\newcommand{\exacta}{Revista Eletr\^onica \textbf{e-xacta}, do
Departamento de Ci\^encias Exatas e Tecnologia do Centro Univer
1
Materiais resistentes corroso e oxidao
Alexandre Pinheiro Bernardes; Diego Henrique Lebron; Flvio
Ferreira; Luiz Ricardo dos Santos; Nayara Cristhine da Silva;
Thiago Librelon;
Prfa. Christiane RodriguesCentro Universitrio de Belo Horizonte,
Belo Horizonte,
MG____________________________________________________________________________1
IntroduoNo mundo atual grande parte dos nossos utenslios, de
maneira geral, so confeccionados em ligas metlicas ou possu alguma
parte metlica.
Encontramos os metais nas estruturas metlicas enterradas ou
submersas (oleodutos, gasodutos, adutoras, etc), nos meios de
transportes como trens, carros, avies, automveis, bicicletas, em
estruturas de solo ou areas como torres, linhas de transmisso,
aparelhos eletrnicos, reatores, trocadores de calor, caldeiras.A
corroso a deteriorao de um material, geralmente metlico, por ao
qumica ou eletroqumica do meio ambiente associada ou no a esforos
mecnicos. Transforma os materiais metlicos de modo que a
durabilidade e desempenho dos mesmos deixam de satisfazer os fins a
que se destinam.2 MecanismosNo estudo dos processos corrosivos
devem sempre ser consideradas as variveis dependentes do material
metlico, do meio corrosivo e das condies operacionais, pois o
estudo conjunto dessas variveis permitir indicar o material mais
adequado para ser utilizado em determinados equipamentos ou
instalaes. Entre essas variveis devem ser consideradas.
Material metlico: composio qumica, presena de impurezas,
processo de obteno, tratamentos trmicos e mecnicos, estado da
superfcie, forma, unio de materiais (solda, rebites etc.), contato
com outros metais.
Meio corrosivo: composio qumica, concentrao, impurezas, pH,
temperatura, teor de oxignio, presso, slidos suspensos.
Condies operacionais: solicitaes mecnicas, movimento relativo
entre o material metlico e o meio, condies de imerso no meio (total
ou parcial), meios de proteo contra a corroso, operao contnua ou
intermitente.
importante o conhecimento do mecanismo de corroso para que se
possa indicar a proteo no s eficiente, mas tambm de adequada relao
custo benefcio.
Mecanismos da Corroso
De acordo com o meio corrosivo e o material, podem ser
apresentados diferentes mecanismos, para o processo corrosivo:
Mecanismo qumico
Mecanismo eletroqumico
Mecanismo qumicoNeste mecanismo h reaes diretas entre o material
metlico, ou no metlico, e o meio corrosivo, no havendo gerao de
corrente eltrica ao contrrio do que acontece no mecanismo
eletroqumico. Como exemplos deste mecanismo, podem ser citados os
casos:
Ataque de metais, como nquel, por monxido de carbono, CO, com
formao de carbonila de nquel, Ni(CO4)
Ataque de metais, como ferro, alumnio e cobre, por cloro em
temperaturas elevadas, com formao dos respectivos cloretos:
Ataque de metais por solventes orgnicos, na ausncia de gua caso
de magnsio reagindo com halogenetos de alquila, RX, para obteno dos
reagentes de Grignard e, exemplificando com brometo de etila.
Ataque da borracha por oznio, havendo oxidao da borracha com
perda de elasticidade, chegando a ficar quebradia.
Deteriorao do concreto por sulfato ataque de concreto e no da
armadura de ao carbono.
Corroso de material metlico, em temperaturas elevadas, por gases
ou vapores e em ausncia de umidade (tambm conhecida como corroso
seca)
Corroso em solventes orgnicos isentos de gua.
Corroso de materiais no metlicos.
Oxidao seca: A oxidao ao ar seco no se constitui corroso
eletroqumica porque no h eletrlito (soluo aquosa para permitir o
movimento de ons.)Reao genrica da oxidao seca: METAL + OXIGNIO
-> XIDO DO METAL
Mecanismo eletroqumico
Neste mecanismo h reaes qumicas que envolvem transferncia de
carga ou eltrons atravs de uma interface ou eletrlito (oxidao e
reduo) so os casos de corroso observados em materiais metlicos
quando em presena de eletrlitos, podendo o eletrlito estar
solubilizado em gua ou fundido.
Na corroso eletroqumica, os eltrons so cedidos em determinada
regio e recebidos em outra, aparecendo uma pilha de corroso. Este
processo eletroqumico de corroso pode ser composto de trs etapas
principais:
Processo andico: passagem de ons para a soluo.
Deslocamento dos eltrons e ons: transferncia dos eltrons das
regies andicas para as catdicas pelo circuito metlico e difuso de
nions e ctions na soluo.
Processo catdico: recepo de eltrons, na rea catdica, pelos ons
ou molculas existentes na soluo.
Alguns exemplos de corroso por este mecanismo so:
Corroso em gua ou solues aquosas.
Corroso atmosfrica.
Corroso no solo
Corroso em sais fundidos.
Uma pea de cobre e outra de ferro em contato com gua salgada (O
ferro tem maior tendncia de se oxidar que o cobre, ento o ferro
sofrer corroso intensa.)3 Fatores que influenciam
3.1 Fatores que influenciam
Os materiais metlicos podem ter resistncia prpria corroso ou
t-la ampliada pela utilizao dos mtodos ou tcnicas de proteo
anticorrosiva.
Devido tecnologia hoje existente possvel a utilizao dos
materiais em praticamente todos os meios corrosivos. Algumas dessas
tecnologias que influenciam so.
3.1.1 Resistencia prpria do material corroso
Os materiais metlicos podem possuir resistncia prpria a
determinados meios corrosivos. Esta resistncia est associada
passivao do material no meio corrosivo considerado, o qual funo da
composio qumica do material. Dentre os elementos de liga podemos
citar: alumnio, cromo, titnio, nquel, molibdnio, entre outros.
3.1.2 Revestimentos
Os revestimentos constituem-se em pelculas fixadas entre o metal
e o meio corrosivo, aumentando a resistncia corroso do material
metlico. Os revestimentos podem ser: metlicos, no metlicos
inorgnicos ou orgnicos e a sua utilizao pode ser no aumento da
resistncia corroso atmosfrica, na imerso e na corroso pelo
solo.
Os revestimentos metlicos consistem na interposio de uma pelcula
metlica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger, os
processos mais comuns so:
Cladizao: que so chapas de um metal ou ligas, resistentes a
corroso, que revestem e protegem outro metal com funo
estrutural;
Reposio por imerso a quente: nesse processo obtemos superfcies
zincadas (galvanizadas) e estanhadas;
Metalizao: um processo de fundio que consiste em revestir o
metal desejado com zinco, alumnio, chumbo, estanho, cobre entre
outras ligas.
Eletrodeposio: consiste na deposio de metais que se encontram na
forma inica em um banho, comum revestir-se o metal com cromo,
nquel, ouro, prata, estanho e, principalmente cdmio por ser um
metal muito txico.
Deposio qumica: Nesse processo mais comum revestir-se com cobre
e nquel, o qual acontece atravs de uma reduo qumica.
Os revestimentos no metlicos inorgnicos consiste na interposio
de uma pelcula entre os meios, aos quais como mecanismos de proteo
desse processo podemos citar:
Anodizao: consistem em deixar mais espessa a camada protetora
passivante existente em alguns metais, o mais comum o alumnio;
Cromatizao: consiste na reao da superfcie metlica com solues
ligeiramente cidas contendo cromatos. A qual forma uma camada de
cromatos passivante;
Fosfatizao: a camada de fosfatos inibe processos corrosivos e
constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma
excelente base para pintura, empregada usualmente na indstria
automobilstica;
Revestimento com argamassa de cimento: consiste na colocao de
uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6
mm, sobre a superfcie metlica. Este revestimento muito empregado na
parte interna de tubulaes e, aplicado normalmente por
centrifugao;
Revestimento com vidro: Consiste em uma camada aplicada em forma
de esmalte que fundida em fornos apropriados, mais utilizada na
indstria qumica;
Revestimento com esmalte vtreo: idem ao revestimento com vidro
porem o esmalte formado por vidro + cargas + pigmentos, usados
geralmente em utenslios domsticos tipo, foges, mquinas de lavar,
geladeiras etc.;
Revestimento com material cermico: consiste na aplicao de uma
camada de material cermico, geralmente silicoso, de alta resistncia
a cidos, utilizado principalmente para revestimentos de pisos e
canais de efluentes.
O revestimento orgnico consiste na aplicao de uma camada orgnica
entre a superfcie metlica e o meio corrosivo, alguns dos principais
revestimentos orgnicos so:
Pintura industrial: aplicada no controle de corroso de
estruturas areas, enterradas e submersas;
Revestimento com borrachas: o recobrimento da superfcie com uma
camada de borracha feita utilizando o processo de vulcanizao, mais
usado em indstrias qumicas em equipamentos e tubulaes cujo meio so
muito corrosivos;
Revestimento para tubulaes enterradas ou submersas: essas
tubulaes tipo gasodutos, oleodutos, adutoras, etc. geralmente so
protegidas por revestimentos de alta espessura, formando uma
barreira entre o metal e o meio corrosivo, como a eficincia desse
mtodo no 100% perfeita, nos leva a necessidade de complementao com
o uso de proteo catdica.
3.1.3 Inibidores de corroso
Os inibidores so compostos qumicos adicionados ao meio que
promovem a polarizao andica ou catdica, ou so formadores de
pelculas que aumentam a resistncia, esse mtodo mais usado quando o
meio corrosivo lquido e trabalha em circuito fechado.
A proteo andica consiste na aplicao de uma corrente andica que
favorece a passivao do material dando-lhe resistncia a corroso.
Esse mtodo pode ser usado em metais e ligas formadoras de pelculas
protetoras, como o titnio, o cromo, ligas de ferro-cromo e ligas de
ferro-cromo-nquel.
Exemplo: hidrxidos, carbonatos, fosfatos, silicatos, boratos de
metais alcalinos, nitrito de sdio e cromatos de potssio e sdio.
A proteo catdica um mtodo que consiste em proteger a estrutura
em catodo de uma clula eletroqumica ou eletroltica, obtendo um alto
grau de polarizao catdica. Esse mtodo empregado para estruturas
enterradas ou submersas, no pode ser usada em estruturas areas
devido a necessidade de um eletrlito contnuo, ausente na
atmosfera.
Exemplo: sulfatos de zinco, magnsio ou nquel.
Inibidores por absoro so compostos que tem propriedade de formar
pelculas por adsoro superfcie metlica, criando uma pelcula
protetora sobre as reas andicas e catdicas.
Exemplo: sabes de metais pesados, aminas, uria, etc.
Sequestradores de oxignio so compostos que reagem com o oxignio
promovendo a desaerao do meio.
Exemplo: Sulfato de sdio ( Na2SO3 + 1/2 O2 Na2SO4 ) Hidrazina (
N2H4 + O2 N2 + 2H2O ).
Algumas das aplicaes desses inibidores so: destilao de petrleo,
tratamento de gua (caldeira, refrigerao), limpeza qumica, sistemas
de gasodutos e oleodutos, entre outros.
3.1.4 Influncia de elementos de liga
As adies de elementos de liga melhoraram a resistncia oxidao nos
aos, entre esses elementos podemos citar o cromo, nquel, molibdnio,
silcio e o alumnio, sendo o cromo e o nquel os elementos de mais
importncia.
Adio de Cr nos aos aumenta a resistncia de acordo com a tabela
abaixo.
% CROMOTEMPERATURA MXIMA (oC)
0, 75 - 1540
2 - 3600
4 - 6650
7 - 9700
13750
17850
211.000
251.100
Adio de Ni nos aos aumenta resistncia a oxidao em atmosferas
oxidantes e isentas de gases de enxofre, em atmosferas no oxidantes
contendo gases de enxofres a pouca resistncia das ligas nquel dada
pela formao de um euttico Ni3s2-Ni.
Ligas contendo alto teor de Ni e Cr resistem cinzas contendo
vandio e sulfato de sdio, sendo as principais 50Cr e 50Ni e a 60Cr
e 40Ni, verifica-se que a grande utilizao das ligas Fe-Cr, Fe-Cr-Ni
e Ni-Cr na construo de equipamentos que trabalham a alta
temperatura como: Tubos de fornos e tubos de caldeiras,
queimadores, reatores, equipamentos de processo na indstria
petroqumica, qumica e de petrleo, ps de turbinas, vlvulas de
motores a combusto interna, entre outros.
3 aplicao
4 A tecnologia busca constantemente inovaes que apresentem
mtodos mais eficazes para inibir e combater a corroso/oxidao. As
tcnicas mais usadas, como j citado, so os revestimentos, inibidores
e combinaes de elementos em ligas.
5 Os aos inoxidveis so exemplos desse tipo de liga que apresenta
caractersticas mais resistentes corroso.
6 O ao inoxidvel uma liga de ferro e crmio, podendo conter tambm
nquel, molibdnio e outros elementos, que apresenta propriedades
fsico-qumicas superiores aos aos comuns, sendo a alta resistncia
oxidao atmosfrica a sua principal caracterstica. As principais
famlias de aos inoxidveis, classificados segundo a sua
microestrutura, so: ferrticos, austenticos, martensticos,
endurecveis por precipitao e Duplex.
7 Ao inoxidvel Martenstico
8 Classes:
9 Baixo carbono (turbina)
10 Mdio carbono (cutelaria)
11 Alto carbono (resistente ao desgaste)
12 Caractersticas:
13 Ferro magntico
14 Facilmente trabalhveis
15 Resistentes corroso
4 Vantagens e desvantagens
