteriza pelo ataque de pequena áreas de uma superfície que se mantém passivo.

• A célula de corrosão responsável por este tipo de ataque é constituída por pequenos anodos (áreas atacadas) e catodo de grande área.

A AAC C C C C C C C C C C C C C C C

• As velocidades de corrosão são via de regra muito elevadas ocasionando a danificação dos componentes metálicos mais rapidamente quando comparada `as danificações determinadas por corrosão generalizada

Geometria de pites

Mecanismos: são vários• Metais passiváveis na presença de cloretos.• Presença de depósitos: por exemplo o Al na

atmosfera com SO2.• Presença de inclusões mais nobres ou menos

nobres• Presença de carepas descontínuas.

ComposiçãoElemento Resistência à corrosão por pite

Cromo.............................aumentaNíquel.............................aumentaMolibdênio.......................aumentaNitrogênio........................aumentaVanádio e Rênio................aumentaManganês........................aumentaSilício..............................diminui mas aumenta na

presença do MoTitânio............................diminui em altos teores

pois forma fase propícia àiniciação de pites (em baixos teores suficientes par evitar sensitização é benéfico)

Usina de Usina de aaçúçúcarcar

Tubos de vinho sem levedura (continha cerca de 0,15% de cloreto e 0,5% de sulfato)Meio não propício

IPT

Este tipo de corrosão ocorre devido à heterogeneidade no meio

• Este tipo de corrosão pode ocorrer quando se estabelece uma concentração diferencial de algum agente ativo no meio.

• Por exemplo: pode-se ter uma quantidade de inibidor menor numa fresta do que fora da fresta. O metal na fresta corroerápois não estará inibido.

• Dentro da fresta posso ter maior concentração de íon metálico.

• O mais comum é quando tenho diferença de concentração de oxigênio dissolvido dentro e fora da fresta. Na fresta o teor deoxigênio é menor.

Quando ocorre aeração diferencial

Não se deve generalizar: primeiro precisa ver se o metal se passiva ou não

• Primeiro caso: passiva-se

Os metais precisam do oxigênio para passivar:então onde tem oxigênio, o metal écomo se fosse mais nobre....

• Segundo caso: não se passiva

Onde tem oxigênio corroi mais ....

• Na fresta tem menos oxigênio: então toda corrosão em fresta é corrosão por aeração diferencial.....

A fresta tem outras peculiaridades: • concentração diferencial de outras espécies

(inibidores);• retenção de eletrólito;• concentração de poluentes;• maior tempo de molhamento.

Frestas surgem todo dia, toda hora

• fatores geométricos (soldas, FRESTAS;)• contato metal/metal e metal/não-metal;• depósitos;• trincas e pites.

Mecanismo: meio aerado neutro

• Dentro e fora da fresta:Me ⇒ Me+n + neO2 + 2H2O + 4e ⇒ 4OH-

• O O2 consumido é reposto fora da fresta. Dentro da fresta não.....

• Dentro da fresta: eletrólito desaeradoFora da fresta: eletrólito aerado.

Mecanismo: meio aerado neutro

• Depois, as reações ficam diferentes:dentro da frestaMe ⇒ Me+n + nefora da frestaMe ⇒ Me+n + neO2 + 2H2O + 4e ⇒ 4OH-

• Conseqüência: acúmulo de íons metálicos dentro da fresta (transporte de matéria difícil).

Mecanismo: meio aerado neutro

• Dentro da fresta: limite de solubilidadeFe2+ + 2H2O → Fe(OH)2 + 2H+

acidificação no interior da fresta devido aumento de H+

• Conseqüência: migração de íons negativos OH- e Cl-.• Aumento de Cl- dentro da fresta

Exemplos

• Aços austeníticos ao Mo: alta resistência àcorrosão por pite, podem sofrer corrosão em frestas;

• Aços inoxidáveis em meio ácido sulfúrico: necessita oxigênio para passivação.

• Meios contendo inibidores de corrosão: os inibidores podem não ser prontamente repostos na fresta.

Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na FrestasGarrafas tGarrafas téérmicasrmicas

Garrafas tGarrafas téérmicasrmicasCorrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas

Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas

Origem do problemaOrigem do problemaProcesso de fabricaProcesso de fabricaççãoão

sabão para trefila para facilitar o sabão para trefila para facilitar o repuxo;repuxo;o sabão continha o sabão continha ííons cloreto;ons cloreto;borracha nitrborracha nitríílica lica éé muito permemuito permeáável;vel;o vapor migrava atravo vapor migrava atravéés da borracha.s da borracha.

Corrosão por Pite na FrestasCorrosão por Pite na Frestas

Corrosão em placas de trocador de Corrosão em placas de trocador de calor 304calor 304

Placas de trocador de calor de uma autoclave Placas de trocador de calor de uma autoclave para rapara raçção ão úúmida, apresentaram corrosão mida, apresentaram corrosão apapóós 2,5 anos de uso: 70 placas com corrosão s 2,5 anos de uso: 70 placas com corrosão (total 75)(total 75)De um lado circula De um lado circula áágua quente proveniente gua quente proveniente da autoclave (sistema fechado) e do outro da autoclave (sistema fechado) e do outro lado lado áágua da torre de resfriamento gua da torre de resfriamento (abastecida por cinco po(abastecida por cinco poçços artesianos).os artesianos).

IPT

Fresta 2Análise por EDS indicoupresença do elemento cloronos pontos de corrosão

Aço-carbono

Aço inoxidável

Relembrando alguns conceitos e introduzindo outros...

• Num processo de corrosão, surgem regiões catódicas e anódicas: as catódicas são mais nobres e as anódicas menos nobres.

MAIS NOBRE: significa que tem menos tendência à corrosão. Portanto, apresenta tendência a perder elétrons.

MENOS NOBRE: significa que tem mais tendência à corrosão. Portanto, apresenta tendência a ganhar elétrons.

Fe

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC Cu

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC

Fe

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC Cu

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC

Me

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC

• Zinco• Alumínio• Aço ou ferro• Aço inoxidável ativo• Níquel ativo• Cobre• Aço inoxidável passivo• Titânio• Ouro

Fe

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC Cu

A C

A C

ACAC

A C

ACA C

ACFe

A C A C

A C

ACA C

ACAC

AC Cu

A C A C

A C

ACA C

ACAC

ACFe

A A A A

A A

AAA A

AAAA

AA Cu

C C C C

C C

CCC C

CCCC

CC

No catodo(sobre o Cu )

O2 + 2H2O + 4e → 4OH-

No anodo(sobre o Fe)Fe → Fe2+ + 2e

Dois metais dissimilares num mesmo meio e com contato

elétrico

Efeito de área: área anódica pequena determina aceleração da corrosão

Resistividade do meio

No deserto

Na atmosfera úmida

Na água destilada

Na água do mar

No HCl

Deu corrosão no aço-carbono

Optou-se pintar só o aço carbono

Corrosão por deslocamento

galvânico

SEMe → Me2+ + 2e

ENTÃOA + ne → B

A corrosão (oxidação) do metal ocorreráSE E SOMENTE EXISTIR

uma outra espécie capaz de se reduzir.

Me3+ + e → Me2+

Men+ + ne → MeNO3

- + 2e → NO + 2H2OCl2 + 2e → 2Cl-

Em alguns casos especiais

Men+ + ne → Me

Nos catodos:

Além dos nossos conhecidos

Cu2+ + 2e → Cu

Fe Nos anodos:

Fe → Fe2+ + 2e

AA

AA

A

A

C

A

C

C

CC

C

Cu2+

Um erro muito comum ...

AçoCobre

Corrosãosevera em tubode caldeiramal projetada

““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico

Material - Aço ABNT 316 L

““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico

Problema - corrosão na cabeça do parafuso

O médico não conseguia soltar o parafusoA fenda estava oxidadaRetirada com alicate

““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico

Análise metalográfica

““CorrosãoCorrosão”” em implante cirem implante cirúúrgicorgico

O parafuso era tipo Halen e foi apertado com chave de fenda

A chave quebrou e oxidou

Finalizando ......

D e f i n i ç ã o

METALMeio de

exposição

Fe2+

Zn2+

Al3+

METAL CORROÍDO

FeZnAl

eletrólitoeletrólito

Mez+

Mez+

Mez+Mez+

Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo

eletrólito

Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo

Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo

eletrólito

Metal Íons metálico + energiaMeio corrosivo

eletreletróólitolito

V

Metal Íons metálico + energia

Meio corrosivo

eletrólito

Mudar o materialModificar o meio (inibidores)Fornecer energia ao sistemaFazer proteção por barreira

Seleção de materiais

• Há uma variedade muito grande de ligas metálicas, especialmente as ferrosas, cada qual apresentando resistência à corrosão em meios específicos.

• Existem disponíveis manuais (handbook) que podem ser utilizados para a seleção de materiais.

• Na ausência de dados na literatura, deve-se conduzir ensaios em laboratório tentando simular as condições de campo.

• A seleção adequada de materiais é tarefa difícil e requer conhecimentos de especialistas, que deverão planejar ensaios para avaliar a probabilidade de ocorrência de todos os tipos de corrosão.

Condicionamento do meio - inibidores

• Inibidores são substâncias ou misturas de substâncias que, em concentrações adequadas no meio corrosivo reduzem a corrosão.

• Os inibidores podem agir sobre as reações anódicas: podem reagir com os íons de ferro e formar compostos insolúveis.

Condicionamento do meio - inibidores• Os inibidores podem agir sobre as reações

catódicas: podem reagir fazer uso da alcalinidade produzida pelas reações anódicas e formar compostos insolúveis, como o carbonato de cálcio.

• Os inibidores podem reagir com o oxigênio dissolvido retirando do meio a substancia responsável pela reação catódica (desaeração).

Proteção catódica

• É a técnica que consiste em abaixar o potencial de eletrodo da interface metal/meio para um valor abaixo do potencial de equilíbrio e torná-lo imune àcorrosão.

Equilíbrio

Potencial medido (polarização anódica)

Potencial medido (polarização catódica)

Fe2+ + 2e ⇐ Fe

Fe2+ + 2e ⇒ Fe

Fe2+ + 2e ⇔ Fe

Como abaixar o potencial ?

• Coloca em contato elétrico a estrutura a ser protegida com um metal menos nobre.

• Ou aplica um potencial meos nobre com um retificador..

É uma corrosão galvânica: o metal menos nobre corroi, portanto valem as mesmas considerações da corrosão galvânica

Proteção com revestimentos

Os revestimentos podem ser metálicos, inorgânicos e orgânicos.

• Metálicos: zinco, níquel, cobre• Inorgânicos: cromatização, anodização e

fosfatização.• Orgânicos: tintas e vernizes..

Revestimentos metálicos:metais aplicados sobre substratos (metálicos ou não-metálicos) com espessura consideravelmente menor do que a do substrato.

Revestimentos nobres:metal do revestimento mais nobre que o metal do substrato

substrato

Revestimento nobre

Revestimento de sacrifício:metal do revestimento menos nobre que o metal do substrato

substrato

Revestimento de sacrifício

Revestimento nobre

O que governa a escolha ?

Se o requisito for só proteção contra corrosão

Se o requisito for proteção contra corrosão associado a um outro fator como, por exemplo, condutividade

AlCdZnZn/Al, Zn/Fe, Zn/Co, Zn/Ni.

CuNiCr

Revestimentos inorgânicos• Geralmente são revestimentos de conversão.• Os mais comuns são:

cromatização: sobre o zinco e cádmio, para proteção contra corrosão durante armazenamento e transporte;

fosfatização: sobre o aço-carbono e o zinco muito utilizados como pré-tratamento;

anodização: sobre o alumínio, para proteção contra corrosão e pré-tratamento para pintura;

oxidação preta: para ancoragem de óleo.

O que O que éé tratamento de conversão ?tratamento de conversão ?

T ratamento de conversão é a “ co nversão” de

um metal em um sal do metal a través de

reaçõ es e le troq uímicas q ue po dem o co rrer

tanto devido à imp o sição d e co rrente como

d evid o ao a taq ue d o metal p o r um o xid ante

p resente na so lução .

Em outras palavras:Em outras palavras:Composto do metal (composto de ferro)

Metal (Fe)

Fe

Composto de ferro

Cromatização

• Conhecido também como bicromatização ou passivação;

• utilizada principalmente sobre o zinco e cádmio eletrodepositados, com o objetivo de garantir ausência da corrosão do revestimento durante armazenamento e transporte.

Resistência à corrosão

• proteção por barreira: oferecida pelos compostos de Cr3+. As azuis e incolores são ricas em Cr3+: proteção principalmente por barreira;

• proteção por inibição: oferecida pelos compostos de Cr6+. Amarelo iridescente é mais rica em Cr6+.

Água com Cr6+: Sem corrosão

Água: corrosão

Pós-tratamento com soluções contendo sais de cromo trivalente.

Devido às questões ambientais, começou-se a tentar só com cromo trivalente.

Hoje nem isto é aceito.Existem muitas alternativas no mercado, não com as mesma propriedades da cromatização.

Cada dia surge uma nova.

TRATAMENTO TRATAMENTO DE SUPERFDE SUPERFÍÍCIE POR CIE POR

FOSFATIZAFOSFATIZAÇÇÃOÃO

Fosfato do metal (fosfato de ferro)Metal Fe

Fe

Fosfato de ferro

Base para pinturaBase para pintura

AderênciaAderênciadas tintas

SuperfSuperfííciescieslimpas das tintaslimpas

Aumento daAumento daresistência resistência àà corrosãocorrosão

Primeira:limpeza Primeira:limpeza

• Para fosfatizar a superfície deve estar limpa;

• se não, já se rejeita a própria fosfatização.

Segundo: aderência

Terceiro: qualquer esquema de pintura apresentarásempre resistência à corrosão superior se aplicada

sobre camadas fosfatizadas.

Corrosão associada à corrente elétrica

Corrente eletrônica

R R

Corrente iônica