CORROSO METLICA

Tpicos de aula

Velocidade de corroso.

Polarizao.

Passivao.

Diagrama de Pourbaix.

VELOCIDADE DE CORROSO

VELOCIDADES DE CORROSO

Velocidade mdia: permite estimar o tempo de vida til de uma determinada estrutura.

Pode ser medida pela diferena de peso do material metlico ou pela determinao da concentrao de ons metlicos em soluo.

Velocidade instantnea: permite verificar a necessidade de aumentar/diminuir a concentrao de um inibidor em um dado momento.

Pode ser determinada pela seguinte equao:

m: massa do metal (g)

K: equivalente eletroqumico do metal (massa molar/carga)

i: corrente de corroso (velocidade de corroso) (Ampre)

t: tempo (segundo)

F: constante de Faraday (96.487 Coulomb)

Determinaes de velocidade vlidas apenas para corroses uniformes (no localizadas), por que?

Curvas representativas de velocidades de corroso

Curva A: velocidade de corroso

constante. Ocorre quando a superfcie

metlica no varia, o produto de corroso

inerte e a concentrao do agente corrosivo

constante.

Curva B: idntica a A, porm h um

perodo de induo que est relacionado

ao tempo gasto pelo agente corrosivo para

destruir pelculas protetoras previamente

existentes.

Curva C: velocidade inversamente

proporcional quantidade do produto de

corroso formado. Ocorre quando o

produto de corroso insolvel e adere

superfcie metlica.

Curva D: velocidade de cresce

rapidamente. Ocorre quando os produtos

de corroso so solveis.

FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE CORROSO

Efeito do oxignio dissolvido: velocidade no incio rpida, tendendo a diminuir com a formao da camada de xido.

Aumento da concentrao de oxignio, inicialmente acelera a corroso do ferro, pois O2 consome os eltrons gerados na reao andica, de acordo com:

42 ++ 4e- OH

-O2H2O

QUAIS FATORES OIDEM INFLUENCIAR

A VELOCIDADE DE CORROSO?

Concentrao crtica de O2: a partir da qual a

velocidade de corroso decresce (formao de

pelcula passivadora).

Pelculas passivadoras podem sofrer fraturas e

dar origem a pilhas locais (ativa-passiva): severa

corroso localizada.

FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE CORROSO

Efeito do pH: na corroso do ferro, em gua aerada e temperatura ambiente.

pH < 4: aumento da taxa de corroso devido ao

fato da possibilidade de reduo do H+, alm do

O2, presente no meio.

nH+

ne-

H2n/2+

nH++O2n/4 ne

-H2On/2+

pH 4-10: taxa de corroso independe do pH.

Depender da rapidez com que O2 difunde para a

superfcie metlica (reao de controle catdico).

+n/2H2O ne

-n/4O2 + nOH

-

pH > 10: taxa de corroso diminui, pois o Fe se

torna passivo na presena de lcalis (formao de

hidrxidos insolveis) e O2 dissolvido (formao de

xidos insolveis).

FATORES QUE INFLUENCIAM A VELOCIDADE DE CORROSO

Efeito da temperatura: geralmente, o aumento da temperatura acelera a corroso, pois aumenta a condutividade do eletrlito.

Efeito de sais dissolvidos: sais podem agir acelerando (aumento condutividade) ou retardando (precipitao de produtos de corroso, diminuio solubilidade O2, ao passivadora) a velocidade de corroso.

POLARIZAO

RELAO DA POLARIZAO COM A VELOCIDADE DE CORROSO

Em princpio: quanto maior a ddp entre dois eletrodos, maior seria a velocidade de corroso.

Entretanto, E um parmetro termodinmico ( G) e, utiliz-lo na anlise cintica, sem levar em considerao outros fatores, pode induzir a concluses errneas.

A ddp indica apenas quem atuar como anodo ou catodo.

A velocidade das reaes andica e catdica depender das caractersticas de polarizao do sistema.

SOBREPOTENCIAL ( )

Todo metal imerso em soluo contendo seus prprios ons, possui um potencial (E).

Se uma corrente (I) circular por esse eletrodo, E variar, e o novo valor E depender de I aplicada.

A diferena entre esses dois potenciais conhecida como sobrepotencial, dado por:

= E - E

POTENCIAL DE CORROSO (Ecorr)

Caso em que o potencial inicial diferente do potencial de equilbrio termodinmico, devido a reaes e fenmenos que interferem no processo.

POLARIZAO

Variao de Ecorr ao circular uma corrente pelo eletrodo.

Dois metais ligados e mergulhados em um eletrlito estabelecem uma diferena de potencial que diminui com o tempo (Eanodo se aproxima Ecatodo e vice-versa).

Polarizao dos eletrodos: polarizao catdica e polarizao andica.

Se anodo e catodo estiverem em

curto-circuito e o eletrlito for de alta

condutividade, R muito pequeno e,

ento, a corrente de corroso ser

mxima (ponto de interseco das

curvas de polarizao).

Em cada ponto da curva, a voltagem

da clula Ecel dada por:

Ecel = ECu EZn = IR

PASSIVAO

PASSIVAO

Nas condies em que o material se torna passivo, seu comportamento eletroqumico revela um potencial mais nobre (menos ativo), sofrendo corroso mais lenta.

A passivao um processo que depende do material e do meio.

Alguns metais e ligas se passivam ao ar (Cr, Ni, Zr etc), enquanto outros sofrem passivao em meios muito especficos (Pb em H2SO4, Mg em H2O, Fe em HNO3).

A passivao melhora a resistncia corroso e conseguida por oxidao usando-se substncias convenientes (HNO3 conc., K2Cr2O7, O2 do ar) ou por polarizao andica.

PASSIVAO

A passivao causada pela deposio de um filme de xido ou hidrxido sobre a superfcie metlica ou por um estado oxidado da superfcie, que impedem o contato entre o metal e o meio corrosivo.

A passividade de um metal pode ser destruda por substncias redutoras, polarizao catdica e ons halogenetos (principalmente, Cl-), que penetra na camada passivadora ou a dispersa.

Na pilha ativa-passiva que se forma, a rea andica est localizada nos pontos em que houve destruio da passividade e, como essas reas so muito pequenas em relao rea catdica, haver corroso acelerada nesses pontos.

DIAGRAMA DE POURBAIX

DIAGRAMA DE POURBAIX

As reaes mais relevantes nos processos corrosivos so:

Reao (1) s depende do potencial (termo em e-); (2) e (3) dependem do potencial e do pH (termos em H+ ou OH-); (4) e (5) dependem somente do pH.

Para representar essas reaes dependentes de ambos, pH e potencial, Marcel Pourbaix desenvolveu diagramas do tipo E vs pH.

+ ne-

Mn+

M

M + ++H2On M(OH)n nH+

ne-

ne-

MOn-

H2O+ ++M 2n(OH-)

M + n(OH-) M(OH)n

MOn-

nH+

+ M(OH)n

(1)

(2)

(3)

(4)

(5)

DIAGRAMA DE POURBAIX

Mtodo grfico que relaciona E e pH, e apresenta uma possibilidade para se prever as condies sob as quais pode-se ter corroso, imunidade ou passividade.

Apenas um metal representado em cada diagrama.

O diagrama , normalmente, simplificado e mostra de forma sumria o comportamento previsto para um metal puro imerso em gua pura.

Extremamente til no estudo da corroso e da proteo contra corroso dos metais em meio aquoso.

Reaes que s dependem do pH so representadas por um conjunto de retas

paralelas ao eixo das ordenadas.

Reaes que s dependem de E so representadas por um conjunto de paralelas

ao eixo das abscissas.

Reaes que dependem do pH e de E so representadas por um conjunto de retas

paralelas e inclinadas em relao aos eixos coordenados.

Diagrama simplificado de potencial e pH para o sistema Fe-H2O

ENSAIOS DE CORROSO

Ensaios de laboratrio: Estudar o mecanismo do processo corrosivo;

Indicar o material metlico mais adequado para determinado meio corrosivo;

Controlar a qualidade de materiais quanto a resistncia a corroso

Determinar se um metal, liga ou revestimento protetor satisfaz as esoecificaes de um ensaio

de corroso.

http://www.youtube.com/watch?v=6JjS2aIj0vo

Ensaios de Campo:

Estudar a eficincia de medidas de proteo anticorrosiva

Selecionar o material mais adequado para determinado meio corrosivo e estimar a

durabilidade provvel nesse meio

ENSAIOS DE CORROSO

Inspeo de dutos por PIGs

uma das maneiras de se conhecer o dano

causado pela corroso em um duto ao

longo dos anos.

Possuem sensores e dispositivos que

inspecionam as condies fsicas dos

dutos.

PERDA DE PESO POR UNIDADE DE REA NA UNIDADE DE TEMPO

T.C. = ( P0 - PF ) / ( A0 . t )

ONDE :

P0 = peso do metal antes da exposio ao meio.

PF = peso do metal aps a exposio ao meio e a remoo

do produto de corroso.

A0 = soma das reas de todas as superfcies do metal

expostas ao meio.

t = tempo de exposio do metal ao meio.

A unidade de medida utilizada na determinao dessa taxa de

corroso :

- miligrama por decmetro quadrado por dia - mdd.

Taxa de corroso

EXERCCIOS

7. Uma placa metlica foi removida de um navio submerso. Estimou-se que a rea

original da placa era de 800 cm2 e que cerca de 7,6 kg do material da placa foram

corrodos durante a submerso. Assumindo que a taxa de corroso do metal em gua do

mar de 4 mm/ano, estime o tempo, em anos, que o navio permaneceu submerso. A

densidade do metal de 4,5 g/cm3.

FIM DA AULA