Protecao contra corrosão - 2014-2

Métodos de Proteção

contra Corrosão

Prof. Denis Massucatto UMC – Villa Lobos / Lapa

Métodos de Proteção contra

Corrosão

 A corrosão pode acarretar alguns problemas econômicos, tais como:

◦ Substituição do equipamento corroído,

◦ Paralisação do equipamento por falhas ocasionadas pela corrosão,

◦ Emprego de manutenção preventiva (pintura, adição de inibidores, revestimentos, etc.),

◦ Contaminação ou perda de produtos,

◦ Perda de eficiência do equipamento (caldeiras, trocadores de calor, bombas),

Métodos de Proteção contra

Corrosão

 Para se combater a corrosão, deve-se saber as causas (mecanismo) da

mesma.

 Devem ser consideradas a

composição do material metálico, da sua forma de emprego e do meio

Mecanismos de corrosão:

Galvânica: diferente natureza de material Célula oclusa: diferença de aeração

Corrosão-erosão: ação mecânica do meio Corrosão sob tensão: solicitação mecânica Fragilização por hidrogênio: contato com H

Métodos de Proteção contra

Corrosão

 Assim, pode-se esquematizar os métodos da seguinte forma:

(A – ar, W – água e S – solo)

◦ Métodos baseados na modificação do meio corrosivo:

 Deaeração da água ou solução neutra (W)

 Purificação ou diminuição da umidade do ar (A)  Adição de inibidores de corrosão (S)

Métodos de Proteção contra

Corrosão

◦ Métodos baseados na modificação do metal (A,W,S) :

 Aumento da pureza

 Adição de elementos de liga

 Tratamento térmico

◦ Métodos baseados nos revestimentos protetores:

 Tratamento químico ou eletroquímico da superfície metálica (A,W)

 Revestimentos orgânicos (A,W,S)

 Revestimentos inosgânicos (A,W,S)

Compatibilidade de materiais

 Compatíveis

◦ Aço-carbono: ácido sulfúrico concentrado (> 85%)

◦ Aços inoxodáveis: ácido nítrico, sulfúrico diluídos, bases diluídas

◦ Al: ácido nítrico concentrado, ác. Acético, cítrico, tartárico

◦ Cu: água do mar, exposição atmosférica, ác. Não-oxidantes

◦ Ni: bases

Compatibilidade de materiais

 Não-Compatíveis - corrosão

◦ Al, Zn, Sn e Pb: soda cáustica

◦ Zn: atmosferas industriais

◦ Al, Cu e ligas: mercúrio e seus sais

◦ Cu e ligas: ác. Nítrico, sulfúrico (concentrados), amônia

◦ Ni e ligas: enxofre e sulfeto

◦ Mg: ácidos inorgânicos e orgânicos

Modificação de Projeto

Solda descontínua acumula meio corrosivo e pode causar corrosão por frestas.

Revestimento

Proteção Contra corrosão

Superfície Limpeza

Orgânico

Inorgânico

Limpeza

 A superfície a ser protegida deve estar livre de impurezas, para que a

proteção seja eficiente.

 Produtos de corrosão e sujeira impedem a aderência do

Limpeza

 As impurezas podem ser:

◦ Sólidas: massa de polimento, de estampagem. Apresentam relativa dificuldade na remoção.

◦ Óxidos e produtos de corrosão: ocorrem em chapas laminadas a quente e em

armazenamento em estágios intermediários de fabricação.

Limpeza

 As impurezas podem ser:

◦ Oleosas: óleos minerais, óleos graxos, óleos de laminação, estampagem, trefilação.

Quanto maior a viscosidade do óleo, maior a dificuldade de limpeza;

◦ Semi-sólidas: parafina, ceras, graxas, sabões. Geralmente não apresentam dificuldade na remoção.

Limpeza da superfície

 Tipos mais comuns:

◦ Desengraxamento

◦ Solubilização

◦ Decapagem ácida

◦ Decapagem básica

Limpeza da superfície

 Desengraxamento

◦ Remoção de material depositado não tenha reagido quimicamente com a superfície metálica.

◦ Variáveis:

 tempo de contato  Temperatura

 Concentração

 ação mecânica (jateamento, agitação)

 A temperatura é determinada pela ebulição do solvente.

Limpeza da superfície

Limpeza da superfície

 Solubilização

◦ Remoção de impurezas por meio de solventes, que podem ser:

 Hidrocarbonetos alifáticos – derivados do petróleo

 Hidrocarbonetos aromáticos – derivados de carvão

 Hidrocarbonetos clorados

Solubilização

 Solubilização

◦ A remoção pode ser feita por:  Imersão da peça no solvente,

 Jateamento com o solvente,

 Desengraxamento por vapor: a peça é

colocada em uma câmara de vapor, na qual o solvente se condensa no topo da peça e

escorre pela mesma, limpando a superfície.

◦ Em geral, ocorre a associação destes métodos para facilitar a limpeza.

Desengraxamento por vapor

https://rdl.train.army.mil/catalog-ws/view/100.ATSC/94A83DB2-B749-45D9-A0FF-0EC22B14ABD5-1276037346536/38-3/ch2.htm

Desengraxamento por vapor

Desengraxamento por vapor

Limpeza de Superfície

 Decapagem ácida

◦ Imersão da peça em banho ácido, para remoção das impurezas aderidas

quimicamente à superfície (óxidos e produtos de corosão).

 Pode ocorrer o ataque ao metal não corroído, o que expõe a superfície de forma homogênea para receber a proteção.

◦ Após a decapagem é necessária uma lavagem em água corrente para eliminar

totalmente o ácido, principalmente em áreas de estagnação.

Decapagem ácida

 Principais ácidos utilizados:

◦ Ácido sulfúrico comercial: usado em concentrações de 5-20% em peso e

temperaturas de 60 a 80°C. Mais barato e baixo consumo e ausência de vapores.

◦ Ácido clorídrico (ou muriático): somente usado em T ambiente, pois libera vapores quando aquecido.

Limpeza de Superfície

 Decapagem alcalina:

◦ Utiliza-se bases do tipo NaOH, KOH. Em metais leves ou macios, como Al e Zn, ocorre o ataque da impureza juntamente com o ataque do metal. Quando aplicado em ferro e aço, estes não são atacados por bases, o que permite seu uso em peças frágeis ou de alta precisão.

Limpeza de Superfície

 Ação Mecânica:

◦ Uso de técnicas de abrasão para a remoção de óxidos (aderidos

quimicamente).

◦ Os métodos manuais de remoção incluem o emprego de escovas de aço, martelos de impacto, lixas, etc., e os mecanizados com raspadeiras, lixadeiras, politrizes,

Limpeza de Superfície

 Ação Mecânica:

◦ O jateamento é o método mais completo

para a remoção de escamas de ferrugem. É também o mais utilizado, pois é mais eficaz, rápido e a superfície final tem qualidade

superior, que permite uma rugosidade ideal para ancoragem do primer

Ação Mecânica

 O método de abrasão não é indicado em peças que possuam seção

reduzida, como eixos longos e finos, uma vez que pode-se causar

distorções, e em peças onde o

acabamento superficial e a tolerância das dimensões sejam rigorosas

Jateamento

 Para o jateamento são utilizados areia, granalha de aço, óxido de alumínio e esferas de vidro, sendo a areia o mais comum.

 Como no jateamento há a formação de poeira, há restrição de seu uso pelos órgãos de meio ambiente e segurança do trabalho.

Jateamento com granalha de

aço

Tipos de granalhas: esféricas ou angulares

Jateamento

Jateamento

<- Areia Seca

Revestimentos metálicos

 As finalidades para acabamento metálico incluem;

◦ Decorativa: ouro, prata, níquel, cromo

◦ Resistência à oxidação em contatos elétricos: estanho, prata, ouro, ródio

◦ Endurecimento superficial: cromo

◦ Resistência à corosão: cromo, zinco, níquel, alumínio, cádmio, estanho

Revestimentos metálicos

 A proteção ocorre pela formação de camada protetora de óxido ou de

hidróxido:

◦ Al, Cr, Ni e Zn.

 A qualidade da aderência e

impermeabilidade da película vai

depender do método de deposição e da qualidade da limpeza da superfície.

Revestimentos metálicos

 Cladização

 Imersão a quente

◦ (galvanização a fogo)

 Aspersão térmica - metalização

 Eletrodeposição

Revestimentos metálicos

 Cladização: método que visa o controle de corrosão. Pode ser

realizado por laminação conjunta a quente, por explosão e por solda.

Revestimentos metálicos

 Imersão a quente:

◦ Imersão do material metálico em banho de metal fundido. É usado para o revestimento de aço com estanho, cobre, zinco e alumínio.

◦ Zinco: galvanização ou zincagem a fogo

 O processo de galvanização corresponde a > 50% do Zn consumido anualmente. É usado em torres de

transmissão e distribuição, condutos para ar

condicionado, chapas para coberturas de barracões, silos, arames, etc.

Hot-dip galvanizing

Revestimentos metálicos

 Aspersão térmica – Metalização

◦ Utiliza-se uma pistola de aspersão para

recobrir a superfície com finas partículas do metal. A alimentação do sistema pode ser realizada com fio ou pó do metal de

recobrimento e a pistola contém uma chama de acetileno que funde as partículas de

metal, sendo solidificada ao tocar o substrato.

◦ Costuma-se combinar a metalização com a pintura, para a redução da porosidade do material depositado.

Aspersão térmica

Aspersão térmica

Aspersão térmica - alumínio

Aspersão térmica

Revestimento

Proteção Contra corrosão

Superfície Limpeza

Orgânico Inorgânico

Revestimentos Metálicos

 Eletrodeposição

◦ O material a ser

depositado é colocado como cátodo em uma cuba eletrolítica, onde o eletrólito contém o sal do metal a ser depositado e o ânodo também pode ser do mesmo metal.

Revestimentos Metálicos

 Eletrodeposição

◦ A vantagem é que se tem uma camada fina e livre de poros, o que se evita o excesso de metal depositado.

◦ É utilizado para deposição de ouro, prata, cobre, estanho, níquel, cádmio , cromo e zinco.

Revestimentos Não-Metálicos

Inorgânicos

 Os revestimentos não metálicos inorgânicos são depositados diretamente na superfície ou formados sobre a mesma.

 Vidros são utilizados como revestimentos de tubulações e reatores.

 Os revestimentos formados diretamente na superfície metálica são obtidos por reações químicas entre o material desta superfície e o meio adequado

Revestimentos Não-Metálicos

Inorgânicos

 Entre os processos usados:

◦ Anodização

◦ Cromatização

Anodização

 O alumínio apresenta grande resistência à corrosão devido à aderência de sua

camada de óxido formada por exposição ao ar.

 O processo de anodização consiste em formar uma camada de óxido mais

espessa e duradoura, por método químico ou eletroquímico.

 O nome da técnica se dá pela técnica eletroquímica, onde a peça é posta

como ânodo. É também utilizado para magnésio, zircônio e titânio.

Anodização

 A camada de óxido formada possui boa aderência, baixa elasticidade,

resistência à corrosão e ao desgaste mecânico. A superfície também possui alta aderência à tintas.

Cromatização

 É um processo onde são usadas

soluções contendo cromatos ou ácido crômico.

 Quando realizado sobre o metal, tem

como objetivo de aumentar a

resistência contra corrosão (aço) ou melhorar a aderência de tintas (Al e Mg).

 Quando realizado sobre a camada de óxido ou fosfato serve como vedante de poros.

Cromatização

http://www.henkelna.com/adhe sives/aluminum-conversion-coating-processes-21168.htm

Cromatização

 A proteção sobre Al tem nome de Iridite ou Alodine, e é usado

principalmente na indústria aeroespacial

Cromatização

A peça cromatizada apresenta iridescência

Fosfatização

 Aplicação de uma camada de fosfato sobre o metal a ser protegido, usando ácido fosfórico e fosfato de Zn, Mn ou Fe.

 A aplicação pode ser por spray ou por imersão.

 Na formação da película protetora, de aprox. 1-10 µm, o fosfato reage com a superfície metálica, que adquire uma camada inorgânica.

Fosfatização

 Sua proteção não é muito eficiente quando utilizada sozinha, mas possui um grande efeito quando realizada em conjunto com outro método de proteção.

http://www.pfonline.com/articles/phosp

hate-conversion-coatings http://www.ilve.com.tr/yislem.asp?d=ING Fosfato de Zn

Fosfatização

 O aumento da porosidade da camada de fosfato aumenta a área específica que a pintura tem para se fixar, fazendo com que fique mais compacta e aderida.

Revestimentos Não-metálicos

Orgânicos - Tintas e pigmentos

◦ É o método de proteção mais empregado, pois é fácil de se aplicar, tem baixo custo de manutenção, além de possuir:

 Finalidade estética

 Auxílio na segurança industrial  Sinalização

 Identificação de fluidos em tubulações e reservatórios

 Impedir incrustações de microorganismos em embarcações

 Impermeabilização

Tintas e pigmentos

 Aplicação pode ser feita por:

◦ Spray: mais utilizado, garante

homogeneidade da camada protetiva

◦ Pincel: mais utilizado para recortes

Tintas e pigmentos

Tintas e pigmentos

 Veículo não-volátil é o constituinte aglomerante

das partículas de pigmento e responsável pela continuidade e formação da pelicula protetora. São geralmente compostos por óleos vegetais, resinas alquídicas ou acrílicas.

 Os veículos conversíveis sofrem reação após a

cura aplicação da película, sendo sua estrutura química modificada (polimerização). Os

Tintas e pigmentos

 Aditivos são colocados em pequenas

concentrações para conferir propriedades específicas à tinta. São eles:

◦ Secantes: reduzem o tempo de secagem, utilizados

em tintas a óleo e em tintas que a formação da película é realizada por oxidação

◦ Anti-sedimentantes: reduzem a sedimentação dos

pigmentos, impedindo que se forme um sedimento duro e compacto durante seu armazenamento

Tintas e pigmentos - aditivos

 Antinata ou antipele: evita a formação da

película que se observa ao abrir a lata de tinta.

 Plastificantes: melhora a flexibilidade da

película de tinta

 Nivelantes: melhora o espalhamento da tinta,

Tintas e pigmentos - aditivos

 Antiespumantes: auxiliam tanto na

fabricação quanto na aplicação

 Agentes tixotrópicos: utilizados em tintas

mais viscosas, auxilia a aplicação na espessura correta

 Antifungos: previne a deterioração por

Tintas e pigmentos

 Pigmentos: são partículas sólidas, finamente

divididas, insolúveis nos veículos fixos. São classificados em:

◦ Anticorrosivos: confere proteção anticorrosiva,

◦ Opacificantes coloridos / tintorais: conferem cor e

opacidade à tinta

◦ Cargas/extensores: não conferem cor nem

opacidade. Servem como preenchedores, para baratear o custo da tinta.

Pigmento inorgânicos

 Dióxido de Titânio TiO₂: é o pigmento branco mais utilizado.

 Sulfeto de Zinco ZnS: é o mais utilizado depois do TiO₂.

 Óxidos de Ferro: pigmento muito estável à luz e apresenta-se em várias cores. É o pigmento mais usado em primers

 Zarcão: óxido vermelho de chumbo protege anodicamente a superfície.

Mecanismos de proteção

 Barreira: a tinta cria uma barreira física e

impermeável entre o meio corrosivo e a

superfície metálica, impedindo que o agente oxidante se encontre com o metal.

 Inibição (passivação anódica): ocorre a

formação de uma camada passiva (como no caso do Al/Al₂O₃)

Falhas no sistema de pintura

 Para se aumentar a vida útil do

recobrimento procura-se usar:

◦ Adequado preparo da superfície;

◦ Maior espessura possível da película de revestimento;

◦ Tintas de alto padrão técnico;

Áreas mais sujeitas a falhas

 As áreas mais sujeitas a falhas são:

◦ Estagnação de água – bases de colunas de estruturas metálicas;

◦ Com parafusos e porcas

◦ Arestas e cantos vivos

◦ Com frestas

◦ Deformadas durante a operação

◦ Sujeitas à condições ambientais (poluentes, direção dos ventos)

◦ Submetidas à ação de substâncias químicas

Proteção catódica

Proteção catódica

Proteção Catódica

 Na proteção catódica ocorre a

eliminação, por processo artificial, das áreas anódicas da superfície que se

deseja proteger, de modo que toda ela se comporte como cátodo.

Proteção Catódica por Corrente

Impressa

Proteção Catódica por Corrente

Impressa

Comparação entre os dois

métodos