CAPÍTULO 6 – ENSAIOS DE CORROSÃOCAPÍTULO 6 – ENSAIOS DE CORROSÃO

6.1- Motivação6.1- Motivação

Apresentar algumas técnicas utilizadas para monitorar a corrosão visando o aumento da vida útil do equipamento e a integridade, resistência ao meio e segurança.

6.2-Introdução6.2-Introdução

Complexidade dos processos de corrosão

Grande número de ensaios de corrosão

Padronização (normas )

Comparação de resultados

O monitoramento da corrosão é tipicamente usado O monitoramento da corrosão é tipicamente usado nas seguintes situaçõesnas seguintes situações:

1- Onde os riscos são altos – pressões altas, temperaturas elevadas, processos inflamáveis, explosivos e tóxicos;

2- Onde os picos do processo podem causar alta corrosividade;

3- Onde mudanças nas condições de operação podem causar mudanças significativas na taxa de corrosão;

4- Onde são usados inibidores de corrosão

5- Onde constituintes são concentrados devido à repetição de ciclos;

6- Onde a vazão do processo é modificada;

7- Onde a saída da planta ou os parâmetros operacionais são mudados por especificações designadas;

8- Na evolução da corrosão em ligas;

9- Onde potencial induzido é usado para proteger sistemas e/ou estruturas;

10- Onde o produto de contaminação gerado pela corrosão é uma preocupação vital.

6.2.1 Objetivos/ Razões6.2.1 Objetivos/ Razões

1)- Determinação da qualidade do material.

2)- Comparação do comportamento de diversos materiais a um meio específico Seleção de materiais.

3)- Comportamento de um novo material.

4)- Determinação do meio em que um material tem comportamento satisfatório.

5)- Investigação de método de proteção.

6)- Determinação de contaminação de um meio por corrosão

do material.

7)- Estudo do mecanismo de corrosão.

6.3- Métodos de ensaio6.3- Métodos de ensaio

1- Ensaio de laboratório.

2- Ensaio de campo.

3- Ensaio de serviço

.

6.3.1- 6.3.1- Ensaio de laboratório.Ensaio de laboratório.

Preparação especial da amostra executando testes sob

condições controlada.

1- Aceleração.

2-Temperatura.

3- Tensões

4- Umidade

5- Composição do meio

6- Composição do material

7- Condições superfíciais

8- Estrutura e revestimentos e etc.

.

6.3.2- 6.3.2- Ensaio de campo.Ensaio de campo.

Amostras expostas ao meio quase idêntica ao de serviço.

1- Longa duração.

2-Resultados mais precisos

6.3.3- 6.3.3- Ensaio de serviçoEnsaio de serviço

Amostras colocadas na instalação real.

_Não práticas.

_Caros.

_Longo tempo de exposição.

6.5- Amostras para ensaios de corrosão6.5- Amostras para ensaios de corrosão

6.5.1- Preparação

Condição realCondição real

A variação da quantidade de óxidos

A variação dos Contaminantes

A variação da Rugosidade

.

Condição práticaCondição prática

Padronização

Bordas arredondadas

Lixa 120

Maior relação Área /Massa

Decapagem

Desengraxe

Passivação química (aço-inox)

6.5.2- Identificação da amostra

_marcação/ estampagem de no. e letras_marcação/ estampagem de no. e letras

_entalhes nas extremidades (materiais frágeis)

_furos de posicionamento

6.5.3- Número de amostra

Maior número de amostra Maior precisão

6.5.4- Duração do teste

Depende do parâmetro avaliadoDepende do parâmetro avaliado

**Ensaio de laboratório **Ensaio de laboratório Mais rápido Mais rápido

““Ensaio de intervalo planejado” Ensaio de intervalo planejado”

Efeito do t sobre a VcorEfeito do t sobre a Vcor

““Ensaio Atmosférico” ~4 anosEnsaio Atmosférico” ~4 anos

Painéis rurais >4 anosPainéis rurais >4 anos

““Ensaio de campo em água e solo” >4 anosEnsaio de campo em água e solo” >4 anos

6.5.5- Tamanho e forma da amostra

_Forma_Forma

_Asuperficiais/ Aquinas >>>>>_Asuperficiais/ Aquinas >>>>>

_Pites (amostras grandes devido ao fator de probabilidade)_Pites (amostras grandes devido ao fator de probabilidade)

_Especificação do material_Especificação do material

*Composição*Composição

*Fabricação*Fabricação

*Metalurgia*Metalurgia

6.6- Métodos de monitoramento e controle6.6- Métodos de monitoramento e controle

Cupons de corrosão Carretéis de teste Sensores de hidrogênio Sonda de resistência elétrica Sonda de polarização linear

6.6.1- Cupons de corrosão6.6.1- Cupons de corrosão

CARACTERÍSTICAS

São amostras de materiais instalados em um determinado meio corrosivo, para avaliação de seu comportamento

Instalados em by-pass pois devem poder ser retirados a qualquer hora sem necessidade de parada do processo

Sobre eles deve agir o mesmo meio corrosivo que esta agindo no equipamento em estudo

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Meio barato e eficaz Longos tempos de exposição Dificuldade de correlação entre

variáveis do processo corrosivo e variáveis do processo

O resultado vem em termo de taxa de corrosão por período

Teste de meios de prevenção à corrosão como inibidores e neutralizantes

Teste de resistência de materiais à corrosão

Figura - Diversas formas de cupons.

Cupons de corrosão Taxas de corrosão

onde:

Tc = taxa de corrosão (mm/ano)mi = massa inicial do cupom (g)mf = massa final do cupom (g) = massa específica do material do cupom (g/cm3)

tA

mmT fic

87600

6.6.2- 6.6.2- Carretéis de teste

CARACTERÍSTICAS

Recurso de pesquisa que permite o teste simultâneo de grande número de materiais em condições reais de serviço

Consiste de um certo número de cupons de diferentes materiais, isolados eletricamente entre si e fixados numa armação que é colocada dentro de equipamentos

VANTAGENS E DESVANTAGENS

Normalmente só é possível colocar os carretéis com o equipamento fora de operação

Pode ser necessária a colocação de mais de um carretel no mesmo equipamento, como por exemplo abaixo do nível da região de variação de nível e na fase vapor

É interessante colocar mais de um cupom de cada material para se obter melhor representatividade de processo corrosivo.

UTILIZAÇÃO: Nas refinarias seu uso tem se restringido a internos de torres, vasos de pressão, tubulações e permutadores.

6.6.3- Sensores de hidrogênio

CARACTERÍSTICAS

São instrumentos que permitem medir a geração de hidrogênio atômico decorrente das reações químicas de corrosão do aço

Sua importância decorre da presença de enxofre no processamento do petróleo

Os sensores de hidrogênio podem operar através de sensores de pressão, de volume e por células eletrolíticas

Equações estequiométricas para Ferro, enxofre e cianeto:

Fe + H2S FeS + 2H0

• Nesta reação há geração de hidrogênio na superfície metálica, sendo que parte deste hidrogênio penetra no metal e difunde-se causando sérios danos. Ao sair do material na superfície externa, combina-se novamente em hidrogênio molecular.

2466 SCNFeCNFeS

HCNFeCNHFe 262 46

Sensores por pressão e volume

CARACTERÍSTICAS

Os sensores de hidrogênio consistem de tubos de aço carbono com uma das extremidades fechadas

Esta extremidade será inserida no meio corrosivo e à outra extremidade válvulas de pressão ou volume são conectadas

O hidrogênio atômico que se difunde através do sensor volta a hidrogênio molecular no espaço interno causando variações de pressão e volume

Esta pressão ou volume é quantificada e fornece informações sobre o processo corrosivo

VANTAGENS E DESVANTAGENS

dificuldades de instalação dificuldade de correlação de variáveis interferência da pressão atmosférica

Sensores de hidrogênio por células eletrolíticas

Este tipo de sensor destina-se a medir a evolução da geração de hidrogênio para avaliar taxas de corrosão. Seu funcionamento dá-se principalmente pela variação de corrente elétrica causada pela redução de hidrogênio. Além das facilidades de instalação, este tipo de sensor ainda permite ligação para medida on-line.

6.6.4- Resistência elétricaCARACTERÍSITCAS Medição da taxa de corrosão a

partir de sensores que detectam redução de área transversal quando corroídos

A variação desta área provoca alterações na resistência elétrica no sensor, permitindo que se faça monitoramento da taxa de corrosão em tempo real

Este tipo de medição favorece o estudo das influencias dos parâmetros do processo nos parâmetros da corrosão

A equação segundo a qual a taxa de corrosão pode ser medida encontra-se abaixo:

onde, R = resistência () 1 = comprimento (cm) A = seção de área transversal (cm2) = resistividade (.cm)

AR

1

Resistência elétrica x cuponsCUPONS Este método fornece como resultados taxas de

corrosão que não levam em conta qualquer modificação de velocidade no processo corrosivo ao longo do tempo medido

RESISTÊNCIA ELÉTRICA fornece medições em tempo real que facilitam

a observação de variações de velocidade no processo corrosivo, fornecendo resultados para análises de correlação entre as variáveis do processo com as variáveis de corrosão

6.6.5- Polarização Linear

CARACTERÍSTICAS O funcionamento deste método é

baseado na medição de corrente entre eletrodos polarizados por uma tensão constante advinda do próprio processo de corrosão

No processo de corrosão há transferência de elétrons entre áreas anódicas e catódicas devido a dissolução iônica do metal sujeito a corrosão

A aplicação de uma diferença de potencial de polarização entre eletrodos que se corroem resulta em uma densidade de corrente medida, que está relacionada com a densidade de corrente de corrosão e o potencial de corrosão

VANTAGENS E DESVANTAGENS Seu uso é limitado a meios

corrosivos de alta condutividade elétrica e corrosão uniforme

Filmes de produtos de corrosão ou de depósito sobre seus eletrodos também apresentam interferências sobre as medidas

Este método propicia medidas instantâneas de taxas de corrosão

Esta técnica tem sido usada com sucesso na maioria dos meios corrosivos aquosos. Algumas das aplicações mais comuns são:

·        ** Sistemas de resfriamento de água;

·        ** Tratamento de água potável e sistema de distribuição;

·        ** Adoçamento de amina;

·        ** Sistemas de extração mineral;

·        ** Manufatura de papel e celulose e

** ** Produção de hidrocarbonetos livre de água.*