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QUÍMICA CORROSÃO Profº Dr Ricardo Aureliano Faculdades Logatti Novembro 2023 1 CORROSÃO METÁLICA É A DETERIORAÇÃO E A PERDA DE MATERIAL DEVIDO A AÇÃO QUÍMICA OU ELETROQUÍMICA DO MEIO AMBIENTE ALIADO OU NÃO A ESFORÇOS MECÂNICOS 2 A deterioração leva Ao desgaste À variações químicas na composição À modificações estruturais Em geral a corrosão é um processo espontâneo Portanto é necessário Saber como evitar condições de corrosão severa Proteger adequadamente os materiais contra a corrosão Modificam as propriedades dos materiais 3 Representação esquemática das diferentes formas de corrosão 4 Árvore de natal de lâmina rasa retirada após 20 anos submersa 6 CORROSÃO METÁLICA Geralmente a corrosão é um processo espontâneo Os compostos tendem a buscar o estado de menor energia ou seja minerais de origem ou óxidos metálicos Para METAIS o estado de menor energia óxidos metálicos Metalurgia óxido de metal metal Corrosão metal óxido de metal Requer energia Libera energia 7 podem ser meios ácidos básicos ou neutro eou aerados MEIOS CORROSIVOS Um determinado meio pode ser extremamente agressivo sob o ponto de vista da corrosão para um determinado material e inofensivo para outro Atmosfera poeira poluição umidade gases CO CO2 SO2 H2S NO2 Água bactérias corrosão microbiológica chuva ácida etc Solo acidez materiais orgânicos umidade sais Produtos químicos HCl NaOH etc 8 PRODUTOS DA CORROSÃO Muitas vezes os produtos resultantes da corrosão são requisitos para a escolha do material para a aplicação Alguns exemplos onde os produtos da corrosão são importantes Os produtos de corrosão dos materiais usados para embalagens na indústria alimentícia devem ser atóxicos como também não podem alterar o sabor dos alimentos Pode ocorrer devido a corrosão a liberação de gases tóxicos e inflamáveis riscos de explosão Materiais para implantes de ossos humanos implante dentário marcapassos etc 9 MECANISMOS DA CORROSÃO Mecanismo Químico AÇÃO QUÍMICA Mecanismo Eletroquímico 10 MECANISMO QUÍMICO Neste caso há reação direta com o meio corrosivo sendo os casos mais comuns a reação com o oxigênio OXIDAÇÃO SECA a dissolução e a formação de compostos 11 CORROSÃO POR AÇÃO QUÍMICA OXIDAÇÃO SECA A oxidação ao ar seco não se constitui corrosão eletroquímica porque não há eletrólito solução aquosa para permitir o movimento dos íons Reação genérica da oxidação seca METAL OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL Geralmente o óxido do metal forma uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidação não continue barreira para a entrada de O2 Essa camada passivadora é fina e aderente A oxidação só se processa por difusão do oxigênio 12 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA DE ÓXIDO COM PROTEÇÃO EFICIENTE Al Fe a altas temp Pb Cr Aço inox Ti Alumínio com camada de Al2O3 13 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA DE ÓXIDO COM PROTEÇÃO INEFICIENTE Mg Fe 14 CORROSÃO ELETROQUÍMICA As reações que ocorrem na corrosão eletroquímica envolvem transferência de elétrons Portanto são reações anódicas e catódicas REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO A corrosão eletroquímica envolve a presença de uma solução que permite o movimento de íons 15 EXEMPLO DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA OXIDAÇÃO REDUÇÃO 16 SÉRIE GALVÂNICA Pilha Galvânica é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica Cátodo é o eletrodo no qual há redução ganho de elétrons É o polo positivo da pilha Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação perda de elétrons 17 Quanto mais separados na série galvânica maior a ação eletroquímica quando estiverem juntos PARES GALVÂNICOS Fe Cu Fe Cu Meios de prevenção contra corrosão galvânica Evitar contato metalmetal colocase entre os mesmos um material nãocondutor isolante Usar Inibidores Usado principalmente em equipamentos químicos onde haja líquido agressivo 18 PRINCIPAIS MEIOS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO PINTURAS OU VERNIZES RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO GALVANIZAÇÃO Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA 19 PINTURAS OU VERNIZES Separa o metal do meio Características da pintura sobre corrosão 1 Ação anticorrosiva primers e tintas anticorrosivas a base de zinco Aderência fundamental para evitar a propagação da corrosão caso a pintura seja riscada a corrosão fica restrita ao risco e não se propaga sob a camada de tinta Flexibilidade para caso de dobramentos flexões e mesmo para as contrações e dilatações devido à variação da temperatura Impermeabilidade evitar que vapor dágua oxigênio e outros gases corrosivos permeiem através da pintura ate o metal 20 RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO Separa o metal do meio Ex Cromagem folhas de flandres Niquelagem revestimento de arames com Cobre etc Dependendo do revestimento e do material revestido pode haver formação de uma pilha de corrosão quando houver rompimento do revestimento em algum ponto acelerando a corrosão 21 PROTEÇÃO GALVÂNICA Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão Separa o metal do meio Ex Recobrimento do aço com Zinco O Zinco é mais suscetível à corrosão que o Ferro então enquanto houver Zinco o aço ou ferro estará protegido Como a área recoberta de Zn é grande a corrosão é bem lenta na camada de Zn 22 PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA Utilizase o processo de formação de pares metálicos UM É DE SACRIFÍCIO que consiste em unirse intimamente o metal a ser protegido com o metal protetor o qual deve apresentar uma maior tendência de sofrer corrosão 23 FORMAÇÃO DE PARES METÁLICOS É muito comum usar ânodos de sacrifícios em tubulações de ferro ou aço em subsolo e em navios e tanques 24 ÂNODOS DE SACRIFÍCIO MAIS COMUNS PARA FERRO E AÇO Zn Al Mg 25 Corrosão uniforme Corrosão Uniforme em Tubo Enterrado TIPOS DE CORROSÃO EM MATERIAIS METÁLICOS 26 Corrosão Generalizada em Rotor de Bomba Submersa 27 CORROSÃO UNIFORME LEVE CORROSÃO UNIFORME MÉDIA CORROSÃO UNIFORME SEVERA 28 Corrosão Alveolar Generalizada em Tubo Corrosão Alveolar Generalizada 29 Corrosão por Par Galvânico em Região de Mandrilhamento FeixeEspelho Corrosão por Par Galvânico em Feixe Espelho de Permutador de Calor 30 Corrosão localizada em componente de árvore de natal devido à corrosão galvânica 31 Alguns procedimentos para diminuir a corrosão em frestas 33
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QUÍMICA CORROSÃO Profº Dr Ricardo Aureliano Faculdades Logatti Novembro 2023 1 CORROSÃO METÁLICA É A DETERIORAÇÃO E A PERDA DE MATERIAL DEVIDO A AÇÃO QUÍMICA OU ELETROQUÍMICA DO MEIO AMBIENTE ALIADO OU NÃO A ESFORÇOS MECÂNICOS 2 A deterioração leva Ao desgaste À variações químicas na composição À modificações estruturais Em geral a corrosão é um processo espontâneo Portanto é necessário Saber como evitar condições de corrosão severa Proteger adequadamente os materiais contra a corrosão Modificam as propriedades dos materiais 3 Representação esquemática das diferentes formas de corrosão 4 Árvore de natal de lâmina rasa retirada após 20 anos submersa 6 CORROSÃO METÁLICA Geralmente a corrosão é um processo espontâneo Os compostos tendem a buscar o estado de menor energia ou seja minerais de origem ou óxidos metálicos Para METAIS o estado de menor energia óxidos metálicos Metalurgia óxido de metal metal Corrosão metal óxido de metal Requer energia Libera energia 7 podem ser meios ácidos básicos ou neutro eou aerados MEIOS CORROSIVOS Um determinado meio pode ser extremamente agressivo sob o ponto de vista da corrosão para um determinado material e inofensivo para outro Atmosfera poeira poluição umidade gases CO CO2 SO2 H2S NO2 Água bactérias corrosão microbiológica chuva ácida etc Solo acidez materiais orgânicos umidade sais Produtos químicos HCl NaOH etc 8 PRODUTOS DA CORROSÃO Muitas vezes os produtos resultantes da corrosão são requisitos para a escolha do material para a aplicação Alguns exemplos onde os produtos da corrosão são importantes Os produtos de corrosão dos materiais usados para embalagens na indústria alimentícia devem ser atóxicos como também não podem alterar o sabor dos alimentos Pode ocorrer devido a corrosão a liberação de gases tóxicos e inflamáveis riscos de explosão Materiais para implantes de ossos humanos implante dentário marcapassos etc 9 MECANISMOS DA CORROSÃO Mecanismo Químico AÇÃO QUÍMICA Mecanismo Eletroquímico 10 MECANISMO QUÍMICO Neste caso há reação direta com o meio corrosivo sendo os casos mais comuns a reação com o oxigênio OXIDAÇÃO SECA a dissolução e a formação de compostos 11 CORROSÃO POR AÇÃO QUÍMICA OXIDAÇÃO SECA A oxidação ao ar seco não se constitui corrosão eletroquímica porque não há eletrólito solução aquosa para permitir o movimento dos íons Reação genérica da oxidação seca METAL OXIGÊNIO ÓXIDO DO METAL Geralmente o óxido do metal forma uma camada passivadora que constitui uma barreira para que a oxidação não continue barreira para a entrada de O2 Essa camada passivadora é fina e aderente A oxidação só se processa por difusão do oxigênio 12 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA DE ÓXIDO COM PROTEÇÃO EFICIENTE Al Fe a altas temp Pb Cr Aço inox Ti Alumínio com camada de Al2O3 13 METAIS QUE FORMAM CAMADA PASSIVADORA DE ÓXIDO COM PROTEÇÃO INEFICIENTE Mg Fe 14 CORROSÃO ELETROQUÍMICA As reações que ocorrem na corrosão eletroquímica envolvem transferência de elétrons Portanto são reações anódicas e catódicas REAÇÕES DE OXIDAÇÃO E REDUÇÃO A corrosão eletroquímica envolve a presença de uma solução que permite o movimento de íons 15 EXEMPLO DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA OXIDAÇÃO REDUÇÃO 16 SÉRIE GALVÂNICA Pilha Galvânica é qualquer dispositivo no qual uma reação de oxirredução espontânea produz corrente elétrica Cátodo é o eletrodo no qual há redução ganho de elétrons É o polo positivo da pilha Ânodo é o eletrodo no qual há oxidação perda de elétrons 17 Quanto mais separados na série galvânica maior a ação eletroquímica quando estiverem juntos PARES GALVÂNICOS Fe Cu Fe Cu Meios de prevenção contra corrosão galvânica Evitar contato metalmetal colocase entre os mesmos um material nãocondutor isolante Usar Inibidores Usado principalmente em equipamentos químicos onde haja líquido agressivo 18 PRINCIPAIS MEIOS DE PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO PINTURAS OU VERNIZES RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO GALVANIZAÇÃO Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA 19 PINTURAS OU VERNIZES Separa o metal do meio Características da pintura sobre corrosão 1 Ação anticorrosiva primers e tintas anticorrosivas a base de zinco Aderência fundamental para evitar a propagação da corrosão caso a pintura seja riscada a corrosão fica restrita ao risco e não se propaga sob a camada de tinta Flexibilidade para caso de dobramentos flexões e mesmo para as contrações e dilatações devido à variação da temperatura Impermeabilidade evitar que vapor dágua oxigênio e outros gases corrosivos permeiem através da pintura ate o metal 20 RECOBRIMENTO DO METAL COM OUTRO METAL MAIS RESISTENTE À CORROSÃO Separa o metal do meio Ex Cromagem folhas de flandres Niquelagem revestimento de arames com Cobre etc Dependendo do revestimento e do material revestido pode haver formação de uma pilha de corrosão quando houver rompimento do revestimento em algum ponto acelerando a corrosão 21 PROTEÇÃO GALVÂNICA Recobrimento com um metal menos resistente à corrosão Separa o metal do meio Ex Recobrimento do aço com Zinco O Zinco é mais suscetível à corrosão que o Ferro então enquanto houver Zinco o aço ou ferro estará protegido Como a área recoberta de Zn é grande a corrosão é bem lenta na camada de Zn 22 PROTEÇÃO ELETROLÍTICA OU PROTEÇÃO CATÓDICA Utilizase o processo de formação de pares metálicos UM É DE SACRIFÍCIO que consiste em unirse intimamente o metal a ser protegido com o metal protetor o qual deve apresentar uma maior tendência de sofrer corrosão 23 FORMAÇÃO DE PARES METÁLICOS É muito comum usar ânodos de sacrifícios em tubulações de ferro ou aço em subsolo e em navios e tanques 24 ÂNODOS DE SACRIFÍCIO MAIS COMUNS PARA FERRO E AÇO Zn Al Mg 25 Corrosão uniforme Corrosão Uniforme em Tubo Enterrado TIPOS DE CORROSÃO EM MATERIAIS METÁLICOS 26 Corrosão Generalizada em Rotor de Bomba Submersa 27 CORROSÃO UNIFORME LEVE CORROSÃO UNIFORME MÉDIA CORROSÃO UNIFORME SEVERA 28 Corrosão Alveolar Generalizada em Tubo Corrosão Alveolar Generalizada 29 Corrosão por Par Galvânico em Região de Mandrilhamento FeixeEspelho Corrosão por Par Galvânico em Feixe Espelho de Permutador de Calor 30 Corrosão localizada em componente de árvore de natal devido à corrosão galvânica 31 Alguns procedimentos para diminuir a corrosão em frestas 33