corrosão ac1
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7/16/2019 Corrosão AC1
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ELETROQUÍMICA e CORROSÃO (EQ.622)
Curso de Graduação - Engenharia Química
Prof. J. Sinézio de C. Campos
Mariana (PEDII)
DTP / FEQ / UNICAMP
2º Semestre 2008.
7/16/2019 Corrosão AC1
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ÍNDICE
CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO ................................................................................................................................ 1
1.1 Introdução ...................................................................................................................................................... 1
1.2 Engenharia de Corrosão ................................................................................................................................ 1
1.3 Definição de corrosão .................................................................................................................................... 21.4 Classificação de corrosão .............................................................................................................................. 2
CAPÍTULO 2 - PRINCÍPIOS DE CORROSÃO........................................................................................................ 3
2.1 Introdução ...................................................................................................................................................... 3
2.2 Expressões para taxas de corrosão .............................................................................................................. 4
CAPÍTULO 3 – OITO FORMAS DE CORROSÃO .................................................................................................. 5
3.1 Ataque uniforme ............................................................................................................................................. 5
3.2 Corrosão galvânica ........................................................................................................................................ 5
3.2.1 EMF e séries galvânicas ......................................................................................................................... 6
3.2.2 Efeito do meio ambiente .......................................................................................................................... 8
3.2.3 Efeito da distância ................................................................................................................................... 8
3.2.4 Efeito da área .......................................................................................................................................... 8
3.2.5 Prevenção ............................................................................................................................................... 8
3.2.6 Aplicações benéficas ............................................................................................................................... 9
3.3 Corrosão sob contato .................................................................................................................................. 10
3.3.1 Fatores ambientais ................................................................................................................................ 10
3.3.2 Mecanismo ............................................................................................................................................ 10
3.3.3. Combate a Corrosão sob contato ....................................................................................................... 123.3.4 Corrosão filiforme .................................................................................................................................. 13
3.4 Corrosão alveolar ou por pites (Pitting ) ....................................................................................................... 13
3.4.1 Forma e crescimento dos pites ............................................................................................................. 14
3.4.2 Natureza autocatalítica da corrosão por pites ....................................................................................... 14
3.4.3 Avaliação dos danos causados pela corrosão por pites ....................................................................... 15
3.4.4 Prevenção ............................................................................................................................................. 15
3.5 Corrosão intergranular ................................................................................................................................. 16
3.5.1 Aços inox austeníticos ........................................................................................................................... 16
3.5.2 Deterioração da solda ........................................................................................................................... 17
3.5.3 Controle para os aços inox austeníticos ............................................................................................... 17
3.5.4 Ataque ................................................................................................................................................... 18
3.5.5 Corrosão intergranular de outras ligas .................................................................................................. 18
3.6 Corrosão seletiva ......................................................................................................................................... 18
3.6.1 Dezincificação: características .............................................................................................................. 18
3.6.2 Dezincificação: mecanismo ................................................................................................................... 18
3.6.3 Dezincificação: prevenção .................................................................................................................... 19
3.6.4 Grafitização ........................................................................................................................................... 19
3.6.5 Outros sistemas de ligas ....................................................................................................................... 19
3.7 Corrosão por erosão .................................................................................................................................... 20
3.7.1 Películas de superfície .......................................................................................................................... 20
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3.7.2 Velocidade ............................................................................................................................................. 21
3.7.3 Turbulência ............................................................................................................................................ 22
3.7.4 Efeito galvânico ..................................................................................................................................... 22
3.7.5 Combatendo a corrosão por erosão ..................................................................................................... 22
3.8 Corrosão sob tensão .................................................................................................................................... 23
3.8.1 Morfologia da trinca ............................................................................................................................... 24
3.8.2 Tempo para trincar ................................................................................................................................ 24
3.8.3 Métodos de prevenção .......................................................................................................................... 24
3.9 Danos por hidrogênio ................................................................................................................................... 25
3.9.1 Fatores ambientais ................................................................................................................................ 25
3.9.2 Empolamento pelo hidrogênio ............................................................................................................... 25
3.9.3 Fragilização pelo hidrogênio ................................................................................................................. 26
3.9.4 Prevenção ............................................................................................................................................. 26
CAPÍTULO 4 – TESTE DE CORROSÃO .............................................................................................................. 28
4.1 Introdução .................................................................................................................................................... 28
4.2 Classificação ................................................................................................................................................ 28
4.3 Propósitos .................................................................................................................................................... 29
4.4 Materiais e espécimes ................................................................................................................................. 29
4.5 Preparo da superfície ................................................................................................................................... 29
4.6 Medidas e pesagens .................................................................................................................................... 29
4.7 Técnicas de exposição ................................................................................................................................ 30
4.8 Duração ........................................................................................................................................................ 30
4.9 Testes com intervalos .................................................................................................................................. 304.10 Aeração ...................................................................................................................................................... 30
4.11 Limpeza dos espécimes ............................................................................................................................ 31
4.12 Temperatura ............................................................................................................................................... 31
4.13 Expressões para taxas de corrosão .......................................................................................................... 31
4.14 Corrosão intergranular ............................................................................................................................... 32
4.15 Teste Huey para aço inox .......................................................................................................................... 32
4.16 Teste Streicher para aço inox .................................................................................................................... 32
4.17 Pitting ......................................................................................................................................................... 33
4.18 Corrosão sob tensão mecânica ................................................................................................................. 33
4.19 Método de impedância AC ......................................................................................................................... 33
4.20 Voltametria cíclica de pequena amplitude ................................................................................................. 34
4.21 Instrumentação eletrônica .......................................................................................................................... 35
4.22 Corrosão in vivo ......................................................................................................................................... 35
4.23 Testes de tinta ............................................................................................................................................ 36
4.24 Testes em águas do mar ........................................................................................................................... 36
4.25 Testes miscelâneos para metais ............................................................................................................... 36
4.26 Corrosão de plásticos e elastômeros......................................................................................................... 36
4.27 Apresentação e resumo dos dados ........................................................................................................... 37
4.28 Nomogramas para taxas de corrosão........................................................................................................ 38
4.29 Interpretação dos resultados ..................................................................................................................... 38
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4.30 Outros testes de corrosão .......................................................................................................................... 39
4.30.1 Extrapolação Tafel .............................................................................................................................. 39
4.30.2 Polarização linear ................................................................................................................................ 41
CAPÍTULO 5 – MATERIAIS .................................................................................................................................. 42
5.1 Introdução .................................................................................................................................................... 42
5.2 Propriedades mecânicas ............................................................................................................................. 42
5.3 Outras propriedades .................................................................................................................................... 42
5.4 Metais e Ligas .............................................................................................................................................. 42
5.4.1 Ferro fundido ......................................................................................................................................... 42
5.4.2 Ferro fundido com alto teor de silício .................................................................................................... 44
5.4.3 Outras ligas de ferro fundido ................................................................................................................. 44
5.4.4 Aços carbono e ferros ........................................................................................................................... 44
5.4.5 Aços de baixa-liga ................................................................................................................................. 44
5.4.6 Aços inox ............................................................................................................................................... 45
5.4.7 Alumínios e suas ligas ........................................................................................................................... 47
5.4.8 Magnésio e suas ligas ........................................................................................................................... 48
5.4.9 Chumbo e suas ligas ............................................................................................................................. 48
5.4.10 Cobre e suas ligas ............................................................................................................................... 49
5.4.11 Níquel e suas ligas .............................................................................................................................. 49
5.4.12 Zinco e suas ligas ................................................................................................................................ 50
5.4.13 Estanho e placas de estanho .............................................................................................................. 50
5.4.14 Cádmio ................................................................................................................................................ 50
5.4.15 Titânio e suas ligas .............................................................................................................................. 505.4.16 Metais refratários ................................................................................................................................. 51
5.4.17 Metais nobres .......................................................................................................................................... 52
5.4.18 Vidros metálicos ...................................................................................................................................... 53
5.4.19 Compósitos metálicos ............................................................................................................................. 54
5.5 Não metálicos – Borrachas naturais e sintéticas ......................................................................................... 54
5.5.1 Borracha Natural ................................................................................................................................... 55
5.5.2 Borracha Sintética ................................................................................................................................. 55
5.6 Outros elastômeros ...................................................................................................................................... 55
5.7 Plásticos ....................................................................................................................................................... 56
5.7.1 Termoplásticos ...................................................................................................................................... 56
5.7.2 Termofixos ............................................................................................................................................. 58
5.8 Outros não metálicos ................................................................................................................................... 59
5.8.1 Cerâmicas ............................................................................................................................................. 59
5.8.2 Carbono e grafite ................................................................................................................................... 61
5.8.3 Madeira .................................................................................................................................................. 61
CAPÍTULO 6 - PREVENÇÃO A CORROSÃO ...................................................................................................... 62
6.1 Seleção do material ..................................................................................................................................... 62
6.1.1 Metais e ligas......................................................................................................................................... 62
6.1.2 Purificação dos Metais .......................................................................................................................... 63
6.1.3 Não metálicos ........................................................................................................................................ 63
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6.2 Alterações do meio ambiente ...................................................................................................................... 63
6.2.1 Mudando o Meio Ambiente ................................................................................................................... 63
6.3 Inibidores ...................................................................................................................................................... 64
6.3.1 Inibidores tipo-adsorção ........................................................................................................................ 64
6.3.2 Evolução Tóxica do Hidrogênio............................................................................................................. 65
6.3.3 Removedores (Scavengers).................................................................................................................. 65
6.3.4 Oxidantes .............................................................................................................................................. 65
6.3.5 Inibidores da Fase-Vapor ...................................................................................................................... 65
6.4 Projetos ........................................................................................................................................................ 67
6.4.1 Espessura das paredes ......................................................................................................................... 68
6.4.2 Regras de um projeto ............................................................................................................................ 68
6.5 Proteção catódica e anódica ........................................................................................................................ 69
6.5.1 Proteção Catódica ................................................................................................................................. 69
6.5.2 Proteção anódica .................................................................................................................................. 72
6.5.3 Comparação entre as proteções anódica e catódica ............................................................................ 74
6.6 Coberturas ................................................................................................................................................... 75
6.6.1 Coberturas metálicas e outras inorgânicas ........................................................................................... 75
6.6.2 Coberturas orgânicas ............................................................................................................................ 78
6.7 Padrões de controle de corrosão ................................................................................................................. 79
6.8 Análises e falhas .......................................................................................................................................... 79
APÊNDICE 1 - TERMINOLOGIA GERAL .......................................................................................................... 81
APÊNDICE 2 - TERMOS USADOS EM METALURGIA .................................................................................... 88
APÊNDICE 3 - CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS ......................................................................... 92BIBLIOGRARIA GERAL SOBRE CORROSÃO ................................................................................................. 96
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CAPÍTULO 1 - INTRODUÇÃO
1.1 Introdução
A estimativa sobre os custos gerados pela corrosão é enorme. Acredita-se que nos Estados Unidos isto
seja da ordem de 50 bilhões de dólares (US$ 50 billions) ao ano. Isto implica em grandes perdas para qualquer nação, sendo que muito pode ser feito no sentido de reduzir tais problemas. Para tal, existe a necessidade de
pessoal muito bem qualificado nesta área e dentre estes se destacam os Engenheiros Químicos.
Os efeitos da corrosão acontecem praticamente em todos os lugares envolvendo os materiais, sejam
estes metálicos ou não. Uma das soluções encontradas para minimizar estes efeitos refere-se aos
recobrimentos dos materiais, ou seja, a aplicação adequada de uma camada protetora sobre o material para
que tais efeitos sejam minimizados. Como se pode observar, dada a variedade de materiais existentes, os
artifícios são praticamente infindáveis e requerem muito estudo e prática sobre o assunto. Sendo assim, este
campo de atuação é tão vasto quanto rentável para seus aficionados. Acredita-se ser uma área praticamente
inesgotável de investigação e descobertas de aplicações. Sendo esta uma força motriz para a descoberta de
novos materiais e/ou ligas de materiais para as mais refinadas aplicações, envolvendo as mais diversas áreas
do conhecimento científico e tecnológico, quer do ponto de vista comercial, industrial, político e sócio-
econômico.
Na elaboração de um projeto, os cuidados na escolha do material e suas propriedades de corrosão
devem assumir um papel de extrema importância. No entanto, na maioria dos casos, os custos do projeto
geralmente aumentam quando se inclui proteção contra corrosão. Para tal escolha o projetista deve levar em
consideração o ambiente onde será executado o projeto e suas interações com os materiais envolvidos. Assim
a presença de um especialista em corrosão faz-se necessário. Após a inspeção das condições, as medidassão avaliadas no sentido de minimizar os custos do projeto. Em geral tem-se optado trabalhar (quando
possível) com materiais protegidos da corrosão, ou seja, o material indispensável para aquela aplicação é
recoberto por uma camada protetora contra os ataques da corrosão mantendo assim suas propriedades
mecânicas, elétricas e térmicas. Este procedimento de certa forma eleva o custo do projeto, porém viabiliza sua
implantação.
Cabe lembrar que apesar da corrosão ser um fato inevitável, ela pode ser reduzida. E neste ponto é
que entra a figura do "Engenheiro de Corrosão".
1.2 Engenharia de CorrosãoEngenharia de corrosão pode ser definida como a ciência que emprega o conhecimento científico e
tecnológico no sentido de combater (prevenir e/ou controlar) a corrosão do ponto de vista sócio-econômico.
Para executar tal função o engenheiro de corrosão deve estar ciente dos princípios de corrosão, da
química, física, metalurgia e das propriedades mecânicas dos materiais, dos testes de corrosão, da natureza
do ambiente corrosivo, da disponibilidade e fabricação dos materiais, dos computadores e dos projetos.
No passado poucos engenheiros recebiam ensinamentos sobre corrosão. A maioria das pessoas
envolvidas tinha conhecimentos em química, eletricidade e metalurgia. Felizmente este quadro tem mudado e a
partir da década de 50 as universidades passaram a oferecer cursos voltados para os problemas da corrosão
dos materiais.
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Capítulo 1 – Introdução 2
1.3 Definição de corrosão
Corrosão pode ser definida como a destruição ou deterioração de um material por causa das reações
deste com o ambiente. Este material pode ser metálico ou não metálico, tais como os metais, e os não
metálicos como borracha, tinta, plásticos, cerâmicas, madeira e outros. Por exemplo, a corrosão em tintas e
borrachas sob exposição à luz solar, ocorrendo de modo análogo com os metais. Em geral, a corrosão se dá
do ponto de vista químico e eletroquímico, no entanto, outros tipos de corrosão também podem ocorrer como
os efeitos das ondas sônicas ou ultra-sônicas sobre a superfície de metais, cerâmicas e borrachas.
A corrosão pode ocorrer de modo rápido ou lento, dependendo das condições ambientais e do tipo de
material que está sob o efeito corrosivo. Os famosos pilares de ferro (cerca de 10 metros de altura por 70 cm
de diâmetro) de Nova Delli na Índia estão praticamente intactos à ação do meio ambiente há mais de 2000
anos.
A corrosão de metais pode ser considerada do ponto de vista extrativo. A metalurgia extrativa consiste
no aproveitamento do metal proveniente do minério, sendo este refinado ou na forma de ligas. A maioria dos
minérios de ferro contém óxidos de ferro que causam o enferrujamento do aço pela água e oxigênio resultando
em óxido de ferro hidratado. Ferrugem é um termo utilizado somente para a corrosão do aço e ferro, apesar de
muitos outros metais apresentarem a formação de óxidos quando sofrem corrosão.
Praticamente todo meio ambiente é corrosivo em algum grau. Alguns exemplos são o ar e misturas;
sal; água; meio rural ou urbano; atmosferas industriais; vapor e outros gases como amônia, cloro, hidrogênio
sulfido, dióxido de enxofre e gases combustíveis; ácidos minerais como o clorídrico, o sulfúrico e o nítrico;
ácidos orgânicos tais como naftaleno, acético e fórmico; álcalis; solventes; óleos de petróleo e vegetais e uma
variedade de produtos alimentícios. Em geral, os materiais inorgânicos são mais corrosivos que os orgânicos.
Por exemplo, na indústria do petróleo, o uso de cloreto de sódio, ácidos sulfúrico e clorídrico e água provocam
mais problemas de corrosão do que óleo, nafta ou gasolina.
1.4 Classificação de corrosão
Corrosão tem sido classificada de várias maneiras. Uma delas tem dividido corrosão em baixa
temperatura e alta temperatura, outra separa corrosão em combinação direta (ou oxidação) e corrosão
eletroquímica. Neste contexto adotar-se-á a classificação de (01) corrosão úmida (wet corrosion) e (02)
corrosão seca (dry corrosion).
Corrosão úmida ocorre quando um líquido está presente. Isto usualmente envolve soluções aquosas
ou eletrólitos. Um exemplo comum é a corrosão do aço pela água. Já a corrosão a seco ocorre na ausência de
uma fase líquida, sendo então os vapores e gases os agentes corrosivos; como exemplo o ataque dos gases
de um alto-forno sobre o aço. A presença de misturas pode mudar o quadro da corrosão, ou seja, muitas vezes
um gás (sozinho) não é corrosivo a um dado material, no entanto a presença de um segundo componente
dispara o processo de corrosão pelo primeiro. Por exemplo, cloro seco é praticamente não corrosivo à maioria
dos aços, no entanto, uma mistura de cloro ou cloro dissolvido em água, torna-se extremamente corrosivo,
atacando a maioria dos metais e ligas. O inverso também ocorre, para titânio, o gás cloro seco é mais corrosivo
do que cloro úmido.
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CAPÍTULO 2 - PRINCÍPIOS DE CORROSÃO
2.1 Introdução
Conforme apresentado no Capítulo 1, a escolha final do material a ser empregado em um projeto deve
ser analisada do ponto de vista das condições do meio ambiente em que o mesmo estará exposto, porém
outros fatores como aparência (do ponto de vista da arquitetura) e custo do material devem ser considerados.
A Figura 2.1 ilustra os fatores que influenciam a escolha do material de engenharia.
Figura 2.1: Principais fatores envolvidos na escolha do material de engenharia
Em princípio os problemas de corrosão poderiam ser resolvidos com a utilização de materiais nobres
como a platina e o vidro, no entanto os fatores custo e propriedades mecânicas os tornam impraticáveis na
maioria dos casos. Resistência à corrosão ou resistência química depende de muitos fatores e um estudo
completo abrange muitos campos do conhecimento científico conforme ilustrado na Figura 2.2.
Figura 2.2: Áreas do conhecimento de extrema importância no estudo da corrosão
A termodinâmica e a eletroquímica são de fundamental importância no entendimento e controle da
corrosão. Através dos cálculos da termodinâmica consegue-se prever a direção espontânea das reações e no
caso de corrosão, pode-se determinar teoricamente se esta ocorrerá ou não. Os fatores metalúrgicos
MATERIAL
Disponibilidade
Processo de
fabricação
Resistência a
Corrosão
Custos
AparênciaPotencialidade
RESISTÊNCIA A
CORROSÃO
Física e
uímica
Eletroquímica
MetalurgiaTermodinâmica
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Capítulo 2 – Princípios de Corrosão 4
freqüentemente tem influência pronunciada na resistência à corrosão. Na maioria dos casos as estruturas
metalúrgicas de ligas podem controlar ou reduzir os ataques da corrosão. A físico-química e suas diversas
áreas são fundamentais no estudo dos mecanismos das reações de corrosão, das condições de superfície dos
metais e de outras propriedades básicas associadas. Sendo, para aplicações em engenharia, de fundamental
importância o entendimento sobre as taxas de corrosão.
2.2 Expressões para taxas de corrosão
No contexto destas notas de aula, metais e não metais serão comparados com base em sua
resistência à corrosão, assim a taxa de ataque de corrosão de um material deve ser expressa
quantitativamente. Existem na literatura várias maneiras de expressar tal taxa, dentre elas pode-se citar a
perda percentual em peso, miligramas por centímetro quadrado por dia e gramas por polegada quadrada por
hora. Isto não expressa resistência à corrosão em termos de penetração. Do ponto de vista da engenharia, a
taxa de penetração ou a espessura da peça pode ser utilizada para prever seu tempo de uso ou desgaste. A
expressão “mils per year ” é a mais expressiva e utilizada e será aqui adotada. Esta expressão r ealmente
contempla a perda de peso do espécime durante os testes de corrosão e é expressa pela Equação 2.1.
mpy = (534 W)/(DAT) (2.1)
onde W é a perda em peso (mg), D a densidade (g/cm3), A a área (sq in = pol2) e T o tempo de exposição (h).
A taxa de corrosão assim calculada envolve dados de fácil manuseio e determinação. No Capítulo 4 será
tratada com mais detalhes.
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CAPÍTULO 3 – OITO FORMAS DE CORROSÃO
É conveniente classificar a corrosão pelas formas em que esta se manifesta, sendo que a base para
esta classificação é a aparência do metal corroído. Assim, cada forma pode ser identificada por mera
observação visual. Na maioria dos casos uma observação a olho nu é suficiente, mas algumas vezes uma
ampliação pode ser útil ou necessária. Informações valiosas para a solução do problema de corrosão podem
ser obtidas através da observação cuidadosa dos espécimes corroídos ou do equipamento defeituoso. É
desejável que a observação seja realizada antes da limpeza do material.
As oito formas de corrosão são únicas, porém todas estão mais ou menos interelacionadas. As oito
formas são: (1) uniforme, ou ataque geral; (2) galvânica, ou corrosão de matais distintos (duplo metal); (3)
Corrosão sob contato; (4) corrosão alveolar ou por pites ( pitting ); (5) corrosão intergranular; (6) corrosão
seletiva, ou “parting”; (7) corrosão por erosão; e (8) corrosão sob tensão. Esta listagem é arbitrária, porém inclui
praticamente todos os problemas e falhas de corrosão. As formas não estão listadas em nenhuma ordem de
importância específica.
3.1 Ataque uniforme
O ataque uniforme é a forma mais comum de corrosão. É normalmente caracterizado por uma reação
química ou eletroquímica que ocorre uniformemente sobre toda a superfície exposta ou sobre uma grande
área. O metal se torna mais fino e eventualmente quebra. Por exemplo, um pedaço de aço ou zinco imerso em
acido sulfúrico diluído irá se dissolver em uma taxa uniforme sobre toda a sua superfície. Uma chapa de ferro
de um telhado apresentará o mesmo grau de ferrugem sobre toda a sua superfície externa.
Esta forma de ataque representa a maior causa de destruição de metal em termos de toneladas. Noentanto, não é tão preocupante do ponto de vista técnico porque a vida útil dos equipamentos pode ser
precisamente estimada com base em testes relativamente simples. A simples imersão dos espécimes no fluido
envolvido pode ser suficiente. O ataque uniforme pode ser prevenido ou reduzido por: (1) material adequado,
incluindo coberturas; (2) inibidores; ou (3) proteção catódica, ou ainda a combinação destes fatores.
A maioria das outras formas de corrosão é de natureza traiçoeira e são consideravelmente mais difíceis
de prever. Elas são localizadas, ou seja, o ataque é limitado a áreas específicas ou partes de uma estrutura.
Como resultado, estas tendem a causar defeitos prematuros ou inesperados em plantas, máquinas ou
ferramentas.
3.2 Corrosão galvânica
Quando dois metais diferentes são imersos em uma solução corrosiva ou condutiva, normalmente uma
diferença de potencial existirá entre os mesmos. Se estes metais estiverem em contato (ou estiverem
eletricamente conectados de alguma outra forma) esta diferença de potencial irá causar um fluxo de elétrons
entre eles. A corrosão do metal menos resistente à corrosão geralmente aumenta e o ataque ao metal mais
resistente diminui, comparado ao comportamento destes dois metais quando os mesmos não se encontram em
contato. O metal menos resistente se torna o ânodo e o metal mais resistente o cátodo. Normalmente o cátodo
ou metal catódico não é ou é muito pouco corroído neste tipo de ligação. Devido as correntes elétricas e aos
metais distintos envolvidos, esta forma de corrosão é chamada de corrosão galvânica ou duplo metal. É uma
corrosão eletroquímica, no entanto, convencionalmente, deve-se restringir o termo galvânica aos efeitos em
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 6
dois metais distintos.
A força motriz para surgimento da corrente e corrosão é a diferença de potencial existente entre os dois
metais. A chamada bateria seca é um bom exemplo deste tipo de corrosão. O eletrodo de carbono age como
um metal nobre ou resistente à corrosão – o cátodo – e o zinco como o ânodo, o qual é corroído. A umidade
que passa através dos eletrodos é o meio corrosivo que carrega a corrente. O magnésio também pode ser
utilizado como material anódico em alguns casos.
3.2.1 EMF e séries ga lvân ic as
A diferença de potencial entre os metais sob condições reversíveis e não corrosivas formam a base
para a estimativa das tendências a corrosão. Resumidamente, o potencial entre os metais expostos a soluções
contendo aproximadamente um grama do peso atômico dos seus respectivos íons (unidade de atividade) são
precisamente medidos a temperatura constante. A Tabela 3.1 apresenta tal representação comumente
chamada de forca eletromotriz ou série EMF. Para simplificar, todos os potencias usam como referência o
eletrodo de hidrogênio (H2/H+) que arbitrariamente é definido como zero. Os potenciais entre metais são
determinados pela diferença absoluta entre seus potenciais EMF padrão. Por exemplo, existe um potencial de
0,462V entre eletrodos de cobre e prata e 1,1V entre cobre e zinco. Não é possível estabelecer um potencial
reversível para ligas contendo dois ou mais componentes reativos, assim apenas metais puros são listados na
Tabela 3.1.
Tabela 3.1: Séries EMF padrão de metais
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 7
Em problemas reais de corrosão, o pareamento galvânico entre metais em equilíbrio com seus íons
raramente ocorre. Além disso, visto que a maioria dos materiais de engenharia são ligas, pares galvânicos são
comuns.
As séries galvânicas listadas na Tabela 3.2 dão uma estimativa mais precisa das relações galvânicas
do que as séries EMF. A Tabela 3.2 é baseada em medidas de potencial e testes de corrosão galvânica em
água salgada pura, conduzidos pela “The International Nickel Company ” em Harbor Island, N.C . Devido as
variações nos testes, a posição relativa dos metais, ao invés dos seus potenciais, são indicadas. Idealmente,
séries similares para metais e ligas em todos os ambientes e temperaturas seriam necessárias, no entanto, isto
requereria um número quase infinito de testes.
Tabela 3.2: Séries galvânicas de alguns metais e ligas comerciais em água salgada
Uma outra informação interessante sobre as séries galvânicas são os parênteses mostrados na Tabela
3.2. As ligas agrupadas nesses parênteses são de alguma forma similares nas suas composições básicas –
por exemplo, o cobre e suas ligas. Os parênteses indicam que na maioria das aplicações práticas há uma
pequena chance de ocorrer corrosão galvânica se os metais dentro um determinado parêntese forem ligados
ou colocados em contato um com o outro. Isto porque estes materiais estão próximos nas séries e o potencial
gerado por esses pares não é grande. Quanto mais afastados nas séries, maior o potencial gerado.
De uma maneira geral, as séries galvânicas dão uma representação mais precisa sobre características
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 8
da corrosão galvânica comparado com as séries EMF. No entanto, existem exceções nas séries galvânicas, de
forma que testes de corrosão devem ser realizados sempre que possível.
3.2.2 Efeito do m eio ambient e
A natureza e agressividade do meio ambiente determinam em grande parte o grau da corrosão duplo
metal. Geralmente o metal com a menor resistência a um determinado ambiente se torna o membro anódico do
par. Algumas vezes o potencial é invertido para um dado par em diferentes ambientes. Normalmente tanto o
zinco como o aço sofrem corrosão, mas quando estão juntos, o zinco é corroído e o aço é protegido. Em um
caso excepcional, tal como em água encanada acima de 180ºF, o par é invertido e o aço se torna anódico.
Aparentemente, os produtos da corrosão do zinco fazem com que este aja como uma superfície protetora para
o aço.
A corrosão galvânica também ocorre na atmosfera. O grau de severidade da corrosão depende
amplamente do tipo e da quantidade de umidade presente no meio. Por exemplo, a corrosão é maior perto do
litoral do que em uma área rural seca. O vapor de água perto do litoral contém sais e consequentemente é
mais condutivo (e corrosivo) e um melhor eletrólito do que o vapor de água no interior, mesmo considerando as
mesmas condições de umidade e temperatura. A corrosão galvânica não ocorre quando os metais estão
completamente secos, pois não há eletrólito para carregar a corrente entre as áreas dos dois eletrodos.
3.2.3 Efeito da d istânc ia
A aceleração da corrosão devido ao efeito galvânico é geralmente mais acentuada perto da junção,
sendo que o ataque diminui com o aumento da distância deste ponto. A faixa afetada depende da
condutividade da solução. A corrosão duplo metal é prontamente reconhecida pelo ataque localizado próximo à
junção.
3.2.4 Ef eit o da área
Outro fator importante na corrosão galvânica é o efeito da área, ou do raio da área catódica e anódica.
Uma razão de área desfavorável consiste de um grande cátodo e um pequeno ânodo. Para uma dada corrente
na célula, a densidade de corrente é maior para um pequeno eletrodo do que para um eletrodo grande. Quanto
maior a densidade de corrente na área anódica, maior a taxa de corrosão. A corrosão da área anódica pode
ser 100 ou 1000 vezes maior do que se as áreas catódica e anódica fossem iguais. Por exemplo, duas placas
rebitadas de cobre e aço, ambas expostas à água salgada por 15 meses ao mesmo tempo. A primeira é de aço
rebitado com cobre e a segunda é de cobre rebitado com aço. O cobre é mais nobre ou mais resistente à água
salgada. A placa de aço foi corroída, porém a junta se manteve íntegra. A segunda placa tem uma razão de
área desfavorável e os rebites de aço foram totalmente corroídos A taxa e a intensidade do ataque é
obviamente muito maior nesta segunda placa que apresenta uma ampla área catódica de cobre.
3.2.5 Prev enção
Uma série de procedimentos ou práticas pode ser utilizada para combater ou minimizar a corrosão
galvânica. Às vezes apenas uma medida é eficiente, mas outras vezes uma combinação de várias medidas
pode ser necessária. Esses procedimentos estão descritos a seguir:
1. Selecionar combinações de metais mais próximos possíveis nas séries galvânicas;
2. Evitar um efeito de área desfavorável de um pequeno ânodo e um grande cátodo. Pequenas partes
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 9
tais como grampos, prendedores (fasteners), são eficientes para segurar materiais menos
resistentes;
3. Isolar materiais diferentes sempre que aplicável. É importante isolar completamente se possível. Um
erro comum neste contexto inclui o uso de juntas aparafusadas, tal como duas flanges, por
exemplo, uma tubulação e uma válvula, onde a tubulação pode ser de aço ou chumbo e a válvula
de um material diferente. Capas de bakelite sobre as cabeças de parafusos e parafusos isolam as
duas partes, porém o corpo do parafuso toca as duas flanges. Este problema é resolvido colocando
tubos plásticos sobre o corpo dos parafusos, de forma que os parafusos ficam completamente
isolados das flanges.
4. Aplicar coberturas com cuidado. Manter as coberturas em bom estado, particularmente aquela que
recobre o membro anódico.
5. Adicionar inibidores, se possível, para diminuir a agressividade do meio ambiente.
6. Evitar junção de roscas para materiais distantes nas séries galvânicas. Soldas de latão (brazed
joints) são preferidas, utilizando uma liga de latão mais resistente do que pelo menos um dos metais
a ser unido. Juntas soldadas com solda da mesma liga são ainda melhores.
7. Projetar o equipamento para o uso de partes anódicas de fácil substituição ou fazê-las mais
espessas para durar mais.
8. Instalar um terceiro metal que é anódico para ambos os metais em contato galvânico.
3.2.6 Ap li cações benéfi cas
A corrosão galvânica apresenta uma série de aplicações benéficas e desejáveis. Como observado
anteriormente, pilhas secas e outras pilhas primárias tiram seu potencial elétrico da corrosão galvânica de um
eletrodo. É interessante notar que se uma dada pilha é utilizada até o ponto em que a placa de zinco éperfurada, ocorrendo o vazamento do eletrólito corrosivo, tem-se um problema de corrosão galvânica.
Algumas aplicações benéficas são descritas a seguir:
Proteção catódica: o conceito de proteção catódica é introduzido neste ponto porque normalmente
utiliza os princípios de corrosão galvânica. Este tópico é discutido com mais detalhes no Capítulo 6. A
proteção catódica é simplesmente a proteção de uma estrutura metálica fazendo desta o cátodo de
uma pilha galvânica. O aço galvanizado (coberto com zinco) é um exemplo clássico de proteção
catódica do aço. A cobertura de zinco é aplicada no aço não porque o zinco é resistente à corrosão,
mas porque justamente não é. O zinco é preferencialmente corroído e protege o aço. O zinco age
como um ânodo de sacrifício. Em contraste, latão, que é mais resistente à corrosão do que o zinco é
muitas vezes indesejável como cobertura porque este é normalmente catódico para o aço. Em caso de
perfuração na cobertura de latão, a corrosão do aço é acelerada pela ação galvânica. O magnésio é
normalmente aplicado em tubulações subterrâneas de aço para suprimir a corrosão (o magnésio é
preferencialmente corroído). A proteção catódica também pode ser obtida pela aplicação de uma
corrente proveniente de uma fonte externa através de um ânodo inerte.
Limpeza da prata: Outra aplicação útil da corrosão galvânica consiste na limpeza de utensílios de
prata. A maioria das pratarias é limpa pela aplicação de abrasivo. Estes removem a prata e são
particularmente ruins para peças banhadas a prata devido a remoção da camada de prata. A maioria
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 10
das manchas apresentada por pratarias são ocasionadas pelo sulfeto de prata. Um método simples de
limpeza eletroquímica consiste em colocar a prata em uma panela de alumínio contendo água e
bicarbonato. A corrente gerada pelo contato entre a prata e o alumínio faz com que o sulfeto de prata
seja reduzido de volta a prata. Não há, portanto, remoção da prata. A prataria é então lavada em água
morna.
3.3 Corrosão sob contato
Corrosão intensa e localizada que frequentemente ocorre dentro de fendas e outras áreas protegidas
das superfícies de metais expostos a corrosivos. Este tipo de ataque é normalmente associado a pequenos
volumes de solução estagnante causado por buracos, superfícies com gaxetas, juntas dobradas, depósitos na
superfície e fendas sobre cabeças de parafusos e rebites. Desta forma, este tipo de corrosão é chamado de
corrosão sob contato ou algumas vezes de corrosão de depósito ou de gaxeta.
3.3.1 Fatores amb ient ais
Exemplos de depósitos que podem produzir corrosão sob contato (ou ataque por depósito) são areia,
sujeira, produtos de corrosão e outros sólidos. O depósito age como uma proteção e cria uma condição
estagnante abaixo dele. O depósito pode também ser um produto permeável de corrosão. Sólidos em
suspensão ou solução tendem a se depositar em superfícies aquecidas.
O contato entre superfícies metálicas e não metálicas pode provocar corrosão sob contato, como no
caso de uma gaxeta. Madeira, plástico, borracha, vidro concreto, asbesto, cera e tecidos são exemplos de
materiais que podem causar este tipo de corrosão. O aço inox é particularmente susceptível ao ataque por
fenda. Por exemplo, uma chapa de aço inox 18-8 pode ser cortada colocando-se uma correia de borracha ao
redor dela seguida da imersão da mesma em água salgada. O ataque por fenda começa e progride na áreaonde o metal e a borracha estão em contato.
Para agir como um sítio de corrosão, a fenda deve ser larga o suficiente para permitir a entrada de
líquido, mas suficientemente estreita para manter uma zona estagnada. Por esta razão, a corrosão sob contato
normalmente ocorre em aberturas com largura de milésimos de polegada ou menos. Este tipo de corrosão
raramente ocorre em sulcos ou entalhes maiores (ex. 1/8 pol.).
3.3.2 Mecanismo
Até pouco tempo acreditava-se que a corrosão sob contato resultava simplesmente da diferença de
íons do metal ou da concentração de oxigênio entre a fenda e seus arredores. Consequentemente, o termo
corrosão por concentração diferencial (concentration cell corrosion) tem sido utilizado para descrever este tipo
de ataque. Estudos recentes têm demonstrado que apesar das diferenças de metal-íon e concentração
realmente existirem, estas não são as causas básicas.
Para ilustrar o mecanismo básico da corrosão sob contato, considera-se uma seção rebitada de uma
placa de metal M (ex. ferro ou aço) imersa em água salgada aerada (pH 7) como mostra a Figura 3.1. As
reações globais envolvem a dissolução do metal M e a redução do oxigênio para hidroxilas. Assim:
Oxidação M M
+
+ e (3.1)Redução O2 + 2H2O + 4e 4OH- (3.2)
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 11
Figura 3.1: Corrosão sob contato – estágio inicial
Inicialmente estas reações ocorrem uniformemente sobre toda a superfície, incluindo o interior da
fenda. A conservação de cargas é mantida tanto no metal quanto na solução. Todo o elétron produzido durantea formação de um íon metálico é imediatamente consumido pela reação de oxidação do oxigênio. Além disso,
uma hidroxila é produzida para cada íon metálico em solução. Depois de um pequeno intervalo, o oxigênio
dentro da fenda acaba devido à condição restrita, de forma que a redução do oxigênio cessa nesta área. Este
fato, por si só, não causa nenhuma mudança no comportamento da corrosão. Visto que a área dentro da fenda
é normalmente muito pequena comparada com a área externa, a taxa global de redução do oxigênio se
mantém praticamente constante. Consequentemente as taxas de corrosão dentro e fora da fenda se mantêm
as mesmas.
O consumo do oxigênio tem uma influência indireta importante, a qual se torna mais pronunciada com
o aumento da exposição. Após o consumo do oxigênio, não ocorre mais redução, no entanto a dissolução do
metal M continua conforme mostrado na Figura 3.2. Isto tende a produzir um excesso de cargas positivas na
solução (M+), a qual é necessariamente balanceada pela migração de íons cloreto para dentro da fenda.
Resultando no aumento da concentração de cloreto metálico na fenda. Exceto para metais alcalinos (ex. sódio
e potássio), sais metálicos, incluindo cloretos e sulfetos, se hidrolizam na água:
M+Cl- + H2O + MOH + H+Cl- (3.3)
A Equação 3.3 mostra que uma solução aquosa de um cloreto metálico típico se dissocia em hidroxilainsolúvel e um ácido livre. Por razões que ainda não são entendidas, ambos os íons cloreto e hidrogênio
aceleram a taxa de dissolução (Equação 3.1) da maioria dos metais e ligas. Estes estão presentes na fenda
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 12
devido à migração e hidrólise, e consequentemente a taxa de dissolução de M aumenta, como mostra a Figura
3.2. Este aumento na dissolução aumenta a migração, e o resultado é um processo acelerado ou autocatalítico.
Tem sido demonstrado que o fluido dentro da fenda, exposto a soluções diluídas neutras de cloreto de sódio,
apresenta de 3 a 10 vezes mais cloreto do que a solução e tem pH de 2 a 3. A medida que a corrosão dentro
da fenda aumenta, a taxa de redução do oxigênio nas superfícies adjacentes também aumenta, como mostra a
Figura 3.2. Isto protege catodicamente as superfícies externas. Assim durante a corrosão sob contato o ataque
é localizado dentro das áreas protegidas, enquanto que o restante da superfície sofre pouco ou nenhum dano.
Figura 3.2: Corrosão sob contato – estágio final
O mecanismo descrito acima é condizente com as características observadas na corrosão sob contato.
Este tipo de ataque ocorre em muitos meios, no entanto, é geralmente mais intenso em meios contendo cloro.
Normalmente observa-se um longo período de incubação associado ao ataque por fenda. Seis meses a um
ano ou às vezes mais tempo é necessário antes da corrosão começar. No entanto, uma vez começada, esta se
dá a uma taxa crescente.
Metais e ligas que dependem de películas de óxidos ou camadas passivas para resistirem à corrosão
são particularmente susceptíveis ao ataque de corrosão sob contato. Estas películas são destruídas por altas
concentrações de íons cloreto ou hidrogênio, e a taxa de dissolução aumenta significativamente. Um exemplo
foi relatado com uma solução salina quente em um tanque de aço inox (18-8) em uma planta de tingimento. Um
parafuso de aço inox tinha caído no fundo do tanque. Um rápido ataque com formação de ferrugem se
desenvolveu embaixo do parafuso devido a película de Al2O3 necessária para proteção contra corrosão.
3.3.3. Com bate a co rrosão s ob contato
Os métodos e procedimentos para combater ou minimizar a corrosão sob contato são descritos a
seguir:
1. Utilizar juntas soldadas ao invés de juntas rebitadas ou aparafusadas em equipamentos novos.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 13
Solda ultrasônica e penetração completa são necessárias para evitar porosidade e fendas no
interior (se soldado apenas de um lado)
2. Fechar fendas em juntas dobradas existentes por soldagem contínua, ou calafetagem.
3. Projetar vasos para drenagem completa, evitar zonas mortas. A drenagem completa facilita a
lavagem e limpeza e tende a prevenir a deposição de sólidos no fundo do vaso.
4. Inspecionar o equipamento e remover depósitos frequentemente.
5. Remover sólidos em suspensão no início do processo ou fluxograma, se possível.
6. Promover ambientes estáveis, se possível.
7. Utilizar gaxetas sólidas não absorventes, tais como teflon, sempre que possível.
8. Soldar ao invés de grampos ou arrebites.
3.3.4 Co rro são fil ifo rm e
Embora não seja imediatamente aparente, a corrosão filiforme (corrosão filamentar na superfície de
metais) é um tipo especial de corrosão sob contato. Na maioria dos casos esta ocorre sob películas protetoras
e por esta razão é muitas vezes chamada de corrosão sobpelícula. Este tipo de corrosão é bastante comum,
sendo o exemplo mais freqüente o ataque de superfícies esmaltadas ou laqueadas em latas de alimentos e
bebidas expostas a atmosfera. Os filamentos de corrosão vermelho-amarronzados são prontamente visíveis.
A corrosão filiforme tem sido observada em superfícies de aço, magnésio, e alumínio recobertos com
películas de latão, prata, ouro, fosfato, esmalte e laquês. Também foi observada em papel alumínio, sendo que
a corrosão ocorre na interface papel-alumínio.
A corrosão filiforme é um tipo não comum de corrosão, porque esta não destrói ou enfraquece os
componentes metálicos, mas afeta somente a sua aparência. A aparência é muito importante para embalagens
alimentícias. Desta forma, este tipo peculiar de corrosão representa um grande problema para a indústria deenlatados. Embora o ataque filiforme no exterior de uma lata não afete seu conteúdo, pode com certeza afetar
as vendas destas latas.
3.4 Corrosão alveolar ou por pites (p i t t ing)
Corrosão por pites é uma forma de ataque extremamente localizado que resulta no surgimento de
buracos no metal. Estes buracos podem ser pequenos ou grandes em diâmetro, mas na maioria dos casos
eles são relativamente pequenos. Pites são algumas vezes isolados ou tão juntos que parece uma superfície
áspera. De maneira geral o pite pode ser descrito como uma cavidade ou buraco com diâmetro mais ou menos
o mesmo ou menor que a sua profundidade.
A corrosão por pites é uma das mais destrutivas e traiçoeiras formas de corrosão. Este tipo de ataque
causa defeitos em equipamentos devido à perfuração, apresentando apenas uma pequena percentagem de
perda de peso do total da estrutura. A corrosão por pites é geralmente difícil de ser detectado devido ao
pequeno tamanho dos pites e porque normalmente estes se encontram cobertos por produtos de corrosão.
Além disso, é difícil de se medir quantitativamente e comparar a extensão da corrosão por pites devido a
variação na profundidade e número de pites que podem ocorrer sob condições idênticas. Também é difícil
estimar-se a ocorrência de corrosão por pites por testes de laboratório. Algumas vezes os pites requerem um
longo período de tempo – diversos meses ou um ano – para aparecerem na situação real. A corrosão por pites
é uma forma de corrosão localizada e intensa e os defeitos geralmente surgem de maneira extremamente
inesperada.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 14
3.4.1 Forma e crescim ento do s pites
Os pites normalmente crescem na direção da gravidade. A maioria dos pites se desenvolvem e
crescem para baixo a partir de superfícies horizontais. Poucos aparecem em superfícies verticais e raramente
crescem do fundo para o topo em superfícies horizontais.
Os pites geralmente necessitam de um período de iniciação longo antes de se tornarem visíveis. Este
período varia de meses a anos, dependendo do metal específico e do agente corrosivo. Uma vez iniciado, o
pite penetra o metal em uma taxa crescente. Além disso, os pites tendem cortar o metal à medida que cresce.
A corrosão por pites pode ser considerada como um estágio intermediário entre corrosão global ou
generalizada e completa resistência a corrosão. Isto é demonstrado na Figura 3.3. A amostra A não apresenta
nenhum tipo de ataque. A amostra C apresenta remoção ou dissolução do metal sobre toda a superfície
exposta. Uma corrosão por pites intensa ocorre na amostra B, nos pontos corroídos. Esta situação pode ser
demonstrada através da exposição de três amostras idênticas de aço inox (18-8) à cloreto férrico, aumentando
a concentração ou a temperatura indo da esquerda para a direita na Figura 3.3. Cloreto férrico bastante diluído
e frio não provoca nenhum ataque (em um tempo curto) em A, porém cloreto férrico concentrado e quente
dissolve a amostra C.
Figura 3.3: Representação esquemática da corrosão por pite como um estágio intermediário
3.4.2 Natu reza aut oc atalític a da co rro são por p ites
Um pite é uma forma única de reação anódica. É um processo autocatalítico. Ou seja, o processo de
corrosão dentro de um pite gera condições que são necessárias e estimulantes para a continuação da
atividade do pite. Isto é ilustrado na Figura 3.4. Um metal M está sofrendo corrosão por pites por uma solução
aerada de cloreto de sódio. Uma rápida dissolução ocorre dentro do pite, enquanto a redução do oxigênio
ocorre na superfície adjacente. Este processo é auto-estimulativo e auto-propagativo. Esta rápida dissolução
do metal dentro do pite tende a produzir um excesso de cargas positivas nesta área, resultando na migração de
íons cloreto a fim de manter a neutralidade de cargas. Assim, no pite há uma alta concentração de MCl e como
resultado da hidrólise, uma alta concentração de íons hidrogênio. Ambos os íons hidrogênio e cloreto
estimulam a dissolução da maioria dos metais e ligas e o processo é acelerado com o tempo. Visto que asolubilidade do oxigênio é virtualmente zero em soluções concentradas, não ocorre redução do oxigênio dentro
de um pite. A redução catódica do oxigênio nas superfícies adjacentes ao pite tendem a parar a corrosão. De
certa forma, o pite protege catodicamente o restante da superfície do metal.
O efeito da gravidade mencionado anteriormente é resultado direto da natureza autocatalítica da
corrosão por pites. Visto que a solução concentrada e densa dentro pite é necessária para a continuação da
sua atividade, pites são mais estáveis quando crescem na direção da gravidade. Além disso, pites geralmente
se iniciam na parte superior da superfície porque os íons cloreto são mais facilmente retidos nestas condições.
A Figura 3.5 indica o mecanismo proposto por Riggs, Sudbury e Hutchinson. Na interface entre o pite e
a superfície adjacente hidróxido de ferro é formado devido à interação entre as hidroxilas formadas pela reação
catódica e o produto de corrosão do pite. Este segue se oxidando pelo oxigênio dissolvido na solução a
Fe(OH)3, Fe3O4, Fe2O3 e outros óxidos. Esta ferrugem cresce na forma de um tubo como mostra a Figura 3.5.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 15
Os óxidos que formam o tubo foram identificados por difração de raio-X.
Figura 3.4: Processos autocatalíticos dentro de um pite
Figura 3.5: Mecanismo de corrosão na forma de tubo (Continental oil Co.)
A comparação das Figuras 3.5, 3.4 e 3.2 mostra que o mecanismo do crescimento dos pites é
virtualmente idêntico ao da corrosão sob contato. Esta similaridade tem levado alguns pesquisadores à
conclusão de que a corrosão por pites é na realidade somente um caso especial de corrosão sob contato. Esta
visão tem alguns méritos, visto que todos os sistemas que mostram ataque por pites são particularmente
susceptíveis a corrosão sob contato (ex. aço inox em água salgada ou cloreto férrico). No entanto, o contrário
nem sempre é correto – muitos sistemas que apresentam corrosão sob contato, não sofrem corrosão por pites
em superfícies livremente expostas. Ao que parece, a corrosão por pites apesar de ser similar a corrosão sobcontato merece atenção especial, visto que este é uma forma auto-iniciativa de corrosão sob contato.
Simplesmente, esta forma de corrosão não precisa de uma fenda – ela cria a sua própria.
3.4.3 Av aliação do s dano s caus ados pela co rrosão po r p ites
Visto que a corrosão por pites é uma forma de corrosão localizada, testes convencionais de perda de
peso não podem ser aplicados para fins de avaliação ou comparação. A perda do metal é muito pequena e não
indica a profundidade da penetração. Medidas da profundidade do pite são complicadas, pois não existe
variação estatística nas profundidades de pites de uma amostra exposta a um ambiente corrosivo. Isto indica
que tentativas de se estimar a vida útil de uma planta de grande porte com base em testes conduzidos em
pequenas amostras no laboratório não seriam de grande utilidade. No entanto, para comparações em
laboratório sobre a resistência a corrosão por pites, medidas da máxima profundidade de pite são
razoavelmente precisas.
3.4.4 Prev enção
Os métodos sugeridos para o combate a corrosão sob contato também são geralmente aplicados para
corrosão por pites. Os materiais que apresentam corrosão por pites ou tendência à corrosão por pites durante
os testes de corrosão, não devem ser utilizados para a construção de plantas ou equipamentos. Algunsmateriais são mais resistentes à corrosão por pites que outros. Por exemplo, a adição de 2% de molibdênio ao
18-8S (tipo 304) para produzir 18-8SMo (tipo 316) aumenta enormemente a sua resistência a corrosão por
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 16
pites. Esta adição aparentemente resulta em uma superfície mais protetora ou passiva. Estes dois materiais
apresentam comportamento totalmente diferente tanto que um é desapropriado para uso em ambiente marinho
e o outro é algumas vezes recomendado. O melhor procedimento é a utilização de materiais que
conhecidamente não sofram corrosão por pites no ambiente em questão. De maneira geral, a lista de metais e
ligas abaixo pode ser utilizada como um guia qualitativo para a escolha de materiais apropriados. No entanto,
testes devem ser realizados antes que a escolha final seja feita.
A u m e n t o
d a r e s i s t ê n c i a a o p i t t i n g
- - - - - - - - - - - - - - - - - - -
Aço inox - Tipo 316
Aço inox - Tipo 304
Hastelloy F. Niomel. ou Durimet 20
Hastelloy C. ou chlorimet 3
Titânio
A adição de inibidores é muitas vezes útil, mas pode ser um procedimento perigoso a menos que o
ataque seja completamente impedido. Caso contrário, a intensidade da corrosão pode aumentar.
3.5 Corrosão intergranular
Os efeitos dos contornos de grão apresentam conseqüências pequenas na maioria das aplicações e
usos de metais. Se um metal é corroído, um ataque uniforme acontece, visto que os contornos de grão são,
normalmente, apenas ligeiramente mais reativos que a matriz. No entanto, sob determinadas condições, as
interfaces do grão são mais reativas e a corrosão intergranular ocorre. O ataque localizado nos contornos dos
grãos e adjacências, com pequena corrosão dos grãos, é denominado corrosão intergranular. As ligas se
desintegram (esfarelam) e/ou perdem sua força.
A corrosão intergranular pode ser causada por impurezas no contorno de grão, enriquecimento de um
dos elementos da liga, ou falta de um desses elementos nas áreas do contorno de grão. Tem sido relatado que
pequenas quantidades de ferro em alumínio, onde a solubilidade do ferro é baixa, causa segregação do
contorno de grão e consequentemente corrosão intergranular. Baseado em estudos de tensão superficial,
observa-se que o conteúdo de zinco de um bronze é mais alto nos contornos de grão. O esgotamento decromo nas regiões de contorno de grão resulta em corrosão intergranular em aços inoxidáveis.
3.5.1 Aços inox aus tenític os
Inúmeros defeitos em aço inox 18-8 têm ocorrido devido à corrosão intergranular. Isto acontece em
ambientes onde a liga deve apresentar uma resistência à corrosão excelente. Quando estes materiais são
aquecidos a temperaturas na faixa de 950 a 1450ºF, ocorre a sensitização dos mesmos, ou seja, eles tornam-
se propensos à corrosão intergranular. Por exemplo, um procedimento para sensitizar intencionalmente
consiste no aquecimento do material a 1200ºF por 1 hora.
A teoria aceita quase que universalmente para a corrosão intergranular está baseada no
empobrecimento ou falta de cromo nas áreas de contorno de grão. A adição de cromo em aços ordinários dá
ao material resistência a corrosão em muitos ambientes. Geralmente mais que 10% de cromo é necessário
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 17
para fazer um aço inoxidável. Se o cromo for efetivamente diminuído, o material apresenta uma resistência à
corrosão relativamente baixa, característica do aço ordinário.
Na faixa de temperatura indicada, o Cr 23C6 (e carbono) é virtualmente insolúvel e precipita na solução
sólida se o conteúdo de carbono é aproximadamente 0,02% ou mais alto. O cromo é assim removido da
solução sólida, e como conseqüência tem-se um metal com baixa concentração de cromo na região dos
contornos de grão. O carbeto de cromo no contorno de grão não é atacado. A região pobre em cromo, próxima
do contorno de grão, é corroída, pois esta não apresenta resistência suficiente para resistir ao ataque em muito
ambientes corrosivos. O aço inoxidável 18-8 comum, tipo 304, normalmente contém de 0,06 a 0,08% de
carbono, de forma que um excesso de carbono está disponível para se combinar com o cromo e precipitar na
forma de carbeto. Esta situação é mostrada na Figura 3.6. O carbono se difunde prontamente na direção do
contorno de grão nas temperaturas de sensitização, mas o cromo tem muito menos mobilidade. A superfície já
disponível no contorno de grão facilita a formação de uma nova superfície, formada de carbeto de cromo.
Figura 3.6: Representação esquemática de um contorno de grão em aço inox tipo 304 sensitizado
3.5.2 Det eri or ação d a sol da
Muitos defeitos do aço inox 18-8 ocorreram no início da história deste material até que o mecanismo de
corrosão intergranular foi esclarecido e entendido. Defeitos ainda acontecem quando este efeito não é
considerado. Estes são relacionados a estruturas soldadas, e o material atacado é denominado deterioração
da solda.
O metal na zona de deterioração da solda deve ser aquecido na faixa de sensitização.
Os efeitos de tempo e temperatura demonstram porque a solda elétrica é mais utilizada do que solda a
gás para aço inoxidável. A primeira produz um aquecimento mais alto e intenso em tempos curtos. A segunda
mantém uma zona mais ampla de metal na faixa de sensitização por um tempo maior, o que significa maior
precipitação de carbeto.
Deve-se ressaltar que aços inox sensitizados não apresentam defeitos em todos os ambientes
corrosivos, visto que estes aços são normalmente utilizados onde a completa resistência da liga à corrosão nãoé necessária ou onde a corrosão seletiva não representa um problema. Exemplos são equipamentos para
alimentos, pias de cozinha, revestimentos em construções. No entanto, é desejável se ter todo o metal na
melhor condição de resistência à corrosão para as aplicações mais severamente corrosíveis.
3.5.3 Con tro le p ara o s aços ino x aust enítico s
Três métodos são utilizados no controle ou minimização da corrosão intergranular de aços inox
austeníticos: (1) aplicação de um tratamento térmico com solução em alta temperatura, normalmente chamado
choque térmico; (2) adição de elementos que são fortes formadores de carbetos (chamados estabilizadores) e
(3) redução do conteúdo de carbono para menos que 0,03%.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 18
3.5.4 Ataque
Os aços inox austeníticos são atacados intergranularmente sob certas condições devido à precipitação
de carbeto de cromo. Colúmbio ou titânio não servem para combinar com o carbono. Uma severa corrosão
intergranular foi observada em uma estreita faixa, em ambos os lados da solda e imediatamente adjacente a
ela, de um tanque de aço tipo 347 (18-8 + Cb) que continha vapor de ácido nítrico. No restante do tanque
praticamente não foi observada nenhuma corrosão. Este fenômeno foi estudado na Ohio State Universitiy e o
mecanismo básico de falha foi estabelecido. Este foi batizado como ataque linha de faca devido a sua
aparência distinta.
O ataque linha de faca (KLA) é similar à deterioração da solda, pois ambos resultam de corrosão
intergranular e ambos são associados à solda. As maiores diferenças são: (1) KLA ocorre em uma faixa
estreita no metal e imediatamente adjacente à solda, enquanto que a deterioração da solda se desenvolve em
uma distância considerável da solda; (2) KLA ocorre em aços estabilizados; e (3) a história térmica do metal é
diferente.
3.5.5 Corro são in terg ranu lar de ou tras li gas
Ligas de alumínio de alta resistência dependem de fases precipitadas para se fortaleceram e são então
susceptíveis a corrosão intergranular. Por exemplo, as ligas tipo Duraluminium (Al-Cu) são fortes devido a
precipitação do CuAl2. Diferenças substanciais de potencial entre as áreas deficientes em cobre e o material
adjacente têm sido demonstradas. Quando estas ligas são tratadas termicamente para manter o cobre em
solução, a susceptibilidade à corrosão intergranular é muito pequena, porém eles apresentam baixa
resistência.
3.6 Corrosão seletiva A corrosão seletiva é a remoção de um elemento de uma liga sólido por processo de corrosão. O
exemplo mais comum é a remoção seletiva do zinco em ligas de bronze (dezincificação). Processos similares
ocorrem em outras ligas nas quais alumínio, ferro, cobalto, cromo e outros elementos são removidos. A
corrosão seletiva é o termo geral que descreve estes processos e dá origem a criação de termos como
dealuminificação, decolbaltificação, etc. Parting é um termo metalúrgico que é aplicado algumas vezes, porém
o termo corrosão seletiva é preferido.
3.6.1 Dezin ci fi cação: ca rac teríst ic as
O bronze amarelo comum consiste de aproximadamente 30% de zinco e 70% de cobre. A
dezincificação é rapidamente observada a olho nu, pois a liga assume uma coloração avermelhada ou
acobreada que contrasta com a cor amarela original. Existem dois tipos gerais de dezincificação e ambos são
facilmente reconhecíveis. Uma é uniforme, ou tipo camada, e a outra é localizada, ou tipo plugue.
As dimensões não mudam consideravelmente com a dezincificação. Se uma parte de um equipamento
está coberta por sujeira ou depósitos, ou não foi devidamente inspecionada, defeitos repentinos podem ocorrer
devido a natureza frágil do material dezincificado.
3.6.2 Dezincificação: mecanismo
Duas teorias têm sido propostas para dezincificação. Uma propõe que o zinco é dissolvido, deixando
sítios vazios na estrutura treliçada do bronze. Esta teoria não é provada. Um argumento forte contra a mesma é
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 19
que uma dezincificação consideravelmente profunda seria impossível ou extremamente lenta devido às
dificuldades de difusão da solução e íons através de um labirinto de pequenos sítios vazios.
O mecanismo aceito comumente consiste em três passos, como a seguir: (1) o bronze dissolve, (2) os
íons de zinco ficam em solução, e (3) o cobre é aderido novamente. O zinco é consideravelmente reativo,
enquanto que o cobre é mais nobre. O zinco pode ser corroído lentamente em água pura através da redução
catódica de H2O em gás hidrogênio e íons hidroxila. Por esta razão, a dezincificação pode ocorrer na ausência
de oxigênio. O oxigênio também entra na reação catódica e assim aumenta a taxa de ataque, quando este se
encontra presente. A quantidade de óxido de cobre está relacionada a concentração de oxigênio no ambiente.
A natureza porosa do depósito permite um fácil contato entre a solução e o bronze.
3.6.3 Dezinc if ic ação: prev enção
A dezincificação pode ser minimizada pela redução da agressividade do ambiente (ex. remoção do
oxigênio) ou por proteção catódica, mas na maioria dos casos estes métodos não são economicamente
viáveis. Normalmente uma liga menos susceptível é utilizada. Por exemplo, bronze vermelho (15% de zinco) é
quase imune.
Um dos primeiros passos no desenvolvimento de melhores bronzes consistiu na adição de 1% de latão
ao bronze 70-30 ( Admiralty Metal ). Melhorias foram obtidas pela adição de pequenas quantidades de arsênico,
antimônio ou fósforo como inibidores. Aparentemente esses elementos inibidores são depositados na liga na
forma de uma película e assim dificultam a deposição do cobre. Arsênico também é adicionado a bronzes com
2% de alumínio.
Para ambientes severamente corrosivos onde ocorre dezincificação, ou para partes críticas, são
utilizados cupro-níqueis (70 - 90% Cu, 30 - 10% Ni).
3.6.4 G ra fi ti zação
Os ferros moldados alguma vezes apresentam efeitos da corrosão seletiva, especialmente em
ambientes relativamente amenos. O ferro parece se tornar “grafitizado”, pois sua superfície apresenta
aparência de grafite e pode ser facilmente cortado com um estilete. Baseado na aparência e comportamento
este fenômeno foi denominado “grafitização”. Este é uma denominação errônea porque o grafite está presente
no ferro antes da corrosão ocorrer. Também é chamada de corrosão grafítica.
O que acontece realmente é a corrosão seletiva da matriz de ferro ou aço deixando aí a rede de
grafite. O grafite é catódico para o ferro, e uma excelente célula galvânica se forma. O ferro é dissolvido,
deixando uma massa porosa de grafite, vácuo e ferrugem. O ferro fundido perde sua força e propriedades
metálicas. Alterações dimensionais não ocorrem, de forma que situações de perigo podem se instalar sem que
haja detecção prévia. A superfície normalmente apresenta ferrugem que parece superficial, porém o metal
perdeu sua força. O grau de perda da força depende da profundidade do ataque. A grafitização é normalmente
um processo lento. Se o ferro fundido está em um ambiente que corroí o metal rapidamente, toda a superfície é
geralmente removida e uma corrosão mais ou menos uniforme ocorre.
3.6.5 Outros sistemas de ligas
A corrosão seletiva por ambientes aquosos ocorre em outras ligas, sob certas condições,
especialmente em ácidos. A remoção seletiva do alumínio em bronzes de alumínio tem sido observada em
ácido fluorídrico e outros ácidos. Uma estrutura em duas fases ou duplex são mais susceptíveis. Efeitos
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 20
massivos foram observados em fendas de bronzes de alumínio onde a solução continha alguns íons cloreto.
A corrosão seletiva tem sido relacionada com a remoção de silício de bronzes de silício (Cu-Si) e
também a remoção de cobalto da liga Co-W-Cr. Deve-se ressaltar que estes casos são raros e não tão bem
conhecidos como a dezincificação.
Algumas vezes a corrosão seletiva de um elemento em uma liga pode ser desejável. O enriquecimento
da película de óxido com silício, observado no em aços inox, resulta em uma melhor passividade e resistência
à corrosão por pites.
3.7 Corrosão por erosão
A corrosão por erosão é a aceleração ou aumento da taxa de deterioração ou ataque em um metal
devido ao movimento relativo entre o fluido corrosivo e a superfície do metal. Normalmente este movimento é
bastante rápido, e efeitos mecânicos ou abrasão estão envolvidos. O metal é removido da superfície na forma
de íons dissolvidos, ou produtos sólidos de corrosão são formados e arrastados mecanicamente da superfície
do metal. Algumas vezes o movimento do ambiente diminui a corrosão, especialmente quando um ataque
localizado ocorre em condições estagnantes, porém isto não é corrosão, pois a deterioração não é aumentada.
A corrosão por erosão é caracterizada por sulcos, ondas, buracos arredondados e vales e estes
normalmente exibem um padrão direcional.
A maioria dos metais e ligas é susceptível a corrosão por erosão. Muitos dependem do
desenvolvimento de uma película superficial (passividade) para resistir a corrosão. Exemplos são alumínio,
chumbo, e aços inox. A corrosão por erosão acontece quando estas superfícies protetoras são danificadas ou
desgasatadas e o metal e a liga são atacados em uma taxa muito alta. Metais macios e facilmente danificáveis
ou desgastáveis mecanicamente, tais como cobre e chumbo, são bastante susceptíveis a corrosão por erosão.
Muitos tipos de meios corrosivos podem provocar corrosão por erosão. Estes incluem gases, gases
quentes, soluções aquosas, sistemas orgânicos e metais líquidos.Todo tipo de equipamento exposto a fluidos em movimento, está sujeito a corrosão por erosão. Alguns
destes são: tubulações; cotovelos; tês; válvulas; bombas; sopradores; impulsores; agitadores; tanques com
agitação; tubulações de trocadores de calor, tais como aquecedores e condensadores; medidores de vazão;
bocais; dutos e linhas de vapor; moinhos; entre outros.
3.7.1 Pelícu las de su pe rfíci e
A natureza e as propriedades das películas protetoras que se formam em alguns metais e ligas são
muito importantes do ponto de vista da resistência à corrosão por erosão. A habilidade protetora destas
películas depende da velocidade ou facilidade com que elas se formam quando originalmente expostas ao
ambiente, a sua resistência ao dano ou desgaste, e sua taxa de re-formação quando destruída ou danificada.
Uma película dura, densa, aderente e continua proporcionaria uma melhor proteção do que uma película que é
facilmente removida por meios mecânicos. Uma película quebradiça que se quebra ou se esfarela sob tensão
pode não ser eficiente. Algumas vezes a natureza da película protetora formada em um dado metal depende
do ambiente especifico ao qual a mesma é exposta, e isto determina a sua resistência a corrosão por erosão
por aquele fluido.
Aços inox dependem de passividade para resistir a corrosão. Consequentemente estes materiais são
vulneráveis a corrosão por erosão. A Figura 3.7 mostra o rápido ataque em um aço inox tipo 316 por uma pasta
de ácido sulfúrico-sulfato ferroso se movendo em alta velocidade. A taxa de deterioração é aproximadamente
4500 mpy a 55ºC. Este material não apresentou perda de peso e foi completamente passivo em condições
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 21
estagnantes como mostra o eixo x na abscissa a 60ºC.
O chumbo depende da formação de uma superfície protetora de sulfato de chumbo-óxido de chumbo
para resistir a ambientes com ácido sulfúrico, e em muitos casos mais de 20 anos de funcionamento é obtido.
O chumbo ganha peso quando exposto ao ácido sulfúrico devido ao recobrimento da superfície ou produto de
corrosão formado, exceto em ácido concentrado onde o sulfato de chumbo é solúvel e não protetor.
Testes em cobre e bronze em soluções de cloreto de sódio com e sem oxigênio mostraram que o cobre
é mais atacado que o bronze em soluções saturadas com oxigênio. O cobre foi coberto com uma película
amarelo amarronzado (CuCl2). O bronze foi coberto com uma película cinza escuro (CuO). A melhor resistência
do bronze foi atribuída a maior estabilidade ou proteção da película cinza escuro. Dificuldades foram
encontradas na obtenção de resultados reprodutíveis até que um procedimento de limpeza alcalina seguida de
secagem das amostras foi adotado. Isto indica que as películas protetoras, formadas no cobre e no bronze
devido à exposição atmosférica, abrasão ou outras razões, podem ter um efeito definitivo no desempenho da
corrosão por erosão em certas condições.
Figura 3.7: Efeito da temperatura e adição de íons de cobre na corrosão por erosão em aço inox tipo 316 por
pasta de ácido sulfúrico
O titânio é um metal reativo, mas resistente a corrosão por erosão em muitos ambientes devido a
estabilidade da película de TiO2 formada. Este material apresenta uma resistência excelente a água salgada e
soluções de cloreto de sódio e também aos vapores de ácido nítrico.
A eficácia do uso de inibidores para diminuir a corrosão por erosão depende, em muitos casos, da
natureza e tipo de película formada no metal como resultado da reação entre o metal e o inibidor.
3.7.2 Veloc idad e
A velocidade do ambiente tem um papel importante na corrosão por erosão. A velocidade normalmente
influencia os mecanismos das reações de corrosão. A Tabela 3.3 mostra o efeito da velocidade em uma
variedade de metais e ligas expostos à água salgada. Estes dados demonstram que o efeito da velocidadepode ser nulo ou extremamente grande.
Um aumento na velocidade geralmente resulta num aumento do ataque, especialmente se altas taxas
de fluxo estão envolvidas. O efeito pode ser nulo ou aumentar lentamente até que uma velocidade crítica é
atingida e então o ataque pode aumentar a uma taxa crescente.
O aumento da velocidade pode aumentar ou reduzir o ataque, dependendo do efeito no mecanismo de
corrosão envolvido. O ataque pode aumentar em aço pelo aumento do suprimento de oxigênio, dióxido de
carbono ou sulfeto de hidrogênio em contato com a superfície metálica.
A velocidade pode diminuir o ataque e aumentar a eficiência dos inibidores através do fornecimento do
elemento químico para a superfície do metal em uma taxa mais alta. Tem sido demonstrado que menos nitrato
de sódio é necessário em alta velocidade para proteger o aço em água encanada. Mecanismos similares têm
sido postulados para outros tipos de inibidores.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 22
Altas velocidades também podem diminuir o ataque em alguns casos prevenindo a deposição de
sujeira que poderiam causar corrosão sob contato. Por outro lado, sólidos em suspensão se movendo em altas
velocidades podem causar um efeito marcante e assim destruir a proteção superficial.
Tabela 3.3: Corrosão de metais por água salgada em diferentes velocidades
3.7.3 Tu rb ulênc ia
Muitas falhas por corrosão por erosão ocorrem devido a turbulência ou condições de fluxo turbulento. A
turbulência resulta em uma maior agitação do liquido na superfície do metal do que em condições de fluxolaminar. A turbulência proporciona um contato mais intimo entre o ambiente e o metal. Provavelmente o
exemplo mais freqüente deste tipo de falha ocorre nas entradas de tubulações de condensadores e trocadores
de calor casca e tubo. Este ataque é normalmente confinado nas primeiras polegadas da tubulação.
3.7.4 Efeito g alvânic o
Corrosão galvânica ou duplo metal pode influenciar a corrosão por erosão quando dois metais estão
em contato em um sistema de fluxo. O efeito galvânico pode ser nulo sob condições estáticas, porém pode ser
grandemente aumentado quando se tem movimento. A Figura 3.8 mostra o ataque em um aço inox tipo 316
era nulo em acido sulfúrico em alta velocidade, mas aumentou para valores bem altos quando esta liga estava
em contato com chumbo. A película passiva foi destruída pelas forças combinadas da corrosão galvânica e da
corrosão por erosão. Pares chumbo e aço tipo 316 não apresentaram nenhuma corrosão sob condições
estáticas.
Figura 3.8: Efeito do contato com chumbo na corrosão por erosão de aço inox tipo 316 por ácido
sulfúrico 10% (velocidade 39 pés/s)
3.7.5 Combat end o a cor ro são por ero são
Cinco métodos para prevenção ou minimização dos danos causados por corrosão por erosão são
utilizados. Em ordem de importância, são eles: (1) materiais com melhor resistência a corrosão por erosão; (2)
projeto; (3) alteração do ambiente; (4) recobrimento e (5) proteção catódica.
1. Melhores materiais: As razões para o uso de melhores materiais que apresentam um melhor desempenho são óbvias. Este método representa uma solução econômica para a maioria dos
problemas de corrosão por erosão.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 23
2. Projeto: Este é um importante método no qual a vida de um material que está sendo utilizado ou um
material mais barato pode ser aumentada consideravelmente, ou o ataque pode ser praticamente
eliminado. O projeto envolve mudança no formato, ou geometria, e não seleção do material.
3. Alteração do ambiente: A desaeração e a adição de inibidores são métodos efetivos, mas em muitos
casos não são suficientemente econômicos para minimizar os danos causados pela corrosão por
erosão. Decantação e filtração são úteis na remoção de sólidos. Sempre que possível a temperatura
do ambiente deve ser reduzida. Isto tem sido utilizado em muitos casos sem afetar
consideravelmente o processo. A temperatura é o pior inimigo na corrosão por erosão, assim como
em todos os tipos de corrosão.
4. Recobrimentos: Diversos tipos de recobrimentos que produzem uma barreira entre o metal e o
ambiente são algumas vezes utilizados, mas nem sempre são praticáveis para solucionar
problemas de corrosão por erosão. O reparo de áreas atacadas por solda é geralmente prático.
5. Proteção catódica: Este método ajuda a reduzir o ataque, mas não é amplamente utilizado para
corrosão por erosão. Uma planta utiliza placas de aço na cabeça dos condensadores para
proporcionar proteção catódica nas entradas dos tubos em trocadores de calor que trabalham com
água salgada. Outras usam placas de zinco.
3.8 Corrosão sob tensão
A corrosão sob tensão se referem as trincas causadas pela presença simultânea de uma tensão e um
meio corrosivo especifico. Muitos pesquisadores classificam todos os tipos de falhas por trincas, que ocorrem
em meios corrosivos, como trinca por corrosão sob tensão, incluindo falhas devido à fragilização pelo
hidrogênio. No entanto, estes dois tipos de danos respondem de forma diferente as variáveis ambientais. Para
ilustrar, a proteção catódica é um método eficaz na prevenção de trincas causadas por corrosão sob tensão,
enquanto que este acelera rapidamente os efeitos da fragilização pelo hidrogênio. Isto demonstra a importânciade se considerar estes dois fenômenos separadamente. Por esta razão estes serão discutidos separadamente
neste capítulo.
Durante a trinca por corrosão sob tensão, o metal ou liga é não é praticamente atacado em sua
superfície, enquanto que trincas finas se espalham sobre a mesma. Este fenômeno tem sérias conseqüências
visto que o mesmo pode ocorrer em forças dentro da faixa típica de projeto. Na Figura 3.9 as forças requeridas
para corrosão sob tensão são comparadas com a faixa total de força suportada pelo aço inox tipo 304. A
exposição do material em MgCl2 a 310ºF (154ºC) parece reduzir a resistência à tensão para aproximadamente
aquela apresentada a 1220ºF.
Figura 3.9: Comparação das tensões de ruptura por várias técnicas com trincas de corrosão sob tensão.
Material: aço inox tipo 304
Nem todos os ambientes metálicos são susceptíveis a trincas por tensão. Um bom exemplo é a
comparação entre bronzes e aços inox austeníticos. Os aços inox racham em ambientes contendo cloreto, mas
não em ambientes contendo amônia, enquanto que os bronzes apresentam comportamento contrário. Além
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 24
disso, o número de ambientes distintos nos quais uma determinada liga irá rachar é geralmente pequeno. Por
exemplo, os aços inox não racham em ácido sulfúrico, ácido nítrico, ácido acético, ou água pura, mas racham
em cloretos e soda.
As variáveis importantes que afetam a trinca por tensão são temperatura, composição da solução,
composição do metal, tensão, e estrutura do metal.
3.8.1 Morfolo gia da tr in ca
As trincas causadas pela corrosão sob tensão apresentam aparência de uma fratura mecânica,
quando, de fato, estas são o resultado de um processo de corrosão local.
Na corrosão sob tensão, são observadas trincas tanto intergranular como transgranular. A trinca
intergranular ocorre ao longo dos contornos de grão, enquanto que a transgranular avança sem preferência
aparente por contornos. Trincas intergranulares e transgranulares normalmente ocorrem na mesma liga,
dependendo do ambiente ou da estrutura do metal. Tais transições são conhecidas em ligas com alto teor de
níquel, ligas ferro-cromo e bronzes.
A trinca geralmente avança perpendicular a tensão aplicada. Dependendo da estrutura e composição
do metal e da composição do ambiente, a morfologia da trinca pode variar de uma única trinca para uma
extremamente ramificada.
3.8.2 Tempo para tr inc ar
O parâmetro tempo em corrosão sob tensão é importante visto que os maiores danos físicos ocorrem
durante os estágios mais avançados. A medida que uma trinca penetra o material, a área transversal é
reduzida e o defeito final causado pela trinca se dá inteiramente por ação mecânica.
3.8.3 Méto dos de p rev enção
Os mecanismos de corrosão sob tensão não são perfeitamente entendidos. Como conseqüência, os
métodos de prevenção deste tipo de ataque são de natureza geral ou empírica. A aplicação de um ou mais
métodos descritos a seguir pode reduzir ou prevenir os problemas causados pela corrosão sob tensão:
1. Redução da tensão abaixo de um valor limite se este existir. Isto pode ser feito por recozimento em
caso de tensão residual, estreitamento da seção, ou reduzindo a carga.
2. Eliminação de elementos críticos do ambiente, por exemplo, degaseificação, desmineralização ou
destilação.
3. Mudança de liga é um recurso possível se nem o ambiente nem a tensão podem ser alteradas.
4. Aplicação de proteção catódica a estrutura com uma fonte externa ou ânodos consumíveis. A
proteção catódica deve ser usada somente em instalações onde se tem certeza de que a trinca pela
corrosão sob tensão é a causa da fratura, visto que os efeitos da fragilização pelo hidrogênio são
acelerados por correntes catódicas.
5. A adição de inibidores ao sistema, se praticável. Fosfatos e outros inibidores de corrosão orgânicos
e inorgânicos têm sido utilizados com sucesso na redução dos efeitos de trincas causadas pela
corrosão sob tensão em meios levemente corrosivos. Como em todas as aplicações de inibidores,
uma quantidade suficiente de inibidor deve ser adicionada para prevenir a possibilidade de corrosão
localizada e corrosão por pites.
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 25
6. Coberturas são utilizadas em alguns casos, e estas dependem de manter o ambiente longe do
metal, por exemplo, recobrimento de tanques e tubulações que são cobertos com isolante. Em
geral, no entanto, este procedimento pode ser arriscado para metais descobertos.
7. Shot-peening (também conhecido como shot blasting ), produz tensões residuais compressíveis na
superfície do metal.
3.9 Danos por hidrogênio
O termo “danos por hidrogênio” é um termo gera l que se refere aos danos mecânicos do metal
causados pela presença de, ou interação com o hidrogênio. Os danos por hidrogênio podem ser classificados
em quatro tipos distintos:
1. Empolamento pelo hidrogênio
2. Fragilização pelo hidrogênio
3. Descarbonetação
4. Ataque por hidrogênio
O empolamento pelo hidrogênio resulta da penetração do hidrogênio no metal. O resultado é uma
deformação local e, em casos extremos, completa destruição da parede do tanque. A fragilização pelo
hidrogênio também é causada pela penetração do hidrogênio em um metal, resultando em perda de
ductibilidade e força. Descarbonetação, ou remoção de carbono do aço, é geralmente causada por hidrogênio
úmido em altas temperaturas. A Descarbonetação reduz a força de aço. O ataque por hidrogênio se refere a
interação entre o hidrogênio e um componente de uma liga em altas temperaturas. Um exemplo típico do
ataque por hidrogênio é a desintegração do cobre contendo oxigênio na presença de hidrogênio.
O empolamento pelo hidrogênio e a fragilização pelo hidrogênio podem ocorrer durante a exposição do
metal a petróleo, linhas de processos químicos, operações de soldagem, ou como resultado de corrosão. Vistoque ambos os efeitos causam danos mecânicos, falhas catastróficas podem acontecer se estes fenômenos
não forem previstos.
3.9.1 Fatores amb ient ais
O hidrogênio atômico (H) é a única espécie capaz de se difundir através do aço e outros metais. A
forma molecular do hidrogênio (H2) não se difunde através de metais. Assim, os danos por hidrogênio são
causados apenas pela forma atômica do hidrogênio. Existem varias fontes de hidrogênio atômico – ambientes
úmidos em alta temperatura, processos de corrosão, e eletrólise. A redução dos íons de hidrogênio envolve a
produção de átomos de hidrogênio e a formação subseqüente de moléculas de hidrogênio. Sendo assim, a
corrosão, a aplicação de proteção catódica e outros processos são as maiores fontes de hidrogênio em metais.
Certas substâncias, tais como, íons sulfeto, fósforo, e arsênico reduzem a taxa de redução dos íons hidrogênio.
Aparentemente a maioria destes elementos age diminuindo a taxa na qual o hidrogênio se combina para formar
moléculas. Na presença de tais substâncias existe uma maior concentração de hidrogênio atômico na
superfície do metal.
3.9.2 Emp olam ento p elo hid rogênio
Uma ilustração esquemática do mecanismo de empolamento pelo hidrogênio é mostrada na Figura
3.10. Uma vista transversal da parede de um tanque é mostrada. O interior contém um ácido eletrolítico, e o
exterior está exposto para a atmosfera. A evolução do hidrogênio ocorre na superfície interna como resultado
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 26
de uma reação de corrosão na proteção catódica. Em qualquer instante há uma concentração fixa de átomos
de hidrogênio na superfície do metal, e alguns destes difundem no metal ao invés de se combinar para formar
moléculas. Grande parte do hidrogênio difunde através do aço e se combina para formar moléculas de
hidrogênio na superfície exterior. Se os átomos de hidrogênio se difundem em um espaço vazio, um defeito
comum em aços rimmed, eles se combinam para formar hidrogênio molecular. Visto que o hidrogênio
molecular não consegue se difundir, a concentração e pressão do gás hidrogênio dentro deste espaço
aumenta. A pressão de equilíbrio do hidrogênio molecular em contato com o hidrogênio atômico é da ordem de
milhões de atmosferas, a qual é suficiente para romper qualquer material de engenharia.
O empolamento pelo hidrogênio é mais prevalecente na indústria de petróleo. Este fenômeno o corre
em tanques de estocagem e em processos de refinamento. Um método para controle é a adição de um
inibidor, tal como o íon polisulfeto.
Figura 3.10: Ilustração esquemática do mecanismo de empolamento pelo hidrogênio
3.9.3 Fr ag il ização pelo hi dr ogêni o
O mecanismo exato da fragilização pelo hidrogênio não é tão bem conhecido como o do empolamento
pelo hidrogênio. Causa inicial é a mesma: penetração de hidrogênio atômico na estrutura do metal. Para titânio
e outros metais formadores de hidretos, hidrogênio dissolvido reage para formar compostos hidretos
quebradiços. Em outros materiais, tais como ferro e aço, a interação entre os átomos de hidrogênio dissolvido e
o metal não é completamente conhecida.
A fragilização pelo hidrogênio difere das trincas causadas pela corrosão sob tensão geralmente pelas
interações com correntes aplicadas. Em casos onde a corrente aplicada torna a amostra mais anódica e
acelera a trinca são considerados como sendo trincas de corrosão sob tensão, sendo que o processo de
dissolução anódica contribui para o progresso da trinca. Por outro lado, casos onde a trinca é acentuada por
corrente na direção oposta, a qual acelera a reação de evolução do hidrogênio, são considerados como sendo
fragilização pelo hidrogênio. Estes dois fenômenos são comparados em relação ao tipo de trinca e a corrente
aplicada na Figura 3.11.
Figura 3.11: Representação esquemática da trinca causada pela corrosão sob tensão e pela fragilização pelo
hidrogênio
3.9.4 Prev enção O empolamento pelo hidrogênio pode ser prevenido pela aplicação de um ou mais das seguintes
medidas preventivas:
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Capítulo 3 – Oito Formas de Corrosão 27
1. Utilização de um aço “limpo”. Aço rimmed tende a apresentar diversos espaços vazios, e a
substituição de aço acalmado (desoxidado) aumenta muito a resistência ao empolamento pelo
hidrogênio devido a ausência de espaços vazios neste material.
2. Utilização de coberturas. Coberturas metálicas, inorgânicas, e orgânicas e liners são normalmente
utilizados para prevenir o empolamento pelo hidrogênio em tanques de aço. Para se obter sucesso,
a cobertura ou liner deve ser impermeável a penetração do hidrogênio e ser resistente aos meios
contidos no tanque.
3. Utilização de inibidores. Inibidores podem prevenir empolamento visto que estes reduzem a taxa de
corrosão da redução do íon hidrogênio. Inibidores, no entanto, são preferencialmente utilizados em
sistemas fechados e tem uso limitado em sistemas once-through.
4. Remoção de interferentes. O empolamento normalmente ocorre em meios corrosivos contendo
interferentes para evolução do hidrogênio, tais como, sulfetos, compostos arsênicos, cianetos, e
íons contendo fósforo, e raramente ocorre em meio corrosivos de ácidos puros. Muitos destes
interferentes são encontrados em linhas de processamento de petróleo, o que explica porque o
empolamento é um problema grave na indústria petrolífera.
5. Substituição de ligas. Aços contendo níquel e ligas de níquel apresentam taxas de difusão do
hidrogênio muito baixas e são normalmente utilizadas para prevenir o empolamento.
Embora a fragilização pelo hidrogênio, assim como o empolamento pelo hidrogênio, resulta da
penetração de hidrogênio em um metal ou liga, os métodos de prevenção este tipo de dano são diferentes. Por
exemplo, o uso de aços “limpos” tem relativamente pouca influência na fragilização pelo hidrogênio visto que a
presença de espaços vazios não é envolvida. A fragilização pelo hidrogênio pode ser prevenida pela aplicaçãode uma ou mais das seguintes medidas:
1. Redução da taxa de corrosão. A fragilização pelo hidrogênio ocorre frequentemente durante
operações onde a corrosão do metal base produz uma evolução do hidrogênio vigorosa. Através da
adição cuidadosa de inibidores, a corrosão do metal base pode ser eliminada durante o reparo com
uma diminuição subseqüente na absorção de hidrogênio.
2. Alteração das condições de chapeamento. A absorção de hidrogênio durante o chapeamento pode
ser controlada pela escolha correta dos banhos de chapeamento e um controle cuidadoso da
corrente de chapeamento. O eletrochapeamento é realizado sob condições de evolução do
hidrogênio, resulta em depósitos fracos e fragilização pelo hidrogênio.
3. Cozimento. A fragilização pelo hidrogênio é um processo quase sempre reversível, especialmente
em aços. Isto é, se o hidrogênio é removido, as propriedades mecânicas do material tratado são
apenas um pouco diferentes daquelas do aço livre de hidrogênio. Uma maneira comum de se
remover o hidrogênio em aços é o cozimento em temperaturas relativamente baixas (200 a 300ºF).
4. Aplicação adequada da solda. Hastes de solda com baixa concentração de hidrogênio devem ser
utilizadas se a fragilização pelo hidrogênio é um problema. Alem disso, é importante manter
condições secas durante a solda visto que água e vapor de água são as maiores fontes de
hidrogênio.
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CAPÍTULO 4 – TESTE DE CORROSÃO
4.1 Introdução
Existem muitos testes e outros vêm sendo desenvolvidos no sentido de detectar e quantificar os efeitos
da corrosão nos diversos materiais (metálicos, plásticos). Infelizmente diversos testes não conduzem aresultados realistas. Muitas vezes os mesmos são realizados de forma inadequada seja por falta de
experiência ou falta de equipamentos, de forma que os resultados obtidos não são confiáveis.
Para se alcançar resultados confiáveis, os critérios para os testes de corrosão devem ser muito bem
estudados e estabelecidos e deve-se trabalhar com o maior número possível de repetições. No campo da
engenharia de corrosão, estes testes são importantes tanto do ponto de vista da realização quanto da seleção
de um projeto.
Neste capítulo faz-se uma síntese dos principais métodos utilizados para testes de corrosão em
materiais. Serão apresentados os propósitos, as principais informações e os cálculos realizados para
quantificar as taxas de corrosão. Embora existam diversas técnicas, neste capítulo apresentam-se algumas das
mais importantes. Basicamente todos os métodos requerem cuidados e muita prática, principalmente na
preparação dos equipamentos e amostras a serem testadas. Os experimentos realizados devem sempre
representar (mesmo que em escala reduzida) a realidade (condições do meio ambiente) onde o material
(metálico, plástico) está ou será submetido. Cuidados especiais devem ser tomados quanto ao manuseio dos
espécimes evitando ao máximo o manuseio direto dos mesmos.
Os dados obtidos nos testes de corrosão sejam eles sem laboratório ou não, são de fundamental
importância tanto do ponto de vista da escolha quanto da classificação do material a ser utilizado em um
projeto envolvendo engenharia de corrosão.
4.2 Classificação
Os testes de corrosão podem ser classificados em quatro tipos:
(1) Teste de laboratório (incluindo teste de aceitação ou qualificação);
(2) Planta piloto ou de ensaio;
(3) Planta ou serviço real de teste;
(4) Teste de campo.
Os testes (3) e (4) podem ser combinados, porém não devem ser confundidos nos seguintes aspectos:
o (3) envolve testes em uma instalação particular ou planta, enquanto o (4) envolve testes destinados a seobter informações adicionais, por exemplo, quando o sistema é submetido a determinadas condições
ambientais (umidade, temperatura, pressão).
Os testes de laboratório são realizados para caracterizar amostras do espécime e pequenos volumes
de soluções, simulando-se as condições do meio ambiente. Tais testes são fundamentais para a escolha
adequada dos materiais, entretanto na prática podem ocorrer resultados catastróficos, devido, na maioria dos
casos, a aproximações normalmente consideradas neste tipo de teste.
Testes em plantas piloto são os preferidos e mais usuais, pois conseguem simular, quase que
perfeitamente, as condições reais nas quais o projeto será executado. Tais plantas são construídas em menor
escala e posteriormente ampliadas para o projeto real. Neste tipo de teste são levados em consideração
parâmetros que nos outros testes são quase impossíveis, como por exemplo, concentrações, temperaturas,
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 29
velocidades, volume do fluido e áreas de contato com os metais. Em geral as plantas piloto são suficientes
para levantar a maioria dos problemas e suas soluções para a execução do projeto final, dando assim
condições de se estabelecer previamente as melhores condições (pelo menos iniciais) de operação.
Outro ponto importante a ser destacado é a interação entre os pesquisadores que realizam os testes
iniciais e os engenheiros que estarão implantando o projeto.
4.3 Propósitos
Talvez as melhores justificativas para aplicação dos testes de corrosão sejam:
(1) Avaliação e seleção dos materiais para uma aplicação específica. Além disso, auxílio na
manutenção de plantas já em operação, dando indicações e suporte para substituição ou reposição de
materiais num dado projeto;
(2) Avaliação de materiais novos ou antigos (metais, ligas, plásticos) a fim de determinar seus
comportamentos em determinados ambientes;
(3) Controle da resistência do material à corrosão ou corrosividade do meio ambiente. Estes são
testes de rotina para testar qualidade dos materiais;
(4) Estudo dos mecanismos de corrosão ou outras pesquisas e desenvolvimento. Estes testes
usualmente envolvem técnicas especializadas, medidas precisas e controle excelente.
4.4 Materiais e espécimes
O primeiro passo ao se testar a corrosão refere-se aos próprios espécimes. Se as informações não
forem completas, os dados obtidos podem ser insignificantes. Composição química, histórico de fabricação,
histórico metalúrgico e boa identificação dos espécimes são fundamentais. Normalmente os testes dos
materiais envolvem a retirada de um espécime do material e realização de testes cujos resultados serãocomparados com “padrões”, os quais são geralmente mantidos (guardados) pelos fabricantes. Assim to rna-se
fundamental o conhecimento (histórico) do material.
4.5 Preparo da superfície
A superfície do espécime a ser testada deve, de preferência, ser idêntica aquela a ser usada na
aplicação final. Em geral isto não é tão fácil de se obter, pois as superfícies dos materiais variam muito entre os
diversos fabricantes, ou seja, é impossível manter um controle restrito da fabricação. Por este motivo, a
determinação da resistência à corrosão torna-se uma medida padrão nos testes de corrosão, principalmente do
ponto de vista comparativo. A limpeza da superfície é fundamental, pois permite comparações entre os
materiais, sejam eles da mesma ou de diferentes espécies. No entanto deve-se ressaltar que os processos de
preparo (limpeza) de uma superfície devem ser suficientemente cuidadosos a fim de não alterar propriedades
originais do material. Como por exemplo, se durante o preparo da superfície provoca-se passivação no
material, os resultados de resistência à corrosão serão mascarados, ou seja, os valores obtidos nos testes
serão mais altos do que o real do material.
4.6 Medidas e pesagens
Após a limpeza adequada dos espécimes, estes devem ser cuidadosamente medidos e pesados. As
medidas permitem calcular a área superficial e em geral são utilizadas posteriormente para o cálculo da taxa de
corrosão durante ou após a realização dos testes. Os espécimes devem então ser cuidadosamente lavados
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 30
com solventes, secados e guardados para testes posteriores. Deve-se ressaltar também que o manuseio direto
dos espécimes (sem proteção) deve ser evitado, pois pode ocorrer a contaminação dos mesmos.
4.7 Técnicas de exposição
Existem diversas técnicas de se expor os espécimes aos testes de corrosão. No entanto algumas
considerações são importantes:
(1) O meio corrosivo deve ter acesso fácil ao espécime;
(2) Os suportes dos espécimes devem ser corrosivamente resistentes ao meio;
(3) Os espécimes devem ser isolados ou isolados eletricamente do contato com qualquer material que
lhes provoque efeitos de corrosão;
(4) Os espécimes devem estar muito bem posicionados se os efeitos da imersão total ou parcial, ou de
fases de vapor estão sendo testados;
(5) Para teste de plantas, os espécimes devem estar dispostos do modo mais real possível.
4.8 Duração
A seleção apropriada do tempo e período de teste é muito importante, sendo que resultados
enganosos podem ser obtidos se tais parâmetros não forem cuidadosamente considerados. Pelo menos dois
períodos devem ser utilizados. Este procedimento ajuda a correção de possíveis mudanças nas taxas de
corrosão com o tempo, isto é, demonstra o comportamento das taxas de corrosão em função do tempo, pois
nem sempre os fenômenos são lineares. A Equação 4.1 indica O tempo mínimo necessário para um teste de
corrosão em um espécime é dado pela Equação 4.1.
Horas (duração do teste) = 2.000/mpy (4.1)
onde mpy = mils per year . Exemplo: se um espécime apresenta uma taxa de corrosão de 10 mpy, o teste dever
ser executado por pelo menos 200 horas.
Para os testes de plantas ou protótipos, recomendam-se testes mais longos, de duas semanas a um
mês. Testes de campo podem ser mais longos ainda, com até anos de duração, principalmente quando
envolve baixas taxas de corrosão.
4.9 Testes com intervalos
São bastante empregados para a maioria dos testes, pois tendem a melhorar os dados das taxas de
corrosão. No entanto muito cuidado deve ser tomado em relação a deterioração dos espécimes. Neste caso o
pesquisador deve preparar cuidadosamente um número suficiente de espécimes que abranja todos os testes
sempre mantendo um padrão fácil de identificação dos mesmos.
Outro cuidado a ser tomado é com relação ao manuseio dos espécimes, pois pode haver interferência
nos resultados, ou seja, um manuseio “sem critérios” pode induzir efeitos que não estarão presentes na
aplicação da situação real daquele material.
4.10 Aeração
Aeração ou a presença de oxigênio dissolvido no ambiente de realização dos testes pode ter uma
profunda influência nas taxas de corrosão. Desta forma, faz-se necessário a desaeração do meio com o intuito
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 31
de minimizar tais efeitos. Cobre, bronze, latão e outras ligas, tais como monel e níquel também estão
propensas a apresentar uma corrosão mais acentuada na presença de oxigênio, particularmente em soluções
ácidas.
O teste de aeração mais simples e comum consiste em borbulhar ar na solução. Assim a solução é
considerada saturada de ar, servindo como referência para os testes.
4.11 Limpeza dos espécimes
Um dos mais importantes passos nos testes de corrosão e procedimentos específicos é a limpeza
adequada dos espécimes.
Os métodos de limpeza podem ser classificados em:
Mecânicos, tais como jatos de areia, lixas, escovas;
Químicos, tais como o uso de solventes;
Eletrolíticos.
4.12 Temperatura
A temperatura talvez seja o fator mais importante na corrosão. Em alguns casos o aumento da
temperatura provoca uma diminuição das taxas de corrosão, principalmente quando seu propósito é retirar ou
diminuir a quantidade de oxigênio presente no processo, porém em outros casos a corrosão aumenta com a
temperatura.
Testes de corrosão podem ser acelerados, ou seja, o tempo de teste pode ser “encurtado” com efeitos
de temperatura, no entanto isto pode ser um tanto arriscado em relação aos resultados obtidos.
4.13 Expressões para taxas de corrosãoUma expressão desenvolvida em 1945 e ainda bastante utilizada para o cálculo da taxa de corrosão é
dada pela Equação (4.2).
Mils per year = mpy = (534 x W)/d.A.t (4.2)
onde W é a perda em massa (mg) do espécime durante o teste de corrosão, d a densidade (g/cm 3), A a área
do espécime (square inch=in2) e t o tempo de exposição (h).
Expressões análogas são dadas para as taxas de penetração métrica:
1 mpy = 0.0254 mm/year = 2.90 nm/h = 0.805 pm/s
Para efeitos comparativos, têm-se os valores de taxas de corrosão para os materiais:
Excepcional < 1 mpy
Excelente 1-5 mpy
Bom 5-20 mpy
Fraco 20-50 mpyPobre 50-200 mpy
Inaceitável > 200 mpy
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 32
As taxas de corrosão, quando determinadas por polarização linear e outras técnicas eletroquímicas,
são expressas em termos da densidade de corrente (i). Estas expressões podem ser convertidas em taxas de
penetração pela Equação 4.3 baseada nas leis de Faraday.
Taxa de penetração da corrosão = (k . a . i )/n . d (4.3)
onde k é uma constante da taxa de penetração (adequada), a é o peso atômico do metal, i é a densidade de
corrente ( A/cm2), n é o número de elétrons (valência) e d é a densidade (g/cm3) . Os valores de k são:
Em mpy k= 0.129
mm/yr k= 0.00327
m/yr k= 3.27
O parâmetro n é determinado por análise da solução ou através da determinação do potencial e pH
para consultar o respectivo dado termodinâmico (tabelado). Os valores do a e n para ligas podem ser
calculados através dos valores médios dos pesos de seus componentes. Exemplo: considere ferro sendo
corroído em ar livre de ácido e numa taxa de corrosão eletroquímica de 1 A/C.m2. Neste sistema o ferro se
dissocia em íons férricos (Fe2+), assim n=2. A taxa de corrosão em mpy é então obtida por:
Taxa de penetração = (0.129 x55.8x1)/(2x7.86) = 0.46 mpy
4.14 Corrosão intergranular
Qualquer teste pode ser considerado um teste de corrosão intergranular, porque os espécimes sãoexaminados por ataques localizados, tais como intergranular e “pitting”. Um exemplo clássico é o teste com
ácido nítrico para os aços inox. Este teste é usado primeiramente para demonstrar os efeitos do aquecimento
nestes aços. Testes de tensão nos espécimes e testes de dobras são realizados para determinar as alterações
nas propriedades mecânicas devido aos ataques intergranulares.
Os ácidos maleico e lático, sulfato de cobre/ácido sulfúrico e ácido sulfúrico/sulfato férrico também são
utilizados para os testes de corrosão intergranular em aços inox.
4.15 Teste Huey para aço inox
Este teste [ASTM A-262] consiste em expor o aço inox à ação de ácido nítrico 65% (fervendo) por cinco
períodos de 48 horas cada um. Existem controvérsias quanto ao uso deste teste para predizer corrosão em
outros meios ambientes.
4.16 Teste Streicher para aço inox
O teste Huey é relativamente caro em relação a tempo/consumo. M.A. Streicher da Du Pont Co.
desenvolveu um ácido oxálico, o qual indica rapidamente a sensitização do material e reduz em cerca de 90%
o número de testes Huey requeridos.
Este teste consiste em polir um pequeno espécime, ou parte de um espécime, com uma lixa fina (nº000), lavar com ácido oxálico 10% por 1,5 minutos aplicando uma densidade de corrente de 1 A/cm 2 e em
seguida examinar a superfície com ampliação (zoom) de 250 a 500 vezes. O espécime é o ânodo e um béquer
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 33
de aço inox é utilizado como cátodo. Ao lado dos testes com ácido oxálico, Streicher apresenta uma discussão
detalhada de muitos outros testes com aço inox numa publicação especial da ASTM “Theory and Application of
Evaluation Tests for Detecting Susceptibility of Intergranular Attack in Stainless Steels and Related Alloys-
Problems and Opportunities”. (STP-656, 84 p., 1978).
4.17 Pitting As características aleatórias (probabilística) extremamente localizadas e também os longos períodos
de incubação, dificultam os testes de resistência ao pite. Perda de peso e perda em comprimento são testes
que não ajudam nas quantificações dos pites. O procedimento mais adequado consiste em expor o espécime
(de grandes áreas) por longos períodos (pelo menos um mês) a um dado ambiente de corrosão.
Vários métodos são empregados para relatar os resultados dos testes para pitting incluindo o número
máximo de pites, máxima profundidade, número de pites por unidade de área (densidade de pites),
profundidade média dos pites e também uma completa análise estatística dos pites. Dentre estes, do ponto de
vista prático, o mais importante é a profundidade dos pites, pois o aparecimento do primeiro canal de fuga é
determinante na perda do material. Visto que muitos problemas são ocasionados devido a uma única falha (um
pite) na estrutura do material.
4.18 Corrosão sob tensão mecânica
Neste teste os espécimes são submetidos a uma tensão mecânica de várias maneiras. Basicamente
dois métodos são utilizados:
(1) Tensão constante (strain) ou deformação (puxado ou curvado em posição fixa);
(2) Carga constante.
No entanto, durante a realização dos testes, deve-se tomar alguns cuidados quanto aos problemas de
deformações plásticas, relaxação e também devido a rachaduras que podem aparecer na superfície da
amostra.
Como mencionado acima, existe uma grande variedade de maneiras de se aplicar a tensão, no entanto
é necessário que se conheça muito bem o comportamento e o módulo (sensores “ strain gages”) desta tensão,
pois esta será empr egada nas expressões específicas (mencionadas em “handbooks”) para cada caso.
4.19 Método de impedância AC
Este método tem sido amplamente utilizado para determinar os mecanismos envolvidos nos processos
de corrosão, mais especificamente a natureza dos passos que determinam as taxas ou a medida da resistência
à corrosão, sendo esta o inverso da taxa de corrosão.
As vantagens deste método consistem na sua precisão, pois pequenas ondas senoidais podem ser
aplicadas no material (pequena perturbação), e no fato de que as respostas podem ser eletronicamente
amplificadas e medidas mesmo em ambientes de muito ruído. Além da facilidade de se trabalhar
eletronicamente com sinais fracos, os recursos computacionais (“sofwares”) no tratamento destes sinais são
numerosos e potentes (FT,FFT), isto é, existem recursos computacionais poderosos para as análises dos
circuitos elétricos equivalentes e com isto consegue-se inferir sobre as propriedades de corrosão dos materiais.
Esta técnica consiste basicamente na aplicação de uma diferença de potencial contínua (DC) para
provocar a corrosão e sobre esta se modula uma corrente senoidal de pequena intensidade. Os sinais elétricos
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 34
são coletados e as propriedades dos materiais referentes à corrosão são determinadas posteriormente através
de recursos computacionais baseados em modelos de circuitos elétricos equivalentes (deconvoluções
matemáticas dos sinais, FFT,...). Quando a perturbação for suficientemente pequena, de tal modo que a
resposta do sistema testado é função linear da amplitude da função de entrada, pode-se dizer que a função de
transferência deve ser independente da amplitude da função de entrada (aplicada) e escrita conforme a
Equação 4.4.
T[jw] = saída/entrada (4.4)
O próximo passo é determinar a função de transferência em função da freqüência, sobre um amplo
intervalo de freqüências (de mHz até kHz). Assim a impedância (complexa) do sistema pode ser dada pela
Equação 4.5.
Z[jw] = V[jw]/I[jw] = R + j.X. (4.5)
Inversamente, se a entrada é uma voltagem de perturbação, logo a função de transferência é a
admitância (complexa) (Equação 4.6):
Y[jw] = I[jw]/V[jw] = A + j.B (4.6)
Para a impedância (Equação 4.7):
Z = (R2 + X2)1/2 (4.7)
ângulo de fase = tan-1 (X/R)
O circuito equivalente pode conter qualquer um dos seguintes elementos de impedância:
Resistência em série, R, associado com a resistência do eletrólito entre a ponta do eletrodo de
referência e o eletrodo de corrosão e todas as resistências das partes elétricas dos cabos de
conecções e contatos. Nos limites de altas freqüências, somente este termo permanece no espectro de
impedância.
Capacitância da dupla camada, C, Este termo é dependente da tensão elétrica e é intrinsecamente não
linear. Em soluções aquosas esta capacitância é tipicamente da ordem de algumas dezenas de
microfarads por cm2 e o valor medido pode ser utilizado para estimar a área efetiva do eletrodo
corroente.
Impedância difusional, associada com a difusão do cátodo reagente (ex. O 2 e H+
) para o cátodo doeletrodo corroente.
4.20 Voltametria cíclica de pequena amplitude
Uma alternativa para medir a corrosão ou resistência de polarização é usar a Voltametria Cíclica de
Pequena Amplitude (SACV). Nesta técnica uma tensão elétrica triangular (Figura 4.1) de pequena amplitude
(ex. 10 mV) é imposta ao eletrodo corroente usando um potenciostato e um gerador de funções. A corrente
resultante é plotada, em um registrador X-Y, em função da tensão produzindo uma figura de Lissajous (Figura
4.2). A medida é repetida para diferentes tensões e as resistências aparente (Rap) e diagonal (Rd) são plotadas
em função das tensões. Assim, extrapolando-se o gráfico para taxa de varredura zero, pode-se determinar a
resistência de polarização verdadeira.
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 35
Tensão Corrente
tempo tensão (Volts)
Figura 4.1: Função triangular Figura 4.2: Figuras de Lissajous
4.21 Instrumentação eletrônica
Com a chegada dos componentes eletrônicos de estado sólido (transistores, diodos, circuitos
integrados) houve uma evolução na instrumentação eletrônica como um todo, inclusive naqueles instrumentos
utilizados nas medidas de corrosão.
Dentre os instrumentos destaca-se o potenciostato, o qual permite um controle preciso sobre as forças
aplicadas para processos de transferência de carga. Entretanto outros instrumentos como o galvanostato,
amimetro de resistência zero, detetores de fase e eletrômetros de alta impedância, amplificadores
operacionais, buffers, amplificadores inversores e não inversores, integradores, seguidores de corrente (tensão
constante), técnicas digitais e interfaces computacionais também tem contribuído para a modernização daciência da corrosão.
4.22 Corrosão in vivo
Apesar das dificuldades da implementação experimental, os testes de corrosão in vivo estão sendo
cuidadosamente realizadas em animais, normalmente ratos, porém os riscos de contaminação do organismo
vivo com produtos de corrosão são enormes e podem causar lesões irreversíveis, chegando até a fatalidade.
Os testes in vivo não são uma opção e sim uma necessidade, pois a simulação das condições de vida para os
testes in vitro são quase impossíveis na maioria dos casos.
Medidas eletroquímicas, especialmente polarização linear, são as mais utilizadas no estudo da
corrosão in vivo. Na maioria dos casos são testes rápidos e não necessitam de elevadas tensões e correntes,
assim os danos biológicos ao animal são pequenos. Em geral a implantação dos instrumentos no animal é
efetuada com epóxi, os contatos elétricos são de platina (fios, lâminas) e durante a instalação destes
instrumentos e a realização das medidas o animal permanece anestesiado.
Em geral os resultados dos experimentos mostram que:
(1) Muitos metais e ligas corroem menos rapidamente in vivo do que sob certas condições simuladas
em solução salina 0,9% (isotônica);
(2) As taxas de corrosão, para muitos metais, diminuem com o tempo.
O abaixamento da corrosividade observado em metais implantados é provavelmente devido aos efeitos
de inibição dos compostos amínicos presentes nos fluidos do corpo.
i
Inclinação
1/R d
Inclinação
1/R ap
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 36
4.23 Testes de tinta
Testes de tinta ou outras coberturas protetoras são efetuados em laboratório e em campo para
submeter as superfícies expostas às condições de trabalho. Em geral estes testes são acompanhados por
anos.
4.24 Testes em águas do mar Nenhuma discussão sobre testes de corrosão seria completa sem mencionar os testes em águas do
mar, especialmente o grande laboratório "LaQue Center of Corrosion Technology, Inc., at Wrightsville Beach,
North Caroline". Este laboratório contando com modernos equipamentos de testes de corrosão permite dar
ampla cobertura aos testes. Dentre os equipamentos citam-se: equipamentos analíticos, soldas, computadores
para controle e aquisição de dados.
4.25 Testes miscelâneos para metais
Medidas de resistência elétrica de um dado material suscetível a corrosão. Tais testes são
comercializados para aplicações em plantas pilotos ou não, dando assim condições de monitoramento e
registro de um determinado processo. Este tipo de sensor apresenta a vantagem de não ser necessária a sua
remoção para pesagem. No entanto não estão disponíveis para aplicações em testes de corrosão localizados,
tais como pites.
Método da efusão de hidrogênio, consiste em medir a quantidade de hidrogênio formado durante o
processo de corrosão, em geral o processo ocorre no interior de uma câmara de vácuo adequada onde o
hidrogênio é coletado. A taxa de hidrogênio liberada é uma medida direta da taxa de corrosão.
Traçadores radioativos são utilizados em vários testes de corrosão, por exemplo: anéis, feitos de
material radioativo, para pistão de motores de automóveis. O metal removido é determinado por contagem daradiação no óleo lubrificante.
Técnicas com infravermelho, ultra-som, laser, fotografias coloridas estão sendo desenvolvidas e são
utilizadas em separado ou em conjunto com outros métodos no sentido de avaliar processos de corrosão.
4.26 Corrosão de plásticos e elastômeros
Testes de corrosão nos materiais poliméricos são diferentes daqueles encontrados para os materiais
metálicos. Na maioria dos casos processos físico-químicos, ao invés de reações eletroquímicas, são
responsáveis pela degradação dos plásticos e elastômeros.
Materiais poliméricos são em geral atacados por:
(1) Inchaço;
(2) Dissolução;
(3) Quebras de ligações devido a:
(a) reações químicas (ex. oxidação);
(b) aquecimento;
(c) radiação (ex. luz solar, radioisótopos,...)
Tais reações podem ocorrer em conjunto ou individualmente. Inchaço e dissolução, com e sem
quebramento de ligações químicas, são as responsáveis por ataques durante exposição a líquidos. Os
processos em geral são complexos e estão esquematizados na Figura 4.3. Uma multicamada se forma entre a
interface do líquido e a fase sólida. Pequenas quantidades do solvente penetram o polímero formando uma
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 37
camada por infiltração, alterando as propriedades físicas do mesmo. Acima desta camada sólida inchada e da
camada gel uma grande quantidade de solvente está presente. Uma camada líquida com gradiente de
concentração se estende para dentro da solução. Todas ou algumas destas camadas podem ser observadas
durante o ataque líquido ao polímero. As propriedades mecânicas da superfície são alteradas, sendo que, em
alguns casos, ocorre o rompimento da camada sólida inchada devido as tensões mecânicas internas. Na
maioria dos casos (para não se dizer todos) as técnicas tradicionais, descritas anteriormente, não podem ser
utilizadas, pois não possuem sensibilidade para tais alterações.
Na Tabela 4.1 estão listados os testes utilizados para avaliar a resistência química de plásticos e os
materiais metálicos.
Figura 4.3: Representação esquemática do ataque de um solvente a um polímero
Tabela 4.1: Métodos de Avaliação da Corrosão
Observação ou Medida Metais e Ligas Temoplásticos(resinas)
Termofixos(resinas)
Mudança no peso:
- Penetração em mpy
- % mudança em peso
Sim
Raramente usado
Não
Sim
Não
Sim
Permeação Gases especiais (H2) Sim Sim
Mudança na dureza Poucas vezes Sim Sim
Mudança dimensional Sim (perdas) Sim (perdas ou ganhos) Sim
Prop. de Tensão Casos especiais Sim Não
Prop. Compressão Casos especiais Não Sim
Prop. Flexão Casos especiais Não Sim
Elongação Não Sim Não
Aparência da amostra:
- Superfície (pites, fendas)
- Cor das paredes-laminares
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
Sim
4.27 Apresentação e resumo dos dados
Diversos métodos foram desenvolvidos para apresentação e resumos dos dados sobre corrosão. Estesdados encontram-se disponíveis na literatura, nos livros, manuais, handbooks e outras publicações. A maioria
Polímero
Solvente
Polímero
Camada líquida
Camada gel
Camada de
infiltração
Solvente
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 38
destes métodos são quantitativos ou qualitativos. Dentre estes, os mais comuns utilizam recursos gráficos e
tabelas.
4.28 Nomogramas para taxas de corrosão
Nomogramas são muito empregados para conversões e/ou determinações de taxas de corrosão. O
nomograma apresentado na Figura 4.4 permite a interconversão de mils per year (mpy), inches per year (ipy),
inches per month (ipm) e milligrams per square decimeter per day (mdd). Os três primeiros são convertidos
diretamente na escala A. A conversão para mdd é feita por intermédio da escala C e escala B para densidade,
sendo, C=A+B (ou seja, lê-se em C o resultado obtido após unir a reta entre A e B). A unidade mdd não
considera a densidade ou tipo de material envolvido. A densidade esta em gramas por centímetro cúbico
(g/cm3). Recomenda-se uma régua transparente para utilização do nomógrafo. A linha pontilhada é um
exemplo particular para aço inox 18-8S com taxa de corrosão de 30 mpy.
Figura 4.4: Nomograma para conversões das penetrações de corrosão: mpy, ipy, ipm e mdd
4.29 Interpretação dos resultados
A interpretação dos resultados obtidos em laboratório ou em testes de campo deve ser analisada
cuidadosamente, levando-se em conta os desvios e aproximações realizados durante os experimentos. Sejam
estes provenientes dos equipamentos de leitura ou do próprio operador; isto é, deve-se estar sempre alerta
quanto às fontes de erros e desvios sistemáticos e aleatórios. Especialmente quando se utiliza resultados
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 39
interpretados com auxílio de modelos matemáticos, pois, em geral, estes não consideram todos os parâmetros
envolvidos nos experimentos.
Enfim, o mais importante é garantir que os resultados obtidos nos testes de corrosão dos materiais
sejam confiáveis para utilização em projetos.
4.30 Outros testes de corrosão A teoria dos potenciais mistos forma a base para dois métodos eletroquímicos muito utilizados na
determinação de taxas de corrosão. São conhecidos como técnica de extrapolação Tafel e polarização linear.
Uma breve discussão destes métodos é apresentada a seguir.
4.30.1 Ex tr apol ação Tafel
Esta técnica utiliza dados obtidos em medidas de polarização anódica e catódica. Os dados da
polarização catódica são preferidos, pois são mais fáceis de serem obtidos experimentalmente. A técnica de
polarização catódica é representada na Figura 4.5. A amostra de metal é chamada de eletrodo de trabalho
(W.E.) e a corrente catódica é fornecida por intermédio de um eletrodo auxiliar composto de um material inerte
como, por exemplo, a platina. A corrente é medida pelo amperímetro (A) e o potencial do eletrodo de trabalho
(W.E.) é medido em relação ao eletrodo de referência pelo circuito eletrômetro-potenciômetro. A corrente
imposta e controlada no teste é determinada pela resistência variável R. As medidas são efetuadas para cada
corrente lendo-se o respectivo potencial.
Como exemplo considera-se um metal fictício imerso numa solução ácida sem ar. Para cada corrente
catódica o voltímetro indica o potencial de corrosão do espécime em relação ao eletrodo de referência. Se este
potencial do eletrodo é plotado em função do logaritmo da corrente aplicada, obtém-se uma figura similar á
mostrada na Figura 4.6 (gráfico semi-log). A linha sólida representa a curva da corrente de polarizaçãoaplicada. A curva não é linear para baixas correntes, mas para altas correntes ela torna-se linear. A corrente
catódica aplicada é igual a diferença entre a corrente correspondente ao processo de redução e ao processo
de oxidação ou processo de dissolução, podendo ser escrita pela Equação (4.8).
Icatódica = ired. – ioxid. (4.8)
Observa-se que para altos valores de corrente aplicada, a corrente aplicada aproxima-se da corrente
catódica, tornando-se desprezível a corrente anódica. A região de linearidade da curva no gráfico semi-log é
denominada de região Tafel. Na Figura 4.6, a curva total de polarização anódica e catódica correspondem a
evolução do hidrogênio e dissolução do metal estando superpostas como linhas descontinuas. Para determinar
a taxa de corrosão destas medidas de polarização, a região Tafel é extrapolada para o potencial de corrosão.
No potencial de corrosão a taxa de evolução do hidrogênio é igual a taxa da dissolução do metal e este ponto
corresponde a taxa de corrosão do sistema expresso em termos de densidade de corrente.
Continuando a extrapolar a região Tafel observa-se que é possível determinar a mudança na
densidade de corrente para evolução do hidrogênio através da interseção desta extrapolação com o potencial
de hidrogênio reversível do sistema. Esta é uma maneira de se determinar mudanças na densidade de corrente
para evolução do hidrogênio e outros sistemas de oxidação-redução.
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 40
Figura 4.5: Diagrama elétrico para medidas de polarização catódica. Eletrodos auxiliar (Aux.) e de trabalho
(W.E.); resistência variável (R); eletrodo de referência (Ref.) e amperímetro (A).
Figura 4.6: Gráfico semi-log do potencial do espécime versus corrente catódica aplicada. Mostrando a região
Tafel e extrapolação, utilizada nos cálculo de taxa de corrosão.
Sob condições ideais, a precisão do método de extrapolação Tafel é coincidente com a maioria dos
métodos convencionais que utilizam medidas de perda de massa. Com esta técnica é possível medir taxas de
corrosão muito pequenas podendo também ser utilizada para monitorar a taxa de corrosão em um sistema.
O sucesso desta técnica depende de certos cuidados, como exemplo a região Tafel deve ser medida
em pelo menos uma ordem de magnitude, sendo que em alguns sistemas isto as vezes não ocorre devido a
fatos estranhos ou interferências provocadas pela concentração da polarização. O método pode ser aplicado
somente para sistemas contendo um processo de redução simples, pois caso contrário a região Tafel será
distorcida.
Eletrômetro
PotenciômetroRef.
A R Fonte
Corrente
Aux.
W.E
+
-
Região Tafel
Log iap
E
EH+/H2
Ecorr
EM/M+
IoH2
icorr
iOM
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Capítulo 4 – Teste de corrosão 41
4.30.2 Po lari zação l in ear
As desvantagens do método de extrapolação Tafel podem ser superadas pela utilização do método de
polarização linear. Em geral este método utiliza potenciais baixos (10 mV) e observa-se que ocorre uma
dependência linear entre a densidade de corrente aplicada e o potencial de eletrodo.
As vantagens nas medidas das taxas de corrosão eletroquímica, particularmente pela técnica de
polarização linear, são as seguintes:
(i) Permitem medidas rápidas da taxa de corrosão e pode ser usada para monitorar taxa de corrosão
em vários processos dinâmicos.
(ii) São técnicas que permitem grande precisão e capazes de medir pequenas taxas de corrosão
(<0,1 mpy). Tais medidas são de extrema importância em sistemas nucleares, farmacêuticos e em
indústrias de alimentos, onde traços de impurezas e contaminações são problemas.
(iii) São especialmente indicadas quando não se pode medir taxas de corrosão através de perdas de
massa. Por exemplo, em grandes tubos, tanques e componentes de plantas químicas.
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42
CAPÍTULO 5 – MATERIAIS
5.1 Introdução
Uma ampla variedade de materiais, do ouro até as rochas, é utilizada pela engenharia para inúmeras
aplicações, se estendendo inclusive na área médica. Em princípio a engenharia de corrosão estariapreocupada somente com as propriedades químicas (resistência à corrosão) do material. No entanto o
conhecimento de outras propriedades, como por exemplo, propriedades físicas e mecânicas também são de
extrema importância. As propriedades da engenharia de materiais dependem principalmente da estrutura física
e composição química básica dos mesmos. Neste capítulo apresenta-se um breve estudo destas propriedades
fundamentais.
5.2 Propriedades mecânicas
As propriedades mecânicas relacionam-se aos comportamentos de cargas a que os materiais estão
submetidos, sejam por forças de tensão, compressão ou cisalhamento. As propriedades mecânicas são
quantificadas por testes adequados de engenharia e geralmente empregam-se forças de tensões, limites
elásticos, poder de deslizamento, forças de ruptura, fadiga, elongação (ductibilidade), forças de impacto
(tougthness and brittleness), durezas e módulos de elasticidade (razão entre a pressão e a tensão de rigidez
elástica). Deformação (strain) pode ser elástica (presente somente durante a pressão) ou plástica
(permanente). Estas propriedades são úteis no sentido de prever o comportamento do material quando este é
submetido a forças externas.
Geralmente as palavras “mecânica” e “física” são empregadas de maneira errônea. Os fenômenos
acima mencionados são propriedades mecânicas. Enquanto que as propriedades físicas, como por exemplo, o
módulo de elasticidade, se referem a propriedades inerentes ao material.
5.3 Outras propriedades
Na engenharia de corrosão, além da resistência a corrosão, considera-se sempre uma ou mais
propriedades ao se selecionar um material. Em geral leva-se em consideração a densidade ou gravidade
específica (necessária para calcular a taxa de corrosão); fluidez ou “castability ”; formabilidade; propriedades
térmicas, ópticas, elétricas, acústicas e magnéticas e resistência à radiação atômica. Por exemplo, um material
pode apresentar boas características de transferência de calor e não ser degradável à radiação atômica. Em
outros casos, o material pode ser um bom isolante térmico e ter baixa densidade. Incidentalmente algunsmateriais podem sofrer alterações em suas propriedades devido à interação do mesmo com a radiação, como
por exemplo, o aumento da resistência do polietileno por radiação controlada.
Custo não é uma propriedade do material, no entanto pode ser decisivo no processo final de escolha
para o uso em engenharia, baseado nas condições econômicas da aplicação.
5.4 Metais e Ligas
5.4.1 Ferro fu ndid o
Ferro fundido é um termo genérico que se aplica a altas ligas de ferro-carbono contendo silício. Os
mais comuns são denominados ferro fundido cinza, ferro fundido branco, ferro fundido maleável e ferro fundido
nodular ou dúctil. Ordinariamente os ferros cinza contêm de 2 a 4% de carbono e 1 a 3% de silício. Estes são
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Capítulo 5 – Materiais 43
os mais baratos da engenharia de materiais. Ferro fundido cinza pode ser obtido de diversas formas devido a
sua excelente fluidez e baixo ponto de fusão. Este pode ser ligado a outros materiais para aumentar a
resistência à corrosão e forças.
A especificação A48 da ASTM ( American Society for Testing Materials) classifica o ferro cinza de
acordo com a Tabela 5.1, destacando-se seu alto poder compressivo. No entanto são frágeis e exibem não
praticamente nenhuma ductibilidade. Além disso, estes materiais não apresentam claramente um ponto de
deformação, mas os testes demonstram que o poder de deformação é aproximadamente 85% da força de
tensão. O módulo de elasticidade em tensão varia de 9,6 até 23,5 milhões de lb/in2 para estas classes, com a
classe 20 exibindo o menor valor e a 60 o maior (Teoricamente o ferro cinza não tem módulo de elasticidade
devido a não-linearidade da curva pressão-tensão). O poder de impacto é baixo, mas é melhor para o material
com mais alta razão de força de tensão e dureza. Estes ferros apresentam alta capacidade de amortecimento
(amortecimento à vibração). A gravidade específica varia com o conteúdo de carbono e esta no intervalo de 7 à
7,35. Condutividades térmicas e elétricas são tão baixas quanto as do ferro puro.
Tabela 5.1: Típicas propriedades mecânicas de barras de ferro cinza
ASTM
classe
Tensão
lb/in 2
Compr essão
lb/in 2
Fadiga
lb/ in 2
Dureza
Br inel l
20 22.000 83.000 10.000 156
25 26.000 97.000 11.500 174
30 31.000 109.000 14.000 201
35 36.500 124.000 16.000 212
40 42.500 140.000 18.500 235
50 52.500 164.000 21.500 262
60 62.500 187.500 24.500 302
Fonte: ASM Metals Handbook 1:354 (1961)
Ferro Fundido Branco: Tem praticamente todo o carbono na forma de "iron carbide". Estes ferros são
extremamente duros e frágeis. O conteúdo de silício é baixo porque estes elementos propiciam a grafitização.
A formação de grafite está relacionada à taxa de resfriamento do ponto de fusão, tal resfriamento pode produzir
um ferro branco ao invés do normalmente cinza.
Ferro Maleável: Estes são produzidos através do tratamento térmico, em temperaturas elevadas, do ferro
branco de composição adequada. As formas de grafite são rosetas ou cachos ao invés de flocos e o material
apresenta boa ductibilidade (originando o nome maleabilidade).
Ferro Dúctil: Estes materiais exibem ductibilidade na forma fundida. O grafite está presente na forma de
nódulos ou esferóides como resultado de um tratamento especial no metal fundido. As propriedades mecânicas
dos ferros dúcteis podem ser alteradas por tratamento térmico similar ao do aço convencional.
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Capítulo 5 – Materiais 44
5.4.2 Ferro f un did o c om alto teo r de s ilício
Quando o conteúdo de silício do ferro fundido cinza é superior a 14%, ele torna-se extremamente
resistente a corrosão na maioria dos ambientes, com notável exceção ao ácido fluorídrico. Suas características
de alta dureza o tornam extremamente resistente à corrosão por erosão, tal como o ferro duro que contém
aproximadamente cerca de 14,5% de silício e 0,95% de carbono. Esta composição deve ser muito bem
acertada e controlada dentro de um limite estreito para providenciar a melhor combinação de resistências a
corrosão e mecânica. A liga é modificada, em alguns casos, pela adição de 3% de molibidênio ( Durichlor ) a fim
de se aumentar a resistência ao ácido clorídrico, cloretos e pitting . Uma liga denominada Durichlor-51
demonstrou um excelente desempenho a corrosão e tem substituído a composição regular Durichlor . A
Durichlor-51 contém cromo com adição de um pouco de molibidênio, o qual em parte melhora a resistência à
oxidação. Durichlor-51 apresenta módulo de tensão ao redor de 20.000 lb/in2, dureza de 520 Brinell e
gravidade específica de 7,0. A soldagem das ligas é bastante difícil, tornando-se mais fácil pela adoção de
certas precauções e quando o material se apresenta na forma de tubos.
A característica de alta resistência à corrosão provém da formação de uma camada superficial passiva
de SiO2 formada durante a exposição ao meio ambiente.
5.4.3 Outras ligas d e ferro fund ido
Em adição ao silício e molibidênio, níquel, cromo e cobre podem ser adicionados ao ferro fundido para
aumentar sua resistência à corrosão e abrasão, resistência ao calor e também melhorar as propriedades
mecânicas. A Adição de cobre melhora em parte a resistência ao ácido sulfúrico e a corrosão atmosférica.
Os ferros fundidos com alto teor de níquel-cromo sem e com cobre (até 7%) são amplamente utilizados
em ligas, sendo estas denominadas austeníticas, também conhecidas como "Ni-resist " (níquel resistente).
Estas ligas são as mais rígidas dos ferros fundidos cinzas. Uma variedade de Ni-resist contém de 14 a 32% deníquel, 1,75 a 5,5% de cromo e possuem módulo de tensão de 25 a 45.000 lb/in2. Elas também são produzidas
como ferros dúcteis com módulo de tensão de até 70.000 lb/in 2 e elongação de até 40%. Outra variedade
contém 35% de níquel e é usada onde baixa expansão é requerida.
Níquel-duro é o ferro fundido branco contendo cerca de 4% de níquel e 2% de cromo. Este é muito
duro, com uma dureza Brinell de 550 a 725. O Níquel-duro é bastante aplicado onde resistência à corrosão por
erosão é necessária, principalmente em soluções aproximadamente neutras e alcalinas.
5.4.4 Aços carb ono e ferr os
A dureza e a resistência dos aços dependem fortemente da quantidade de carbono e do tratamento
térmico utilizado. Aços carbono exibem propriedades mecânicas de tensão entre 40 e 200.000 lb/in2; dureza de
100 a 500 Brinell e elongação de 5 a 50%. Comercialmente ferros puros são comercializados em lingotes de
ferro e ferro Armco; em geral são fracos e não são usados onde se necessita de alta resistência.
O termo ferrugem (“rust” ) é reservado para materiais a base de ferro. Ferrugem consiste de óxido de
ferro e usualmente é óxido de ferro hidratado. Quando um comercial de TV diz que um metal não ferroso não
enferruja, está correto, mas isto não implica que um metal não sofre corrosão.
5.4.5 Aços de baix a-lig a Aço carbono é ligado, simplesmente ou em combinação com cromo, níquel, cobre, molibidênio, fósforo
e vanádio, em quantidade de inferior a 5%, para produzir os aços de baixa liga. As ligas mais altas são
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Capítulo 5 – Materiais 45
produzidas para melhorar propriedades mecânicas e dureza. Ligas com no máximo 2%, são de grande
interesse do ponto de vista de corrosão. Porcentagens maiores são apreciavelmente superiores que as do aço
carbono pleno, mas o principal atributo é a melhor resistência a corrosão atmosférica e apreciável vantagem
obtida em soluções aquosas.
Aços que apresentam altos valores de tensão são de extremo interesse para aplicações aeroespaciais.
Um exemplo é o aço H-11 (5% Cr, 1.5% Mo, 0,4%V e 0,35% C), o qual tratado termicamente apresenta módulo
de tensão acima de 300.000 lb/in2.
5.4.6 Aços inox
A principal razão de sua existência são suas propriedades quanto à resistência à corrosão. Um
elemento substancial para as ligas de aço é o cromo e entram na composição das ligas com pelo menos 11%.
Cromo é um elemento reativo, mas na liga é um elemento passivado e exibe excelente resistência para maioria
dos ambientes. Sua resistência à corrosão, propriedades mecânicas e custos variam em uma ampla faixa. Por
isto é essencial especificar o aço exato para determinada aplicação.
A Tabela 5.2 apresenta a composição dos aços mais comuns divididos em quatro grupos ou classes
destes materiais. Os números são estipulados pela American Iron and Steel Institute (AISI). Os estudos da
Society for Automotive Engineers (SAE) e American Society for Testing Materials (ASTM) deram origem ao
Unified Numbering System (UNS). Dos números UNS, o S identifica o aço inox e a letra N quando contém
níquel.
Os aços do grupo I são denominados aços inox martensíticos por serem endurecidos por tratamento. O módulo
da tensão aumenta e a ductibilidade diminui com aumento da dureza. A resistência à corrosão é usualmente
menor do que para os aços dos grupos II e III. Aços martensíticos podem ser tratados termicamente obtendo-
se valores altos de tensão. A resistência à corrosão é geralmente melhor na condição endurecida do que natratada termicamente ou condição mole.
Os tipos 416 são facilmente cortados e são usados para válvulas de vapor, porcas, parafusos e outras
partes para reduzir os custos das máquinas. Os aços do grupo I também são conhecidos como aços
magnéticos.
Os do grupo II (ferríticos) são aços não endurecidos, ou seja, não podem ser tratados termicamente,
pois mudam de fase se submetidos a tratamento térmico. São também conhecidos como aços não magnéticos
e reconhecidos pela boa resistência a corrosão sob tensão (strain).
Os do grupo III (aço inox austeníticos) são essencialmente não magnéticos e não podem ser
endurecidos por tratamento térmico, mas semelhantemente ao aço ferrítico, podem ser endurecidos por
trabalho a frio. Muitos destes aços contêm níquel como principal formador austenítico. Possuem melhor
resistência à corrosão que aqueles com cromo (grupos I e II) e geralmente melhor resistência dentre os quatro
grupos de aço. Por isso são os mais especificados para a maioria das condições de corrosão. Por serem
também praticamente inertes a ferrugem, são amplamente utilizados na indústria alimentícia, onde a
contaminação por ferrugem é indesejável.
O grupo IV consiste basicamente de aços extremamente duros. Os quais são obtidos por
processos cíclicos de aquecimentos e resfriamentos, por longos períodos de tempo e altas temperaturas numa
faixa de 800 a 1000ºC. Assim alcançam-se valores altos de módulo de tensão de aproximadamente 200.000
lb/in2. Tais aços são empregados na indústria de mísseis e aeronaves, trabalhando sob severas condições
ambientais de corrosão.
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Capítulo 5 – Materiais 46
Tabela 5.2: Composição química de alguns aços inox
AISI
t ipo
UNS
número % C % Cr % Ni % Out ros Obs erv ações
Grupo I - Aço Cromo Martensítico
410 S 41000 0,15 máx. 11,5-13,5 ---- -----Lâminas de turbinas, válvulas
"trim"
416 S 41600 0,15 máx. 12-14 ---- Se, Mo ou Zr máquinas
420 S 42000 0,35-0,45 12-14 ---- ----- cutelaria
440A S 44002 0,60-0,75 16-18 ---- ----- Muito duro, cortadores
Grupo II - Aço Ferrítico não endurecido
405 S 40500 0,08 máx. 11,5-14,5 0,5 máx. 0,1-0,3 Al Al previne endurecim.
430 S 43000 0,12 máx. 14-18 0,5 máx. ------ Auto "trim", placar
442 S 44200 0,25 máx. 18-23 0,5 máx. 0,25N máx. Resist.O e S - Alto T.
Grupo III - Aço Cromo-Níquel Austenítico
201 S 20100 0,15 máx. 16-18 3,5-5,5 5-7,5Mn 0,25N Mn substituído por Ni
202 S 20200 0,15 máx. 17-19 4-6 7,5-10Mn 0,25N Mn substituído por Ni
301 S 30100 0,15 máx. 16-18 6-8 2 Mn máx. Robusto em tensão
302 S 30200 0,15 máx. 17-19 8-10 2Mn máx. Uso em arquitetura
302B S 30215 0,15máx. 17-19 8-10 2-3 Si Si p/ alta T. oxidação
304 S 30400 0,08 máx. 18-20 8-12 1 Si máx. Continuo 18-8S
304L S 30403 0,03máx. 18-20 8-12 1 Si máx. Muito baixo carbono
308 S 30800 0,08 máx. 19-21 10-12 1 Si máx. Alto 18-8
309 S 30900 0,2 máx. 22-24 12-15 1 Si máx. 25-12 resistente/calor
309S S 30908 0,08 máx. 22-24 12-15 1 Si máx. Baixo carbono
310 S 31000 0,25 máx. 24-26 19-22 1,5 Si máx. 25-20 resistente/calor
310S S 31008 0,08 máx. 24-26 19-22 1,5 Si máx. Baixo carbono
314 S 31400 0,25 máx. 23-26 19-22 1,5-3,0 Si p/ alta T. oxidação
316 S 31600 0,10 máx. 16-18 10-14 2-3 Mo 18-8S Mo
316L S 31603 0,03 máx. 16-18 10-14 2-3 Mo Muito baixo carbono
317 S 31700 0,08 máx. 18-20 11-14 3-4 Mo Alto Mo
321 S 32100 0,08 máx. 17-19 8-11 Ti 4xC(min) Ti estabilizado
347 S 34700 0,08 máx. 17-19 9-13 Cb+Ta 10xC Cb estabilizado
Liga 20 J 95150 0,07 máx. 29 20 3,25Cu, 2,25Mo Resistente a corrosão
Grupo IV - Aço Endurecido
322 ------ 0,07 17 7 0,07 Ti, 0,2 Al -------
17-7PH S 17700 0,07 17 7 1,0 Al -------
17-4PH S 17400 0,05 16,5 4,25 4,0 Cu -------
AM350 S 35000 0,10 16,5 8,5 2,75 Mo -------
CD4MCu ------ 0,03 25 3,0 3,0 Cu, 2,0 Mo -------
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Capítulo 5 – Materiais 47
5.4.7 Al um ínios e suas lig as
O alumínio é um metal altamente reativo, mas se recoberto com uma camada ou película de óxido de
alumínio torna-se protegido contra a corrosão da maioria dos ambientes. Esta película é estável para maioria
das soluções neutras e ácidas, porém é atacada por álcalis. Esta camada de óxido é formada no meio
ambiente, mas pode ser artificialmente construída pela passagem de corrente elétrica na superfície, sendo este
processo denominado anodização. As ligas com alto teor de cobre são utilizadas para fins estruturais, já as de
baixo teor são utilizadas em processos industriais ou onde se necessita de melhor resistência à corrosão.
Em adição a resistência à corrosão, outras propriedades contribuem para a sua ampla aplicação em
produtos de corrosão não tóxicos e de pouca cor, tais como condutividade térmica e elétrica, refletividade,
pouco brilho e boa razão entre peso e resistência. Alumínio puro é macio e fraco, mas ele pode ser ligado e
tratado com calor resultando em grandes alterações em suas propriedades mecânicas, por exemplo, o módulo
de tensão do alumínio puro tratado termicamente é 13.000 e quando tratado com calor (liga 7178) é 88.000
lb/in2. Sendo este um dos maiores módulos de tensão encontrados, são então utilizados preferencialmente em
aeronaves e aplicações aeroespaciais.
Ligas de alumínio perdem a resistência rapidamente quando expostos a temperaturas superiores a
230ºC. Por outro lado apresenta excelentes propriedades mecânicas em temperaturas criogênicas (-190ºC)
devido a sua estrutura cúbica de face centrada. As Tabelas 5.3 e 5.4 apresentam dados das principais ligas de
alumínio e propriedades mecânicas nominais.
Tabela 5.3: Composição nominal de ligas de Alumínio forjado e fundido.
Número %Cu %Si %Mn %Mg %Cr %Zn %Fe %Ti
Forjado
1100 Comercialmente puro - 99,2% mínimo de Al
2014 4,4 0,8 0,8 0,4 0,1 0,25 1,0 0,15
3003 0,2 0,6 1,2 ---- ---- 0,1 0,7 ----
5052 0,10 baixo 0,1 2,5 0,25 0,1 baixo ----
6061 0,25 0,6 0,15 1,0 0,25 0,25 0,7 0,15
7075 1,6 0,5 0,3 2,5 0,3 5,6 0,7 0,2
7178 2,0 0,5 0,3 2,7 0,3 6,8 0,7 0,2
Fundido
43 ----- 5,0 ----- ----- ----- ----- ----- -----
195 4,5 0,8 ----- ----- ----- ----- ----- -----
220 ----- ----- ----- 10 ----- ----- ----- -----
356 ----- 7,0 ----- 0,3 ----- ----- ----- -----
Tabela 5.4: Propriedades Mecânicas de ligas de Alumínio
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Capítulo 5 – Materiais 48
Número Têmpe ra Tensão
lb/in 2
Yield Strength
lb/in 2
Elongação
%
Dureza
Brinel l
Forjado
1100 O 13.000 5.000 40 23
1100 H14 18.000 17.000 15 32
2014 O 27.000 14.000 18 45
2014 T6 70.000 60.000 13 135
3003 O 16.000 6.000 35 28
3003 H14 22.000 21.000 12 40
5052 O 28.000 13.000 27 47
5052 H34 38.000 31.000 12 68
6061 O 18.000 8.000 27 30
6061 T6 45.000 40.000 15 95
7075 O 33.000 15.000 16 60
7075 T6 83.000 73.000 11 150
7178 O 33.000 15.000 15 ---
7178 T6 88.000 78.000 10 ---
Fundido
43 Sand cast 19.000 8.000 8 40
43 Die cast 33.000 16.000 9 ---
195 Sand,T6 36.000 24.000 5 75
220 ---- 46.000 25.000 14 ---
356 Sand,T6 33.000 24.000 3,5 70
Obs.: O indica tratamento térmico e H endurecido por trabalho a frio, T indica quench e o número a idade de tratamento térmico.
5.4.8 Magnésio e suas l ig as
O Magnésio é um dos metais mais leves com gravidade especifica 1,74. É muito utilizado em rodas de
automóveis e caminhões, aeronaves, mísseis, serras portáteis, escadas de mão e muitas outras aplicações
devido a sua leveza e resistência quando em forma de ligas. Entretanto é um dos metais menos resistentes a
corrosão e é melhorado quando protegido por cobertura anódica ou catódica.
O magnésio exibe boa resistência em ambientes secos devido a formação de uma película protetora de
óxido. Esta proteção tende a se romper em contato com ar contaminado com sal e nestes casos medidas de
proteção são requeridas. Em geral as ligas de alumínio possuem baixa resistência à corrosão e também devem
ser protegidas. A presença de oxigênio dissolvido na água não tem nenhum efeito significativo na corrosão. O
metal é suscetível à corrosão por erosão. Em relação aos álcalis o magnésio é muito mais resistente do que
alumínio. Ele é atacado por muitos ácidos exceto ácidos crômicos e fluorídrico. O produto da corrosão em HF
(ácido fluorídrico) atua como uma película protetora.
Magnésio e suas ligas são disponíveis numa variedade de formas forjadas e fundidas. Os módulos de
tensão se apresentam na faixa de 15.000 a 50.000 lb/in2.
5.4.9 Chum bo e su as ligas
O chumbo é um dos metais mais antigos. Ele foi utilizado como tubulação para água durante o Império
Romano e algumas destas ainda se encontram em operação. O chumbo apresenta uma camada protetora
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Capítulo 5 – Materiais 49
constituída de produtos de corrosão tais como sulfatos, óxidos e fosfatos. Muito dos chumbos produzidos são
utilizados para aplicações em corrosão, sendo que grande parte destas envolve ácido sulfúrico. O chumbo e
suas ligas são empregados em tubos, soldas (Pb-Sn), baterias para armazenagem de cargas elétricas,
blindagem de radiações, cabos e outros. O chumbo é mecanicamente deformável (moldável) e tem baixo ponto
de fusão.
Quando se necessita de resistência a corrosão em equipamentos, chumbo químico com
aproximadamente 0,06% de cobre é utilizado. Esta liga de chumbo é resistente aos ácidos sulfúrico, fluorídrico,
crômico e fosfórico; soluções neutras; água do mar e solos. No entanto é rapidamente atacado por ácido
acético e geralmente não é utilizado na presença de ácido nítrico, clorídrico e maioria dos ácidos orgânicos.
Chumbo químico exibe módulo de tensão de cerca de 2.300 lb/in2 em temperatura ambiente. Ligas
duras, contendo de 3 a 18% de antimônio, dobram este valor. No entanto o valor cai rapidamente com aumento
de temperatura.
5.4.10 Cob re e suas lig as
O cobre é diferente da maioria dos metais, pois apresenta além de resistência à corrosão, alta
condutividade térmica e elétrica, formabilidade, facilidade de usinagem e ligas resistentes, exceto em altas
temperaturas. O cobre exibe boa resistência à corrosão tanto em atmosferas urbanas, quanto marinhas e
industriais, e águas. É um metal nobre e a dissociação do hidrogênio não é normalmente parte do processo de
corrosão. Por esta razão ele não é corroído por ácidos a não ser que oxigênio ou outros agentes oxidantes (ex.
HNO3) estejam presentes. Por exemplo, reação entre cobre e ácido sulfúrico não é termodinamicamente
possível; mas corrosão acontece na presença de oxigênio e seus produtos são sulfato de cobre e água. A
redução do oxigênio para formar íons hidróxidos é a reação catódica predominante para cobre e suas ligas. Em
condições severas de redução e altas temperaturas (300 a 400ºC), ligas de cobre apresentam desempenhosuperior ao dos aços inoxidáveis e suas ligas. Centenas de composições de cobre e suas ligas são disponíveis
comercialmente. Para cobre puro e ligas com 2% de berílio, o módulo de tensão se encontra na faixa de 30.000
a 200.000 lb/in2. As ligas mais comuns são latões (Cu-Zn), bronzes (Sn, Al ou Si adicionados ao Cu) e cupro-
níqueis (Cu-Ni).
Os cobres e latões estão sujeitos ao impingimento (corrosão por erosão). Os bronzes e alumínio são
muito mais resistentes neste aspecto. Os bronzes são mais duros e resistentes. Os cupro-níqueis com uma
pequena adição de ferro também são mais resistentes à corrosão por erosão.
Cobre e suas ligas são disponíveis em tubos duplex (dentro um metal e fora outro) em combinação
com aço, alumínio e aço inox. Estas combinações resolvem muitos problemas em trocadores de calor, por
exemplo, um tubo conduzindo amônia em um lado (interno é aço) e refrigerando água por fora (cobre). Cobre é
amplamente empregado em válvulas, trocadores de calor, fios, grades, proteções de malha, e muitas outras
aplicações.
5.4.11 Níqu el e su as lig as
Um importante grupo de materiais com aplicações em corrosão tem como base o níquel. Este metal é
muito resistente à maioria dos corrosivos, sendo este bastante utilizado na resolução de problemas envolvendo
soda cáustica e soluções cáusticas. É amplamente utilizado na indústria alimentícia. Níquel apresenta boa
resistência à maioria das soluções neutras e levemente ácidas. Porém, não é resistente a fortes soluções
oxidativas (exemplo, ácido nítrico e soluções de amônia) e são atacados e enfraquecidos por gases sulfúricos
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Capítulo 5 – Materiais 50
em temperaturas elevadas. Níquel forma boa base para compor ligas onde se necessita de material resistente
a temperatura. Tipicamente, para níquel e suas ligas, o módulo de tensão está entre 50.000 e 170.000 lb/in 2, a
porcentagem de elongação varia entre 2% e 50%. Basicamente nas ligas se utilizam de carbono (0,03-0,20
máx.), cromo (15 a 25% máx.), molibidênio (2-35% máx.), cobre (0,05-32% máx.) e ferro (2-30% máx.), sendo
a quantidade de Níquel igual ou superior a 40%.
5.4.12 Zinco e suas ligas
Naturalmente o zinco não é um metal resistente à corrosão, no entanto é utilizado como uma camada
protetora em aços (proteção anódica) para aplicações em corrosão. Seu uso principal esta nos aços
galvanizados (zinco coberto) para tubos, cercas, grampos, etc. Também utilizado na forma de barras, tarugos
como ânodos para proteger cascos de embarcações, tubos para água e outras estruturas.
Ligas de zinco são feitas por "die-casting " devido ao seu baixo ponto de fusão. São amplamente
empregadas na indústria automobilística em conjunto com metais resistentes a corrosão.
5.4.13 Estanho e placas d e estanho
Mais da metade do estanho produzido é destinado à cobertura de outros metais, principalmente o aço,
para fazer folhas de estanho. Além de oferecer resistência à corrosão, o aço coberto com estanho é facilmente
moldável e soldável propiciando uma boa base para coberturas orgânicas, é atóxico e possui boa aparência.
Ligas de estanho com zinco, níquel, cádmio ou cobre podem ser depositadas como placas. O estanho é
praticamente inerte, mas é atacado na presença de oxigênio ou outro agente oxidante.
Estanho apresenta excelente resistência para água pura, corrosão atmosférica, ácidos minerais
diluídos na ausência de ar e muitos ácidos orgânicos. No entanto é corroído por ácidos minerais fortes e em
geral não é usado para manuseio de álcalis.Estanho é um metal fraco, mole e dúctil, seu módulo de tensão é da ordem de 2.500 lb/in 2 e cai
rapidamente com aumento de temperatura.
5.4.14 Cádm io
Exceto para ligas de baixa fusão, o cádmio é sempre usado como cobertura. Sua aparência brilhante e
facilidade para soldas o tornam importante para aplicações em equipamentos eletrônicos e hardware. Cádmio
é menos eletronegativo do que o zinco e em muitos casos, para aços em atmosferas industriais, tende a
proteger menos do que o zinco. É um material mais caro que zinco e seus sais são tóxicos. Ao contrário do
zinco, o cádmio apresenta alguma resistência a álcalis.
Placas de cádmio são largamente empregadas com aços de alto módulo de tensão em aeronaves
devido a sua maior resistência à corrosão por fadiga. Entretanto o enfraquecimento por hidrogênio é um
problema. Em temperaturas próximas ao ponto de fusão (370ºC) o aço pode ser atacado pelo cádmio. O
cádmio é um metal relativamente fraco com módulo de tensão ao redor de 10.000 lb/in2 e elongação de 50%.
5.4.15 Titânio e suas lig as
O titânio é um material relativamente novo sendo usado pela primeira vez como metal estrutural em
1952. Ele é forte e tem gravidade específica de 4,5, situando-se entre alumínio e aço. Este material tem uma
alta razão peso/tensão e foi inicialmente adaptado para uso em aeronaves e artilharia. Atualmente está sendo
utilizado em mísseis e nos processos da indústria química. Titânio é um metal reativo e depende da formação
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Capítulo 5 – Materiais 51
de uma película protetora (TiO2) para dar resistência à corrosão. A fusão e a soldagem devem ser realizadas
em atmosferas inertes ou o metal torna-se quebradiço devido aos gases absorvidos. Por esta razão este não é
um material que suporta altas temperaturas.
O titânio possui três características que justificam sua aplicação em corrosão, é resistente a (1) água
do mar e outras soluções salinas de cloro, (2) hipocloritos e cloreto hidratado e (3) ácido nítrico. Em geral não
são resistentes aos ácidos clorídrico e sulfúrico puros, no entanto resistem bem a esses ácidos quando eles
estão bastante contaminados com íons de metais pesados tais como os ferrícos e cúpricos. O titânio apresenta
efeitos duplo-metal surpreendentemente baixos devido a sua passividade inerente.
O titânio apresenta uma tendência pirofórica em ácido nítrico gasoso com alto teor de NO 2 e baixo
conteúdo de água e também em gases halogênicos secos.
Muitos elementos ligam-se ao titânio, tipicamente as ligas comerciais incluem alumínio, cromo, ferro,
manganês, molibidênio, chumbo, vanádio e zircônio. As ligas são classificadas em três tipos metalúrgicos
denominados ligas alfa, beta e mistura alfa-beta. O titânio em temperatura ambiente tem estrutura cristalina
(alfa) hexagonal e se transforma em cúbica de corpo centrado (beta) a 940ºC. Em geral as estruturas alfa são
mais dúcteis e soldáveis.
Titânio apresenta baixo módulo de elasticidade (16,8 105 lb/in2) se comparado com ferro (28,5 105
lb/in2). A elongação é de aproximadamente 30% e suas ligas 20%.
Titânio e suas ligas têm sido aplicados em bombas de fusão e válvulas. Titânio em contato com metais
corrosivos, como aço, absorve hidrogênio e torna-se quebradiço. Partículas de ferro quando embebidas na
superfície do metal provocam pites severos. A limpeza de equipamentos de titânio com ácido clorídrico inibido
inadequado provoca corrosão rápida. Suportes impróprios em trocadores de calor provocam fadiga, ou
corrosão por fadiga, falhas nas tubulações. Titânio não deve ser usado em linhas (relativamente puras) de
ácidos clorídrico, sulfúrico e fluorídrico ou cloro secos. Falhas catastróficas foram relatadas em trocadores decalor devido ao contato com Teflon e plásticos contendo chumbo.
5.4.16 Metai s refr atário s
Tais metais são caracterizados pelas altas temperaturas do ponto de fusão quando comparados ao
ferro (1536ºC) e aço. Com o desenvolvimento dos programas espaciais e turbinas para jatos e outros houve
um grande impulso na descoberta destes materiais. Infelizmente estes apresentam baixa resistência em altas
temperaturas, pois se oxidam e requerem uma camada protetora nestas situações. Tais materiais são o
tântalo, molibdênio, columbio (nióbio), tungstênio e zircônio, sendo que no campo da corrosão por soluções
aquosas, estes materiais refratários são relativamente novos.
Columbio : Ponto de fusão de 2468ºC. Este material exibe boa resistência à corrosão por ácidos orgânicos
e inorgânicos exceto ácido fluorídrico e ácidos clorídrico e sulfúrico concentrados. Aparentemente a formação
de uma película de Cb2O5 resulta em uma proteção. É pouco resistente à corrosão por soluções alcalinas.
Mol ib idênio : Ponto de fusão de 2610ºC. Molibidênio apresenta boa resistência aos ácidos fluorídrico,
clorídrico e sulfúrico, porém agentes oxidantes, como o ácido nítrico, provocam um ataque rápido. Ele é
adequado para uso com soluções alcalinas aquosas. Este metal forma um óxido volátil (MoO) no ar em
temperaturas acima de 700ºC. Uma grande vantagem do molibidênio é o seu alto valor do módulo de
elasticidade (50 x106 lb/in2), assim o mesmo deflete muito menos que o aço sob uma dada carga e seção
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Capítulo 5 – Materiais 52
transversal.
Tântalo: Ponto de fusão de 2996ºC. Devido a sua resistência na maioria dos ambientes, este material
vem sendo amplamente utilizado há muitos anos. As poucas exceções incluem os álcalis, ácido fluorídrico e
ácido sulfúrico concentrado e quente. Devido a sua resistência a corrosão é muito utilizado em reparos e
acabamentos de equipamentos em linhas de vidraria. Qualquer contato do tântalo com hidrogênio (reação de
corrosão ou semelhantes) pode resultar em absorção e provocar seu enfraquecimento. A desorção do
hidrogênio para restaurar sua ductibilidade não é realizada devido a necessidade de utilização de altas
temperaturas e alto vácuo. Folhas de tântalo são resistentes e o custo pode ser reduzido utilizando-se folhas
finas. Tântalo também é muito utilizado em implantes cirúrgicos e em geral muito mais resistente à corrosão
que o columbio.
Tung stêni o : Ponto de fusão de 3410ºC. É o material de ponto de fusão mais alto, sendo assim muito
utilizado em ambientes de alta temperatura, por exemplo, filamentos de lâmpadas e válvulas eletrônicas.
Apresenta boa resistência aos ácidos e álcalis, mas não é comumente utilizado em soluções aquosas. Exibe
módulo de tensão de 20.000 lb/in2 em temperatura de 1634ºC.
Zircônio : Ponto de fusão de 1.852ºC. Com a chegada da Era Atômica, o zircônio aumentou sua
potencialidade em aplicações, devido à baixa seção de choque para nêutrons térmicos e sua resistência à
água em altas temperaturas e vapor (ingredientes frequentemente disponíveis em usinas atômicas). Sua
excelente resistência à corrosão deve-se a uma camada protetora de óxido. Tal metal exibe excelente
resistência aos ácidos e álcalis, incluindo ácidos iodídrico e bromídrico, exceto para ácido fluorídrico e ácidos
clorídrico e sulfúrico concentrados. Cloretos cúpricos e férricos causam pites. Zircônio tem encontrado algumasaplicações em serviços com ácido fluorídrico. Sua corrosão é afetada por impurezas no metal tais como
nitrogênio, alumínio, ferro e carbono.
Ligas de zircônio com presença de chumbo, ferro, cromo e níquel, apresentam resistência a água em
altas temperaturas. No entanto, nestas situações (altas temperaturas), estas ligas sofrem inicialmente
diminuição da resistência à corrosão, seguido de um ataque rápido. (denominado "break-away "). O zircônio
possui módulo de tensão de aproximadamente 16.000 lb/in2 em 415ºC e 80.000 lb/in2 em temperatura
ambiente e módulo de elasticidade de 13,7x105 lb/in2.
5.4.17 Metais no br es
Estes materiais são caracterizados pelos altos potenciais positivos relativo ao eletrodo de hidrogênio,
excelente resistência à corrosão, não oxidação e alto custo. Este último termo é que os denominam de metais
preciosos. Na maioria dos casos, não necessitam de uma camada protetora (passividade). Os metais nobres
são ouro, prata, platina, e outros cinco metais derivados da platina: irídio, ósmio, paládio, ródio e rutênio. Ouro,
prata, platina e paládio estão disponíveis comercialmente em muitas formas, sendo os três primeiros
extensivamente usados na indústria e os outros empregados como elementos ligantes, por exemplo, os
termopares (ou pares termo-elétricos) Pt-Rh. O uso dos metais nobres é comum entre os joalheiros. Apesar do
alto custo, os metais nobres são economicamente viáveis em numerosas aplicações de corrosão.
Ouro : Um dos metais mais antigos utilizados pelo homem por ser encontrado na natureza no estado
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Capítulo 5 – Materiais 53
puro. Os fatos implicam que o ouro foi primeiramente utilizado pêlos joalheiros. Dentre as aplicações do ouro e
suas ligas destacam-se a eletrônica (fios, contatos, circuitos impressos), implantes dentários, implantes no
corpo humano e equipamentos de cirurgia (bisturi, alicate, tesoura, etc). Fios e folhas de ouro são produzidos
facilmente devido a sua excelente maleabilidade.
O ouro é muito estável mesmo em ácidos nítrico diluído e sulfúrico. É atacado por água régia, ácido
nítrico concentrado, clorinos e brominos, mercúrio e cianidos alcalinos.
Platina : Devido a sua resistência a maioria dos ambientes e particularmente ar em altas temperaturas, a
platina é muito utilizada em termopares (Pt-PtRh), tanques e máquinas de fiar para vidro fundido, cadinhos
para trabalhos de química analítica, espirais para fornos elétricos de resistência (ligas até 1800ºC) e câmaras
de reação ou combustão para ambientes extremamente corrosivos acima de 1000ºC. A aplicação de uma
camada protetora, exemplo Al2O3, tem permitido a substituição até de quartzo fundido em diversas aplicações
químicas. Incidentalmente, o contato com sílica em altas temperaturas enfraquece a platina. Sua característica
pouco inerte é atestada pelo seu extensivo uso catalítico, não sendo atacada inclusive por mercúrio.
A platina apresenta boas propriedades mecânicas mesmo em alta temperatura, ao passo que ouro e
prata são piores nesses aspectos. A Tabela 5.5 apresenta as propriedades mecânicas e físicas dos metais
nobres e ligas.
Prata : É mais conhecida para uso em cunhagem de moedas e medalhas, na forma sólida e placas. A
moeda esterlina de prata contém não mais que 7,5% de cobre para dar dureza. Excelente para contatos
elétricos, soldas e ligas dentárias com mercúrio. É amplamente utilizada na indústria química. As aplicações
incluem tonéis, bobinas aquecedoras e condensadores para ácido fluorídrico puro, autoclaves para produção
de uréia e todos os tipos para produção de alimentos e drogas isentos de contaminações. É altamenteresistente aos ácidos orgânicos, no entanto é atacada por ácido nítrico, ácido clorídrico quente, ácidos iodídrico
e bromídrico, mercúrio e cianidos alcalinos e pode ser corroído por redução de ácidos se agentes oxidantes
estão presentes.
Tabela 5.5: Algumas propriedades mecânicas e físicas dos metais nobres e ligas
Material Temperatura
(ºC)
Mód . Ten são
(lb/in 2 )
Elongação
(%)
Dureza
(Brinel l )
Elast ic idade
(x10 5 lb/in
2 )
Fu são
(ºC)
Prata Ambiente 18.000 55 26 11,0 1010Ouro Ambiente 19.000 70 25 11,6 1112
70Au-30Pt Ambiente 29.000 ---- 130 16,5 1500
Platina Ambiente 21.000 40 40 21,0 1819
Platina 450 13.000
Platina 1050 4.000
Platina 1250 2.400
5.4.18 Vid ro s m etálic os
Esta nova classe de materiais, algumas vezes denominadas ligas amorfas, apareceu em meados da
década de 70. Estas ligas podem ser resfriadas (quenched ) no estado líquido sem cristalização e possuem
estrutura similar a dos vidros inorgânicos. Tipicamente as ligas incluem pelo menos uma transição ou metal
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Capítulo 5 – Materiais 54
nobre e um ou mais metalóides (boro, carbono, fósforo, silício, etc.). As composições são ajustadas para baixo
ponto de fusão e as taxas de resfriamento são da ordem de 106 graus/segundo. Este processo consiste em
introduzir o líquido entre dois rolos de metal para produzir folhas finas ou fios.
Vidros metálicos são usualmente muito resistentes, dúcteis e rígidos (alto módulo de elasticidade).
Além disso, alguns dos vidros baseados em ferro têm resistência à corrosão que se aproxima a do tântalo ou
dos metais nobres. Estes materiais passivam muito facilmente em baixos conteúdos de cromo.
A resistência à corrosão dos vidros metálicos é apreciavelmente reduzida pelo tratamento a quente, os
quais causam cristalização. Isto sugere que as propriedades de corrosão destes materiais estão relacionadas
com a estrutura amorfa dos vidros.
Existem algumas limitações às aplicações destes vidros. Relatos mostram que estes são susceptíveis
ao hidrogênio sofrendo enfraquecimento sob certas condições. O seu processo de fabricação exige que uma
de suas dimensões seja pequena, usualmente menor que 1 ou 2 milímetros. Assim somente folhas finas e fios
podem ser produzidos. No entanto não apresentam limitações quanto à largura das folhas manufaturadas,
podendo então representar uma característica desejável para aplicações futuras, onde se necessita de material
transparente, quer seja a luz ou outras modalidades. Assim, vidros ligados a substratos metálicos estarão
disponíveis em grande escala.
5.4.19 Com pósito s metálico s
Os compósitos metálicos consistem em uma matriz metálica reforçada por fibras metálicas ou não
metálicas, filamentos ou bastonetes. Compósitos são mais fortes e rígidos (grande módulo de elasticidade) que
a matriz de metal e mais resistentes ao quebramento. A sua aplicação principal tem sido de conferir leveza e
propriedades mais reforçadas aos metais tradicionais. O grande impulso nesta área veio do interesse e uso nas
indústrias aeroespaciais (exemplo, alumínio-boro), como também nos esportes e na indústria automobilística. A corrosão em compósitos é controlada por dois fatores: (1) a especificidade de um dado corrosivo em
relação a um dos componentes e (2) a interação galvânica entre eles. A corrosividade do meio varia de metal
para metal, por exemplo, tungstênio é rapidamente atacado por hidróxidos e outras soluções básicas, por outro
lado níquel é altamente resistente neste meio. Na Tabela 5.6 apresentam-se características a corrosão de
alguns compósitos metálicos.
Tabela 5.6: Características de compósitos metálicos
Compósi to Corrosivo Comp onente atacado
Cu/Ta filamentos 75% HNO3 Cobre
Cu/Ta filamentos 45%HF Tântalo
Cu/Ta filamentos 1:1:1 vol. Mistura (30% NH4OH, 3% H2O2, H2O) Cobre
Ni/W filamentos 1:1:1 vol. mistura ácidos nítrico e acético conc. Níquel
Ni/W filamentos 1:1:1 vol. Mistura (10%NaOH,30%K3 Fe(CN)6, H2O) Tungstênio
Mg/AFC-77 filamentos 2% ácido oxálico Magnésio
5.5 Não metálicos – Borrachas naturais e sintéticas
A característica notável das borrachas e elastômeros é a resiliência, ou baixo módulo de elasticidade.
Suas aplicações são inúmeras e pode-se citar resistência química e à abrasão; boas qualidades de isolamento
térmico, elétrico e acústico. Borracha e ácido clorídrico formam uma combinação natural, isto pode ser notado
7/16/2019 Corrosão AC1
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Capítulo 5 – Materiais 55
ao longo do tempo em tubos e encanamentos que transportam este ácido.
Geralmente a borracha natural apresenta melhores propriedades mecânicas (resiliência e resistência à
cortes) do que as borrachas sintéticas ou artificiais, no entanto as sintéticas possuem melhor resistência a
corrosão.
5.5.1 Borrach a Natural
Organicamente a borracha é uma cadeia longa constituída de isopreno (polisopreno). Proveniente das
árvores em forma de um líquido chamado látex. A estrutura destas moléculas, semelhante a uma bobina
(coillike), é responsável por sua alta elasticidade (100 a 1000% de elongação). A borracha mole apresenta
limitação em temperatura ao redor de 120ºC. Este limite pode ser aumentado até cerca de 130ºC através de
ligantes, por exemplo, com adição de enxofre ("sulfur ") torna-se mais dura e mais frágil. Charles Goodyear foi o
descobridor deste processo, chamado de vulcanização, em 1839. Geralmente a resistência à corrosão
aumenta com o aumento da dureza. No caso de revestimentos ou coberturas em tubos e tanques, a borracha é
usualmente aplicada e logo curada no local ou em autoclaves. O módulo de elasticidade varia de 500 até
500.000 lb/in2 para borrachas mole e dura, respectivamente.
5.5.2 Bo rr ach a Sin téti ca
No início da Segunda Guerra Mundial houve o grande desenvolvimento da borracha sintética.
Neopreno foi desenvolvido nos primeiros trinta anos pela Du Pont , mas era uma fonte pequena para abastecer
a demanda. A borracha era um dos cinco materiais estratégicos na Segunda Guerra Mundial, os outros quatro
eram metais.
Existe uma grande variedade de borrachas sintéticas, incluindo combinações com plásticos. Neopreno
e borracha nitrila possuem resistência à óleos e gasolina, já a borracha butil é impermeável à gases e possuimelhor resistência à ambientes oxidantes, tais como o ar e ácidos nítricos diluídos.
Borrachas podem ser compostas (blendas, compósitos) para produzir uma variedade de propriedades
mecânicas. O módulo de tensão cobre um amplo intervalo de 900 a 4500 psi e elongação de 0 até 1000%.
Borrachas moles são mais resistentes à abrasão.
A química e a composição das borrachas são bastante complexas e praticamente não se encontram
muitas informações a respeito delas. No entanto ao necessitar de uma dada borracha o melhor é entrar em
contato com o fabricante e discutir tais propriedades. Tais conceitos aqui descritos também se aplicam aos
plásticos.
5.6 Outros elastômeros
Elastômeros também são borrachas sintéticas com propriedade especiais.
Polietileno-clorosulfonatado: também denominado de Hipalon, semelhante ao neopreno com maior
resistência ao calor, ozônio e químicas.
Propileno-etileno (Nordel): é muito semelhante à borracha butil, com a vantagem adicional de excelente
resistência ao ozônio, calor, água e luz solar, além de baixo custo.
Epiclorohidrin (Hidrin): associa as boas propriedades das borrachas neopreno e nitrila, com excelente
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Capítulo 5 – Materiais 56
resistência ao inchaço em combustíveis e óleos, boas propriedades de ação ao calor e resistência ao
ozônio.
Fluoroelastômero (Viton): excelente resistência a uma variedade de corrosivos e hidrocarbonetos e notável
resistência à luz solar, ozônio e ação do calor. Eles são úteis em altas temperaturas.
Uretâno (Adipreno): possui bom módulo de tensão, resistente ao envelhecimento e boa resistência a
óleos, ozônio e oxidação.
5.7 Plásticos
Plástico de maneira geral é definido como todo material que tem propriedades de adquirir e conservar
determinadas formas, pela ação de força exterior. No entanto no meio técnico, o vocábulo plástico é aplicado a
um amplo e variado grupo de materiais sintéticos que são processados por aquecimento e moldado ou formado
para que adquira uma geometria desejada. Quimicamente os plásticos são compostos por uma cadeia de
moléculas de alto peso molecular, chamados polímeros.
A produção e a utilização de plásticos têm aumentado exponencialmente durante os últimos 40 anos.
Os plásticos são produzidos por fusão, moldagem, extrusão e calandramento e estão disponíveis em formas
sólidas, espumas, fibras e filmes. Em geral, quando comparado aos metais, são frágeis; macios; mais
resistentes aos íons cloreto e ácido clorídrico; menos resistentes ao ácido sulfúrico concentrado e oxidantes,
tais como o ácido nítrico; menos resistentes a solventes e apresentam definidamente limitações em baixas
temperaturas. Além disso, os fluidos quentes, ou deslizantes, em temperaturas acima da ambiente
representam um problema particular para os termoplásticos.
Os plásticos são divididos em duas classes: (1) Termoplásticos, são aqueles que requerem calor para se tornarem moldáveis (plásticos) e quando resfriados conservam a forma que foram moldados, no
entanto, se aquecidos novamente voltam a sua forma original, podendo ser moldado novamente e (2)
Termofixos, estes após serem moldados e resfriados conservam sua forma e serem aquecidos novamente
não são mais recuperados. A Tabela 5.7 apresenta alguns plásticos e suas principais propriedades voltadas a
corrosão. Tais propriedades podem ser alteradas com uso de plasticizantes, enchimentos e endurecedores.
Os plásticos em geral não se dissolvem como os metais. Eles são degradados ou corroídos devido a
perdas em suas propriedades mecânicas, amolecimento, endurecimento, descoloração e inchaço.
5.7.1 Termo plást ico s
Fluorocarbonos
Teflon, Kel F e outros fluorocarbonos são os "metais nobres" dos plásticos, estes são resistentes a
corrosão em praticamente qualquer meio até aproximadamente 340ºC. São constituídos basicamente de
carbono e flúor. Um dos primeiros a aparecer no mercado e durante a Segunda Guerra Mundial foi o Teflon-
PTFE, produzido pela Du Pont . Posteriormente materiais similares com a composição modificada, ou
copolímeros foram Kel F, Viton (elastômero) e PFA. Além das suas propriedades, estes materiais apresentam
como características principais o baixo coeficiente de fricção e resistência à corrosão. Suas aplicações
envolvem as mais variadas áreas do mundo tecnológico (mecânica, eletrônica, aeroespacial, etc), inclusive a
área médica, como por exemplo, o uso em válvulas para o coração, drenos para ouvidos, substituição de
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Capítulo 5 – Materiais 57
partes ósseas, etc.
Acrílicos
Metil metacrilato (Lucite e Plexiglass) é o mais conhecido e mais usado deste grupo. É utilizado para
substituir o vidro em uma variedade de aplicações, transparente a luz e facilmente moldável. Os acrilatos são
macios, não muito resistentes à temperatura e de custo relativamente baixo.
Tabela 5.7: Alguns plásticos e principais propriedades voltadas a corrosão.
Material Tensão
(lb/in 2 )
Elongação
(%)
Dureza
(Rockwel l )
Elasticidade
(x10 3 lb/ in
2 )
Gravidade
Específi ca
TERMOPLÁSTICOS
Fluorocarbonos 2.500 100-350 70 60 2,13
MMA 8.000 5 220 420 1,19
Nylon 10.000 45 110 400 1,14
Polietileno (LD) 2.000 90-800 10 25 0,92
Polietileno (HD) 4.000 15-100 40 120 0,95
Polipropileno 5.000 10-700 90 200 0,91
Poliestireno 7.000 1-2 5 450 1,05
PVC (rígido) 6.000 2-30 110 400 1,4
Vinilas (clorado) 2.500 100-450 80 baixo 1,18
TERMOFIXOS
Epóxi (fundido) 10.000 nil 90 1.000 1,1
Fenólicos 7.500 nil 125 1.000 1,4
Poliésteres 4.000 nil 100 1.000 1,1
Silicones 3.500 nil 89 1.200 1,5
Uréias 7.000 nil 115 1.500 1,48
Nylon
Este material é muito conhecido no mundo têxtil, principalmente em meias e camisas, mas também
encontra aplicações em situações onde se requer resistência a corrosão. Aplicações que dependem do módulo
de tensão, baixo coeficiente de fricção e resistência ao envelhecimento. É utilizado em uma variedade de
áreas, como exemplo em mecânica de aeronaves e automóveis (buchas, mancais); na eletrônica por ser bom
isolante elétrico e resistir a altas temperaturas (superiores as das borrachas) e na área médica (fios para
sutura, cabos de ferramentas, etc).
Poliéters clorados
Penton, um poliéter clorado, é um dos novos plásticos, amplamente empregado no manuseio decorrosivos, incluindo ambientes agressivos. Partes sólidas são disponíveis e empregadas em válvulas e tubos,
inclusive como coberturas de outros materiais, permitindo camadas de até 40 mm de espessura, por processos
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Capítulo 5 – Materiais 58
de fluidização.
Polietilenos
Representam a maior fração na produção de plásticos e são fabricados por muitos produtores.
Utilizados em embalagens para as mais diversas aplicações, tais como, garrafas, reservatórios de gelo e
milhares de outras aplicações. Certos solventes provocam corrosão sob tensão e quebramento do polietileno.
Polietileno de ultra-alto-peso molecular (UHMWPE) exibe excelente resistência à corrosão por erosão.
São empregados em válvulas e bombas mecânicas para vácuo e quando aplicado em buchas e mancais
podem ser encamisados por Teflon e outros plásticos.
Polipropilenos
Polipropileno (Moplen, Pro-Fax, Escon) foi originado na Itália. Exibe as melhores resistências à
corrosão e calor e é mais rígido que polietileno. É utilizado na fabricação de garrafas esterilizadas por calor,
válvulas, tubos e outras aplicações.
Poliestirenos
Poliestireno (Styron, Lustrex ) é empregado em paredes de canos, caixas de bateria, medidores de
fluxo, cabines de rádio, garrafas e equipamentos de refrigeração. Possui boa resistência química, mas é muito
frágil para muitas aplicações estruturais. Mostra boa resistência ao ácido fluorídrico.
PVC - rígido
Este material é originalmente rígido, mas pode ser amolecido com a adição de plasticizante e polivinil
acetato para alterar suas propriedades mecânicas. O PVC é amplamente utilizado em tubos, reservatórios emuitas outras aplicações.
Vinilas
Tygon, Vinylite, Plioflex, Saran e outras vinilas são grupos bem conhecidos e versáteis de materiais.
Muitos deles são copolímeros do cloreto de vinila e acetato de vinila. Alguns usos são em tubos, canos, filmes
para embalagens, gravadores fonográficos, mangueiras de jardim e isolamento em geral. Podem ser soldados
por fusão-soldagem, selado com calor e adesivos. Em particular, Saran é muito diferente dos vinilas e consiste
primordialmente de cloreto de vinilideno.
Outros termoplásticos
Eles são ABS (acrylonitrile-butadiene styrene), acetatos (Delrin), policarbonatos (Lexan), polimida
(kapton), polisulfônicos e poliuretanos (termofixo).
5.7.2 Termo fixos
Epóxies
Epon, Durcon, Araldite e outros epóxies talvez representem a melhor combinação de materiais
resistentes à corrosão e boas propriedades mecânicas. Epóxies são empregados em materiais fundidos,
extrusados, laminados, como adesivos e coberturas. Resinas líquidas podem ser fundidas e moldadas em uma
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Capítulo 5 – Materiais 59
variedade de formas e depois secas por aquecimento.
Fenólicos
Materiais fenólicos (Bakelite, Durez, Resinox ) estão entre os primeiros plásticos muito bem conhecidos.
Eles têm como base o fenol formaldeído. Bakelite foi desenvolvido por Leo Baekeland na virada do século XX.
Aplicações envolvem caixas de rádio, telefones, botões elétricos e tomadas, válvulas, bombas,
autodistribuidores, coberturas, chaves e muitas aplicações em isolantes elétricos.
Poliésteres
Plásticos poliésteres (Mylar, Dacron, Dypol, Vibrin) são os melhores e mais conhecidos do público em
geral pelo seu uso em "espelhos espaciais" de satélites (Echo). Espelhos de satélite são feitos com Mylar ,
utilizando filmes finos e refletores. A resistência à corrosão dos poliésteres se compara desfavoravelmente com
muito outros plásticos. Em geral os poliésteres são reforçados por outros materiais para serem utilizados. O
chassi do automóvel Corvette é feito de poliéster reforçado com fibra de vidro.
Silicones
Silicones oferecem notável resistência ao aquecimento e suas propriedades mecânicas mudam pouco
com a temperatura. Este plástico difere da maioria dos outros e possui um ingrediente importante que é o
silicone inorgânico. Silicones são empregados em moldagens, resinas de laminação e isolamento para motores
elétricos e equipamentos eletrônicos. Não são muito resistentes a ataques químicos.
Uréias
Uréia (Lauxita, Beetle, Avisco), depois dos fenólicos, é a segunda classe mais importante de termofixosdesenvolvidos. Eles têm como base a uréia e o formaldeído. A resistência à corrosão não é boa. Seu uso inclui
utensílios de cozinha, fixadores elétricos, cabines de rádios e adesivos.
Plásticos laminados e reforçados
Estes plásticos consistem de resinas preenchidas ou laminados sendo que os materiais comumente
usados são pano; esteira; papel ou fibras, tais como fibras de vidro. A grande vantagem são os módulos de
tensão obtidos, da ordem de 50.000 lb/in2. Resultando em uma alta razão peso/resistência para estes materiais
leves. São muito utilizados em tubos, canos, tanques, rodas de automóveis, chassis de carros, embarcações e
partes de mísseis e satélites. Outra grande aplicação é o uso em bombas mecânicas.
A utilização destes materiais geralmente reduz bastante o peso dos equipamentos, por exemplo, o
peso dos equipamentos no ônibus espacial foi reduzido em cerca de 38 toneladas com a utilização de
compósitos de fibras.
5.8 Outros não metálicos
5.8.1 Cerâm ic as
Materiais cerâmicos consistem de combinações de elementos metálicos e não metálicos. Um simples
exemplo é a magnésia ou MgO (óxido de magnésio). Outros materiais cerâmicos incluem tijolo, ladrilhos,
rochas, sílica fundida, vidro, porcelana, telha de barro, concreto, abrasivos, argamassa e refratários para altas
temperaturas. Comparado com os metais, as cerâmicas são mais resistentes à corrosão e abrasão, incluindo
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Capítulo 5 – Materiais 60
resistência à corrosão por erosão, além de serem melhores isolantes. Por outro lado as cerâmicas são mais
frágeis, mais fracas a tensões e sujeitas a choque térmico que os metais. Exibem boa resistência química, com
exceção aos ácidos fluorídrico e cáustico. Parte delas é formada por pressão, extrusão ou por fusão e arraste
(slip-casting ).
Muitos pesquisadores desenvolvem cerâmicas ultra-resistentes, tais como, carbetos de silício, nitratos
de silício, alumina e zircônia. Os objetivos são reduzir a fragilidade destes materiais, podendo assim ser
empregados em motores a diesel, turbinas a gás e outras aplicações.
Porcelana e “Stoneware”
São excelentes materiais em relação à resistência e a corrosão. As partes da porcelana geralmente
são menores em tamanho do que as de “stoneware” e as porcelanas são menos porosas. “Stoneware” e
porcelana apresentam módulo de tensão de 2000 e 5000 lb/in2, respectivamente. A porcelana é muito utilizada
em isolamentos elétricos.
Argila estrutural
Estes produtos de argila são utilizados em construções, fornos, manilha, tijolos e aterros. Ácidos
quentes algumas vezes atacam estes materiais.
Vidros
Vidro é um óxido inorgânico amorfo, composto principalmente de sílica, resfriado em uma condição
rígida sem cristalização. Vidros para laboratórios Pyrex são bastante conhecidos, principalmente pela sua
resistência à temperatura. Outra propriedade importante dos vidros é a sua transparência a luz, facilitando a
visualização quer seja de uma leitura ou acompanhamento de um experimento e outras inúmeras aplicações.Existe uma grande variedade de vidros e estes podem ainda ser modificados por temperatura ou então com
uso de modificadores (CaO), fluxos (B2O3) e estabilizadores (Al2O3), a fim de se obter melhores propriedades
de resistência à corrosão.
Os testes de corrosão são efetuados após os materiais serem submetidos aos elementos corrosivos de
interesse, através de técnicas de perda de peso. Sua resistência à água depende da qualidade e composição
do vidro. Também empregado nas viagens espaciais devido a sua flexibilidade em situações em que a
temperatura chega atingir cerca de 860ºC. Para adesão em vidros geralmente utilizam-se adesivos a base de
silicones.
Sílica vítrea
Este material também conhecido como quartzo fundido (sílica pura) tem melhores propriedades
térmicas. É muito utilizado em fornos, queimadores, câmaras de reação, absorvedores, tubulações, etc,
particularmente onde contaminações são indesejáveis.
Concreto
Tanques e tubos de concreto são bem conhecidos para o manuseio de muitos corrosivos. Se o meio é
muito agressivo o concreto deve ser recoberto com protetores adequados.
Na Tabela 5.8 estão listadas as propriedades dos principais materiais “super refratários”.
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Capítulo 5 – Materiais 61
Tabela 5.8: Algumas propriedades dos materiais refratários de altas-temperaturas
Mag nésia *
Mulita Carbeto de
Sílic io
Zircônia
Estabil izada
Ligante
99% Al 2 O 3
Ponto de Fusão (ºC) 2700 1870 --------- 2640 2060
Uso limite (ºC) 2350 oxid
1750 red.
1700 1700 2470 1870
Módulo de ruptura (lb/in2) 2500 1500 2000 1900 2000
Dureza (Moh’s**) 6 6,5 9,6 7 9
Resist. a choque Térmico Pobre Bom Bom Regular Regular
Custo relativo 2,8 1 2,1 1,0 3,1
* Refratário básico tem pouca resistência a ácidos fortes.
** Escala de 1 a 10: 1=Talco, 4= aço com baixo teor de carbono, 10=diamante.
5.8.2 Carbon o e grafite
São os únicos não metálicos bons condutores de calor e eletricidade. Devido a sua condutividade
térmica são resistentes a choques térmicos. Possuem boa estabilidade térmica e podem ser usados em
temperaturas de até 2000ºC e se protegidos de oxidação suportam até 2500ºC. São bastante utilizados em
trocadores de calor, colunas, bombas e ânodos de corrente. São inertes em muitos ambientes corrosivos e são
frágeis e quebradiços quando comparado aos metais. Os módulos de tensão variam de 500 a 3000 lb/in 2. A
resistência ao impacto é nula e a resistência à abrasão é fraca. O carbono exibe boa resistência aos álcalis emuitos ácidos, mas são atacados por ácidos oxidantes, tais como o nítrico, o sulfúrico concentrado e o crômico.
Fluorinos, iodinos, brominos, clorinos e dióxido de clorinos atuam de forma semelhante no ataque ao carbono.
O carbeto, uma resina de grafite, tem sido aplicado em diversos processos químicos e industriais. Da mesma
maneira o grafite é muito conhecido na área de reatores nucleares. Grafite pirolítico, um material denso e
anisotrópico, apresenta melhores propriedades quanto a resistência à corrosão e é o mais conhecido entre
eles.
5.8.3 Madei ra
Ciprestes, pinhos e madeiras vermelhas são as mais conhecidas e usadas para aplicações emcorrosão. Papéis de filtros, inúmeras construções, telhados e tanques são feitos de madeira. Em geral o uso da
madeira está limitado as aplicações que envolvem água e produtos químicos diluídos. Estão sujeitos a ataques
biológicos, no entanto, a proteção com óleos, graxas e resinas plásticas pode reduzir tais problemas. A
madeira também é favorita para torres de refrigeração de água e armazenamento.
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62
CAPÍTULO 6 - PREVENÇÃO A CORROSÃO
6.1 Seleção do material
6.1.1 Metais e li gas
O método mais comum de prevenir a corrosão é escolher adequadamente o material (metal, polímero
ou liga) para determinada aplicação. Geralmente imagina-se que o aço inox é o mais recomendado para todas
as aplicações, no entanto isto não é verdade. O aço inox (stainless steel ), ao contrário do que se pensa, não é
o material mais resistente à corrosão e também não é uma liga específica. É um nome genérico para uma série
de mais de trinta ligas diferentes contendo de 11,5 a 30% de cromo e de 0 a 22% de níquel, incluindo outras
ligas também.
O aço inox possui diversas aplicações nas áreas de corrosão, no entanto deve-se sempre lembrar que
ele não resiste a todos os agentes corrosivos. Sob certas condições, como em estruturas submetidas a forçasde tensão, o aço inox é menos resistente do que estruturas ordinárias feitas com aço comum. A qualidade do
aço inox é frequentemente determinada através de sua propriedade magnética, ou seja, se o material não
apresenta magnetismo então a liga é considerada de boa qualidade, e aqueles que apresentam são de
qualidade inferior. No entanto este teste não tem nenhuma base científica e não é considerado um bom
método, ou seja, não existe nenhuma ligação entre susceptibilidade magnética e resistência á corrosão.
De modo geral, na seleção de ligas, leva-se em consideração a máxima relação entre a resistência à
corrosão e o baixo custo. Algumas das combinações naturais são as seguintes:
1. Aço inox - ácido nítrico
2. Níquel e ligas de níquel - soluções cáusticas
3. Monel - ácido fluorídrico
4. Hastelloys - ácido clorídrico forte
5. Chumbo - ácido sulfúrico diluído
6. Alumínio - exposição atmosférica
7. Estanho - água destilada
8. Titânio - soluções oxidantes fortes
9. Tântalo - altíssima resistência10. Aço - ácido sulfúrico concentrado
A lista acima não apresenta as únicas combinações de material-corrosivo. Para ácido nítrico o material
mais escolhido é o aço inox; estanho ou coberturas de estanho são sempre escolhidas para reservatórios e
canos para trabalhar com água destilada pura. Por muitos anos o tântalo tem sido considerado o material mais
resistente à corrosão, incluindo aplicações na medicina como implantes em seres humanos. O tântalo é
comparado aos vidros devido a sua resistência na maioria dos ambientes, exceto ácido fluorídrico e soluções
cáusticas. Para reduzir a corrosão em ambientes não oxidantes, tais como ácidos livres de ar e soluções
aquosas, o níquel, o cobre e suas ligas são frequentemente empregados. Para situações extremas deoxidação, o titânio e suas ligas são os melhores, porém em condições amenas de oxidação ligas contendo
cromo podem ser utilizadas com sucesso.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 63
6.1.2 Pu ri fi cação d os Metais
A resistência à corrosão de um metal puro é usualmente melhor do que de um metal contendo
impurezas ou mesmo pequenas quantidades de outros elementos. Por outro lado metais puros são caros e
relativamente moles e fracos. Assim são usados somente em condições especiais. O alumínio é um caso
típico, este metal não é tão caro no estado puro (mais de 99,5%). Este metal puro, comercialmente encontrado,
é utilizado para o manuseio de peróxido de hidrogênio, onde a presença de outros elementos pode causar
decomposição devido aos efeitos catalíticos. Em alguns casos o ataque localizado de equipamentos de
alumínio ocorre devido a segregação de impurezas do ferro nas ligas. Assim a redução do conteúdo de ferro
nas ligas protege ou minimiza os ataques ao alumínio sem adicionar custos de material. Outro exemplo é o
zircônio fundido por arco, o qual é mais resistente à corrosão do que o zircônio fundido por indução devido a
maior presença de impurezas neste ultimo. Este é um caso especial de aplicação em energia atômica, onde
pouca ou nenhuma corrosão é necessária.
6.1.3 Não m etáli cos
Os não metálicos podem ser divididos em cinco classes: (1) borrachas natural e sintética; (2) plásticos;
(3) cerâmicas; (4) carbono e grafite e (5) madeira. Suas propriedades e resistência à corrosão estão descritas
no Capítulo 5.
Em geral borrachas e plásticos, quando comparados com metais e suas ligas, são mais fracos e
macios; mais resistentes aos íons cloretos e ácido clorídrico; menos resistentes ao ácido sulfúrico forte e
ácidos oxidantes, tais como o nítrico; menos resistentes aos solventes e possuem limitações em temperaturas
entre 125 e 145ºC. As cerâmicas possuem excelente resistência à corrosão e altas temperaturas, porém são
quebradiças e possuem baixo módulo de tensão. Os carbonos também apresentam boa resistência à corrosão;
boa condutividade elétrica e térmica; mas também são frágeis. A madeira é resistente à corrosão, possui bomisolamento elétrico e térmico, porém é atacada pelas condições ambientais.
6.2 Alterações do meio ambiente
6.2.1 Mudando o Meio Amb iente
Uma maneira prática de reduzir a corrosão é alterar as condições do meio ambiente. As mudanças
típicas são: (1) abaixamento de temperatura, (2) diminuição da velocidade, (3) remoção de oxigênio ou
oxidantes e (4) mudança de concentração. Em geral tais procedimentos minimizam as corrosões, porém as
alterações devem ser feitas com cuidado.
Abaixamento de Temperatura
Sempre deve ser feita com as devidas precauções e em geral causa uma diminuição pronunciada nas
taxas de corrosão, porém em algumas situações o efeito é contrário, ou seja, é mais conveniente aumentar a
temperatura. Este fenômeno ocorre com água quente (morna), fresca ou salgada, quando a temperatura é
elevada até o ponto de ebulição e tem-se uma diminuição da solubilidade do oxigênio. Água do mar em
temperatura de ebulição (115ºC) é menos corrosiva que água morna.
Diminuição de Velocidade
Altas velocidades altas, em geral, aumentam as taxas de corrosão, com raras exceções. Metais e ligas
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 64
quando passivadas geralmente tem melhor resistência a fluxos de velocidades médias do que em baixas
velocidades (estagnante). Altas velocidades devem sempre ser evitadas, pois propiciam corrosão por erosão.
Remoção de oxigênio ou oxidantes
Esta é uma das mais antigas técnicas para reduzir a corrosão. O ácido clorídrico que entra em contato
com o aço durante seu processamento e armazenagem contém cloreto férrico como impureza oxidante. Esta
impureza ácida, comercialmente conhecida como ácido muriático, corrói rapidamente as ligas de níquel-
molibidênio, mesmo que estes materiais possuam excelente resistência ao ácido clorídrico puro. Apesar da
desaeração ser uma técnica bastante empregada, ela não é recomendada para metais e ligas ativos por
passividade porque estes materiais precisam de oxidantes para formar e manter suas películas protetoras e
normalmente possuem baixa resistência para reduzir ou não oxidar no meio ambiente.
Mudança de concentração
Na maioria dos processos a presença de corrosivos é acidental. Por exemplo, a corrosão pela água
que refrigera os reatores nucleares é minimizada através da eliminação dos íons de cloro. Muitos ácidos, tais
como o sulfúrico e o fosfórico, são virtualmente inertes em altas concentrações e moderadas temperaturas.
Nestes casos a corrosão pode ser eliminada ou diminuída através do aumento da concentração destes ácidos.
Nenhuma discussão sobre controle de corrosão seria completa sem mencionar os sistemas “mágicos”
ou “artimanhas” que foram e continuam sendo desenvolvidos para o controle da corrosão da água. Estas
artimanhas são anunciadas das mais variadas formas e prometem praticamente o impossível. Na maioria dos
casos são sistemas construídos com base em princípios pseudocientíficos, em geral de fácil construção, custo
baixo e totalmente desprezível. Em geral são tubos acoplados e surpreendentemente, estas artimanhas, são
amplamente instaladas por engenheiros treinados.Estes sistemas “mágicos” não devem ser confundidos com os equipamentos de tratamento de água, de
proteção catódica e sistemas vendidos por fornecedores renomados. Os sistemas duvidosos (“trambiques”)
são facilmente identificados através de vários indícios: (1) São baseados em um questionável ou novo princípio
"secreto"; (2) Os anúncios contêm um grande número de depoimentos (usualmente de pessoas
desconhecidas); (3) As propagandas não fazem nenhuma restrição quanto ao seu uso (o sistema pode
trabalhar com qualquer tipo de água e é altamente seguro, etc.); (4) o sistema é vendido com garantia
completa.
6.3 Inibidores
Um inibidor é uma substância que, quando adicionada em pequena concentração a um meio, diminui a
taxa de corrosão. Neste sentido um inibidor pode ser interpretado como um catalisador retardante. Existem
inúmeros inibidores e a grande maioria foi desenvolvida de modo empírico. Além disso, muitos deles são
naturais e desta forma sua composição completa muitas vezes é desconhecida. Embora muitos inibidores
sejam quimicamente desconhecidos, eles são classificados de acordo com seus mecanismos e composição.
6.3.1 Inib idor es tip o-ad so rção
Estes representam a maior classe das substâncias inibidoras. Em geral são compostos orgânicos que
adsorvem na superfície do metal e eliminam a dissolução do metal e as reações de redução. Em diversos
casos, os inibidores do tipo adsorção afetam aparentemente ambos os processos, catódicos e anódicos. No
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 65
entanto, em muitos casos o efeito é apenas parcial. Típicos desta classe são as aminas orgânicas.
6.3.2 Evo lução Tóxi ca do Hid ro gêni o
Estas substâncias, tais como os íons de arsênio e antimônio, retardam especificamente a reação de
evolução do hidrogênio. Como conseqüência, são muito eficazes em meios ácidos, no entanto são inoperantes
onde ocorrem outros processos de redução, como por exemplo, na redução do oxigênio em reações catódicas.
6.3.3 Remov edores (Scaveng ers)
Estas substâncias atuam removendo os reagentes corrosivos da solução. Exemplos destes inibidores
são sulfeto de sódio e hidrazina, os quais removem oxigênio dissolvido de soluções aquosas, como indicado
nas reações a seguir (Equações 6.1 e 6.2).
]
2Na2SO3 + O2 2Na2SO4 (6.1)
N2H
4+ O
2 N
2+ 2H
2O (6.2)
Apesar destes inibidores trabalharem muito efetivamente em soluções onde a redução de oxigênio é a
reação catódica de corrosão, os mesmos não são efetivos em soluções contendo ácidos fortes.
6.3.4 Oxidan tes
Substâncias, como por exemplo, cromatos, nitratos e sais férricos também atuam como inibidores em
muitos sistemas. Em geral, foram primeiramente utilizadas para inibir a corrosão de metais e ligas que
demonstravam transições ativa-passiva, tais como o ferro e suas ligas e o aço inox.
6.3.5 Inibid ores da Fase-Vapor
Estes inibidores são similares aos inibidores orgânicos tipo-adsorção e possuem uma alta pressão de
vapor. Como conseqüência estes materiais podem ser usados para inibir corrosão atmosférica de metais sem
serem colocados diretamente em contato com a superfície do metal. Em uso, estes inibidores são colocados
próximos ao metal a ser protegido e são transferidos por sublimação e condensação para a superfície do
mesmo. Os inibidores fase-vapor são efetivos se usados em ambientes fechados como no interior de
embalagens ou no interior das máquinas durante o processo.
A Tabela 6.1 lista alguns dos inibidores mais importantes, suas aplicações e fontes. No entanto, para
se obter um resultado adequado, é muito importante observar as especificações e condições de uso em termos
do ambiente, tipo de metal e intervalo de concentração. Em geral, a concentração e o tipo de inibidor a ser
usado numa determinada aplicação é determinado através de testes empíricos e tais informações, na maioria
dos casos, esta disponível em tabelas fornecidas pelos fabricantes. Deve-se salientar também que o inibidor
deve sempre ser utilizado na concentração correta, pois caso contrário, ao invés de evitar ou inibir pode-se
estar criando um outro tipo de corrosão. Ou seja, acima da concentração necessária pode acelerar o processo
de corrosão e abaixo dessa concentração pode não atuar adequadamente no processo. O uso simultâneo de
duas ou mais substâncias inibidoras em um sistema corrosivo, pode apresentar um maior efeito inibidor
comparado ao uso individual dessas substâncias. Este efeito é denominado sinergismo, muito embora não sejaum mecanismo totalmente esclarecido.
Apesar de possuir um grande número de inibidores nem sempre é possível o seu uso, pois em muitas
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 66
situações eles podem ser mais prejudiciais do que benéficos, como por exemplo, a contaminação do meio
ambiente. Além do mais, muitos inibidores são tóxicos limitando assim sua aplicação. Por exemplo, os sais de
arsênico, que atuam fortemente como inibidores sobre ácidos fortes, têm sua aplicação limitada, pois na
maioria dos casos estes ácidos estão em contato direto (alimentos, embalagens) ou indireto com os seres
humanos. Inibidores são amplamente utilizados em ambientes fechados onde o ambiente corrosivo é
controlado por longos períodos ou muito bem recirculado. Finalizando, inibidores perdem ou reduzem suas
atividades quando a concentração e temperatura do meio são aumentadas. Informações adicionais incluindo os
aspectos teóricos sobre os mecanismos de atuação dos inibidores são brevemente mencionadas a seguir.
Rosenfeld, em seu trabalho NACE Whitney Award Lecture (1981), apresentou uma discussão teórica e
prática através do uso dos cálculos da química quântica, das ferramentas espectroscopia de raios-X do
fotoelétron, traçadores radioativos (36Cl) e polarização química, para estudar inibição. A inibição pode ser
causada por adsorção e camadas de fase na superfície do metal. O autor demonstrou que a inibição por
adsorção protege o aço inox contra pites. A proteção está relacionada com o poder de deslocamento do
ativador (Cl-) da superfície por íons passivantes e não ao poder de oxidação do ânion. Além disso, demonstrou
que somente uma pequena parte da superfície necessita ser coberta pelo inibidor para parar o processo de
corrosão. Adsorção em qualquer caso tem uma natureza química. Também aponta que o mecanismo,
independente da quantidade adsorvida pela superfície, consiste em mudanças nas propriedades eletrofísicas
da superfície dos átomos pela reação doadores/aceitadores e inibidores/metal.
Na "International Conference on Corrosion Inhibition" realizada em maio de 1983, foram apresentadas
evidências indicando que muitos inibidores orgânicos e inorgânicos tornam-se efetivos devido à interação com
um dos vários produtos de corrosão para formar uma nova fase protetora ao invés de ser absorvida pela
superfície do metal. Nesta conferência também foi focalizado a distinção entre inibidores de interface e
interfase. Os anais desta conferência foram publicados por NACE em 1984.Um dos inibidores comerciais e removedor de ferrugem, conhecido como KO-99, foi definido como
sendo do tipo interfase.
Greene discute mecanismos, aplicações e limitações de inibidores oxidantes. Segundo este autor,
estes devem ser usados com extremo cuidado na presença de halogênios e outros íons associados com
corrosão localizada.
Os pesquisadores Vukasovich e Sullivan estudaram e descreveram os procedimentos dos testes para
avaliar os efeitos combinados e separados do molibidatos, fosfatos e boratos usados com nitrato e toliltriazole
para resfriamento de água em auto-máquinas.
Uma importante causa de corrosão em refinarias de óleo é o ataque por sulfeto de hidrogênio e ácido
clorídrico. Outros pesquisadores encontraram que a adição de 0,2% de água em amônia anidra bloqueia o
ataque ao aço.
Enfim, muitos estudos estão direcionados para as questões ambientais e na maioria dos casos
objetiva-se o efeito combinado de inibidores no sentido de minimizar os processos de corrosão.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 67
Tabela 6.1: Alguns inibidores de corrosão e suas propriedades
Metal Meio Am biente Inibidor
Alumínio Água Clorada Silicato de sódio
Alumínio Etanol forte Dicromato de potássio
Alumínio Etanol comercial Carbonatos, álcalis, lactatos, acetatos, boratos(0,03%)
Alumínio Etileno glicol Boratos, álcalis e fosfatos
Alumínio Etileno glicol Nitrato de sódio (0,01-1%)
Alumínio Cloreto de metila Água
Alumínio Sulfeto de sódio Enxofre
Alumínio Peróxido de hidrogênio Nitrato metal álcali
Latão Tetracloreto de carbono puro Anilina (0,001-0,1%)
Cobre Hidrocarbonetos cont. enxofre P-hidroxibenzofenonaCobre Ácido acético H2SO4, (COOH)2 ou H2SiF6
Cobre-Latão Ácido sulfúrico diluído Benzil tiocianato
Cobre-Latão Etileno glicol Álcalis, boratos e fosfatos
Cobre-Latão Água-álcool Ácido benzóico (0,25%)
Ferro Galvanizado Água destilada Mistura de cálcio e zinco metafosfato (15 ppm)
Ferro Nitroarylamines Dibenzilanilina
Chumbo Tetracloreto de carbono puro Anilina (0,001-0,1%)
Magnésio Álcool Sulfetos de metal alcalino
Magnésio Glicerina Sulfetos de metal alcalino
Magnésio Glicol Sulfetos de metal alcalino
Magnésio Água Dicromato de potássio (1%)
Aço Inox Ácido sulfúrico (2,5%) CaSO4.5H2O (5-20 ppm)
Aço Tetracloreto de carbono puro Anilina (0,001-0,1%)
Aço Etileno glicol Álcalis, boratos e fosfatos
Aço Água Ácido benzóico
Aço Água saturada Nitrato de sódio
Aço Água destilada Aerosol (agente iônico pesado)
Estanho Aromáticos clorados Nitroclorobenzeno (0,1-2%)
Titânio Ácido sulfúrico Agentes oxidantes ou sulfatos orgânicos
Zinco Água destilada Mistura cálcio e metafosfatos (15 ppm)
Fonte: Maxey Brooke, Corrosion Inhibitor Checklist, Chem. Eng., 230-234, (1954).
6.4 Projetos
O projeto de uma estrutura é geralmente tão importante quanto à escolha dos materiais da construção.
Além de considerar a parte mecânica devem-se considerar os problemas de corrosão. Na maioria dos casos, o
projeto mecânico de um componente é baseado no material de construção sendo muito importante reconhecer
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 68
como a resistência à corrosão varia de material para material.
6.4.1 Espess ura d as paredes
Visto que corrosão é uma ação penetrante, torna-se necessário fazer concessões para as reduções
nas espessuras dos encanamentos, tanques e outros componentes. De maneira geral, a espessura das
paredes é projetada para o dobro da espessura estimada a fim de conferir uma sobrevida ao material. Por
exemplo, se um tempo de vida de dez anos é requerido para um dado tanque e a maior taxa de corrosão
estima que a espessura deve ser 1/8 in para este tempo (taxa de corrosão cerca de 12 mpy), deve-se projetar
o tanque com uma espessura de parede de 1/4 in. Obviamente a espessura da parede deve suportar as
pressões, pesos e considerações de tensão.
6.4.2 Regras de um proj eto
Existem diversas regras a serem seguidas para que um projeto apresente melhor resistência à
corrosão. No entanto nem sempre é o que ocorre no desenvolvimento de projeto. A seguir são listados alguns
itens que auxiliam na confecção de um bom projeto em engenharia de corrosão. É muito útil que o projetista
tenha um bom "background " em corrosão, mas infelizmente na maioria dos casos não é o que acontece.
1. Tanques e outros reservatórios devem ser soldados ao invés de rebitados. Junções rebitadas são locais
para corrosão por trincas.
2. O projeto de tanques e reservatórios deve ser de fácil drenagem e limpeza. O fundo dos tanques deve ser
inclinado em direção aos drenos de tal forma que os líquidos não possam ser coletados com o tanque
completamente vazio.
3. Os sistemas devem ser projetados de tal forma que facilite a reposição de componentes que são possamfalhar durante os serviços, tais como bombas mecânicas, torneiras, válvulas, manômetros, etc.
4. Evitar esforço mecânico excessivo e concentração de esforços em componentes expostos a meios
corrosivos.
5. Evitar contato elétrico entre metais diferentes para prevenir corrosão galvânica. Se possível usar o mesmo
material em toda a estrutura, ou então isolar os metais diferentes.
6. Evitar curvas acentuadas em tubos (canos), principalmente quando fluidos transitam em altas velocidades
e/ou sólidos em suspensão estão envolvidos (corrosão por erosão).
7. Providenciar estruturas espessas para proteger dos efeitos de impingimentos.
8. Preocupar-se com a escolha dos materiais.
9. Fazer uma lista completa especificando todos os materiais da construção e providenciar instruções para
facilitar a inspeção final. Especificar procedimentos de controle de qualidade, se relevante.
10. Certificar-se que todos os códigos e padrões relevantes estejam visíveis.
11. Colocar datas e calendários para deliberação de equipamentos.
12. Especificar procedimentos para teste e armazenagem de partes de equipamentos. Por exemplo, após teste
hidráulico não deixar de completar a água por um longo período de tempo. Isto pode resultas em corrosão
microbiana, pite e corrosão sob tensão.
13. Especificar procedimentos de operação e manutenção.
14. Projetar adequadamente contra vibração excessiva, não somente para partes rotativas, mas também, por
exemplo, para tubos trocadores de calor.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 69
15. Providenciar manta protetora ("blanketing ") com ar seco ou gases inertes se recipientes estão sendo
esvaziados em atmosferas marítimas.
16. Selecionar localização nas plantas, colocando em cima as plantas mais poluentes, atmosferas e/ou
inflamáveis.
17. Evitar manchas quentes durante as operações de transferência de calor. Trocadores de calor e outros
sistemas para transferência de calor devem ser projetados para não ter gradientes térmicos, caso contrário
pode se ter taxas altas de corrosão. Além disso, as manchas quentes tendem a produzir corrosão sob
tensão e quebramento por falhas.
18. Projetar para excluir ar. Redução por oxigênio é uma das reações catódicas mais comuns durante a
corrosão e se o oxigênio é eliminado a corrosão pode ser reduzida ou prevenida. Ao se projetar uma planta
química, deve se dar atenção especial aos agitadores, banhos líquidos e outros pontos onde a entrada de
ar é possível. Exceção a estas regras são os metais e ligas ativos-passivos. Titânio e aço inox são os mais
resistentes aos ácidos contendo ar dissolvido ou outros oxidantes.
19. A regra mais geral é: evitar heterogeneidade. Evitar metais diferentes, espaços de vapor, distribuição de
tensão e calor e outras diferenças entre pontos que levem o sistema para os prejuízos da corrosão. Assim
o projetista deve tentar otimizar todas as condições no sentido de uniformizar o sistema ao máximo.
6.5 Proteção catódica e anódica
6.5.1 Pro teção Catód ic a
A proteção catódica foi empregada muito antes da eletroquímica ser desenvolvida. Humprey Davy usou
proteção catódica num navio da marinha Britânica em 1824. O princípio da proteção catódica pode ser
explicado considerando a corrosão de um típico metal M num meio ácido. As reações eletroquímicas queocorrem são a dissolução do metal e a evolução do gás hidrogênio (Equações 6.3 e 6.4).
M Mn+ + n.e (6.3)
2 H+ + 2.e H2 (6.4)
A proteção catódica é alcançada pelo fornecimento dos elétrons para a estrutura do metal a ser
protegido. As expressões (6.3) e (6.4) indicam que a adição de elétrons para a estrutura do metal tende a
favorecer a dissolução e aumento da taxa de evolução de hidrogênio. Se, por convenção na teoria da
eletricidade, a corrente tende a fluir do (+) para o (-), logo a estrutura está protegida se as correntes entram
para o metal vindas do eletrólito. Contrariamente, ocorre corrosão acelerada se as correntes passam do metal
para o eletrólito. Esta convenção de corrente tem sido adotada na tecnologia da proteção catódica e usada
aqui por consistência.
Existem duas maneiras de proteger catodicamente uma estrutura:
1. Por intermédio de uma fonte de tensão elétrica externa,
2. Por acoplamento galvânico adequado.
A Figura 6.1 ilustra a proteção catódica por corrente imposta. Aqui, uma fonte de tensão DC externa éconectada a um tanque aterrado. O terminal negativo da fonte é conectado ao tanque e o positivo a um
eletrodo inerte tal como grafite ou Duriron. Os contatos elétricos com o tanque e o eletrodo inerte são
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 70
cuidadosamente isolados para se evitar fugas de corrente. O ânodo é usualmente circundado por uma camada
de "backfill " (material adequado para fazer o acoplamento elétrico e isolar do contato com a estrutura). Como
ilustrado na Figura 6.1, a corrente passa para a estrutura metálica e a corrosão é contida. A proteção catódica
por acoplamento galvânico com magnésio é feita mergulhando-se o eletrodo de magnésio (ânodo) na solução,
sendo que o outro eletrodo é o recipiente que contem a solução, assim a fonte para gerar a corrente elétrica é
aplicada entre o eletrodo de magnésio e o recipiente (em geral de aço ou terra). Nestes casos o eletrodo é
consumido com o passar do tempo e deve ser reposto (como ocorre em filtros de piscina).
Figura 6.1: Proteção catódica de um tanque aterrado usando corrente forçada
Co rren tes de Pro teção
As correntes de proteção são usualmente determinadas empiricamente e alguns valores típicos são
mostrados na Tabela 6.2. Como mostram os dados, as correntes utilizadas para se obter proteção contra
corrosivos agressivos, como no caso de ácidos fortes, são elevadas. No entanto, para se obter proteção do aço
em condições menos severas (envolvido no concreto), são baixas. Aços expostos a terreno, água fresca,
contaminada e do mar são protegidas se estão polarizadas em um potencial de -0,85 volts em relação a um
eletrodo de referência de sulfato de cobre e cobre.
Tabela 6.2: Típicas correntes para proteção catódica requerida para aço.
Estru tur a Meio Con dições Densidade de Corrente
(mA/ft 2 )
Tanque H2 SO4 - forte Estático 50.000
Linhas tubulares e
reservatórios
Aterrado no solo Estático 1-3
Tubos Água fresca Fluindo 5-10
Aquecedores de Água Água fresca, forte Fluxo lento 1-3
Pilings Água do mar Movimento das marés 6-8
Barras reforçadas Concreto Estático 0,1-0,5
Corrente
Corrente _
+
Retificador
Tanque
ânodo
isolação
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 71
A tensão elétrica (também chamada de potencial) a que uma estrutura está submetida pode ser
determinada por várias técnicas, dentre elas as medidas da resistência elétrica ou da tensão elétrica são muito
utilizadas. A técnica do potencial, como ilustra a Figura 6.2, mede a diferença de potencial (voltímetro com alta
resistência elétrica de entrada) entre a estrutura e um eletrodo de referência colocado no terra, ou então num
referencial com potencial muito bem conhecido.
Figura 6.2: Sistema de medida do potencial elétrico de estruturas
Seleção d o Ânodo
A seleção do ânodo para proteção catódica é baseada em considerações econômicas e de engenharia.
A Tabela 6.3 apresenta tipos de ânodos que são sacrificados e por correntes impostas.
Tabela 6.3: Comparação entre proteção catódica de ânodos que são consumidos e por correntes forçadas.
Ânod os q ue são sacrif icados (consumid os)
Magnésio Zinco Alumínio-Estanho
Consumo teórico
lb/ampere-ano9 23 6,5
Consumo prático
lb/ampere-ano18 25 16-20
Potencial x
Cu/CuSO4
-1,7 -1,15 -1,3
Ânodos com corrente impostas
Material Aplicação Perda (lb/ampere-ano)
Aço barato Solo, água fresca e mar 20
Alumínio Solo, água fresca e mar 10-12
Grafite Solo e água fresca 0,25-5,0
Ferros alto Si e Si-Cr Solo, água fresca e mar 0,25-1,0
Chumbo Água do mar 0,1-0,25
Titânio Platinizado Água do mar nada
V
Estrutura
ReferênciaSolo
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 72
Existe uma enorme variedade de correntes anódicas impostas, desde aços de baixo custo que sofrem
perdas relativamente grandes em relação ao titânio platinizado, que é o mais eficiente. Aço, grafite e ferro-
silício são os materiais anódicos mais usados, sendo o chumbo e titânio platinizado os mais empregados no
ambiente marinho.
Efei tos das co rrentes de fug a
São frequentemente encontradas em sistemas -+ com proteção catódica. O termo corrente de fuga
refere-se as estranhas correntes que aparecem em direção ao terra. Se um objeto metálico é colocado no
interior de um campo elétrico de alto valor, uma diferença de potencial surge através deste e uma corrosão
acelerada ocorre nos pontos onde as correntes deixam o objeto e entram para o terra. Exemplos destas
correntes de fuga aconteciam entre os bondes elétricos e os trilhos. Em geral os efeitos das correntes de fuga
são eliminados aterrando o sistema com linhas adequadas. Em regiões industriais contendo alta densidade de
estruturas protegidas, as correntes de proteção rapidamente se elevam para valores de até 20 mA/ft 2 em
muitas áreas.
A proteção catódica é muito mais uma arte do que ciência e a experiência passada é fundamental para
solucionar a maioria dos casos.
6.5.2 P ro teção anód ic a
Ao contrário da proteção catódica, a proteção anódica é relativamente nova e foi pioneiramente
sugerida por Edeleanu em 1954. Esta técnica foi desenvolvida usando os princípios de cinética de eletrodos e
em alguns casos é muito difícil de ser entendida sem recorrer aos conceitos e recursos da eletroquímica. A
proteção anódica é baseada na formação de uma película protetora no metal por corrente anódica aplicada
externamente. As Equações (6.3) e (6.4) indicam que a aplicação da corrente anódica em uma estrutura tendea aumentar a taxa de dissolução do metal e diminuir a taxa de evolução do hidrogênio. Isto geralmente faz
sentido, exceto para metais com transição ativa-passiva, tais como o níquel, o cromo,o titânio e suas ligas. Se
as correntes anódicas são cuidadosamente controladas nestes materiais, eles serão passivados e a taxa de
dissolução deste metal será diminuída. Para proteger anódicamente uma estrutura, um dispositivo chamado
potenciostato é requerido. Um potenciostato é um dispositivo eletrônico que mantém um metal em um valor de
potencial constante em relação ao eletrodo de referência. A Figura 6.3 mostra o esquema de proteção anódica
de um tanque de aço contendo ácido sulfúrico. O potenciostato tem três terminais, um conectado ao tanque,
um outro a um cátodo auxiliar (eletrodo de platina) e o terceiro a um eletrodo de referência (ex. célula calomel).
O potenciostato em operação mantém a diferença de potencial entre o eletrodo de referência e o tanque. O
valor ótimo de potencial para proteção é determinado por experimentos e medidas eletroquímicas.
A proteção anódica pode diminuir substancialmente as taxas de corrosão. A Tabela 6.4 lista as taxas
de corrosão de aços inox austeníticos em soluções de ácido sulfúrico contendo íons cloreto com e sem
proteção anódica.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 73
Figura 6.3: Proteção anódica de um tanque de aço contendo ácido sulfúrico, utilizando um potenciostato.
Tabela 6.4: Proteção anódica de aços austeníticos a 30ºC
Protegido em 0,5 volts x eletrodo calomel
saturado
Taxa de Cor rosão (m py )
Tipo de Liga Ambiente (exposto ao ar) Sem Proteção Com Proteção Anódica
304 (19Cr-9Ni) N H2 SO4 + 10-5 M NaCl 14 0,025
304 (19Cr-9Ni) N H2 SO4 + 10-3 M NaCl 2,9 0,045
304 (19Cr-9Ni) N H2 SO4 + 10-1 M NaCl 3,2 0,20
304 (19Cr-9Ni) 10N H2 SO4 + 10-5 M NaCl 1930 0,016
304 (19Cr-9Ni) 10N H2 SO4 + 10-3 M NaCl 1125 0,04
304 (19Cr-9Ni) 10N H2 SO4 + 10-1 M NaCl 0,21
Observa-se na Tabela 6.4 que a proteção anódica causa uma diminuição de 100.000 vezes o ataque
corrosivo dos sistemas. Apesar de a proteção anódica ser efetiva em metais passivados e ligas, muitos
materiais estruturais da tecnologia moderna contem estes elementos.
As vantagens da proteção anódica são sua aplicabilidade em ambientes extremamente corrosivos e as
baixas correntes requeridas. Exemplos típicos são os tubos de aços tipo 316, contendo proteção anódica,
utilizados em linhas de resfriamento em plantas de ácido sulfúrico. Estes arranjos substituem as antigas
paredes espessas de ferro fundido em trocadores de calor.
A Tabela 6.5 apresenta vários sistemas onde a proteção anódica tem sido aplicada com sucesso e os
respectivos valores de corrente e condições.
PotenciostatoTerra
Tanque
de
aço
H2 SO4
Cátodo Referência
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 74
Tabela 6.5: Correntes necessárias para proteção anódica e suas condições de aplicação
Fluido e
Concen tr ação Temperatur a (ºF) Metal
Densidade de Corrente, mA/ft 2
Para Passivar Para Manter
H2SO4
1 molar 75 316SS 2.100 11
15% 75 304 390 6
30% 75 304 500 22
45% 150 304 165.000 830
67% 75 304 4.00 3,6
67% 75 316 40 0,09
67% 75 Carpenter 20 400 0,8
93% 75 Aço médio 260 21
Óleo 75 Aço médio 4.400 11
H3PO4
75% 75 Aço médio 38.000 19.000
115% 180 304SS 0,03 0,00014
NaOH
20% 75 304SS 4.400 9,4
6.5.3 Com par ação ent re as pr ot eções anód ic a e c atódi ca
A Tabela 6.6 apresenta as diferenças mais importantes entre as proteções anódica e catódica. Cada
método apresenta vantagens e desvantagens e ambos tendem a se complementarem.
Tabela 6.6: Comparação entre as proteções Anódica e Catódica.
Ap lic abi lid ade Pro teção Anód ic a Pro teção Catód ic a
Metais Só metais ativo-passivo Todos os metais
Corrosivos Fraco para agressivo Fraco para moderado
Custo relativo:
Instalação
Operação
Alto
Muito baixo
Baixo
Médio para alto
Potência Muito alta Baixa
Significado da corrente Indicação direta da proteção Complexa - não tem significadoCondições de
operação
Precisa e rapidamente determinada por
medidas Eletroquímicas
Pode eventualmente ser determinada
empiricamente
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 75
A proteção anódica pode ser utilizada em ambientes muito e pouco corrosivos, enquanto que a
proteção catódica se restringe a ambientes corrosivos moderados devido as altas correntes requeridas, as
quais aumentam de valor com o aumento da corrosividade do ambiente. Por exemplo, comparam-se as
correntes necessárias para o aço em H2SO4 nas Tabelas 6.2 e 6.5. Já as baixas correntes requeridas na
proteção anódica, fazem com este tipo de proteção seja adequado para situações de alta corrosividade.
As instalações da proteção catódica são muito simples e de baixo custo, já a anódica é de alto custo e
de certa forma complexa, pois envolve um potenciostato e eletrodo de referência. Os custos de operação de
ambas diferem por serem aplicadas em situações distintas, baixa e alta corrente.
A proteção anódica possui duas vantagens. Primeiro a corrente aplicada é diretamente proporcional à
taxa de corrosão, assim a proteção anódica não só protege, mas também dá uma indicação direta da corrosão
instantânea, pois monitora a corrente gasta na proteção. Segundo, as condições de operação podem ser
precisamente estabelecidas por medidas de polarização no laboratório. Ao contrário, as condições da proteção
catódica são usualmente estabelecidas por testes empíricos de tentativa e erro, e mesmo com o
desenvolvimento de novos métodos, este tipo de proteção ainda utiliza fundamentalmente experiências
passadas.
O conceito de proteção anódica é baseado nos princípios científicos do som e tem sido aplicado com
sucesso nos problemas de corrosão industrial. No entanto a incorporação e utilização desse tipo de proteção
vêm acontecendo de maneira lenta, devido à relutância dos engenheiros de corrosão em utilizar novos
métodos de prevenção à corrosão. Visto que a maioria destes profissionais tende a se restringir aos costumes
e a confiabilidade das técnicas anteriores e da literatura clássica de corrosão. Fatores como, o efeito
desastroso produzido ao se inverter a polaridade no sistema de proteção catódica, a rápida deterioração de um
ânodo num par galvânico e a regra generalizada da literatura clássica, a qual estabelece que as correntes
anódicas aceleram rapidamente a corrosão, tendem a desencorajar a utilização desta técnica de proteção. Narealidade, a proteção anódica representa uma exceção à regra geral, que estabelece que correntes anódicas
impostas ou a remoção de elétrons de um metal aceleram a corrosão. Provavelmente no futuro a proteção
anódica revolucionará muitas práticas da engenharia de corrosão. Com a utilização desta técnica é possível
reduzir os requerimentos de uma liga para uma aplicação específica. A proteção anódica pode ser classificada
como um dos avanços mais significativos na história da ciência da corrosão.
6.6 Coberturas
6.6.1 Cobertu ras m etálic as e ou tras i no rgânic as
Coberturas relativamente finas de materiais metálicos e orgânicos podem conferir uma barreira
satisfatória entre o metal e seu meio ambiente. A cobertura dos metais pode ser feita através de várias
técnicas, tais como, eletrodeposição, deposição por vapor, deposição em vácuo, jateamento, imersão a quente
e revestimento. A porosidade e outros defeitos podem acelerar os processos de corrosão.
Os recobrimentos são empregados principalmente em pinturas de automóveis, casas, aço galvanizado,
canos de estanho e muitos outros ambientes. Exemplos de recobrimento por conversão e difusão são
alumínios anodizados e aços cromados, respectivamente.
Elet ro depos ição
Este processo também chamado de eletroplacas consiste na imersão da parte do material a ser
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 76
coberta em uma solução do metal a ser depositado pela passagem de uma corrente elétrica contínua entre o
material e o outro eletrodo. O caráter da deposição depende de muitos fatores, incluindo temperatura,
densidade de corrente, tempo e composição do banho. Estas variáveis são controladas e podem ser ajustadas
para se conseguir deposições espessas, da ordem de 20 mils (milímetros de polegada) ou finas (0,001 mil),
opacas ou brilhantes, macias (chumbo) ou duras (cromo) e dúcteis ou quebradiças. Os paqueamentos duros
são utilizados para combater corrosões por erosão. As eletroplacas podem ser de metais simples ou
compostos e de várias camadas. Em geral, uma técnica bastante empregada é a por camadas, por exemplo,
em um polímero utilizado para aplicações de resistência de contatos elétricos, muitas vezes faz-se a primeira
deposição de alumínio e depois se recobre com cromo. Obtendo-se assim um bom contato elétrico do alumínio
com o polímero e uma proteção das corrosões do meio ambiente (através da camada de cromo).
Outro exemplo são os pára-choques dos automóveis, em geral de ferro, inicialmente deposita-se uma
camada de cobre (para boa adesão), uma camada intermediária de níquel (para proteção da corrosão) e
finalmente uma fina camada de cromo (principalmente para dar aparência).
Cabe ressaltar que a maioria dos metais pode ser recoberta por eletrodeposição.
Me tal ização ( f lame sp raying)
Este processo consiste em aquecer um metal até sua evaporação e soprar as partículas líquidas
(evaporadas) para a superfície do metal a ser protegido. Comumente utiliza-se oxigênio, acetileno ou propano
para produzir a chama para evaporação dos metais. Nesta técnica as placas depositadas são de certa forma
finas (porosas) e não protegem o material de corrosões severas. Geralmente a porosidade diminui com o
aumento do ponto de fusão do metal - zinco, estanho e chumbo são melhores do que os diversos tipos de aço.
A superfície a ser metalizada deve estar limpa e rugosa (jateada com areia) para se obter uma boa adesão.
Aplicações da metalização incluem tanques de carro e vasos de todos os tipos, pontes, equipamentos derefrigeração e muitos produtos empregando aço. Canos de exaustores, quando recobertos com metalização de
alumínio e selados com uma cobertura orgânica-alumínio-silicone, são protegidos até 900ºF. Aço inox (18-8)
coberto com metalização de alumínio fornece proteção no ar até 1500ºF. O custo médio de uma cobertura de 5
mil é cerca de US$ 0,06/ft2 para alumínio e de US$ 0,12/ft2 para zinco.
Revestimento
Esta técnica consiste em revestir a camada superficial do metal a ser protegido com uma camada fina
do outro metal, geralmente rolando uma sobre a outra. Por exemplo, uma fina camada de níquel (1/8 in) e uma
lâmina de aço (1 in). O revestimento em geral é muito mais fino que o outro material. Ligas de alumínio duro e
resistente são revestidas por alumínio puro, providenciando assim barreira contra corrosão, pois as ligas são
susceptíveis a corrosão sob tensão.
Níquel, alumínio, cobre, titânio, aço inox e outros materiais são usados como revestimento para aço.
Os revestimentos apresentam grandes vantagens econômicas quanto às barreiras contra corrosão ou
materiais caros, pois são camadas relativamente finas e usadas em aço barato. Os custos seriam altíssimos se
a toda a parede de um tubo tivesse que ser feita de material muito resistente à corrosão, desta forma basta
utilizar um material barato e empregar um bom revestimento.
Imersão á quen te
É uma das mais antigas técnicas de revestimentos. Os metais a serem protegidos são imersos em
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 77
soluções do material protetor em altas temperaturas e o mesmo é depositado sobre a superfície. O aço
galvanizado é um exemplo popular. Em geral as coberturas são espessas pois é muito difícil conseguir banhos
rasos em altas temperaturas. Partes cobertas podem ser retratadas e formar uma liga entre a cobertura e o
substrato (metal protegido).
Deposição p or vapo r
Esta técnica é realizada em uma câmara de alto vácuo. O metal para cobertura é vaporizado por
aquecimento elétrico e depositado nas partes do material que se deseja recobrir. Este método é dos mais caros
e em geral possui limitações. É utilizado, por exemplo, em mísseis e foguetes.
Di fu são
A cobertura por difusão envolve um tratamento à quente para causar a formação de uma liga por
difusão de um metal para dentro do outro. Zincagem, cromação ou aluminização são exemplos desta técnica.
Na aluminização uma camada protetora de Al2O3 é formada sobre a superfície da liga ferro-alumínio. Aço
carbono, aço de baixa liga e aço inox são aluminizados. Isto melhora o módulo de tensão do metal tratado e
aumenta a resistência à corrosão no ar e em gases sulfúricos em altas temperaturas (~1650ºF). Estes aços
tratados com alumínio são amplamente empregados nas indústrias química (ex. ácido sulfúrico) e de petróleo
em trocadores de calor e superfícies quentes. Este processo não é recomendado para ambientes contendo
água.
Conversão quím ic a
As coberturas por conversão química são produzidas por "corroer" a superfície do metal para formar
um produto aderente e protetor de corrosão. A anodização consiste na oxidação anódica em um banho ácidopara se obter uma camada óxida. O produto mais conhecido é a anodização do alumínio, onde a película
protetora formada é o Al2O3. Através desta técnica não se consegue grandes aumentos na resistência a
corrosão do alumínio, desta forma não deve ser usada em ambientes de forte corrosão, pois estes materiais
podem ser rapidamente atacados. Neste processo a camada obtida é porosa e propicia boa aderência para
tintas. A superfície anodizada pode ser selada através da exposição do metal em água fervente. O alumínio
anodizado é amplamente empregado onde se requer uma boa aparência visual, pois a anodização proporciona
uma boa uniformidade da camada protetora.
Exemplos adicionais são cromatização (exposição ao ácido crômico e dicromatos), fosfatização
(exposição ao ácido fosfórico) e óxidos ou coberturas quentes para aço.
Modif ic ação da super fíc ie
O tratamento de modificação da superfície envolve a utilização de um feixe direto de energia.
Ultimamente o interesse por esta técnica tem aumentado. O tratamento de ligas por tecnologia laser, em geral
laser de CO2, são os mais populares. Normalmente este tratamento aumenta a resistência à corrosão a ácido
clorídrico e soluções de citratos e não provoca alterações nos potenciais de pites na superfície. O laser
também é utilizado para impregnar metais com partículas duras a fim de aumentar sua resistência ao desgaste.
Im p lan tação de íons
A aplicação de um feixe de íons para modificar a superfície é outro método que pode trazer aplicações
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 78
práticas. O aço vitrificado é um importante material de construção para processos industriais e também
caseiros - em tanques de água quente, por exemplo. A superfície lisa é uma vantagem quando se trata de
limpeza. Aço vitrificado é amplamente utilizado na indústria farmacêutica, em plantas pilotos, fábrica de vinho,
fábrica de cerveja, utensílios de cozinha e muitos outros ambientes expostos à corrosão ambiental severa.
6.6.2 Cob ertur as orgânic as
Em geral envolve uma fina camada entre o substrato e o meio ambiente. Pinturas, vernizes e
coberturas similares protegem mais o metal que qualquer outro método para o combate a corrosão. Superfícies
exteriores são mais familiares, no entanto partes internas também são muito utilizadas. Como regra geral este
tipo de cobertura não deve ser usado quando o material é rapidamente atacado pelo meio ambiente.
Além da aplicação, os três principais fatores a serem considerados na cobertura orgânica são:
(1) preparo da superfície;
(2) seleção da tinta para a cobertura;
(3) seleção da cobertura.
O preparo da superfície consiste em propiciar uma boa aderência da tinta ao material, em geral lixa-se
a superfície para dar uma certa rugosidade, facilitando assim a ligação da tinta ou produto com a superfície do
metal. Esta etapa também inclui uma boa limpeza da superfície. Um dos métodos mais adequados é a
aplicação de um jato de areia (sandblast ) sobre a superfície, principalmente quando se trata de proteger aço
inox. Ou então através de tratamento químico da superfície, aplicação de solvente, desgaseificantes,
fosfatização, cromação e tratamentos eletroquímicos, tais como anodização e catodização.
Além das considerações econômicas, a escolha do método de preparo da superfície depende acima de
tudo do tipo de metal a ser pintado, da forma, tamanho, acessabilidade da estrutura, do sistema de cobertura e
das condições do serviço."Primers" (fundo, como zarcão) podem conter pigmentos inibidores de ferrugem tais como o cromato de
zinco e outros similares no sentido de propiciar a formação de uma barreira contra a corrosão. Após o preparo
da superfície, uma secagem antes da aplicação do primer (fundo) ajuda a conter a contaminação.
A espessura da cobertura também é muito importante, pois em geral é muito difícil com apenas uma
demão de cobertura se conseguir uma aplicação perfeita e uniforme, em geral com esta primeira demão ficam
muitas falhas, buracos e outros defeitos. Assim uma segunda e até uma terceira demão é providencial para
uma cobertura perfeita. Além disso, com uma única demão o sistema tende a deteriorar rapidamente.
Vários métodos estão disponíveis para reduzir custos de manutenção com pinturas e em geral as
empresas costumam repassar tais serviços para terceiros. No início isto parece vantajoso, porém com o
decorrer do tempo o contrário acontece. Assim se uma empresa tem trabalho suficiente em termos de
coberturas contra corrosão, é vantajoso ter sua própria equipe de manutenção, economizando assim muito
dinheiro ao longo prazo.
Além destes detalhes, uma boa pintura envolve a escolha de uma tinta adequada e uma excelente
aplicação. Uma enorme variedade de tintas se encontra disponível no mercado e a escolha da melhor
envolvendo a relação custo/benefício dever ser cuidadosamente analisada. Em tubulações, por exemplo, são
utilizadas basicamente as pinturas com asfaltos e betumes e algumas vezes até uma cobertura sobre estes é
aplicada no sentido de dar um reforço. Exemplos de tintas são concreto, chumbo vermelho, óxido de ferro,
fenólicas, pinturas de dióxidos de titânio e borrachas cloradas. Tintas vinil e epóxi têm sido amplamente
adotadas para aplicação em corrosão.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 79
A Tabela 6.7 lista alguns pontos a serem considerados na seleção das várias coberturas.
Tabela 6.7: Pontos importantes na seleção das coberturas.
Cob ertur a Vantagen s Recomen dações
Base-óleo Boa para penetração deferrugens.
Boa limpeza de substratos.
Resistente a ácidos fracos,álcalis, solventes. Limpeza
difícil, enfraquece e
amarela com o tempo.
Borracha clorada Excelente resistência à
água, ácidos e álcalis.
Fácil recobrimento.
Pouca resistência aos
solventes aromáticos,
espicha ao lavar.
Epóxis Versatilidade. Pode marcar a superfície
com luz solar. Usado empainéis com cores brandas.
Poliamida Boa resistência à água e
álcalis.
Duro e resistência à
temperatura.
Recobrimento limite.
Vinil Boa resistência à água,
ácidos e álcalis. Duro, boa
recobertura, rápida limpeza. Aplicação em temperatura
baixa (5ºF).
Resistência a baixas
temperaturas (150ºF).
Pouca resistência asolvente cetona aromático.
Precisa de boa limpeza.
6.7 Padrões de controle de corrosão
A Associação Nacional de Engenharia de Corrosão (National Association of Corrosion Engineers -
NACE ) prepara padrões (práticas indicadas) para várias situações de corrosão (Tabela 6.8).
6.8 Análises e falhas
Uma visão completa sobre as principais análises e falhas causadas pela corrosão em materiais pode
ser encontrada no atlas " An Atlas of Corrosion and Related Failures” (1985), publicado pela MTI (Materials
Tecnology Institute). Neste atlas os testes e análises são descritos passo a passo e de certa forma cobrem a
maioria dos problemas de corrosão encontrados na prática.
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Capítulo 6 – Prevenção à corrosão 80
Tabela 6.8: Padrões NACE (National Association of Corrosion Engineers) - Práticas recomendadas
RP-01-70 Protection of Austenitic Stainless Steel in Refineries Against Stress Corrosion Cracking by Use of
Neutralizing Solution During Shut Down.
RP-01-72 Surface Preparation of Steel and Other Hard Materials by Water Blasting Prior to Coating or
Recoating.
RP-02-72 Direct Calculation of Economic Appraisals of Corrosion Control Measure
RP-03-72 Method for Lining Lease Production Tanks with Coal Tar Epoxy
RP-04-72 Methods and Controls to Prevent In-Service Cracking of Carbon Steel (P-1) Welds in Corrosive
Petroleum Refining Environments.
RP-05-72 Design, Installation, Operation and Maintenance of Impressed Current Deep Ground beds.
RP-01-73 Collection and Identification of Corrosion Products
RP-02-73 Handling and Proper Usage of Inhibited Oilfield Acids
RP-01-74 Corrosion Control of Electric Underground Residential Distribution Systems.
RP-02-74 High Voltage Electrical Inspection of Pipeline Coatings Prior to Installation.
RP-01-75 Control of Internal Corrosion in Steel Pipelines and Piping Systems.
RP-02-75 Application of Organic Coatings to the External Surface of Steel Pipe for Underground Service.
RP-03-75 Application and Handling of Wax-Type Protective Coatings and Wrapper System for Underground
Pipelines.
RP-04-75 Selection of Metallic Materials to be Used in All Phrases of Water Handling for injection into Oil
Bearing Formations.
RP-05-75 Design, Installation, Operation and Maintenance of Internal Cathodic Protection Systems in Oil
Treating Vessels.
RP-06-75 Corrosion Control of Offshore Steel Pipelines.RP-07-75 Preparation and Installation of Corrosion Coupons and Interpretation of Test Data in Oil Production
Practice.
RP-01-76 Control of Corrosion for Steel Fixed Offshore Platforms Associated with Petroleum Production.
RP-02-76 Extruded Asphalt Mastic Type Protective Coatings for Underground Pipelines.
RP-03-76 Monolithic Organic Corrosion-Resistant Floor Surfacing.
RP-01-77 Mitigation of Alternating Current and Lightning Effects on Metallic Structures and Corrosion Control
Systems.
RP-01-78 Design, Fabrication, and Surface Finish of Metal Tanks and Vessels to Be Lined of Chemical
Immersion Service.
RP-02-78 Design and Operation of Stripping Columns for Removal of Oxygen from Water.
RP-01-80 Cathodic Protection of Pulp and Paper Mill Effluent Clarifiers.
RP-01-82 Initial Conditioning of Cooling-Water Equipment.
RP-01-83 Control of External Corrosion on Underground or Submerged Metallic Piping Systems.
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81
APÊNDICE 1 - TERMINOLOGIA GERAL
A terminologia nos diversos ramos da ciência manifesta-se como um dos maiores entraves entre os
cientistas, ou seja, a falta de uma padronização nos termos acaba gerando dificuldades na comunicação entre
as áreas. No sentido de minimizar tal problema, abaixo estão descritos os principais termos utilizados em
corrosão dos metais baseados nas normas DIN 50900 - Korrosion der Metalle-Begriffe (Corrosão dos Metais-
Conceitos) feitas pela Subcomissão de Inspeção de Equipamentos do Instituto Brasileiro de Petróleo com
pequenas alterações.
Abaulamento (bulging ). Protuberância, localizada ou não, na superfície externa de um tubo aquecido acima
de 400-450ºC. Decorrente de deformação plástica do metal sob a ação prolongada de um esforço mecânico. A
formação interna de depósito, incidência direta de chama ou operação imprópria de limpeza interna facilita o
aparecimento da deformação.
Abrasão (abrasion). Desgaste pela fricção de um material sólido em contato com outro sólido.
Aço super aquecido (overheated steel ). Desenvolvimento de uma estrutura grosseira em um aço submetido auma temperatura excessivamente alta.
Aço queimado (burnt steel ). Aço permanentemente deteriorado por penetração intergranular de gases
oxidantes, com conseqüente fusão parcial dos constituintes mais fusíveis do contorno de grão, provocado por
super aquecimento.
Ataque pelo hidrogênio à alta temperatura (high temperature hydrogen attack ). Formação de metano em
um aço de baixa liga, decorrente da redução do carboneto de ferro pelo hidrogênio em alta temperatura e
pressão, difundido através do aço. Tal gás pode quando formado localmente, exercer pressões elevadas e
causar trincas no aço.
Ataque por resíduos de óleo (oil ash corrosion). Corrosão química pelas cinzas. Formadas de óleos
residuais, que contenham S (enxofre), V (vanádio) e Na (sódio) na forma combinada. Caracterizada pela
formação de esfoliação grossa com conseqüente redução na espessura do metal e eventual ruptura.
Ataque sob depósito (deposit attack ). Corrosão que ocorre sob um depósito descontínuo na superfície
metálica.
Avaria (failure). É o resultado da ação de cargas superiores às normalmente suportadas pelo material,
caracterizada por mossas, mudanças de forma, trincas ou fraturas.
Azinhavre ( patina). Um recobrimento verde, consistindo, principalmente, em sulfato básico de cobre e.
ocasionalmente, contendo pequenas quantidades de carbonato ou cloreto, que se forma na superfície do cobre
e de suas ligas expostas à atmosfera por longo tempo.
Bolha (blow hole). Cavidade em uma peça fundida, ou metal depositado por solda. Causada pela retenção de
gases durante a solidificação.
Brilho metálico (white metal ). Aparência da superfície metálica quando sujeita a um processo de desgaste
por meio mecânico ou químico.
Carbonetação (carburization). Perda das propriedades mecânicas e da resistência à corrosão de uma liga
ferrosa aquecida em atmosfera contendo hidrocarbonetos ou monóxido de carbono. Há formação de
carbonetos ou carbetos de ferro.
Carepa de laminação (mill scale). Camada de óxido dura e aderente formada durante a laminação a quentedo ferro ou aço.
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Apêndice 1 – Terminologia geral 82
Cavitação (cavitation). É ação mecânica resultante de formação contínua e colapso de bolhas de gases ou
vapores do meio líquido sobre uma superfície metálica. Tal ação provoca o desgaste do material.
Cisalhamento (shearing ). Avaria resultante de um esforço mecânico cortante que, atuando sobre uma peça
provoca sua ruptura num plano paralelo às forças aplicadas, rasgando (cisalhando) a peça.
Contorno de grão (grain boundary ). Limites geralmente preenchidos com materiais de ponto de fusão mais
baixo entre os diversos grãos de um agregado cristalino.
Contração (shrinkage). Diminuição de volume de uma peça, seja por mudança de estado, seja por
transformação de fase no mesmo estado.
Corrosão (corrosion). Deterioração sofrida por um material geralmente metálico em conseqüência da ação
química ou eletroquímica do meio.
Corrosão aIveolar e por pite ( pitting ). São tipos de corrosão preferencial que ocorrem em pequenas áreas. O
alvéolo e o pite são definidos pelas seguintes características:
a) alvéolo: cavidade na superfície metálica, apresentando fundo arredondado e profundidade
geralmente menor que o seu diâmetro.
b) pite: cavidade na superfície metálica, apresentando o fundo em forma angular e profundidade
geralmente maior que o seu diâmetro.
c) intensidade: as várias intensidades de corrosão alveolar e por pite devem ser definidas como:
1) leve: alvéolos ou pites mensuráveis que, se muito perto uns dos outros, podem afetar a resistência
de um vaso de pressão.
2) média: se bastante dispersas, não são necessariamente uma fonte de perda de resistência; mas
como esta expressão indica um processo de desgaste que deve receber particular atenção nas inspeções
futuras, sua extensão e localização devem ser claramente descritas, assim como sua profundidade.
3) severa: indica uma diminuição de resistência do equipamento inspecionado e exige atençãoimediata.
É importante determinar se os alvéolos ou pites são ativos ou não ativos. Os alvéolos ou pites,
formados no decorrer da utilização anterior do equipamento, podem ser diferenciados daqueles alvéolos ou
pites progressivos que se formam em decorrência da utilização efetiva do equipamento. Esses últimos são
geralmente reconhecíveis pela diferença em cor dos produtos de corrosão e pelas quinas dos alvéolos ou pites,
ou quando são encontrados borra, ou depósitos de carvão e de produtos pesados, pelo metal mais macio na
base do alvéolo ou pite.
d) extensão: as extensões desses alvéolos ou pites podem ser definidas como:
1) localizado: em um ponto determinado.
2) generalizado: em toda a superfície.
3) disperso: sobre várias áreas.
4) em cadeia: quando os alvéolos são orientados em uma direção preferencial, podendo afetar a
resistência do equipamento quando a direção é longitudinal.
Corrosão biológica (biological corrosion). É aquela onde a corrosão do metal se processa sob a influência de
organismos vivos. Também chamada microbiológica o u microbiana.
Corrosão eletroquímica (electrochemical corrosion). É aquela que ocorre em meios úmidos, quando os
elétrons são produzidos num lugar e consumidos noutro, aparecendo por isso uma pilha ou elementos de
corrosão.
Corrosão galvânica (galvanic corrosion). Tipo de corrosão eletroquímica acelerada que ocorre quando dois
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Apêndice 1 – Terminologia geral 83
metais diferentes são eletricamente conectados, por contato direto ou por um condutor elétrico e imersos em
uma solução condutora de eletricidade denominada eletrólito.
Corrosão grafítica (graphitic corrosion). Corrosão do ferro fundido cinzento, a baixa temperatura na qual o
ferro metálico é convertido em produtos de corrosão, restando a grafite intacta.
Corrosão intergranular (intergranular corrosion). Corrosão eletroquímica localizada nos contornos dos grãos
de um metal ou liga, os quais, perdendo suas propriedades mecânicas, podem romper quando solicitados por
esforços mecânicos mesmo pequenos. Como a trinca é do tipo intercristalino, a corrosão intergranular é
também chamada de corrosão intercristalina.
Corrosão pelo solo (soil corrosion). É a deterioração da superfície externa de um metal enterrado, decorrente
de características particulares do solo.
Corrosão por concentração diferencial (concentration cell corrosion). Corrosão eletroquímica decorrente da
exposição de um metal em uma solução corrosiva com diferentes concentrações de íons.
Corrosão por eletrólise (stray current corrosion). É a deterioração da superfície externa de um metal forçado
a funcionar como anôdo ativo de uma cuba eletrolítica sob a ação de uma fem externa.
Corrosão por microorganismos (corrosion by microorganisms). É a deterioração de um metal pelos
processos corrosivos decorrentes, direta ou indiretamente, do resultado da atividade metabólica dos
microorganismos.
Corrosão por oxigenação diferencial (oxigen cell corrosion). Corrosão eletroquímica decorrente da
exposição de um metal em uma solução apresentando diferentes concentrações ou pressões parciais de
oxigênio.
Corrosão por turbulência. Corrosão associada ao fluxo turbulento de um líquido.
Corrosão sob contato (crevice corrosion). Tipo de corrosão que ocorre no ponto de contato ou em uma fenda
entre um metal e um não-metal ou entre duas peças metálicas, em presença de um meio corrosivo.Corrosão sob fadiga (fatigue corrosion). Aparecimento de trincas nos metais ou ligas, decorrentes da ação
combinada da corrosão e de tensões cíclicas, cujos valores situam-se abaixo dos limites de fadiga do material
em ar seco.
Corrosão sob fricção (fretting corrosion). Ação que resulta em deterioração superficial, especialmente em um
meio corrosivo, quando há movimento relativo entre as superfícies metálicas em contato, sob pressão.
Corrosão sob tensão de latões (season cracking ). Caso particular da corrosão sob tensão fraturante das ligas
de cobre em presença de amônia e umidade.
Corrosão sob tensão fraturante (stress corrosion cracking ). Aparecimento de trincas nos metais ou ligas,
decorrentes da ação combinada da corrosão e de tensões estáticas residuais, induzidas ou externas.
Corrosão uniforme (uniform corrosion). Aquela caracterizada pela perda regular de espessura. Os efeitos da
corrosão podem ser combinados com os da erosão.
a) intensidade: as várias intensidades de ataque por corrosão uniforme devem ser definidas como se
segue e as expressões intermediárias devem ser evitadas:
1) desprezível: indica a presença de um ataque tão leve que não pode ser medido.
2) leve: a menor forma de ataque mensurável, isto é, que pode ser determinado quantitativamente.
3) média: um estágio intermediário entre leve e severa.
4) severa: o ataque que pela medição, indica uma séria diminuição da espessura.
Sugere uma condição na qual a taxa de ataque provável indica um tempo curto de vida útil para o equipamento
inspecionado.
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Apêndice 1 – Terminologia geral 84
b) extensão: as extensões das intensidades de ataque por corrosão uniforme podem ser definidas
como:
I) localizado: significa que mesmo um ataque severo localizado não limita necessariamente a
resistência do equipamento. Neste caso é importante detalhar a locação de tal ataque, em particular se ele está
perto das juntas longitudinais.
2)disperso: sugere que a resistência do equipamento pode estar envolvida.
3) generalizado: se suficientemente severo indica que a medição desse ataque pode ser tomada para
representar a redução de espessura metálica para fins de cálculo de resistência.
O ataque desprezível é quase sempre generalizado em áreas específicas, de modo que as
combinações possíveis das demais expressões são: ataque por corrosão uniforme - intensidade (leve, média e
severa) e extensão (localizado, disperso e generalizado).
Defeito (defect ). Condição prejudicial que debilita a utilidade de uma peça.
Deformação (distortion). Termo genérico utilizado para todos os defeitos relacionados com a conformação
normal dos metais.
Delignificação (delignification). Ataque químico na madeira, envolvendo a remoção da lignina e restando as
fibras de celulose na sua superfície externa.
Descarbonetação (decarburizing ). Perda de carbono de uma liga ferrosa, resultante do seu aquecimento em
um meio que reaja com o carbono, como o hidrogênio.
Descascamento ( peeling ). Deterioração manifestada na película de tinta e considerada como uma forma
agravante de escamação.
Desgaste (wear ). E a remoção gradual de partículas da superfície de um material sólido em movimento
relativo com outro sólido, ou em contato com líquidos ou gases.
Taxa de desgaste: é o valor que exprime a perda de espessura de um material em um determinado período. As unidades mais comuns são: ipy (polegada por ano), mm/a (milímetro por ano), mpy (milésimo de polegada
por ano).
A resistência que os materiais metálicos apresentam varia numa faixa muito grande, podendo ser
classificados segundo a taxa de desgaste, conforme se segue:
Taxa de desgaste/resistência: 0 - 0, 1 mm/a - excelente; 0, 1 - 0,2 mm/a - muito boa; 0,2 - 0,4 mm/a-
boa; 0,4 - 0,7 mm/a- regular; 0,7 - 1,3 mm/a- fraca; superior a 1,3 mm/a - não recomendável.
Deterioração (deterioration). Alterações prejudiciais indesejáveis sofridas por um material, apresentando-se
como desgaste, mudanças químicas ou alterações estruturais.
Dezincifiçação (dezincification). Corrosão de uma liga contendo zinco (usualmente latão), que envolve a
perda do Zn e deixa um resíduo superficial, ou depósito de um ou mais componentes menos ativos
(usualmente cobre, Cu).
Embaçamento (tarnish). Descoloração de uma superfície metálica devido à formação de uma película
contínua e aderente de produtos iniciais da corrosão.
Empenamento (warping ). Deformação sofrida por uma peça metálica decorrente de um aquecimento ou
resfriamento desigual entre as várias áreas da peça.
Empoamento (chalking ). Formação de um recobrimento de pó esbranquiçado na superfície da película de
tinta ou exatamente abaixo dela. Segundo a ASTM a intensidade com que aparece deve ser identificada nos
padrões 8, 6, 4 e 2.
Empolamento de tinta (blistering ). Tipo comum de avaria na película de tinta sob a forma de bolhas.
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Apêndice 1 – Terminologia geral 85
Segundo a ASTM, a intensidade com que aparecem deve ser classificada pelos termos: densa, meio-densa,
média e pouca; suas dimensões variam nos padrões 8, 6, 4 e 2.
Empolamento pelo hidrogênio (hydrogen blistering ). Formação de protuberância superficial, devido à
migração do hidrogênio atômico e retenção do hidrogênio molecular nas descontinuidades do metal.
Enferrujamento (rusting ). Corrosão eletroquímica do ferro, resultando na formação de produtos sobre a
superfície, consistindo principalmente em óxido férrico hidratado.
Enferrujamento de tinta ( paint rusting ). Deterioração manifestada, na ou por baixo da película de tinta, sob a
forma de coloração característica do enferrujamento existente, acompanhada ou não de desprendimento
localizado da película. Segundo a ASTM, há dois tipos a saber:
I) quando não acompanhado por empolamento e evidenciado por ferrugem aparente, variando de
intensidade entre 10, 9, 8, 7, 6 e 4;
2) quando acompanhado por empolamento e inicialmente não evidenciado por ferrugem aparente,
variando de intensidade entre 7, 6 e 4.
Envergamento (sagging ). Curvamento devido a uma diminuição na resistência estrutural de um tribo metálico
como um resultado de superaquecimento.
Erosão (erosion). Desgaste de metais ou outros materiais pela ação abrasiva de fluidos em movimento,
usualmente acelerado pela presença de partículas sólidas ou matéria em suspensão. Quando a corrosão
ocorre simultaneamente, o termo erosão-corrosão deve ser o usado. O desgaste por erosão pode-se aplicar,
por analogia, às considerações estabelecidas para a corrosão uniforme.
Erosão de tinta ( paint film erosion). Deterioração manifestada na película de tinta sob a forma de desgaste do
recobrimento. Com a exposição da película de base. Segundo a ASTM, a intensidade com que aparece deve
ser identificada nos padrões 8, 6, 4 e 2.
Escamação (scaling). Formação de escamas, duras e aderentes, provenientes da oxidação superficial a altatemperatura do metal ou liga.
Escamação de tinta (flaking, scaling). A deterioração manifestada nas películas de tinta pelo desprendimento
de fragmentos da própria película, ou da base ou da tinta anteriormente aplicada. Segundo a ASTM, a
intensidade é definida pelos padrões 8, 6, 4 e 2.
Embora a ASTM defina scaling (escamação de tinta) como sendo o mesmo fenômeno, na literatura
técnica considera-se que no flaking o fragmento de película desprendida seja menor que 6 mm ou a película
desprendida seja intermediária (falha parcial) e no scaling o fragmento de película desprendida seja maior que
6 mm ou a película desprendida seja de fundo (falha total).
Esfoliação (exfoliation). Um tipo de corrosão que progride paralelamente à superfície externa do metal, com
conseqüente desprendimento de camadas, lâminas ou escamas do metal, pela formação de produtos de
corrosão.
Fadiga (fatigue). Tendência à ruptura sob carga considerável inferior ao limite de resistência à tração, quando
o material é sujeito a ciclos repetidos de tensões.
Fadiga térmica (thermal fatigue). Tendência à ruptura sob condições cíclicas de aquecimento e resfriamento
ou gradientes térmicos através da seção do metal.
Falta de fusão (lack of fusion). Falha do metal de solda em não se fundir completamente com o metal-base ou
com os passes anteriores.
Fendilhamento (cracking ). Deterioração manifestada por pequenas trincas da película de tinta que penetram
até a superfície do substrato. Segundo a ASTM, os tipos apresentados classificam-se em: irregular, linear e
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Apêndice 1 – Terminologia geral 86
multidirecional e a intensidade varia nos padrões 8, 6, 4 e 2.
Fendilhamento por álcali (caustic embrittlement ). Caso particular da corrosão sob tensão fraturante do aço
carbono em presença de meios alcalinos.
Fissura (fissure). Pequena descontinuidade superficial ou profunda que ocorre entre diferentes partes de um
mesmo material.
Flocos (flakes). Pequenas trincas internas que aparecem nos metais ferrosos, visíveis em fraturas sob a forma
de pequenas áreas de coloração mais clara e brilhante. Quando a fratura apanha o fluxo transversalmente,
apresenta um aspecto semelhante a conchas, muitas vezes denominado "olho de peixe"; é freqüente em
soldas.
Fluência (creep). Fenômeno pelo qual os metais e ligas tendem a sofrer deformações plásticas contínuas,
quando submetidos por longos períodos a tensões constantes, porém inferiores ao limite de resistência normal
do material. O efeito é particularmente importante se a aplicação das tensões se der na temperatura vizinha
àquela de recristalização do metal ou liga.
Fragilidade a baixa temperatura (low temperature brittleness). Redução da tenacidade de um aço ferrítico
quando submetido ao impacto de tensões à baixa temperatura. A presença de um entalhe ou de uma
contração de tensões pode provocar sua ruptura súbita.
Fragilidade pelo hidrogênio (hydrogen embrittlement ). Perda de ductibilidade causada pela difusão de
hidrogênio no metal.
Fratura (fracture). Superfície da seção resultante do rompimento de uma peça.
Grafitização (grafitization). Mudança estrutural (decomposição da cementita ou carbonetos em cristal de ferro
e nódulos de grafite) que ocorre em certos tipos de aço ferrítico, quando aquecidos por longos períodos entre
as temperaturas de 440 e 760ºC.
Gretamento (cheking ). Deterioração que se manifesta na película de tinta por pequenas quebras superficiaisda película, não penetrantes. Segundo a ASTM os tipos apresentados classificam-se em: irregulares, linear e
tridirecional e a intensidade varia nos padrões 8, 6, 4 e 2.
Impingimento (impingement attack ). Corrosão-erosão localizada, ocasionada por fluxo turbulento de um
líquido ou por choque direto do líquido em certas áreas.
Impureza (impurity ). Qualquer substância metálica ou não, estranha à composição específica dos metais ou
ligas em que aparece geralmente como conseqüência do processo de fabricação.
Inclusão (inclusion). Fase não-metálica (geralmente óxidos, sulfetos e silicatos) não-constituinte do metal ou
liga considerado e que se forma durante a fusão do material.
Inclusão de escória (slag inclusion). Material sólido não-metálico retido no metal depositado ou entre este e o
metal-base, proveniente do revestimento do eletrodo ou do fluxo protetor dos eletrodos nus.
Lascamento (spalling ). Fendimento e fragmentação de partículas de uma superfície.
Mordedura de solda (undercutting ). Reentrância no metal de base que pode aparecer ao longo do pé do
cordão de solda.
Penetração incompleta (lack of penetration). Falha do metal depositado e do de base em fundirem-se
integralmente na raiz da junta soldada.
Poro ( pinhole porosity ). Pequena bolha encontrada no metal, podendo ou não emergir à superfície e nem
sempre visível devido a seu tamanho reduzido.
Putrefação (biological attack ). Ataque biológico na madeira, preferencialmente interno, envolvendo a absorção
da celulose pelos microorganismos e restando um resíduo rico em lignina.
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Apêndice 1 – Terminologia geral 87
Rebordo (overlap). Excesso de metal depositado no pé da solda. além da linha de fusão.
Salpicos ou respingos de solda (welding spatter ). Coalescência de metal além da raiz da solda ou fusão do
metal fora do cordão de solda. Pequenas bolhas de metal ou liga, podendo conter em seu interior fluxo de
solda.
Segregação (segregation). Distribuição localizada de impurezas nos metais ou ligas, ou diferenças de
concentração em ligas metálicas, resultantes de diferença de solubilidade, variação do ponto de fusão ou de
velocidade de esfriamento.
Sensitização (sensitization). Fenômeno que ocorre nos aços inoxidáveis austeníticos, devido à precipitação
de carboneto de cromo complexo nos contornos dos grãos, tornando-os suscetíveis à corrosão intergranular.
Tal precipitação ocorre quando aqueles aços são aquecidos entre 340 e 900 0C.
Sucata (scrap). Material metálico inadequado para uso direto, porém utilizável como refugo.
Tensões residuais (residual stresses). Tensões provenientes de deformação plástica não uniforme, presentes
em um corpo livre de esforços externos ou gradientes térmicos.
Trincas (cracks). Descontinuidades abertas na superfície ou internas, originadas das tensões localizadas,
cujos valores excedem ao limite de ruptura do material.
Vazamento (leaking ). Perda de líquido ou de gás através de ou entre superfícies que normalmente deveriam
ser estanques.
Vazio (shrinkage cavity ). Cavidade encontrada nos metais fundidos decorrente da contração na solidificação e
o progressivo resfriamento do metal em direção ao centro.
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88
APÊNDICE 2 - TERMOS USADOS EM METALURGIA
Aço carbono. Liga de ferro-carbono contendo de 0,008% até aproximadamente 2,0% de carbono e outros
elementos residuais, resultantes do processo de fabricação: fósforo, enxofre, manganês e silício.
Aço liga. Aço carbono que contém outros elementos de liga ou os elementos residuais em teores acima dosexistentes no aço carbono.
Aço de baixa liga. Aço contendo no máximo 10% de elementos de liga.
Aço inoxidável. Aço contendo, no mínimo, cerca de 12% de cromo.
Austenita ou ferro gama. Forma estável de ferro (910ºC-1400ºC) de estrutura cúbica de face centrada,
apresenta uma estrutura de grãos poligonais irregulares; tem boa resistência mecânica e apreciável tenacidade
e é magnética. A solubilidade máxima do carbono na austenita é 2%.
Bainita. Microestrutura de cementita dispersa em ferrita, obtida por transformação, em baixa temperatura (200
a 550ºC), da austenita.
Bronze. Liga de cobre e estanho.
Bronze de alumínio. Liga de cobre e alumínio.
Célula unitária. O menor volume que reproduz o reticulado cristalino através de sua repetição no espaço.
Cementação. Difusão de carbono na superfície do aço para alterar as propriedades da superfície. Esse
tratamento é feito colocando o aço em contato com uma substância capaz de fornecer carbono e aquecendo,
acima da zona crítica (900 a 950ºC). Processos usuais de cementação elevam o teor superficial do carbono até
1%.
Cementita. Carboneto ou carbeto de ferro (Fe3C) que contém 6,67% de carbono; muito dura e quebradiça; é
responsável pela elevada dureza e resistência dos aços de alto teor de carbono. A fórmula indica que a célula
unitária, orto rômbica, contém 12 átomos de ferro e 4 átomos de carbono.
Contorno do grão. Superfície entre dois grãos.
Corpo centrado. Célula unitária com átomos (íons) ocupando os vértices e o centro.
Deformação. Alteração do comprimento por unidade de comprimento inicial.
Deformação a frio. Deformação abaixo da temperatura de recristalização.
Dendrita. Cristal com forma de esqueleto.
Descamamento. Trincas que acompanham variações volumétricas provocadas por tensões.
Diagrama de equilíbrio. Apresentação gráfica das relações das fases com a composição e os fatores
ambientes.Dureza. Resistência à penetração (risco) que um material apresenta.
Dureza Rockwell. Um ensaio utilizando uma esfera de aço, onde a profundidade da impressão provocada pela
esfera é a medida da dureza.
Dutibilidade. Deformação permanente que antecede a ruptura.
Elasticidade. Tensão máxima que ainda provoca deformação elástica.
Encruamento. Aumento da dureza que acompanha um trabalho de deformação.
Eutético (sistema binário). Reação termicamente reversível em que uma fase líquida está em equilíbrio com
duas fases sólidas. No diagrama ferro-carbono, o ponto correspondente a 4,3% C e 1130ºC corresponde a um
eutético:
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Apêndice 2 – Termos usados em metalurgia 89
resfriamento
liga ferro-carbono (1) <------------->ferro gama (s) + (austenita) + cementita (s)
aquecimento
Eutetóide. Reação termicamente reversível em que uma fase sólida está em equilíbrio com duas fases
sólidas. No diagrama ferro-carbono, o ponto correspondente a 0,8% C e 7230C corresponde a um eutetóide:
resfriamento
perlita (s) <-----------> (ferrita) (s) + ferro alfa + cementita (s)
aquecimento
Extrusão. Operação de conformação provocada pela passagem do material através de uma matriz.
Faces centradas. Célula unitária com átomos (íons) ocupando os vértices e os centros das faces.
Fadiga. Tendência a romper sob a ação de esforços cíclicos.
Fase sigma. Fase quebradiça da liga ferro-carbono contendo 42 a 48% Cr que pode ocorrer nos aços
inoxidáveis ferríticos com teor de cromo acima de 23%. Esta fase reduz a dutibilidade, a tenacidade, a
resistência à corrosão do aço, tornando-o muito frágil e com alta dureza. Tal fato motiva o aparecimento de
trincas durante o resfriamento a partir da temperatura de utilização e especialmente durante a soldagem. O
aparecimento desta fase é acelerado pelas presenças de Ni, Mn e Si, e ocorre mais rapidamente em
temperaturas em torno de 475ºC.
Ferrita. Ferro que apresenta estrutura cúbica de corpo centrado ou liga de ferro baseada nesta estrutura.
Ferro fundido. Liga de ferro-carbono com teores de carbono acima de 2,06%.
Ferro fundido branco. Sem a presença de grafite, a superfície fraturada do ferro fundido apresenta-se com
cor branca, daí o nome de ferro fundido branco. O elevado teor de cementita torna o ferro branco um material
não-dúctil, muito frágil e com superfície resistente à abrasão, em virtude das partículas duras.
Ferro fundido cinzento. Ferro fundido com grafite lamelar formada durante a solidificação.Ferro fundido maleável. Ferro fundido obtido através de um tratamento térmico que provoca a formação da
grafite, a partir da dissociação do Fe3C. A microestrutura resultante apresenta alguma dutibilidade..
Ferro fundido nodular . Ferro fundido com grafite esférica na microestrutura.
Folha de flandres. Chapa fina (0,30 mm a 6,0 mm de espessura) recoberta de estanho.
Formas alotrópicas do ferro
O ferro tem ponto de fusão normal 1535ºC e apresenta três formas alotrópicas.
Faixa de temperatura sob pressão de 1 atm, na qual a fase existente em equilíbrio:
ferro- ou -ferrita: até 910ºC
ferro- ou -ferrita: 910ºC –1390ºC
ferro- ou -ferrita: 1390ºC –1535ºC.
Estas formas alotrópicas caracterizam-se por apresentarem reticulados cristalinos diferentes:
ferro-: estrutura cúbica de corpo centrado (os átomos ocupam os vértices e o centro do cubo).
ferro-: estrutura cúbica de face centrada (os átomos ocupam os vértices e os centros das faces do cubo).
ferro-: estrutura cúbica de corpo centrada.
(O nome ferrita é muitas vezes usado como sinônimo de ferro puro, especialmente referindo-se a cristais de
ferro no aço e outras ligas.)
As variedades e são as mais importantes: é fortemente magnético, mas a não é magnética.
Outra diferença importante entre estas variedades é em relação ao poder solvente do carbono: -ferro pode
solubilizar até cerca de 2,06% de carbono a 11470C, formando solução sólida (esta solução sólida é chamada
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Apêndice 2 – Termos usados em metalurgia 90
austenita). À medida que a temperatura decresce, a solubilidade do carbono diminui, até que a 723ºC ela é de
apenas 0,8% de carbono. O ferro- só pode solubilizar, no máximo, 0,025% de carbono a 723ºC. À
temperatura ambiente a solubilidade é de 0,008% de carbono. Até esta solubilidade o produto siderúrgico é
conhecido como ferro comercialmente puro.
Grafite. A forma mais comum do carbono (estrutura lamelar): hexágonos cujos vértices são ocupados por
átomos de carbono, dispostos em grafite nodular.
Carbono sob a forma esférica. Produto da grafitização do carbono existente no ferro fundido.
Grão. Cristal individual.
Hipereutetóide (aço). Aço com teor de carbono mais elevado que 0,8%.
Hipoeutetóide (aço). Aço com teor de carbono até 0,8%.
Latão. Liga de cobre e zinco.
Ledeburita. Microestrutura eutética de austenita e cementita.
Liga metálica. Material contendo dois ou mais elementos, sendo um deles metal.
Limite de escoamento. Resistência máxima a deformação elástica.
Limite de fadiga. Tensão máxima cíclica que pode ser aplicada num material de modo que ele resista a um
número infinito de ciclos.
Lingote. Peça fundida em moldes de dimensões conhecidas, que posteriormente será laminada ou forrada.
Liquidus. Linha do diagrama de fases, lugar geométrico das temperaturas acima dos quais só existe líquido.
Lupa austenítica. Região do diagrama ferro-carbono em que todas as ligas de percentagens superiores a 12
ou 13% de cromo se solidificam em forma de ferrita.
Maleabilidade. Propriedade que permite a conformação de uma liga metálica por deformação.
Martensita. Fase metaestável que corresponde a uma solução sólida supersaturada de carbono em ferro alfa
(estrutura cúbica de corpo centrado). A martensita resulta de um tratamento térmico com uma velocidade deesfriamento da austenita muito rápida que não permite a expulsão do carbono da solução sólida para formar
Fe3C. Ocorre então a transformação alotrópica do ferro gama para o ferro alfa. A distorção do reticulado cúbico
de corpo centrado provocado por este tratamento é responsável pela sua extrema dureza.
Martensita revenida. Microestrutura de ferrita e cementita obtida pelo aquecimento da austenita entre as
temperaturas de 150 a 230ºC.
Matriz (microestrutura). Fase contínua na qual outra fase está dispersa.
Meios de resfriamento. Os meios de resfriamento usados no tratamento térmico do aço são: ambiente do
forno, ar e meios líquidos. Estes são água, soluções aquosas de NaOH, NaCl ou Na 2CO3, óleo, tetracloreto de
carbono. Na escolha do meio de resfriamento devem ser consideradas a estrutura final e as dimensões e forma
da peça.
Metaestável. Equilíbrio temporário.
Metalurgia do pó. Técnica de aglomerar pós metálicos na forma de peças utilizáveis na indústria.
Microestrutura. Estrutura com heterogeneidades perceptíveis apenas ao microscópio.
Peritético (sistema binário). Uma reação termicamente reversível do tipo:
resfriamento
sólido 1 + líquido <---------> sólido 2
aquecimentoPerlita. Microestrutura da liga ferro-carbono constituída de ferrita e cementita lamelares contendo 0,8%.
Prata de lei. Liga de prata com 7,5% Cu (máximo de solubilidade do cobre na prata).
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Apêndice 2 – Termos usados em metalurgia 91
Recozimento. Tratamento térmico realizado com um dos objetivos:
-remover tensões provocadas por tratamento mecânico a frio ou a quente;
-diminuir a dureza para melhorar a usinabilidade do aço;
-alterar as propriedades mecânicas como resistência, dutibilidade;
-ajustar as dimensões do grão;
-regularizar a textura bruta de fusão;
-remover gases;
-produzir uma microestrutura definida.
As estruturas resultantes do recozimento são perlita e ferrita (aços hipoeutetóides), cementita e perlita (aços
hipereutetóides) e perlita (aços eutetóides).
O recozimento pleno consiste no aquecimento do aço acima da zona crítica seguido de resfriamento lento.
O recozimento isotérmico ou cíclico consiste no aquecimento do aço acima da zona crítica seguido de
resfriamento rápido até uma temperatura situada no interior da parte superior do diagrama. Depois de certo
tempo o esfriamento é feito até a temperatura ambiente.
Recristalização. Formação de novos grãos recozidos a partir de grãos previamente encruados.
Resiliéncia. Capacidade de o material absorver e devolver energia sem deformação permanente.
Revenido. É o tratamento térmico que elimina a maior parte dos inconvenientes provocados pela têmpera.
Remove tensões internas, corrige dureza excessiva e fragilidade, aumentando a dutibilidade e tenacidade do
material. Deve ser feito logo após a têmpera para evitar possível ruptura da peça.
Rigidez. Propriedade de resistir à deformação elástica.
Sinterização. Aglomeração por meios térmicos.
Soldagem. Operação de junção envolvendo geralmente a fusão das partes a serem unidas.
Solidus. Linha do diagrama de fases e lugar geométrico das temperaturas abaixo das quais só se tem fasesólida.
Solvus. Curva que indica a solubilidade de uma fase sólida em outra, em um diagrama de fases.
Tamanho do grão. Diâmetro estatístico de grão ao longo de uma seção realizada ao acaso.
Têmpera. Tratamento térmico que consiste no resfriamento rápido do aço de uma temperatura superior (cerca
de 50ºC) à sua temperatura crítica em um meio de resfriamento.
O objetivo da têmpera é a obtenção da estrutura martensítica e conseqüentemente o aumento do limite de
resistência à tração e o aumento da dureza. A redução da dutibilidade, da tenacidade e a ocorrência de
tensões internas são atenuadas ou eliminadas pelo revenido.
Temperatura crítica. É a temperatura, correspondente à área limitada pelas linhas de transformação GS. SE,
EA no diagrama ferro-carbono.
Temperatura de recristalização. Temperatura acima da qual a cristalização é espontânea em geral de um
terço a dois terços da temperatura absoluta de fusão.
Tenacidade. Propriedade que o material tem de absorver energia sem se romper.
Tensões residuais. Tensões internas provocadas por deformações térmicas ou mecânicas.
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92
APÊNDICE 3 - CLASSIFICAÇÃO DOS AÇOS INOXIDÁVEIS
Os aços podem ser classificados tendo em vista a composição ou a microestrutura que apresentam a
temperatura ambiente. Relativo à composição os aços são classificados de modo a se caracterizar a presença
dos diferentes elementos. Usa-se um conjunto de quatro algarismos no qual os dois últimos indicam o númerode centésimos por cento de carbono existente no aço. Por exemplo, um aço 4020 possui um teor de carbono
em torno de 0,2%. Os dois primeiros algarismos indicam o tipo de elemento de liga adicionado ao ferro. Os
primeiros algarismos sendo 1, 2, 3, 4 indicam aços ao carbono, aços ao níquel, aços ao níquel-cromo, aços ao
molibdênio, respectivamente. Assim o aço 31XX é um aço níquel-cromo.
Estas designações são aceitas como padrão pela AISI ( American Iron and Steel Institute) e pela SAE
(Society of Automotive Engineers). A letra C (na classificação AISI) indica um aço produzido pelo processo
Siemens-Martin básico; a letra E indica aço produzido pelo processo elétrico básico; a letra B indica aço
produzido pelo processo Bessemer.
A classificação dos aços tendo em vista a microestrutura na temperatura ambiente, só é aplicável para
os aços inoxidáveis (> 12% Cr). Estes aços são classificados:
a) Ferríticos (série 400 da AISI);
b) Martensíticos (série 400 da AISI);
c) Austeníticos (séries 200 e 300);
d) Ferríticos-austeníticos.
Destes tipos só os aços martensíticos podem aumentar a dureza por tratamento térmico (são
temperáveis).
Aços inoxidáveis ferríticos. São aços ao cromo (11 a 27%).
A estrutura destes aços será sempre ferrítica qualquer que seja a velocidade de resfriamento, são
"aços intemperáveis".
A dureza destes aços só pode ser aumentada através de trabalho mecânico a frio. Por isso o único
tratamento térmico possível é o recozimento para aliviar as tensões provocadas pelo encruamento.
Na classificação AISI estes aços obedecem a série 4 - -, onde os dois últimos algarismos não oferecem
informação significativa.
Na Tabela 3.1 estão listados alguns dos aços ferríticos mais importantes.
Aços inoxidáveis martensíticos. São aços cromo (11 a 18% Cr). São aços temperáveis podendo
conter baixo, médio e alto teor de carbono (C). Quanto menor o teor de C mais deformável será o aço, a frio oua quente. Estes aços devem ser empregados em peças que requeiram têmpera, pois este tratamento favorece
a resistência à corrosão. Na classificação AISI estes aços obedecem a série 4- -, onde os dois últimos
algarismos não oferecem informação significativa. A temperatura de têmpera, quanto mais alta, mais ajuda na
resistência à corrosão, porque mais supersaturada fica a martensita e mais difícil a precipitação posterior de
carbonetos de cromo.
Na Tabela 3.2 estão citados alguns dos aços martensíticos mais importantes.
Aços inoxidáveis austeníticos. São aços cromo-níquel, com teores de cromo entre 16 e 26% e de
níquel de 7 a 22%.
O níquel está presente nestes aços para austenizá-los, aumentando a sua resistência mecânica e
acelerando a formação da camada protetora de óxido de cromo. A dureza destes aços só pode ser obtida
através de tratamento mecânico.
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Apêndice 3 – Classificação dos aços inoxidáveis 93
Estes aços estão sujeitos à corrosão intergranular, que é evitada através da adição de titânio com
teores maiores ou igual a cinco ou dez vezes o de C respectivamente, ou nióbio com teores maiores ou iguais
a cinco ou dez vezes o de C respectivamente, cujos carbonetos se precipitam antes do carboneto de cromo.
Na classificação AISI estes aços obedecem a série 3 - -, onde os últimos algarismos não oferecem
informação significativa.
É comum a designação dos aços inoxidáveis austeníticos como aço18-8(18%Cr e 8%Ni).
Os aços 304 L e 316 L têm baixo teor de carbono (< 0,03%).
A Tabela 3.3 apresenta alguns dos aços inoxidáveis austeníticos mais importantes. Os dados
apresentados nesta tabela e nas anteriores (3.1 e 3.2) foram retirados de Chiaverini (Chiaverini, V. - Aços
carbono e aços liga-ABM-1965 , S.Paulo).
Tabela 3.1 Aços inoxidáveis ferríticos.
Tipo
AISI
Compos ição Quím ic a (% ) Ob servações
C Cr Outros Elementos
405 0,08 máx 11,5 –13,5 Al – 0,10 –0,30Para tubos de permutadores de calor emgeral; muito empregado em solda. O alcoopera para não formar martensita.
406 0,15 máx 12,0-14,0 Al 3,50-4,50Empregado em rsistências elétricas, devido
ao alto Al que evita oxidação emtemperatura alta.
430 0,12 máx 14,0-18,0 --É o de melhor deformação plástica (usado
em frisos enfeites, chapas pararevestimentos e recipientes).
430 F 0,12 máx 14,0-18,0P ou S ou Se-0,07
min
Mo ou Zr – 0,60 máxË o aço ferrítico de melhor usinabilidade
442 0,20 máx 18,0-23,0 --Para peças fixas de fornos e permutadores
de calor.
443 0,20 máx 18,0-23,0
Cu – 0,90-1,25
Si – 0,75 máx
Ni – 0,50 máx
Acentuada resitência à corrosão; empregadoem equipamentos com alta temperatura.
446 0,35 máx 23,0-27,0 N2 – 0,25 máxË o ferrítico de máxima resistência à
corrosão, até cerca de 1200 0C. Usado emqueimadores, alças de caldeiras, fornos, etc.
Tabela 3.2 Aços inoxidáveis martensíticos
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Apêndice 3 – Classificação dos aços inoxidáveis 94
Tipo AISI
Compos ição Químic a (% ) Ob servações
C Cr Outros Elementos
403 0,15 máx. 11,5-13,5Si – 0,50 máx.
Mn – 1,00 máx.Para pás de turbinas, compressores,
ventiladores, etc. É forjável.
410 0,15 máx. 11,5-13,5 Si – 1,00 máx.Mn – 1,00 máx.
É o mais barato entre os inoxidáveistemperáveis. Usos gerais.
414 0,15 máx. 11,5-13,5Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx. Aplicável especialmente em molas para
ambientes corrosivos.
416 0,15 máx. 12,0-14,0
P ou S ou Se-0,07 mín.
Mo ou Zr – 0,60 máx
Si – 0,50 máx.
Mn – 1,00 máx.
É o 403 com melhor usinabilidade, empregadoem peças de usinagem fina e que requeiram
têmpera.
420 0,15 min. 12,0-14,0Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx.Empregado em cutelaria (mancais, válvulas,tesouras, bisturis e instrumentos cirurgicos).
420 F 0,30-0,40 12,0-14,0 Igual ao 416 Aço inox de cutelaria e com boa usinabilidade.
431 0,20 máx. 15,0-17,0Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx.
É o de melhor resistência à corrosãoepropriedades mecânicas entre os inox
martensíticos.
440 A 0,60-0,75 16-18
Mo – 0,75 máx.
Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx.
Empregado em cutelaria com boa resistência aodesgaste.
440 B 0,75-0,95 16-18
Mo – 0,75 máx.
Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx.
Molas e em resistência ao desgaste.
440 C 0,95-1,20 16-18
Mo – 0,75 máx.
Si – 1,00 máx.
Mn – 1,00 máx.
Máxima resistência ao desgaste; empregado emmancais anti-fricção.
Tabela 3.3 Aços inoxidáveis austeníticos
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Apêndice 3 – Classificação dos aços inoxidáveis 95
Tipo
AISI
Compos ição Químic a (% ) Ob servações
C Cr Ni Outros Elementos
301 0,08-0,2 16-18 6-8Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
Boa deformabilidade, com finssemelhantes ao 430, porém com
maior resistência a corrosão emecânica.
302 0,08-0,2 17-19 8-10Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máxUm pouco superior ao 301 na
resistência mecânica.
302 B 0,08-0,2 17-19 8-10Si – 2,0 –3,0
Mn – 2,0 máxO Si evita a formação de carepas a
altas temperaturas.
303 0,15 máx 18-20 8-10
P ou S ou Se – 0,07 mín
Zr ou Mo – 0,60 máx
Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
É o 18-8 usinável; para eixos,parafusos e porcas.
304 0,08 máx 18-20 8-11Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
C muito baixo, grandesoldabilidade.
308 0,08 máx 19-21 10-12Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
É o 18-8 de maior resistência àcorrosão (usado em eletrodos em
eletrodos de solda)
309 0,20 máx 22-24 12-15Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máxBoa resistência à corrosão a
temperaturas altas.
309 S 0,08 máx 22-24 12-15Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máxBoa soldabilidade e para trabalho e,
altas temperaturas.
310 0,25 máx 24-26 19-22Si – 1,5 máx
Mn – 2,0 máxResistente à corrosão em altas
temperaturas (até 1100 0C).
316 0,10 máx 16-18 10-14
Mo – 2-3%
Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
Muito empregado na indústriaQuímica.
317 0,10 máx 18-20 11-14
Mo – 3-4 %
Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
É o 316 com melhor resistência acorrosão.
321 0,08 máx 17-19 8-11
Ti – 5 x C mín
Si – 1,0 máx
Mn – 2,0 máx
18-8 para resistir à corrosãointercristalina.
347 0,08 máx 17-19 9-12
Nb – 10 x C mín
Si – 1,0 máxMn – 2,0 máx
18-8 para resistir à corrosão
intercristalina e trabalhos em altastemperaturas.
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