CONCEITO DE CORROSO o ataque destrutivo sofrido por um material em conseqncia de ao qumica ou eletroqumica do meio, podendo estar ou no associado a esforos mecnicos. A corroso pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metlicos como os aos ou as ligas de cobre, por exemplo, ou no metlicos, como plsticos, cermicas ou concreto. Algumas condies especficas devem estar presentes antes que uma clula de corroso passe a atuar: 1. 2. 3. 4. Existncia de um anodo e de um catodo. Existncia de um potencial eltrico entre o anodo e o catodo. Deve existir um caminho metlico conectando eletricamente o anodo e o catodo. O anodo e o catodo devem estar imersos num eletrlito eletricamente condutivo.

Figura: Clula de corroso

Os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deteriorao por corroso: - Corroso Eletroqumica; - Corroso Qumica.

O processo de corroso eletroqumica so mais freqentes na natureza e se caracterizam basicamente por:

Necessariamente na presena de gua no estado lquido; Formao de uma pilha ou clula de corroso, com a circulao de O processo eletroltico de corroso pode ser decomposto em trs

eltrons na superfcie metlica.

etapas principais, tais como: Processo catdico recepo de eltrons, na rea catdica, pelos ons ou molculas existentes na soluo; Processo andico passagem de ons para a soluo; Deslocamento dos eltrons e ons ocorre a transferncia dos eltrons das regies andicas para as catdicas pelo circuito metlico e uma difuso de nions e ctions na soluo. J os processos de corroso qumica so, por vezes, denominados corroso ou oxidao em altas temperaturas. Estes processos so menos freqentes na natureza, envolvendo operaes onde as temperaturas so elevadas. Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por: Ausncia da gua lquida; Temperaturas, em geral, elevadas; Interao direta entre o metal e o meio corrosivo. Meios Corrosivos - Atmosfera: o ar contm umidade, sais em suspenso, gases industriais, poeira, etc. O eletrlito constitui-se da gua que condensa na superfcie metlica, na presena de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo;

- Solos: os solos contm umidade, sais minerais e bactrias. Alguns solos apresentam tambm, caractersticas cidas ou bsicas. O eletrlito constitui-se principalmente da gua com sais dissolvidos; - guas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas guas podem conter sais minerais, eventualmente cidos ou bases, resduos industriais, bactrias, poluentes diversos e gases dissolvidos. O eletrlito constitui-se principalmente da gua com sais dissolvidos. Os outros constituintes podem acelerar o processo corrosivo; - gua do mar: estas guas contm uma quantidade aprecivel de sais. Uma anlise da gua do mar apresenta em mdia os seguintes constituintes em gramas por litro de gua: Cloreto (Cl-) Sulfato (SO ) Bicarbonato (HCO) Brometo (Br-) Sdio (Na+) Magnsio (Mg 2+) Potssio (K+) Fluoreto (F-) Clcio (Ca2+) Estrncio (Sr+2) cido Brico (H3BO3 )-

18,9799 2,6486 0,1397 0,0646 10,5561 1,2720 0,3800 0,0013 0,4001 0,0133 0,0260

- Produtos qumicos: os produtos qumicos, desde que em contato com gua ou com umidade e formem um eletrlito, podem provocar corroso eletroqumica.

Custo da Corroso - INDSTRIA (Qumica, Petrolfera, Naval, Automobilstica); - CONSTRUO CIVIL; - MEDICINA; - OBRAS DE ARTES. Perdas Diretas: Os custos de substituio das peas que sofrem corroso; Mo-de-obra; Energia; Os custos e a manuteno dos processos de proteo (recobrimentos, pinturas, proteo catdica). Perdas indiretas: A perda do produto; As paralisaes acidentais para a substituio de um tubo corrodo; A perda dos produtos; A perda da eficincia, proveniente da diminuio de transferncia de calor atravs de produtos de corroso acumulados. Nmero de oxidao O nmero de oxidao de um tomo numa molcula ou num on se define como a carga eltrica do tomo. Regra para determinar os nmeros de oxidao: 1)- Cada tomo, em um elemento puro, tem o numero de oxidao igual a zero. Ex: S ou I2; 2)- ons constitudos por um tomo, o numero de oxidao igual carga do on. Ex: Al2O3 (Al+3 e O-2 );

3)- O flor sempre -1 nos compostos com outros elementos; 4)- Os halognios Cl, Br, e I so sempre -1 nos compostos, exceto quando combinados com O ou o F; 5)- Na maioria dos compostos, o nmero de oxidao do H +1, exceto em hidretos metlicos onde -1; e do O -2, exceto no FeO: +2 e nos perxidos -1; 6)- ons monoatmicos, como por exemplo, S-2, o nmero de oxidao igual carga do on. Logo: vale -2; 7)- A soma algbrica dos nmeros de oxidao num composto neutro igual a zero: num poliatmico, a soma deve ser igual carga do on. Sistema redox Reao redox processos qumicos que envolvem a transferncia de eltrons de uma molcula, tomo ou on para outro reagente. Oxidao e reduo Oxidao aumento do nmero de oxidao; Reduo decrscimo no nmero de oxidao; Agente oxidante substncia que promove uma oxidao ao mesmo tempo em que ela se reduz no processo: bom aceitador de eltrons. Agente redutor a substncia que doa eltrons promovendo a reduo de outra substncia e ela oxidada no processo: bom doador de eltrons. Ex: Fe2O3 (s) + 3 CO (g) 2 Fe (s) + 3 CO2 (g)

2. Classificao da Corroso quanto natureza Corroso Qumica ataque de um agente qumico diretamente sobre o material (metlico ou no) no necessita da presena de gua Corroso por um gs na ausncia de camada protetora; Corroso em solues no-aquosas (alguns solventes orgnicos); Ex.: Zn + H2SO4 ZnSO4 + H2

Corroso de materiais no metlicos (degradao). Exs.: Polmeros (plsticos) => reaes qumicas (como hidrlise do PET) causam quebra das macromolculas com perda das caractersticas do material; Concretos => destruio pela ao dos poluentes

corroso qumica em poste de concreto

Corroso Eletroqumica processo espontneo que ocorre quando o metal ou liga est em contato com um eletrlito acontecem, simultaneamente, reaes andicas e catdicas. realiza-se necessariamente presena de gua na

Deslocamento de eltrons e ons => transferncia dos eltrons das regies andicas para as catdicas pelo circuito metlico e uma difuso de nions e ctions na soluo Processo andico => passagem de ons para a soluo Processo catdico => recepo de eltrons, na rea catdica

Ex.: Formao de ferrugem reao andica (oxidao): Fe Fe 2+ + 2ereao catdica (reduo): 2 H2O + 2eH2 + 2 OHRegio intermediria: Fe(OH)2 Fe2+ + 2 OH ferroso hidrxido

Em alta % de O2: 2 Fe(OH)2 + H2O + O2 2 Fe(OH)3 2 Fe(OH)3 Fe2O3.H2O + 2 H2Oalaranjado/ castanho-avermelhado

Em baixa % de O2: 3 Fe(OH)2

Fe3O4preto

+ 2 H2O + H2

Ocorrncias: Corroso atmosfrica Corroso por solues aquosas Corroso no solo em presena de umidade Corroso por um gs em presena de uma camada de corroso (filme),

Corroso Eletroltica tipo de processo eletroqumico noespontneo provocado por correntes de fuga aplicao de corrente eltrica externa Costuma ocorrer em tubulaes submersas ou enterradas (oleodutos, gasodutos, adutoras, cabos telefnicos)

metal forado a agir como anodo ativo deficincias isolamento aterramento

corroso eletroltica em tubulao industrial

Tabela de potenciais de reduo Baseia-se no eletrodo padro de hidrognio(E = 0,0V medido a 25C e 1mol/L)

Pilhas Eletroqumicas So dispositivos capazes de transformar energia qumica em energia eltrica ou energia eltrica em energia qumica. Pilhas eletroqumicas so formadas basicamente por: 1)- Anodo eletrodo onde saem os eltrons eletrodo em que h a oxidao ocorre a corroso 2)- Catodo eletrodo onde chegam os eltrons eletrodo em que h a reduo no ocorre a corroso 3)- Eletrlito condutor (usualmente um lquido) contendo ons que transportam a corrente eltrica ( sentido: anodo- catodo) 4)- Circuito metlico ligao metlica entre anodocatodo por onde escoem os eltrons (sentido: anodo- catodo)

OBS: Retirando-se do sistema: catodo, eletrlito ou circuito metlico, destri-se a pilha => impede-se a corroso A fora eletromotriz de uma pilha a diferena de potencial (ddp) entre os eletrodos

A ddp est presente em um sistema quando: Os eletrodos so constitudos de diferentes substncias e possuem, portanto, diferentes potenciais ou Os eletrodos so da mesma substncia, mas as solues contm concentraes diferentes ou Os eletrodos so da mesma substncia e as solues contm concentraes iguais, mas os eletrodos esto submetidos a diferentes presses parciais de substncias gasosas Ecel = Ered (catodo) - Ered (anodo) Se o potencial de reduo da clula for positivo Reao espontnea

Exemplo: Semi-equaes: oxidao (+0,34V) reduo (+0,76V) Eq. Global Cu(s) Zn(s) + Cu2+(aq) Zn2+(aq) + Cu2+(aq) + 2e Cu(s) Zn (s) Zn2+(aq) + 2e

Dessa forma: Zn a espcie redutora

cede eltrons sofre oxidao ganha eltrons sofre reduo

Cu

2+

a espcie oxidante

OBS: Ocorrncia das pilhas de corroso potenciais de eletrodos diferentes, com diferena de potencial entres eles (dois pontos da superfcie metlica).

Principais Tipos De Pilhas 1)- Pilha de Eletrodos Metlicos Diferentes (Pilha Galvnica) Ocorre entre dois metais ou ligas diferentes que estejam em contatos e imersos em um mesmo eletrlito; Deve haver um anodo e um catodo para que possa ter a diferena de potencial entre eles; Deve ter um caminho eltrico (fio condutor de eletricidade que ligue o anodo ao catodo); uma corroso localizada; Ocorre perfuraes no material metlico (que funciona como anodo); Ocorrem em: Caldeiras em presena de sais (tubos de caldeira de ao carbono onde ocorrem depsitos de cobre ou xidos de cobre (gua de alimentao ou impurezas de bronze)). Tanques de ao de carbono ou galvanizado (ocasionada pela presena de cobre ou compostos originados pela ao corrosiva ou erosiva sobre a tubulao de cobre que alimenta o tanque). OBS: O metal mais ativo na tabela de potencial de eletrodo funciona como anodo da pilha galvnica cede eltrons ocorre a corroso (sentido corrodo). EX: Ferro em contato metlico com cobre e imersos em um eletrlito (gua salgada)

Proteo contra a corroso Galvnica: Uso de materiais de nobreza prximos; Isolamento dos materiais de nobrezas diferentes (Ex: teflon); Aplicao de revestimentos protetor do anodo e do catodo; Inibidores de corroso;

OBS: Os inibidores so compostos qumicos que, quando adicionados ao meio corrosivo, diminuem a sua agressividade.

Tipos de pilhas de eletrodos metlicos diferentes (Pilha Galvnica): 1.1)- Pilha de ao local Ocorre quando o anodo e o catodo esto em contato direto, em presena de um eletrlito; Aparece em um mesmo material devido a heterogeneidades diversas, decorrentes de composio qumica do material, textura do material, tenses internas, dentre outras. EX:

1.2)- Pilha ativa-passiva Metais e ligas tendem a tornar-se passivos devido formao de uma pelcula fina e aderente de xido ou outro compostos insolvel na superfcie (Ex: alumnio, chumbo, ao inoxidvel, ferro dentre outros); Pelcula formada faz com que o material funcione como reas catdicas; Uma pequena danificao a pelcula de proteo (por ao mecnica ou pela ao de ons halogenetos (especialmente Cl-) ocorre formao de reas ativa (andica) aparecimento de uma pilha proporciona corroso localizada. EX:

2)- Pilhas de concentrao Ocorre entre materiais metlicos de mesma natureza, mas que podem originar uma diferena de potencial, ocasionando processos de corroso; Ocorre quando se tem um mesmo material metlico em contato com diferentes concentraes de um mesmo eletrlito ou em contato com o mesmo eletrlito, porem em locais em que o teores de gases dissolvidos so diferentes. Tem-se primeiro caso uma pilha de concentrao inica e no segundo caso uma pilha de aerao diferencial.

2.1)- Pilha de concentrao inica Esta pilha surge sempre que um material metlico exposto a concentraes diferentes de seus prprios ons (solues de concentraes diferentes); Ela ocorre porque o eletrodo torna-se mais ativo quando decresce a concentrao de seus ons no eletrlito; Ex:

OBS: O interior da fresta recebe pouca movimentao de eletrlito, tendendo a ficar mais concentrado em ons de metal (rea catdica), enquanto que a parte externa da fresta fica menos concentrada (rea andica), com conseqente corroso das bordas da fresta.

2.2)- Pilha de aerao diferencial Pilha constituda de eletrodos de um s material metlico em contato com um mesmo eletrlito, mas apresentando regies com diferentes teores de gases dissolvidos; Esta pilha formada por concentraes diferentes do teor de oxignio; De forma idntica pilha de concentrao inica diferencial, esta pilha tambm ocorre com freqncia em frestas. Apenas as reas andicas e catdicas so invertidas em relao quela. Assim, o interior da fresta, devido a maior dificuldade de renovao do eletrlito, tende a ser menos concentrado em oxignio (menos aerado), logo, rea andica. Por sua vez a parte externa da fresta, onde o eletrlito renovado com facilidade, tende a ser mais concentrada em oxignio (mais aerada), logo, rea catdica. O desgaste se processar no interior da fresta.

A diferena de concentrao de oxignio origina uma diferena de potencial. 2)- Pilha Eletroltica Se caracteriza por ser um processo eletroqumico, que se d com a aplicao de corrente eltrica externa, ou seja, trata-se de uma corroso no-espontnea; Esse fenmeno provocado por correntes de fuga, tambm chamadas de parasitas ou estranhas, e ocorre com freqncia em tubulaes de petrleo e de gua potvel, em cabos telefnicos enterrados, em

OBS:

tanques de postos de gasolina dentre outros. Geralmente, essas correntes so devidas a deficincias de isolamento ou de aterramento, fora de especificaes tcnicas; Quando elas (corrente de fuga) atingem instalaes metlicas enterradas podem ocasionar intensa corroso localizada; A taxa de corroso depende: Intensidade da corrente; Distncia entre estruturas interferente e interferida e localizao da fonte de corrente interferente; Existncia ou no de revestimentos e qualidades deste; EX:

Figura: Corroso eletroltica em tubos de ao-carbono provocada por corrente de fuga OBS:

Tubulaes enterradas oleodutos, gasodutos, adutoras, cabos de telefnicos com revestimentos metlico (chumbo) freqentemente sujeitos a casos em que a correntes eltricas de interferncia que abandonam o seu circuito normal para fluir pelo solo ou pela gua atingem instalaes metlicas enterradas corroso.

O que determina quem catodo e anado numa pilha eletroltica?Aplicao de energia externa plo anodo Aplicao de energia externa plo catodo

Regio onde a corrente eltrica entra no eletrlito rea andica reao para um metal M qualquer : M M + + ne Regio onde a corrente eltrica abanda o eletrlito e entra na estrutura rea catdica pode ocorrer qualquer uma das reaes a seguir: H2O + O2 + 2e 2 OH (meio neutro aerado) H2O + + 2e H2 + 2 OH (meio neutro no aerado) 2 H+ + O2 + 2e H2O (meio cido aerado) 2 H+ + 2e H2 (meio cido no aerado) OBS: O anodo vai sendo consumido (perda de massa) e o catodo deposita-se como cobre puro.

Formas de Corroso As formas segundo as quais a corroso pode manifestar-se so definidas principalmente pela aparncia da superfcie corroda: Corroso uniforme caracterizada pelo ataque de toda a superfcie metlica em contato com o meio corrosivo com a conseqente diminuio de espessura. Ex1: Dissoluo de um pedao de ao ou zinco imerso em cido sulfrico diludo, que ocorre a uma taxa uniforme sobre toda a superfcie. EX2:

Corroso por placas produtos de corroso se formam em placas e se desprendem progressivamente. Comum em metais que formam pelculas, inicialmente protetoras, mas que, ao se tornarem espessas, fraturam e perdem aderncia, expondo o metal a novo ataque.

Corroso alveolar a corroso se processa na superfcie metlica produzindo sulcos ou escavaes semelhantes a alvolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que o seu dimetro. freqente em metais formadores de pelculas semiprotetoras ou quando se tem corroso sob depsito, como no caso de corroso por aerao diferencial.

Corroso por Pite uma corroso localizada que consiste na formao de cavidades de pequena extenso e razovel profundidade. Ocorre em determinados pontos da superfcie enquanto que o restante pode permanecer praticamente sem ataque. Ocorre em geral pela ao dos chamados ons halogenetos (Cl-, Br-, I-, F-) e esta dissoluo localizada da pelcula gera uma rea ativa que diante do restante passivado provoca uma corroso muito intensa e localizada.

Figura: corroso por Pite Corroso intergranular ou intercristalina ocorre quando existe um caminho preferencial para a corroso na regio dos contornos de gro. Observando-se que os gros vo sendo destacados medida que a corroso se propaga. Em geral, ocorre perda das propriedades mecnicas e podem fraturar quando solicitado por esforos mecnicos. EX: Nos aos inoxidveis, a diferena na composio qumica se deve formao de uma zona empobrecida em cromo nas vizinhanas dos contornos de gro, em conseqncia da precipitao de carbonetos de cromo.

Figura: Corroso intergranular Corroso intragranular ou transcristalina a corroso se manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos gros da rede cristalina do material metlico.

Figura: Corroso intragranular

Corroso filiforme Processa-se sob a forma de finos filamentos, mas no profundos, que se propagam em diferentes direes. Tipo de corroso que se processa sob a forma de filmes de revestimentos, especialmente de pintura.

Figura: Corroso filiforme

Corroso por esfoliao incluses nos contornos dos gros se transformam em produtos de corroso ao longo de planos paralelos superfcie metlica exercem presso sobre as camadas no corrodas desintegrao do material em formas de placas paralelas superfcie da material metlico.

Figura: Corroso por esfoliao - liga de alumnio com esfoliao em rea de fresta sujeita a estagnao de soluo aquosa de cloreto de sdio

Mtodos de Controle da Corroso Isolamento Eltrico isolar a tubulao de estruturas metlicas estranhas. Uma estrutura metlica estranha pode ser outras tubulaes, conduites eltricos, e provavelmente, a mais comum, ao de reforo concretado. O isolamento eltrico reduz o problema de controle da corroso em relao aos efeitos do ambiente solo sobre a prpria tubulao. Revestimentos tm a finalidade de formar um filme contnuo, constitudo de material isolante, sobre uma superfcie metlica que se pretende isolar. Um revestimento ser um meio efetivo de interrompimento de corroso se: O material de revestimento for um efetivo isolante eltrico; Puder ser aplicado instalao sem e interrupes operao ou de

descontinuidades, e resistir ntegro durante o transporte, enterramento;

O revestimento prover inicialmente um filme quase perfeito e assim permanecer ao longo do tempo. Proteo catdica Consiste em transformar a estrutura a proteger no catodo de um clula eletroqumica ou eletroltica. Quando um sistema de proteo catdica eficaz instalado, todas as partes da corrente coletada da estrutura protegida do eletrlito circunvizinho e toda a superfcie exposta se tornam uma nica rea catdica. A proteo catdica pode ser dividida em: Proteo catdica galvnica (ou por anodo de sacrifcio) Utiliza uma fora eletromotriz de natureza galvnica para imprimir a corrente necessria proteo da estrutura considerada. A fora eletromotriz resulta da diferena entre o potencial natural do anodo e o potencial da estrutura que se deseja proteger. Anodos de

sacrifcio mais comuns: Ligas de magnsio, ligas de alumnio e ligas de zinco. Ex.: Instalaes martimas. Proteo catdica por corrente impressa Utiliza uma fora eletromotriz, proveniente de uma fonte de corrente contnua, para imprimir a corrente necessria proteo da estrutura considerada. A fora eletromotriz pode provir de baterias retificadores constituem convencionais, de a corrente. fonte mais Os solares, retificadores uma termogeradores, conjuntos motor-gerador ou freqentemente

utilizada, e atravs deles retifica-se

corrente alternada, obtendo-se uma corrente contnua que injetada no circuito de proteo. Os anodos mais empregados so os de grafite, ferro-silcio, ferro-silcio-cromo, chumboantimnio-prata, titnio platinizado, nibio platinizado e magnetita.

]Inibidores de corroso Compostos qumicos adicionados ao meio corrosivo que visam diminuir a agressividade do meio corrosivo. Inibio andica => formao de produtos insolveis nas reas andicas, produzindo uma polarizao andica. Os compostos formados so tambm Este chamados de passivadores. mtodo funciona

somente com metais ou ligas formadores de pelcula protetora (titnio, cromo, ligas de ferro-cromo, silicatos, ligas de ferro-cromode metais nquel). Exemplos: hidrxidos, carbonatos, fosfatos, boratos alcalinos, nitrito de sdio e cromatos de potssio e sdio.

Inibio catdica => formao de produtos insolveis nas reas catdicas, produzindo uma polarizao catdica. Nesse caso, o metal forado a agir como catodo. Exemplos: sulfatos de zinco, magnsio ou nquel. Usos: estruturas enterradas ou submersas. Inibio adsoro) propriedade por => de barreira formar (inibidores que tm pelculas, por a por

compostos

adsoro superfcie metlica, criando uma pelcula protetora sobre as reas andicas e catdicas. Exemplos: sabes de metais pesados, aminas urias. Seqestradores de oxignio => compostos que reagem com o oxignio promovendo a desaerao do meio. Exemplos:

Sulfito de sdio (Na2SO3 + O2 Na2SO4) Hidrazina (N2H4 + O2 N2 + 2 H2O)

Algumas aplicaes dos inibidores => destilao do petrleo; tratamento de guas (caldeiras, refrigerao e injeo); sistemas de oleodutos e gasodutos, etc.