Corrosão
Corrosão
Fundamentos de Corrosão
Fundamentos de Corrosão
Reações de oxidação e redução
Reações de oxidação e redução
Reação oxidação
Reação oxidação
M→M
M→M
n+n++
+ ne
ne
, , onde
onde M
M é
é o
o metal
metal
(2.1)
(2.1)
Reações de oxidação e redução
Reações de oxidação e redução
Reações de redução:
Reações de redução:
a) Redução do oxigênio em meio neutro ou alcalino
a) Redução do oxigênio em meio neutro ou alcalino
n/4O
n/4O
22 + n/2 H2O + ne → nOH+ n/2 H2O + ne → nOH--b) Redução do oxigênio em meio
b) Redução do oxigênio em meio ácido
ácido
n/4O
n/4O
22+ nH
+ nH
++ + ne →n/2 H+ ne →n/2 H 22O
O
c) Redução do íon H
c) Redução do íon H
++em meio ácido não aerado
em meio ácido não aerado
nH
nH
++ + ne → n/2 H+ ne → n/2 H 22d) Redução do íon H
d) Redução do íon H
++em meio neutro não aerado
em meio neutro não aerado
nH
nH
22O + ne → n/2 HO + ne → n/2 H22+ OH
+ OH
--e) Redução do Cl
e) Redução do Cl
22Cl
Cl
22 + 2e → 2Cl+ 2e → 2Cl--Processo de Corrosão
Figura 1- Representação esquemática do processo de corrosão eletroquímica em um meio neutro
Produtos de Corrosão
São classificados em:
a) Produtos solúveis
b) Filmes não protetores
Exemplo: Fe
2O
3.3H
2O (ferrugem)
Fe → Fe2+
+ 2e
O
2+ 2 H
2O + 4e → 4OH-
____________________________________________________
2Fe + O
2+ 2 H
2O → 2Fe(OH)2
O Fe(OH)
2é geralmente oxidado para Fe(OH)
3, que é
frequentemente representado por Fe
2O
3.3H
2O.
c) Filme protetor (Filme passivo)
Diagrama de Pourbaix
Potencial de Equilíbrio
Reversível
O potencial de equilíbrio reversível de um eletrodo (E
r) corresponde
ao potencial de um eletrodo de elevada pureza, com
heterogeneidades desprezíveis, imerso em uma solução isenta de
agentes oxidantes.
M →Mn+
+ ne (Oxidação)
M
n+ + ne → M (Redução)
A densidade de corrente que circula através do eletrodo é
denominada de densidade de corrente de troca (i
0) onde:
Determinação do potencial de
equilíbrio
Potencial de equilíbrio Irreversível
O potencial de equilíbrio irreversível ou potencial de corrosão (E
cor)
corresponde ao potencial de equilíbrio de um eletrodo,
independente de ser um metal ou uma liga, em um eletrólito
contendo elementos oxidantes.
O potencial atinge um valor estacionário e as densidades de
corrente anódica e catódica se igualam, sendo que a densidade de
corrente que circula através do eletrodo recebe o nome de
densidade de corrente de corrosão (i
cor).
Determinação do potencial de corrosão
Principais pilhas eletroquímicas
a) Pilhas de eletrodos diferentes ou pilhas galvânicas
b) Pilhas de ação local
Formada em um mesmo material devido a heterogeneidades como: inclusões
segregações, contornos de grãos, trincas, estados de diferentes tensões.
c) Pilhas Ativo/passiva
d) Pilhas por concentração parcial e) Pilhas por aeração diferencial
Polarização
a) Polarização Anódica
i = i
a
+ (- |i
c
| ) > 0
ŋ
a
= E - E
eq
> 0
b) Polarização Catódica
i = i
a
+ (- |i
c
| ) < 0
ŋ
c
= E - E
eq
< 0
Polarização caus ada pela utilização
de uma fonte de corrente
Figura 5 –Representação esquemática na qual está ocorrendo uma polarização (A) catódica e (B) anódica do eletrodo devido a um fluxo de corrente gerado por
Polarização causada pela formação de
um par galvânico
Figura 6. Representação esquemática de uma célula eletroquímica causada pela presença de um substrato metálico revestido com um depósito metálico com a presença de descontinuidade (A) Substrato com uma resistência à corrosão
Corrosividade do solo
Fatores que afetam a corrosividade do solo a) Resistividade elétrica
até 3000 ohm.cm muito corrosivo; entre 3.000 ohm.cm e 30.000 ohm.cm corrosivo; acima de 30.000 ohm.cm moderadamente corrosivo
b)pH do solo
c) Grau de aeração
d) presença de bactérias
e) Contaminação com produtos químicos
Classificação dos solos quanto à corrosividade
- Solos muito corrosivo : resistividade menor que 3000 ohm.cm e pH menor que 7
- Solos corrosivos: resistividade entre 3.000 ohm.cm e 30.000 ohm.cm e pH menor que 7
- solos pouco corrosivos: resistividade maior que 30.000 ohm.cm e pH maior que 7
Corrosão atmosférica
Fatores que afetam a corrosão atmosférica: - Humidade relativa do ar
- Poluentes (dióxido de enxofre, carvão como fuligem, NaCl, sílica)
Corrosão atmosférica
Nível de agressividade Ocorrência patológica por 1000 unidades
Agressividade moderada menor que 0,18 Agressividade moderada a forte entre 0,18 e 0,25 Forte agressividade ambiental entre 0,25 e 0,32 Muito forte agressividade ambiental Maior que 0,32
Corrosão Galvânica
Ligação entre metais de diferentes potenciais de corrosãoem
presença de meio corrosivo
Fragilização por hidrogênio
Fontes de hidrogênio a). Decapagem
b) Eletrodeposição
c) Processo de soldagem
d) Atmosfera gasosa redutora contendo hidrogênio e) Gás sulfídrico (H2S)
Fe + H2S _____ FeS + 2H
Reações causadas pela presença do hidrogênio atômico
Cu2O +2 H __________ H2O + 2Cu
Fe3C + 4H _________ CH4 + 3Fe
Liga resistente a fagilização por hidrogênio em gas natural contendo ate 15% de H2S
Corrosão por pite
M
n++ 2Cl
- MCl
2 MCl
2+ 2 H2O
M(OH)2 + 2 HCl
HCl
H
++ Cl
-H
++ e
H
M
M
n++ ne
Corrosão por Pite
Corrosão por pite
Corrosão por pite
Figura 3- Corrosão por pite mostrando a presença de
vários pites em uma tubulação de aço inoxidável
Corrosão por pite
Figura 4- Seção parcial de um tubo, mostrando a
Corrosão por pite
Corrosão por Concentração
Diferencial
CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO IÔNICA
DIFERENCIAL
Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem
variações na concentração de íons do metal no
eletrólito. Como resultado ter-se-á potenciais
eletroquímicos diferentes e consequentemente uma
pilha onde a área em contato com menor concentração
funcionará como anodo e a área em contato com maior
concentração como catodo.
Corrosão por Concentração
Diferencial
CORROSÃO POR AERAÇÃO DIFERENCIAL
Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na
concentração de oxigênio no eletrólito.
Como o potencial eletroquímico de um material metálico torna-se
cada vez mais catódico quanto maior for a concentração de
oxigênio no meio ao seu redor, as áreas com contato com maior
concentração de oxigênio serão catódicas, enquanto que aquelas
com contato com menor concentração serão anódicas.
A corrosão por aeração diferencial ocorre com muita frequência na
interface de saída de uma estrutura do solo ou da água para a
atmosfera.
Corrosão por Concentração
Diferencial
CORROSÃO POR AERAÇÃO DIFERENCIAL
Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na
concentração de oxigênio no eletrólito.
Como o potencial eletroquímico de um material metálico torna-se
cada vez mais catódico quanto maior for a concentração de
oxigênio no meio ao seu redor, as áreas com contato com maior
concentração de oxigênio serão catódicas, enquanto que aquelas
com contato com menor concentração serão anódicas.
A corrosão por aeração diferencial ocorre com muita frequência na
interface de saída de uma estrutura do solo ou da água para a
atmosfera.
Corrosão por Concentração
Corrosão por Concentração
Diferencial
Diferencial
CORROSÃO EM FRESTAS
CORROSÃO EM FRESTAS
As frestas correspondem a cavidades nas quais o
As frestas correspondem a cavidades nas quais o
eletrólito é mantido estagnado.
eletrólito é mantido estagnado.
As frestas estão sujeitas a formação de pilhas de
As frestas estão sujeitas a formação de pilhas de
aeração diferencial e de concentração iônica diferencial.
aeração diferencial e de concentração iônica diferencial.
Em metais mais ativos como o Fe predomina a aeração
Em metais mais ativos como o Fe predomina a aeração
diferencial e nos metais menos ativos
diferencial e nos metais menos ativos como o Cu
como o Cu
predomina a concentração iônica diferencial.
Corrosão por Concentração
Corrosão por Concentração
diferencial
diferencial
Figura 1- Representação
Figura 1-
Representação esquemática
esquemática de exemplos
de exemplos de corrosão
de corrosão por
por
aeração diferencial
aeração diferencial
Corrosão por Diferencial de
Corrosão por Diferencial de
Concentração
Concentração
Corrosão por Concentração
Corrosão por Concentração
Diferencial
Diferencial
Figura 3- Representação
Figura 3-
Representação esquemática
esquemática de corrosão
de corrosão por fenda
por fenda com a
com a
presença de uma pilha com aeração diferencial.
presença de uma pilha com aeração diferencial.
Corrosão por Concentração
Figura 4- Representação esquemática de corrosão por fenda com
Velocidade de Corrosão
O cálculo da taxa de corrosão uniforme (T) em mm/ano: T = Dm x 365 x 1.000 —————————— Sxtxd Onde:
T = Taxa de corrosão (mm/ano). Dm= Perda de massa (g).
S = Área da superfície do cupom exposta (mm2). d = Densidade (g/cm3).
Oxidação ou corrosão seca
A liga FSSNEW (
Fe-0,012C-14,3Cr-1,28Mo-0,48Nb-0,004S-0,0089N-
P˂0,03) estabilizada com Nb foi desenvolvida para ser
utilizada no sistema de exaustão de veículos. Essa liga, além de
possuir uma resistência ao pite superior a da liga 409 apresenta
também limite de resistência a tração em elevadas temperaturas,
tensão de escoamento e resistência à oxidação em elevadas
temperaturas superiores ou iguais às ligas inoxidáveis ferriticas
normalmente usadas no sistema de exaustão. Outras ligas
inoxidáveis ferriticas contendo Mo tem sido também utilizadas no
sistema de exaustão tais como a liga 444 utilizada no tubo dianteiro,
conversor catalítico e tubo central, e a liga 436 utilizada no
silencioso. Essas ligas além de apresentarem teores relativamente
baixo de Cr e Mo (a somatória dos teores de Cr e Mo é inferior a
20%p.) são estabilizadas com Ti ou Nb o que colabora para inibir a
precipitação da fase sigma.
Taxa de Corrosão por pite
O cálculo da taxa Corrosão por pite (tp) sendo:
tp =px365
—————
t
p= profundidade do pite mais profundo t= tempo de exposição
Curva de Polarização
Potenciodinamica
Resistencia a corrosão de alguns materiais
Material Resistencia a corrosão Principais utilizações Limitações Cobre e ligas Boa na maioria dosmeios
Tubos de trocador de calor e tubulações para agua salgada
Meios corrosivos contendo amônia e atmosfera contendo H2S
Aluminio e Ligas Boa resistência a corrosão em atmosferas não cloretada Telhas metálicas, esquadrias e anodos galvanicos Meios básicos e meios que podem romper a passividade do Al
Zinco e ligas Boa resistência em atmosfera rural Revestimentos em geral e anodos galvanicos Atmosfera agressiva e meios básicos Niquel e ligas Muito boa na maioria
dos meios Em elevadas temperaturas e instalações no fundo do mar Atmosferas e meios sulfurosos
Titanio e ligas Imune a corrosão na maioria dos meios
Tubos de trocador de calor , implantes e anodos anodos
Proteção catódica galvânica ou por
anodo de sacrifício
Figura 1 - Desenho esquemático de um sistema de proteção catódica
Proteção catódica galvânica
ou por anodo de sacrifício
Proteção catódica por corrente
impressa
Figura 3 - Desenho esquemático de um sistema de proteção catódica
Proteção catódica por
corrente impressa
Figura 4- Retificador de corrente elétrica para instalações enterradas
Comparação entre as técnicas de
proteção catódica
Projeto da proteção catódica de
embarcação
1-LEVANTAMENTO DE DADOS DA EMBARCAÇÃO 1.1- Área da superfície molhada- S (m²)
1.2- Fator de velocidade – F
Figura 5 – Gráfico do fator de velocidade em função da velocidade relativa estrutura/meio (m/s)
Projeto da proteção catódica de
embarcação
2-LEVANTAMENTO DE DADOS DO MEIO
2.1- Densidade de corrente de proteção
Figura 6 - Variação da densidade de corrente de proteção do aço, em função da
Projeto da proteção catódica de
embarcação
3- Levantamento de potencial
Figura 7 - Zonas de corrosão, de proteção e de super-proteção do casco na
Projeto da proteção catódica de
embarcação
4- CÁLCULO DA CORRENTE DE PROTEÇÃO CATÓDICA
REQUERIDA
Ir = S.d.F (1-E)
Onde:
Ir = Intensidade da corrente requerida, em A S = área total da superfície a proteger, em m²
d = densidade de corrente de proteção, expressa em A/m² F = fator de velocidade, adimensional
E = eficiência do revestimento, quando houver, expresso sob a forma de fração
Projeto da proteção catódica de
embarcação
5-DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA GALVÂNICO
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Projeto da proteção catódica de
embarcação
5.2- Cálculo da massa de anodo requerida
Onde:
M = massa de anodo requerida, em kg V = vida útil desejada, em ano
I = corrente requerida, em ampère
C = capacidade de corrente do material do anodo, em A.h/kg F1 = fator de utilização (adimensional)
Projeto da proteção catódica de
embarcação
5.3- Cálculo da quantidade de anodos
Onde:
N = número de anodos
M = massa total requerida, em kg
5.4- Cálculo da corrente de proteção efetiva (Ief)
Ief = N. Ia
Onde: N é o número de eletrodos
Projeto da proteção catódica de
embarcação
6.- DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA POR CORRENTE IMPRESSA
6.1- Seleção do anodo inerte
Projeto da proteção catódica de
embarcação
6.2- Cálculo da massa dos eletrodos anódicos
Onde:
M = massa de anodo, em kg
d = taxa de desgaste do material do anodo, em kg/A.ano
t = tempo de vida útil desejado para o arranjo de anodos, em ano Ir= corrente requerida pelo sistema,em A
f = fator de utilização que, de acordo com a experiência do projetista, pode
Projeto da proteção catódica de
embarcação
6.3- Cálculo do número de anodos
6.4- Instalação do anodo
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embarcação
6.5- Seleção do equipamento de impressão de corrente e eletrodos de
referência
a) Retificadores
b) Eletrodos de referência
geralmente de Ag/AgCl (para água do mar)
c) Os cabos para interligação dos anodos e ligação da estrutura devem ser
de cobre
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7- Exemplo de um projeto de proteção catódica 7.1- Introdução
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.2- CÁLCULO DA CORRENTE DE PROTEÇÃO CATÓDICA
- Resistividade considerada de 40 Ω.cm. A partir do gráfico da figura 6
podemos obter o valor de densidade de corrente igual a 51 mA/m²
.
-O revestimento normalmente utilizado em rebocadores é composto de
zarcão em base epóxi líquida. Foi adotado o valor de eficiência mínimo para este tipo de revestimento igual a 50%
- a velocidade máxima do rebocador que é de 10 nós o que equivale 5 m/s.
A partir do gráfico da figura 5 encontramos o fator de velocidade igual a 1,24. A área da superfície molhada da embarcação foi calculada pelo projetista como sendo igual a 400 m².
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Tabela 10 - Variáveis usadas no cálculo da corrente de proteção requerida
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.3- DIMENSIONAMENTO DO SISTEMA GALVÂNICO
7.3.1- Seleção do anodo
Tabela 11 - Especificações dos anodos galvânicos
Para cada R$ 1,00 gasto na aquisição do anodo de Zn, obtemos 38,9 A.h
de capacidade de corrente. Já no caso do anodo de alumínio obtemos 110,4 A.h, por cada R$ 1,00 gasto na aquisição do anodo.
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Projeto da proteção catódica de
Projeto da proteção catódica de
embarcação
embarcação
7.3.2- Cálculo da 7.3.2- Cálculo da massa requeridmassa requerida e qua e quantidade de antidade de anodosanodos
Tabela 12- Variáveis usadas no Tabela 12- Variáveis usadas no cálculo da massa cálculo da massa de anodos rede anodos requeridaquerida
M = 113,36KgM = 113,36Kg
Considerando um acréscimo de 10%, a massa requerida corresponde aConsiderando um acréscimo de 10%, a massa requerida corresponde a
Projeto da proteção catódica de
Projeto da proteção catódica de
embarcação
embarcação
A massa comercial do anodo de alumínio escolhido (m A massa comercial do anodo de alumínio escolhido (maa = 2,9 kg) foi= 2,9 kg) foi
tomada como base para calcular a quantidade de anodos (
tomada como base para calcular a quantidade de anodos (N N ), a serem), a serem utilizados através da equação:
utilizados através da equação:
N= 12 4,7/2,9 = 43 anodosN= 12 4,7/2,9 = 43 anodos
20% desta quantidade de anodos, o que equivale a 8 anodos, devem ser20% desta quantidade de anodos, o que equivale a 8 anodos, devem ser
instalados no sistema de propulsão azimutal, local onde cumprem a função instalados no sistema de propulsão azimutal, local onde cumprem a função de proteção do bocal do propulsor e da zona exposta ao maior potencial de de proteção do bocal do propulsor e da zona exposta ao maior potencial de corrosão associado ao material mais nobre do hélice.
Projeto da proteção catódica de
Projeto da proteção catódica de
embarcação
embarcação
7.3.3- Cálcu7.3.3- Cálculo da correnlo da corrente de proteçãte de proteção efetivao efetiva
O valor da corrente de proteção efetiva pode ser calculado pela equação :O valor da corrente de proteção efetiva pode ser calculado pela equação :
Ief = N. Ia = 17,63 AIef = N. Ia = 17,63 A
7.3.4 - Cálculo do 7.3.4 - Cálculo do custo de custo de aquisição dos aquisição dos anodos galvânanodos galvânicosicos
O preço médio do anodo 15-AL é de O preço médio do anodo 15-AL é de R$ 60,00. Considerando a quantidadeR$ 60,00. Considerando a quantidade
N
N de anodos calculada, temos que o custo por cada de anodos calculada, temos que o custo por cada aquisição de umaquisição de um arranjo de anodos galvânicos capaz
arranjo de anodos galvânicos capaz de proteger a embarcação por 3 anos,de proteger a embarcação por 3 anos, é dado pela equação:
é dado pela equação:
Custo dos anodos galvânicos = N. preço médio de cada anodo =Custo dos anodos galvânicos = N. preço médio de cada anodo =
R$2.550,00 R$2.550,00
Projeto da proteção catódica de
Projeto da proteção catódica de
embarcação
embarcação
7.4 - DIMENS7.4 - DIMENSIONAMEIONAMENTO DO SISTEMA DE CONTO DO SISTEMA DE CORRENRRENTE IMPRESSATE IMPRESSA
7.4.1- Seleç7.4.1- Seleção dos anão dos anodos inodos inertesertes
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Figura 11 - Anodos inertes de Fe-Si-Cr (acima) e Ti-MMO – fabricante
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.4.2- Massa requerida dos anodos
Tabela 14 - Variáveis usadas no cálculo da massa de anodos inertes
requerida
- A massa requerida de anodos de Fe-Si-Cr é igual a : MFe-Si-Cr = 0,31.15.12,65 / 0,5 = 117,64 Kg
- A massa de anodos de Ti-MMO não pôde ser calculada pois o fabricante não
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.4.2- Cálculo da quantidade de anodos
A quantidade de anodos de Fe-Si-Cr é dada pela equação: N Fe-Si-Cr = 117,64/12 = 9,8 aproxima para 10 anodos
A vida útil dos anodos de Fe-Si-Cr é estipulada pelo fabricante como sendo
de 15 anos, independente da taxa de desgaste e das condições de operação
Projeto da proteção catódica de
embarcação
- A quantidade de anodos de Ti-MMO precisou ser calculada de forma
diferente pois o fabricante não forneceu o valor da taxa de desgaste. Foi considerado para o cálculo da quantidade de anodos, o valor de corrente liberada por cada anodo conforme equação :
NTi-MMO = Ir / Ia = 12,64/4 = 3,16 aproxima para 4 anodos
- A vida útil garantida pelo fabricante do anodo de Ti-MMO é de 20 anos
independente das condições de operação, desde que a densidade de corrente não ultrapasse os 580 A/m². Como este valor está muito acima dos 51 mA/m² calculado, podemos utilizar o anodo com relativa
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.4.3- Cálculo da corrente de proteção efetiva
O valor da corrente de proteção efetiva para o arranjo de anodos de
Fe-Si-Cr pode ser calculado pela equação :
I
ef Fe-Si-Cr = 10 . 1,5 = 15 A Analogamente, a corrente de proteção do arranjo de anodos de Ti-MMO é
igual a:
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.4.4- Cálculo do custo de aquisição dos anodos inertes
Considerando o preço médio e quantidade de anodos necessária, o custo
com os anodos de Fe-Si-Cr é dado pela equação :
Custo dos anodos de Fe-Si-Cr = 10.(preço médio de cada eletrodo) Custo dos anodos de Fe-Si-Cr = 10.330,00 = R$3.300,00
o custo com os anodos de Ti-MMo é dado pela equação :
Custo dos anodos de Ti-MMo= 4.(preço médio de cada eletrodo) Custo dos anodos de Fe-Si-Cr = 4.480,00 = R$ 1.920,00
Projeto da proteção catódica de
embarcação
7.4.5- COMPARAÇÃO DOS SISTEMAS DIMENSIONADOS
Tabela 15 - Tabela comparativa dos custos com sistemas de proteção
Projeto da proteção catódica de
embarcação
Figura 7 - Gráfico de custos com os sistemas de proteção catódica
Proteção catódica
Tabela 16- Comparação entre os sistemas de proteção catodica utilizados no casco de um navio
Proteção catodica
Proteção Catódica
Proteção Catódica
Proteção Catódica
Proteção Catódica
Proteção catodica
Proteção catódica por par galvânico em tubulação
enterrada
Anodos utilizados: zinco (ate 1000 ohm.cm) e Mg
Enchimento : gesso hidratado; betonita e sulfato de sódio
Proteção catódica de tubulação por corrente
impressa
Proteção catódica de tubulação por par galvânico
Calculo da corrente ( I ) liberada por cada anodo I = ΔV /R
Onde: R é resistência total; e ΔV é a diferença de potencial entre o potencial do anodo e o potencial de proteção do material metálico da estrutura (-0,85 V vs. Cu/CuSO4).
R = Rand/ench+ Rench + Rench/solo Rand/ench= ρ/2πL1 (ln 8L1/d – 1) Rench/solo= ρ/2πL2 (ln 8L2/D – 1) Rench = ρ.L/S
L=D-d/2 ; S = π.dm. L1 dm.= (D + d )/2
Onde: ρ é a resistividade do enchimento; d é o diametro do anodo; D é o diametro do
Proteção catódica de tubulação por corrente
impressa
Leito: carbonato de cálcio Anodos: grafite ou Fe-Si
Calculo da massa do eletrodo por corrente impressa
M = (d.t.I)/f
M = massa do anodo em Kg
d = desgaste do material do anodo em Kg/ano
t = tempo de vida útil desejado dos anodos I = corrente requerida pelo sistema
f= fator de utilização do anodo, varia de 0,5 a 0,85.
proteção catodica
Figura 16- Esquema de proteção catódica por corrente impressa em
Proteção catódica por corrente
impresssa
Proteção catódica por corrente
impressa
Proteção Catódica
2- Proteção catódica por corrente impressa na estrutura do concreto
armado
2.1- Reações
- Reações na interface aço/concreto O2 + 2H2O + 4e → 4OH¯
2H2O + 2e → 4OH¯ + H2
- Reações na interface anodo/concreto 4OH¯ → 2H2O + O2 + 4e
2H2O → 4H + O2 + 4e 2Cl ¯ → Cl2 + 2e
Proteção Catódica
2.2- Efeitos da polarização catódica por corrente impressa na estrutura de
concreto armado
- Os íons com carga positiva migram para o catodo (aço)
- Os íons com cargas negativas (OH¯, Cl¯) migram para o anodo
Proteção Catódica
2.3- Densidade de corrente
- Estruturas aéreas contaminadas com cloreto: 5 a 20 mA/cm2
- Estruturas submersas ou enterradas contaminadas com cloreto: 0,2 a 2
mA/cm2
2.4- Potencial de proteção
- 720 mV Ag/AgCl 2.5- Anodos
Anodos de Ti/MMO (fitas de Ti revestidas com óxidos metálicos ) com largura de 10 a 25 mm
Revestimento metálico protetor
1- Classificação dos revestimentos metálicos
1.1- Revestimentos com resistência a corrosão inferior a do substrato - Efeito barreira e proteção catodica
- Podem proteger o substrato mesmo na presença de falhas
Exemplos de depósitos para o substrato de aço: zinco; cádmio; Ni;
Revestimento metálico protetor
Figura 1. Representação esquemática de um revestimento galvanizado por
imersão a quente, mostrando as camadas com diferentes teores de Zn que constituem o revestimento.
Revestimento metálico protetor
1.1.1- Depósitos de Zn
O zinco quando exposto a atmosfera, é oxidado com a formação do óxido
de zinco (ZnO) ou do hidróxido de zinco (ZnOH), o qual ocorre em uma atmosfera úmida como resultado da reação entre o zinco e a água
Dependendo da presença de determinados poluentes no meio, como o gás carbônico, o dióxido de enxofre e o cloreto, o hidróxido de zinco pode reagir com esses elementos resultando na formação de outros compostos.
A presença da umidade alinhada a presença do hidróxido de cálcio leva a
formação do hidroxizincato de cálcio (Ca(Zn(OH)3)2.2H2O) sobre a armadura galvanizada.
Reações que ocorrem no depósito de Zn
Reação global
Zn + O2+ 2H2O 2Zn(OH)
2 (1)
Para pH neutro ou básico
Zn(OH)2 + 0,5 CO2 + H+ → ZnOH(CO3)0,5 + H2O (2)
Zn(OH)2 + 0,25 SO2 + 0,25 O2 + 0,5 H+ → ZnOH1,5(SO4)0,25 + 0,5 H2O ( 3)
Zn(OH)2 + 0,6 Cl- + 0,6 H+ → ZnOH1,4Cl0,6 + 0,6 H2O (4)
O hidróxido de Zn e os sais básicos de Zn são protetores.
O sal contendo cloreto deixa de ser protetor se o teor de NaCl no meio corrosivo for muito elevado.
Reações que ocorrem no depósito de Zn
Em pH ácido os produtos de Zn formados não são protetores e podem ocorrer as seguintes rações:
SO2 + H2SO4 + 1/2O2 → H2SO4 (5) Zn + H2SO4 → ZnSO4 + H2 (6) Zn + SO2 + O2 → ZnSO4 (7)
Zn(OH)2 + SO2 + ½ O2 → ZnSO4 + H2O
Revestimento polimérico rico em Zn
Fatores que podem causas falhas no revestimento polimérico de fundo ( primer ) rico em Zn
a). Relação inadequada entre PVC e CPVC
PVC = Concentração volumétrica do pigmento de Zn no revestimento seco
CPVC = Concentração volumétrica crítica do pigmento de Zn no revestimento seco, que corresponde a concentração máxima de Zn que pode estar presente no revestimento sem que ocorre a sua descontinuidade
PVC = (Vp / Vr). 100
Onde: Vp = Volume do pigmento de Zn em %; Vr = Volume da resina polimérica em %
Revestimento polimérico rico em Zn
Fatores que podem causar falhas no revestimento polimérico de fundo ( primer ) rico em Zn
b). Flexibilidade inadequada do revestimento c). Over spray
Falhas no revestimento que ocorrem quando as partículas de tinta não apresentam molhamento
suficiente.
d). Homogenização insuficiente da resina antes da sua aplicação
e) Tempo de cura do primer insuficiente antes da aplicação da próxima camada
Revestimento polimérico rico
em Zn
Revestimento polimérico rico em Zn
Revestimento polimérico rico em Zn
Revestimento polimérico rico em Zn
Revestimento polimérico rico em Zn
Revestimento metálico protetor
Revestimento metálico protetor
1.1.2- Depó1.1.2- Depósitos de Al-Zn-sitos de Al-Zn-Si (galvaSi (galvalume)lume)
Composição: 53,6% Al(barreira protetora)Composição: 53,6% Al(barreira protetora) – – 45% Zn (proteção galvânica)45% Zn (proteção galvânica) – –
1,4% Si (elevação da aderência ao substrato de aço) 1,4% Si (elevação da aderência ao substrato de aço)
CaracterísticasCaracterísticas
Elevada resistência a corrosão atmosféricaElevada resistência a corrosão atmosférica
Elevada refletividade Elevada refletividade térmicatérmica
Revestimento metálico prot
Revestimento metálico protetor
etor
Revestimento metálico protetor
1.1.3- Liga Zn-Ni
Teor de Ni entre 9%p a 20%p
Aplicações: trem de pouso de avião; válvulas “slift”; linhas de transporte de
Revestimento metálico protetor
1.2- Revestimentos com resistência a corrosão superior a do substrato
- Formação de um filme passivo altamente protetor
- Vantagem de ser utilizado em meios altamente corrosivos, como
atmosfera marinha.
- Não proporcionam proteção catódica
- Corrosão galvânica do substrato quando ocorre falhas no revestimento Exemplos de depósitos sobre um substrato de aço: níquel; cromo; cobre,
Revestimento metálico protetor
2- Processos de aplicação do revestimento metálico 2.1- Deposição por soldagem
2.2- Cladização ou cladeamento
- Processos: soldagem; explosão; laminação a quente
- Exemplos: substrato de aço e chapas de aço inoxidável, chapas de Ni ou
Revestimento metálico protetor
2.3- Aspersão térmica ou metalização 2.3.1- Introdução
-
O processo não causa alteração na microestrutura do metal base - Pode ser utilizado para depositar materiais metálicos e cerâmicos
- Pode ser utilizado para recompor materiais gastos por corrosão ou por
desgaste mecânica
Revestimento metálico protetor
Figura 3- Representação esquemática do mecanismo de um processo de aspersão
Revestimento metálico protetor
Figura 4- Representação esquemática de processos de aspersão térmica.
Revestimento metálico protetor
2.3.2- Aspersão térmica por chama
Figura 4- Representação esquemática da pistola usada em um processo de
Revestimento metálico protetor
Figura 5- Representação esquemática de um processo de aspersão
Revestimento metálico protetor
Figura 6- Representação esquemática da pistola usada em um processo de
Revestimento metálico protetor
Figura 6- Representação esquemática da pistola usada em um processo de
Revestimento metálico protetor
Tabela 1- Tipos de revestimento por aspersão térmica para aplicação em solução
Revestimento metálico protetor
Tabela 2- Depósitos obtidos através de aspersão térmicas utilizados em
Revestimento metálico protetor
2.4- Eletrodeposição
2.4.1- Introdução
- O deposito é obtido polarizando-se catodicamente o substrato através de uma fonte
de corrente.
- O sistema de eletrodeposição é constituído pelo substrato metálico que sofrerá as
reduções de redução, pelo contra eletrodo que sofrerá a reação de oxidação. por uma fonte de corrente ou de potencial, e por um eletrodo de referencia.
- O banho de eletrodeposição é constituído pelos sais do metal que se pretende
Revestimento metálico protetor
2.4.2- Principais vantagens do processo de eletrodeposição:
- Ampla variedade de depósitos
Ex: cobre; níquel; zinco; ouro; cádmio; ferro;cromo; ligas de Zn; ligas de cobre(latão);
ligas de zinco (Zn-Ni, Zn-Fe); ligas de níquel (Ni-P). Ligas ternarias e quartenarias.
- Aplicação em superfícies com geometria variável
- Processo relativamente simples e de baixo custo do equipamento - Controle da espessura do deposito
- Depósitos compactos e com bom acabamento
- Os depositos podem ser depositados juntamente com partículas, como o carbeto
Revestimento metálico protetor
2.4.3- Principais desvantagens do processo de eletrodeposição:
- Dependendo da geometria da do substrato o deposito pode não ser uniforme
- Não é viável em substratos com dimensão elevada
- Só podem ser depositados metais que se encontram na forma de sais. - A espessura do depósito é relativamente pequena
- A eletrodeposição de certos metais, como o cádmio, o níquel e o cromo, produz
subprodutos tóxicos.
- A qualidade dos depósitos é altamente sensível a presença de contaminantes no
banho
- Possibilidade de ocorrer a fragilização por hidrogênio - Baixa eficiência energética
Revestimento metálico protetor
2.5.- Imersão a quente 2.5.1- Introdução
- A deposição é feita através da imersão do substrato em um banho
contendo o metal que se pretende depositar no estado fundido.
- Os depositos devem apresentar uma baixa temperatura de fusão para não
afetar as propriedades do substrato de aço ( normalmente a temperatura mais elevada do banho é de 660°)
- Principais depósitos: alumínio, zinco, 55Al-Zn-Si ; Al-Si; 95Zn-Al
- Deposição do zinco: temperatura entre 440 a 480°C, tempo de 1 a 2
Revestimento metálico protetor
Tabela 1- Taxas de corrosão dos depósitos de Zn (galvanizado); 95(Zn)-Al; 55Al-Zn após 2 anos de exposição no meio corrosivo
Revestimento metálico protetor
2.5.2- Principais vantagens da deposição por imersão a quente
- Permite a obtenção de depósitos com espessura superior a dos depositos obtidos
por eletrodeposição.
- Não ocorre a fragilização por hidrogênio
- Permite a deposição de substratos com dimensões superiores aos que são
Revestimento metálico protetor
2.5.3- Principais desvantagens da deposição por imersão a quente
- Só permite a deposição de metais com baixa temperatura de fusão (quando o
substrato for de aço a temperatura do banho deve ser inferior a 870°)
- Dificuldade em controlar a espessura do depósito
Pintura anticorrosiva
Pintura anticorrosiva
Pintura Anticorrosiva
1- Sistemas de pintura 1.1-Atmosfera rural
