RESISTÊNCIA À CORROSÃO QUÍMICA OU OXIDAÇÃO A ALTAS TEMPERATURAS

Como foi dito anteriormente o aumento da resistência à corrosão química baseia-se em impedir ou controlar a interação química entre o metal e o meio corrosivo.

Com esse objetivo, como se viu, pode-se agir no metal de forma a se obter películas protetoras ou utilizar revestimento refratários e isolantes.

9.3.1 METAIS E LIGAS METÁLICAS - INFLUÊNCIA DE ELEMENTOS DE LIGA

Os materiais metálicos resistentes à corrosão química são aqueles formadores de películas protetoras.

As características das películas protetoras foram vistas anteriormente e para que o desgaste no material seja adequado é necessário que o crescimento da película seja logarítmico (películas muito protetoras) ou parabólico (películas semiprotetoras).

O crescimento logarítmico seria o ideal e o crescimento parabólico desejável.

A seleção do material metálico deve ser efetuada considerando principalmente a temperatura de trabalho e o meio corrosivo. Algumas observações sobre os materiais são:

• a adição de determinados elementos de liga melhoram a resistência a oxidação os aços, entre os quais podem ser citados: Cr, Ni, Mo, Si e Al, sendo o cromo e o níquel os elementos de maior importância;

• a adição de cromo nos aços aumenta a resistência a oxidação de acordo com a seguinte tabela:

% CROMO TEMPERATURA MÁXIMA (o_C)

0, 75 - 1 540 2 - 3 600 4 - 6 650 7 - 9

700

• a adição de Ni nos aços também aumenta a resistência a oxidação em atmosferas oxidantes e isentas de gases de enxofre. Em atmosferas contendo gases de enxofre e não oxidante há a

formação de um eutético Ni3S2-Ni que funde a 645°C responsável pela pouca resistência das ligas de níquel;

• as ligas de Ni - monel (Ni - 67%, Cu - 32%), inconel (Ni - 78%, Cr - 14% e Fe - 7%) e outras são resistentes à corrosão em atmosferas oxidantes. Ligas contendo alto teor de Ni e de Cr resistem

satisfatoriamente à cinzas contendo vanádio e sulfato de sódio, sendo as principais a 50 Cr e 50 Ni e a 60 Cr e 40 Ni.

De acordo com as observações acima, verifica-se a grande utilização das ligas Fe-Cr, Fe-Cr-Ni e Ni-Cr na construção de equipamentos que

trabalham a alta temperatura tais como:

• tubos de fornos e caldeiras;

• queimadores;

• equipamentos de processo na indústria química, petroquímica e de petróleo;

• componentes de máquinas: pás de turbinas, válvulas de motores de combustão interna, etc.

9.3.2 EMPREGO DE REVESTIMENTOS REFRATÁRIOS E ISOLANTES O emprego de materiais refratários e isolantes consiste na interposição de um revestimento entre a superfície metálica e o meio corrosivo e altas temperaturas.

Material refratário ou produto refratário são todos aqueles materiais naturais ou manufaturados, em geral não metálicos, que podem suportar sem se deformar ou fundir, a temperaturas elevadas em condições específicas de emprego.

A refratariedade simples mínima ou cone pirométrico equivalente mínimo para que um material possa ser considerado refratário, corresponde ao CONE ORTON 15 (1435 o_{C - ABNT).}

Material isolante térmico é aquele cuja característica principal é a capacidade de impedir trocas de calor entre duas regiões submetidas a temperaturas diferentes.

Modernamente surgiram os materiais conhecidos por refratário-isolante que, além de serem capazes de trabalhar em temperaturas elevadas, apresentam também boas características isolantes.

Os materiais refratários e refratários-isolantes na indústria do petróleo, são usados exclusivamente no revestimento interno de equipamentos que trabalham com temperaturas elevadas, tais como: fornos de aquecimento de carga, fornalhas de geradores, de vapor, chaminés, dutos e em

conversores de unidades de craqueamento catalítico fluido (UFCC). Por outro lado os materiais isolantes são largamente utilizados no

revestimento externo de equipamentos tais como tubulações, vasos, etc., por razões econômicas, de processo ou segurança pessoal. Entretanto, são também bastante usados no revestimento interno de fornos e caldeiras, não em contato direto com os gases de combustão, mas sim protegidos por uma primeira camada de um material refratário ou refratário- isolante, obtendo-se assim um conjunto de alta eficiência térmica.

Os materiais refratários e refratários-isolantes usados nos fornos, caldeiras, dutos e chaminés, são, em geral, do tipo sílico-aluminoso ou aluminoso, dado a excelente compatibilidade das características mecânicas, químicas e térmicas destes materiais com as solicitações de serviço normalmente encontradas naqueles equipamentos.

Os inibidores são compostos químicos que, quando adicionados ao meio corrosivo, diminuem a sua agressividade, por um dos seguintes

mecanismos:

• inibição anódica (inibidores anódicos): são compostos que formam

produtos insolúveis nas áreas anódicas, produzindo uma

polarização anódica. Estes inibidores são também chamados de passivadores.

Exemplo: hidróxidos, carbonatos, fosfatos, silicatos, boratos de metais alcalinos, nitrito de sódio e cromatos de potássio e sódio.

• inibição catódica (inibidores catódicos): são compostos que

formam produtos insolúveis nas áreas catódicas, produzindo uma polarização catódica.

Exemplo: sulfatos de zinco, magnésio ou níquel.

• inibição por barreira (inibidores por adsorção): são compostos que

têm a propriedade de formar películas por adsorção à superfície metálica, criando uma película protetora sobre as áreas anódicas e catódicas.

Exemplo: sabões de metais pesados, aminas, uréia, etc.

• seqüestradores de oxigênio: são compostos que reagem com o

oxigênio promovendo a desaeração do meio:

Exemplo:

Sulfito de sódio ( Na2SO3 + 1/2 O2 Na2SO4 ) Hidrazina ( N2H4 + O2 N2 + 2H2O )

As principais aplicações dos inibidores são:

o destilação de petróleo;

o tratamento de água (caldeira, refrigeração e de injeção);

o limpeza química e decapagem ácida;

o sistemas de oleodutos e gasodutos;

o testes hidrostático;

o área de perfuração e produção-fluidos e acidificação. Os critérios básicos para seleção de inibidores são :

• deve ser compatível com o processo;

• deve ser solúvel e estável (incluindo temperatura e pressão);

• não deve formar resíduos ou espuma;

• não deve ser poluente e tóxico;

• custo baixo, inclusive de despejo.

11 - Revestimentos Protetores

Os revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a superfície metálica e que dificultam o contato da superfície com o meio corrosivo, objetivando minimizar a degradação da mesma pela ação do meio. O principal mecanismo de proteção dos revestimentos é por barreira mas, dependendo da sua natureza, poderá também proteger por inibição anódica ou por proteção catódica.

O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo de revestimento (natureza química), das forças de coesão e adesão, da sua espessura e da permeabilidade à passagem do eletrólito através da película. Influenciará também, neste tempo, o mecanismo de proteção. Assim, se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo corrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica ou proteção

catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento.