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1PMT 2507- CORROSÃO E PROTEÇÃO DOS MATERIAIS - Neusa Alonso-Falleiros

Corrosão em Fresta

– Abertura estreita– junções: gaxetas, parafusos

– depósitos; produtos aderidos

– Materiais passivos• Al; Ti

• Exemplo: liga 825 (44Ni-22Cr-

3Mo-2Cu) - água do mar –

6 meses – Trocador de calor

com gaxeta não metálica.

– Cl- (NaCl)

– Temperatura


• Corrosão em Fresta –Mecanismo

– Ocorre em materiais passivos ou não.

– No início tanto a fresta quanto a região externa

corroem com mesma velocidade: as curvas

anódica e catódica, das regiões interna e externa

são idênticas.


No caso do não-passivo:

após o consumo de O2 interno (interior da fresta) a tendência

seria diminuir a corrosão na região da fresta, no entanto, a

região externa continua com alto teor de O2 e portanto, mais

nobre. Esta área nobre e grande, polariza a fresta (corrosão

galvânica) de modo que o metal continua dissolvendo em alta

velocidade.

Para neutralizar a elevada concentração de íons de metal, íons

cloreto são atraídos para o interior da fresta,

gerando sal, que sofre hidrólise,

com consequente diminuição do pH,

num mecanismo de crescimento idêntico ao

da corrosão por pite.

A presença de cloreto origina um eletrólito diferenciado na

região da fresta, podendo acelerar o processo corrosivo.


• No caso do passivo:

inicialmente, fresta e região externa estão passivas. Com o consumo de O2 no interior da fresta, a curva catódica de oxigênio cruza o trecho ativo (se houver), levando à corrosão do metal, migração de íons cloreto para o interior da fresta, polarização pela área nobre externa, hidrólise da água e diminuição de pH, conforme mencionado para o caso dos metais não passivos.


Po

ten

cial

(V

)

Densidade de Corrente (A/cm2)

Fresta em Material Passivo

Ecorr fora

da fresta

Ecorr

dentro da

fresta

Ação Galvânica

Consumo de O2 no

interior da fresta, a

curva catódica de

oxigênio cruza o

trecho ativo,

levando à corrosão,

e migração de íons

cloreto para o

interior da fresta. O

efeito galvânico, a

hidrólise da água

com diminuição de

pH, aceleram o

processo corrosivo

no interior da

fresta.


Este mecanismo também é chamado de “Corrosão por Aeração Diferencial”

– interior da fresta

•Após consumo de O2 surge uma célula diferencial de oxigênio

–Dissolução de Me+z

–Migração de Cl- : Me+zCl-

–Hidrólise:

M+Cl- + H2O = MOH + H+Cl-

–Região anódica

– superfície externa

•eletrólito não muda

•agentes oxidantes: O2 , Fe+3

O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

Fe+3 + e = Fe+2


Corrosão em Fresta Mecanismo - Fatores que afetam

Geométricos

Tipo de fresta: metal / metal; metal / não-metal

Abertura da fresta

Profundidade da fresta

Relação de área (externa / interna)

Meio

Solução fora da fresta:

Teor de O2

pH

Teor de cloreto

Temperatura

Agitação

Transporte de massa: migração, difusão e convecção

Solução no interior da fresta: equilíbrio da hidrólise

Microorganismos

Reações Eletroquímicas Dissolução do metal

Redução do O2

Formação de H2

Metalúrgicos

Composição da liga:

principais elementos

elementos de liga

impurezas

Histórico Mecanotérmico (microestrutura)

Acabamentos superfíciais

Qualidade da película passiva


O caso do Cobre:

• o processo inicia como o dos materiais não-passivos;

• a elevada concentração de Cu+2 atraí Cl-, que forma sal e hidrolisa a

água, abaixando o pH. No entanto, o Cu não sofre corrosão por

hidrogênio...

• por outro lado, a elevada concentração de Cu+2 no interior da fresta

eleva o potencial de equilíbrio ECu +2 /Cu (Equação de Nernst),

colocando a curva anódica do Cu no interior da fresta em potenciais

mais elevados. Como a curva catódica tem aí menor iL , o Ecorr na

fresta pode se tornar maior do que o Ecorr fora da fresta.

• Forma-se, então, um par galvânico, onde a região anódica é a região

fora da fresta, e daí, a corrosão ocorre fora da fresta e não no seu

interior.


• Corrosão em fresta em água do mar

natural:

(a) liga 904L (20Cr-25Ni-4,5Mo-1,5Cu)

após 30 dias;

(b) liga 400 (70Ni-30Cu) após 45 dias;

(c) 70Cu-30Ni após 180 dias.


Po

tenci

al (

V)


Fresta em Cu e suas ligas

Fora da

Fresta

Dentro da

Fresta

H2


Po

tenci

al (

V)


Fresta em Cu e suas ligas

Epar

Fora da

Fresta

Dentro da

Fresta


Corrosão em fresta na presença de cracas para três ligas de Ni;

1 ano - zona de maré.

Notar o efeito de Cr e Mo

liga 600: 15Cr-8Fe liga 690: 29Cr-8Fe liga 625: 22Cr-4,5Fe-9Mo


Corrosão em fresta (sob depósito) de Ti em água saturada com NaCl:

Grade 2 = Ti não ligado

Grade 12 = Ti-0,3Mo-0,8Ni


• Corrosão em Fresta - Avaliação

– Imersão

• ASTM G48 (aços inoxidáveis)

– 6% FeCl3

– frestas: elásticos e blocos de borracha

– Temperatura Crítica de Fresta

– Exame visual; profundidade da fresta; perda de massa

– Eletroquímica

• ASTM G61 (Fe-Ni-X e Co-X)

– Polarização Cíclica: procedimento básico

– Não menciona: Construção da Fresta

– Problemas para reproduzir / controlar a fresta


• Corrosão em Fresta - Prevenção

– eliminar a fresta

– abertura da fresta

– concentração de Cl-

– temperatura

– espécies inibidoras: NO3-, ClO3

-, OCl-,CrO3-2, ClO4

- e MnO4-

– renovação do eletrólito

– eliminar condições estagnantes

– limpeza

– proteção catódica


Referências Bibliográficas

1. SHREIR, L. L. Corrosion. 2a. ed. London.

Newnes - Butterworths, 1976. p.1:143 e

seguintes.

2. ALONSO-FALLEIROS, N. Corrosão em fresta,

corrosão por pite e corrosão microbiológica.

Capítulo da publicação da ABM: Programa de

Educação Continuada - Cursos ABM –

“Corrosão de Metais Não Ferrosos”, novembro

de 2001, 25 páginas.

Exercício:

1. Sugestão de estudo: Faça uma consulta bibliográfica (material impresso ou virtual)

sobre corrosão em fresta. Imprima ou faça uma cópia Xerox do texto escolhido.

Verifique no texto escolhido os seguintes itens:

a. Qual o material metálico que apresenta corrosão em fresta?

b. O material é do tipo passivo?

c. Qual é o agente catódico? O artigo trabalha com polarização?

d. A fresta é formada entre dois materiais metálicos ou entre metal e não-metal?

e. Há o agente agressivo cloreto? Em caso negativo, como é explicada a corrosão

em fresta?

f. Há alguma recomendação final ou alguma classificação do material em

questão?

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