Corrosão de materiais resumo

 

 

 

Corrosão de materiais resumo

 

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Corrosão de materiais resumo

Corrosão

  • A corrosão consiste na deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos.
  • A corrosão pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metálicos como os aços ou as ligas de cobre, por exemplo, ou não metálicos, como plásticos, cerâmicas ou concreto.
  • A ênfase aqui descrita será sobre a corrosão dos materiais metálicos. Esta corrosão é denominada corrosão metálica.

 

Os Problemas de Corrosão

  • Selecionar material com inadequada resistência à corrosão para uma determinada aplicação pode ser um oneroso. Perdas diretas e indiretas que podem resultar de um ataque corrosivo podem ser:
    • Quebra de equipamento e prejuízos.
    • Substituição prematura de equipamentos com reflexos no custo industrial.
    • Necessidade de projetos superdimensionados para suportar os efeitos da corrosão: exemplo aumento nas espessuras, diâmetros etc.
    • Paralisação inesperada do equipamento causando transtornos no planejamento de produção.
    • Perda de um produto (exemplo, se uma tubulação de um sistema hidráulico desenvolve um vazamento devido a uma corrosão induzida, contaminando o produto ).
    • Perda de eficiência (exemplo, produtos gerados pela corrosão diminuem a velocidade de transferência de calor em um sistema de resfriamento )
      • Algumas destas perdas indiretas podem custar mais que a diferença de preço entre um material que teria uma performance satisfatória e outro que não. Portanto é importante considerar o potencial de perdas indiretas devido à corrosão quando for feita a seleção do material a ser aplicado.
        Corrosão também constitui um significativo risco de segurança quando a falha ocorre em partes críticas de um meio de transporte.
      • Além dos aspectos econômicos e segurança, corrosão é importante do ponto de vista de conservação de recursos de materiais.

 

Classificação dos Processos de Corrosão

  • Dependendo do tipo de ação do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deterioração por corrosão:
    • Corrosão Eletroquímica
    • Corrosão Química.

 

      • Os processos de corrosão eletroquímica são mais freqüentes na natureza e se caracterizam basicamente por:
        • Necessariamente na presença de água no estado líquido;
        • Temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água, sendo a grande maioria na temperatura ambiente;
        • Formação de uma pilha ou célula de corrosão, com a circulação de elétrons na superfície metálica.

 

          • Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos presentes no meio, O2, S, H2S, CO2 entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos.
          • Conclui-se, portanto, que nestes casos a corrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos.

 

  • Os processos de corrosão química são, por vezes, denominados corrosão ou oxidação em altas temperaturas.
  • Estes processos são menos freqüentes na natureza, envolvendo operações onde as temperaturas são elevadas.
  • Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:
    • ausência da água líquida;
    • temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho da água;
    • interação direta entre o metal e o meio corrosivo.
  • Como na corrosão química não se necessita de água líquida, ela também é denominada em meio não aquoso ou corrosão seca.

 

Principais Formas de Corrosão:

  • Corrosão Uniforme Geral: Ataque corrosivo caracterizado por uma diminuição da espessura do material devido uma perda regular de metal da superfície corroída.
  • Atmosférica: Corrosão ou degradação do material quando exposto ao ar e seus poluentes principalmente em atmosferas úmidas. Ex. Estrutura metálica de aço abandonada, caixa d’agua, pontes metálica, etc.
  • Galvânica: Corrosão que ocorre quando metais ou ligas com potenciais eletro-químicos diferentes são acoplados um ao outro. Ex. corrosão do parafuso de ferro na antena de TV que é fabricada de alumínio.
  • Corrente de Fuga: Corrosão causada por fuga de corrente elétrica contínua devido a um aterramento elétrico mal executado.
  • Biológica Geral: Corrosão microbiológica refere-se a corrosão e perda de metal causada por microorganismos. É caracterizada por pequenas colônias dispersas. Ex. corrosão da hélice de barcos quando microorganismos a ela se agregam liberando ou absorvendo oxigênio. Este fenômeno é particularmente observado em indústrias de conservas alimentícias.
  • Sais Fundidos: Corrosão de metais devido à ação de vapores de sais fundidos. Ex. Instalações de tratamento térmico de metais onde o aquecimento e feito através de sais fundidos.
  • Metais Líquidos: Degradação corrosiva de metais em presença de certos metais líquidos como mercúrio, zinco, chumbo e cádmio. Esta ação corrosiva pode provocar: dissolução química metal/metal (amalgamação), fragilização e quebra.
  • Alta Temperatura: Corrosão pela reação de metais expostos a agentes oxidantes a altas temperaturas provocando: Oxidação, Sulfetação, Carbonização e outras formas menos comuns. Ex. metais ou ligas quando aquecidos a partir de um combustível contaminado, por exemplo, com enxofre.

Corrosão Localizada (Toda ou a maioria da perda metálica ocorre em discretas áreas)

  • Filiforme: Ocorre em superfícies pintadas com um delgado filme de tinta base orgânica, tipicamente 0.1mm de espessura, caracterizado pela aparência de finos filamentos em direções semi-aleatórias de uma ou mais fontes.
  • Fissura: Corrosão que ocorre em trincas, estreitas aberturas ou espaços metal/metal ou não-metal/metal.
  • Corrosão por Pontos: Corrosão extremamente localizada caracterizada por aparecimento de pequenas depressões sobre a superfície metálica. A corrosão por pontos é observada sobre superfícies com pouca ou nenhuma corrosão generalizada.
  • Microbiológica localizada: Corrosão que ocorre quando organismos biológicos são a única causa ou fator de aceleração na corrosão localizada.

 

Corrosão Devido a Fatores Metalúrgicos (Formas de ataque onde a metalurgia exerce uma significante influência)

  • Intergranular: Corrosão que ocorre quando a velocidade de corrosão das áreas de contorno de grãos (metalúrgicos) de uma liga excede àquela do interior do grão. Este fenômeno ocasiona a migração de elementos em direção aos contornos de grãos e o conseqüente empobrecimento da matriz metalúrgica.
  • Deslocamento: Uma forma de corrosão caracterizada pela remoção preferencial de um dos componentes da liga deixando para traz uma estrutura residual alterada.

 

Fatores que Potencializam a Ação Degradante da Corrosão

  • Erosão: Remoção do material superficial pela ação de vários impactos de partículas sólidas ou líquidas.
  • Fricção: Atrito entre duas superfícies metálicas ou não.
  • Cavitação: O fenômeno cavitação ocorre e, áreas com altas velocidades de fluxos e rápidas mudanças de pressões. Isto causa colapso de bolhas de gás ou vapor projetando forças poderosas na superfície metálica removendo a camada de passivação e desta forma potencializando a corrosão.
  • Fadiga: É o resultado de ações combinadas de tensões cíclicas.
  • Ruptura Induzida Pelo Meio Ambiente: Formas de falhas que são produzidas em materiais com tensões residuais.
  • Trincas sob tensão: Propagação de trinca devido a uma tensão aplicada.

 

 

MÉTODOS QUE MELHORAM A RESISTÊNCIA À CORROSÃO

  • Alguns materiais de elevado uso industrial possuem baixa resistência a corrosão na maioria dos meios. Esta resistência pode ser melhorada, ampliada ou até mesmo obtida no seu mais elevado grau, utilizando técnicas ou métodos de proteção anticorrosiva.

 

Revestimentos

  • Os revestimentos constituem-se em películas interpostas entre o metal e o meio corrosivo, ampliando a resistência à corrosão do material metálico.
  • Esta película pode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das películas metálicas mais catódicas que o metal de base, ou protegê-lo por ação galvânica, ou ainda, se constituem numa barreira entre o metal e o meio.
  • Os revestimentos podem ser: metálicos, não metálicos inorgânicos ou orgânicos e a sua utilização pode ser no aumento da resistência à corrosão atmosférica, na imersão e na corrosão pelo solo.

Inibidores de Corrosão

  • O aumento da resistência à corrosão pelo uso dos inibidores de corrosão constitui-se em uma técnica muito utilizada, especialmente quando o meio corrosivo é líquido.
  • Os inibidores são compostos químicos adicionados ao meio que promovem polarização anódica ou catódica, ou são formadores de película que aumentam a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas.

 

Técnicas de Modificação do Meio Corrosivo

  • Além dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outras técnicas importantes de modificação do meio, dentre elas vale destacar a desaeração e o controle do pH.
  • A desaeração consiste na retirada de oxigênio do meio, sendo o oxigênio um agente despolarizante, com a sua retirada favorece-se a polarização catódica com a conseqüente diminuição da intensidade do processo corrosivo.
  • O controle de pH visa favorecer a passivação dos metais, que se tornam passivos com o pH ligeiramente básico.
  • Estes dois métodos de aumento da resistência a corrosão são muito utilizados em sistemas de água de refrigeração, água de caldeira, água de injeção em poços de petróleo, em fluidos diversos como os de perfuração de poços de petróleo e os de complementação.

 

Fonte do documento:http://www.agracadaquimica.com.br/quimica/arealegal/outros/97.doc

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Corrosão de materiais resumo

Corrosão de metais
A corrosão é um tipo de deterioração que pode ser facilmente encontrada em obras metálicas. O aço oxida quando em contacto com gases nocivos ou humidade, necessitando por isso de cuidados para prolongar sua durabilidade. A corrosão é um processo de deterioração do material que produz alterações prejudiciais e indesejáveis nos elementos estruturais. Sendo o produto da corrosão um elemento diferente do material original, a liga acaba perdendo suas qualidades essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade, ductilidade, estética, etc.
Em certos casos quando a corrosão está em níveis elevados, torna-se impraticável sua remoção, sendo portanto a prevenção e controle as melhores formas de evitar problemas.

Tipos de corrosão
1 Corrosão uniforme
Mais comum e facilmente controlável, consiste em uma camada visível de óxido de ferro pouco aderente que se forma em toda a extensão do perfil. É caracterizada pela perda uniforme de massa e consequente diminuição da secção transversal da peça.
Esse tipo de corrosão ocorre devido à exposição directa do aço carbono a um ambiente agressivo e à falta de um sistema protector.
Comummente, o sistema protector pode-se romper durante o transporte ou manuseio da peça, devendo ser rapidamente reparado, antes que ocorra a formação de pilhas de acção local ou arejamento diferencial.
Prevenção e Controle: Dependendo do grau de deterioração da peça, pode-se apenas realizar uma limpeza superficial com jacto de areia e renovar a pintura antiga. Em corrosões avançadas, deve-se optar pelo reforço ou substituição dos elementos danificados.
Em qualquer caso é preciso a limpeza adequada da superfície danificada.
A corrosão uniforme pode ser evitada com a inspecção regular da estrutura e com o uso de ligas especiais como o aço inoxidável. Sua localização é uma das mais simplificadas e permite que problemas sejam evitados quando se existe serviços de manutenção preventiva.
Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micropilhas de acção local e é, provavelmente, o mais comum dos tipos de corrosão principalmente nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que provocam uma acção uniforme sobre a superfície metálica.

 

2 Corrosão Galvânica
Esse tipo de corrosão ocorre devido a formação de uma pilha electrolítica quando utilizados metais diferentes. As peças metálicas podem se comportar como eléctrodos e promover os efeitos químicos de oxidação e redução.
É fácil encontrar esse tipo de contacto em construções. A galvanização de parafusos, porcas e arruelas; torres metálicas de transmissão de energia que são inteiramente constituídas de elementos galvanizados, esquadrias de alumínio encostadas indevidamente na estrutura e diversos outros casos decorrentes da inadequação de projectos
Atrás temos um exemplo do que pode ocorrer do contacto de telhas galvanizadas ou de alumínio com a estrutura, da criação de furos nas peças estruturais e fixação das telhas com parafusos galvanizados.
Prevenção e Controle: Ela é evitada através do isolamento dos metais ou da utilização de ligas com valores próximos na série Galvânica.
Uma forma muito utilizada é a protecção catódica, que consiste em fazer com que os elementos estruturais se comportem como cátodos de uma pilha electrolítica com o uso de metais de sacrifício. Dessa forma, a estrutura funcionará como agente oxidante e receberá corrente eléctrica do meio, não perdendo electrões para outros metais.

3 Corrosão por concentração diferencial
Os processos corrosivos ocasionados por variação na concentração de determinados agentes no meio provocam também, de um modo geral corrosão localizada. São resultantes da acção de pilhas de concentração iónica diferencial e pilhas de arejamento diferencial.
Os principais processos corrosivos por concentração diferencial são: a corrosão por concentração iónica diferencial, a corrosão por arejamento diferencial, a corrosão em frestas e a corrosão filiforme.

3-1 Corrosão por concentração iónica diferencial
Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de iões do metal no electrólito. Como resultado ter-se-á potenciais electroquímicos diferentes e consequentemente uma pilha onde a área em contacto com menor concentração funcionará como ânodo e a área em contacto com maior concentração como cátodo.

3-2 Corrosão por arejamento diferencial
Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de oxigénio no electrólito.
Como o potencial electroquímico de um material metálico torna-se cada vez mais catódico quanto maior for a concentração de oxigénio no meio ao seu redor, as áreas com contacto com maior concentração de oxigénio serão catódicas, enquanto que aquelas com contacto com menor concentração serão anódicas.
A corrosão por arejamento diferencial ocorre com muita frequência na interface de saída de uma estrutura do solo ou da água para a atmosfera.

3-3 Corrosão por frestas
Ocorre em locais que duas superfícies estão em contacto ou muito próximas (0,025 a 0,1 mm).
Devido a tensão superficial da água, esta se aloja nas fendas disponíveis e tende a causar pilhas de arejamento diferencial, onde a concentração de oxigénio nas bordas é superior à concentração da área mais interna da fenda, fazendo dessa uma região anódica. Como consequência, o processo de corrosão se concentra na parte mais profunda da fresta, dificultando o acesso e o diagnóstico desse problema.
Em geral, esse problema afecta somente pequenas partes da estrutura, sendo portanto mais perigosa do que a corrosão uniforme, cujo alarme é mais visível.
Prevenção e Controle: Se a corrosão estiver em estágio inicial, pode-se recorrer à limpeza superficial, secagem do interior da fenda e vedação com um líquido selante, aplicando-se posteriormente um revestimento protector. Se a corrosão estiver em nível avançado, torna-se necessário como nos outros processos o reforço ou substituição de peças.
As frestas estão sujeitas a formação de pilhas de arejamento diferencial e de concentração iónica diferencial. Quando o meio é líquido ocorre preferencialmente as pilhas de concentração iónica diferencial e quando o meio é gasoso tende a ocorrer as pilhas de arejamento diferencial.
Frestas ocorrem normalmente em juntas soldadas com chapas sobrepostas, em juntas rebitadas, em ligações flangeadas, em ligações roscadas, em revestimentos com chapas aparafusadas, dentre outras situações geradoras de frestas. De qualquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciais de corrosão.

3-4 Corrosão filiforme
Designa-se corrosão filiforme a um tipo de corrosão que se processa sob filmes de revestimentos, especialmente de pintura. Acredita-se que a corrosão filiforme tenha um mecanismo semelhante à corrosão em frestas, devido a arejamento diferencial provocada por defeito no filme de pintura, embora o mecanismo real não seja ainda bem conhecido. De modo geral o processo corrosivo começa nas bordas, progride unifilarmente apresentando a interessante característica de reflectir com o mesmo ângulo de incidência em obstáculos.

4 Corrosão selectiva
Os processos corrosivos denominados de corrosão selectiva são aqueles em que se tenha a formação de um par galvânico devido a grande diferença de nobreza entre dois elementos de uma liga metálica. Os dois principais tipos de corrosão selectiva são a grafítica e a dezincificação.

4.1 Corrosão grafítica
Designa-se corrosão grafítica ao processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos e no ferro fundido nodular.
O ferro fundido é normalmente usado para tubulações de água, de esgotos, drenagem, dentre outras.
Sendo o grafite um material muito mais catódico que o ferro, os veios ou nódulos de grafite do ferro fundido agem como área catódica enquanto o ferro age como área anódica transformando-se em produto de corrosão.
Observa-se então em tubos velhos de ferro fundido, que se pode com uma faca ou canivete desagregar com facilidade a parede do tubo à semelhança de um bloco de grafite.
A corrosão grafítica, em geral, não contra-indica a utilização dos tubos de ferro fundido para os usos normais, porque as exigências de pressões pequenas e o tubo suporta bem, mesmo quando corroído. Para minimizar os problemas de corrosão grafítica é prática usual revestir os tubos, internamente com argamassa de cimento e externamente com um revestimento adequado por tubulações enterradas.

4.2 Corrosão por dezincificação
Designa-se por dezincificação ao processo corrosivo que se observa nas ligas de zinco, especialmente latões, utilizados em trocadores de calor (resfriadores, condensadores, etc), tubulações para água salgada, dentre outras.
Do processo de corrosão resulta a destruição do zinco (material mais anódico) restando o cobre e produtos de corrosão.
Observa-se maior tendência a dezincificação nos latões com alto teor de zinco, como por exemplo: latão alumínio (76% Cu, 22% Zn e 2% Al), latão amarelo (67% Cu e 33% Zn).
O processo corrosivo pode se apresentar mesmo em ligas mais resistentes como o latão vermelho (85% Cu e 15% Zn), caso a liga não seja bem homogénea.
A dezincificação pode ser evitada com tratamento térmico de solubilização da liga e com uso das ligas que contenha elementos inibidores como As e o Sb.

5 Corrosão associada ao escoamento de fluidos
No escoamento de fluidos pode-se ter a aceleração dos processos corrosivos em virtude da associação do efeito mecânico com a acção corrosiva.
Os principais tipos de corrosão associada com escoamento são a corrosão-erosão, a corrosão com cavitação e a corrosão por turbulência.

5.1 Corrosão-erosão
Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa.
A acção erosiva sobre um material metálico é mais frequente nos seguintes casos: quando se desloca um material sólido; quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas; quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas.
No caso de líquidos e gases a acção erosiva ocorre normalmente, em tubulações, em permutadores, em pás de turbinas.
A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protectoras constituídas de produtos de corrosão. Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão.
A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo erosivo remove expondo a superfície a novo desgaste corrosivo.
O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse isoladamente.
Ocorre em locais turbulentos onde o meio corrosivo se encontra em alta velocidade aumentando o grau de oxidação das peças. É possível encontrar esse problema em locais que contenham esgotos em movimento, despejo de produtos químicos (indústrias) ou acção directa de água do mar (portos, pontes e embarcações).
Ela pode ser diminuída por revestimentos resistentes, protecção catódica, redução do meio agressivo e materiais resistentes à corrosão.

5.2 Corrosão com cavitação
Cavitação é o desgaste provocado em uma superfície metálica devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas.
A cavitação surge em zonas de baixa pressão onde o líquido entra em ebulição formando bolhas, as quais ao tomarem em contacto com zonas de pressão mais alta são destruídas instantaneamente criando ondas de choque no líquido.
A cavitação da mesma forma que a erosão destrói as películas de produtos de corrosão expondo o material a novo desgaste corrosivo, além de provocar a deformação plástica com encruamento em face da incidência de ondas de choque de alta pressão e portanto a criação de áreas anódicas.
Deste modo, o desgaste resultante será maior no caso de conjugar os dois fenómenos do que aquele observado pela acção de cada um isoladamente.

5.3 Corrosão por turbulência
É um processo corrosivo associado ao fluxo turbulento de um líquido. Ocorre particularmente quando há redução na área de fluxo.
Se o movimento turbulento propiciar o aparecimento de bolhas gasosas, poderá ocorrer o choque destas bolhas com a superfície metálica e o processo erosivo resultante é denominado de impingimento. O ataque difere da cavitação quanto a forma do desgaste, sendo no caso do impingimento comum alvéolos sob a forma de ferradura e as bolhas causadoras são em geral de ar, enquanto que na cavitação são bolhas de vapor do produto.

6 Corrosão intergranular
A corrosão intergranular acontece quando existe um caminho preferencial para a corrosão na região dos contornos de grão. Observando-se que os grãos vão sendo destacados a medida que a corrosão se propaga.
O principal factor responsável pela diferença na resistência a corrosão da matriz (material no meio do grão) e do material vizinho ao contorno é a diferença que apresentam na composição química nestes locais.
Deste modo, mesmo que a alteração na composição química não seja suficiente para eliminar totalmente a capacidade de formação da camada passiva, verifica-se que existe uma corrente de corrosão devido a diferença de potencial ocasionada pelas características diferentes dos materiais.
No caso da corrosão intergranular dos aços inoxidáveis, a diferença na composição química se deve à formação de uma zona empobrecida em cromo nas vizinhanças dos contornos de grão, em consequência da precipitação de carbonetos de cromo. Em outros casos átomos solutos podem ser segregados no contorno de grão, aumentando a sua reactividade. Em outros casos ainda, os próprios átomos do contorno podem ter maior tendência a passar para solução.
O exame metalográfico geralmente não é capaz de detectar a susceptibilidade à corrosão intergranular, sendo necessária a realização de testes específicos para esta finalidade.
A corrosão intergranular não requer a presença simultânea de meio corrosivo e esforços de tracção como é o caso da corrosão-sob-tensão, objecto do item seguinte.
A seguir são apresentadas como exemplos os casos de corrosão intergranular em dois grupos de material, os aços inoxidáveis e as ligas de alumínio. Outros casos de corrosão intergranular existem, como em ligas de níquel.

6.1 Corrosão intergranular nos aços inoxidáveis
Os aços inoxidáveis sofrem corrosão intergranular devido à formação de uma zona empobrecida em cromo ao longo dos contornos de grão, como consequência da precipitação, neste local, de carbonetos de cromo (Cr23C6). Átomos de cromo desta região, que se encontravam em solução sólida no aço, difundem-se para os contornos de grão, formando carbonetos, diminuindo a resistência à corrosão.
A formação desta zona empobrecida em cromo chama-se sensibilização, porque torna o material sensível à corrosão intergranular.
A sensibilização depende do teor de carbono do aço inoxidável e do tempo em certa temperatura. Os aços austeníticos sofrem sensibilização quando são expostos na faixa de 400 a 950ºC, enquanto que os ferríticos somente para temperaturas acima de 925ºC.
A exposição de um aço inoxidável sensibilizado ao meio corrosivo não leva necessariamente à ocorrência da corrosão intergranular. Muitos meios corrosivos como, por exemplo, ácido acético na temperatura ambiente, soluções alcalinas como carbonato de sódio, ou ainda água potável não causam corrosão intergranular, nestes casos não há motivo de preocupação quanto a sensibilização.
Por outro lado diversos meios causam corrosão intergranular, como ácidos: acético a quente, nítrico, sulfúrico, fosfórico, crómico, clorídrico, cítrico, fórmico, lático, oxálico, ftálico, maleico e graxos; nitrato de amónia, sulfato de amónia, cloreto ferroso, sulfato de cobre e SO2 (húmido).
Existem diversos testes para se verificar a susceptibilidade à corrosão intergranular, sendo que os mais comuns se encontram descritos no ASTM A 262. Um destes (prática A) é o ataque electrolítico numa solução de ácido oxálico, que é um ensaio da realização simples e rápida e que permite ou a aprovação do material (ausência de sensibilização) ou indica a necessidade de um teste adicional, mais caro e demorado.
Existem também testes electroquímicos, como o teste baseado na reactivação potenciocinética. Um aço inoxidável não sensibilizado terá sua camada passiva protectora eficiente durante um certo tempo, caso lhe seja imposto um certo potencial electroquímico antes do cotovelo da curva de polarização anódica. Caso o aço esteja sensibilizado as regiões empobrecidas em cromo irão nuclear a ruptura da passividade rapidamente, sendo detectável uma elevada corrente de corrosão. Este teste electroquímico é possível de ser feito em campo.
A prevenção da corrosão intergranular (a prevenção da sensibilização) se faz empregando-se aços inoxidáveis austeníticos com teor de carbono inferior a 0.03% ou aços contendo elementos como nióbio ou titânio, que fixam o carbono, não o deixando livre para formar precipitados com o cromo. Mesmo com o emprego destes aços devem ser tomados cuidados quanto à realização de tratamentos térmicos posteriores à soldagem, os quais podem causar sensibilização.
Outra técnica de prevenção é a solubilização, que consiste no reaquecimento de um aço inoxidável sensibilizado acima de 1050ºC, seguido de um resfriamento muito rápido de modo que não haja tempo para a reprecipitação dos carbonetos. Esta técnica só é viável em peças que possam ser submetidas ao desempeno (o choque térmico causa significativas deformações) e também à decapagem (o aquecimento provoca a oxidação). Uma aplicação usual do tratamento de solubilização está na fabricação de tubos de aço inoxidável com costura.
Os aços inoxidáveis ferríticos apresentam uma velocidade de difusão do cromo muito maior que os austeníticos, o que significa que nestes aços a sensibilização é muito mais rápida.
Nos aços inoxidáveis ferríticos a sensibilização deve-se à precipitação de carbonetos e nitretos de cromo. Nestes materiais o número de meios corrosivos capazes de provocar a corrosão intergranular é bem maior.
O uso de baixa % de carbono ou o uso de elementos estabilizantes, como o nióbio ou titânio não são medidas tão efectivas como o caso dos aços austeníticos.
Para se prevenir a corrosão intergranular dos aços inoxidáveis ferríticos, a solução consiste em se aplicar um tratamento térmico relativamente prolongado (cerca de 2 a 3 horas) a 790ºC, com o objectivo de promover a difusão do cromo da matriz (interior do grão) para a região empobrecida, restaurando a resistência à corrosão. Os aços inoxidáveis de estrutura dupla (austenite -ferríticos) tem geralmente maior resistência à corrosão intergranular que os aços austeníticos de mesmo teor de carbono. Isto ocorre porque a precipitação de carbonetos é mais aleatória na estrutura, em vez de ficar concentrada junto aos contornos de grão, e porque a fase ferrite é mais rica em cromo que a austenite, podendo perder cromo para os precipitados e manter ainda cromo em solução sólida suficiente para resistir à corrosão.

6.2 Corrosão intergranular de ligas de alumínio
Ligas de alumínio-magnésio contendo acima de 3% de magnésio podem formar precipitados de Mg2Al8 nos contornos de grão. Estes precipitados são corroídos porque são menos resistentes à corrosão do que a matriz.
Caso similar ocorre nas ligas de alumínio-magnésio-zinco devido à formação do precipitado de MgZn2.
No caso das ligas alumínio-cobre os precipitados de CuAl2 são mais nobres que a matriz, aparentemente agindo como cátodos e acelerando a corrosão da região vizinha ao contorno de grão, empobrecida em cobre.
Eliminando-se os precipitados, elimina-se a causa da corrosão intergranular. Entretanto, no caso das ligas de alumínio mencionadas, os precipitados são imprescindíveis para a elevação da resistência mecânica. Na selecção do material para serviço em um determinado meio corrosivo, deve-se evitar o uso de ligas susceptíveis à corrosão intergranular.

6-3 Fissuração por corrosão
As fendas formadas pela corrosão intergranular, como visto no item anterior, não requerem a acção de esforços externos. Neste caso a fissuração decorre da corrosão segundo um estreito caminho preferencial.
Neste item são abordados mecanismos de corrosão que produzem fendas e que estão associados com esforços mecânicos, sejam aplicados sobre o material, sejam decorrentes do processo de fabricação, como tensões residuais, ou sejam ainda consequência do próprio processo corrosivo.
Os tipos de fendas podem ser intergranulares ou transgranulares, e podem ou não estar associadas a inclusões ou segundas fases presentes.
A propagação das fendas associadas aos processos de corrosão é geralmente muito lenta, até que seja atingido o tamanho crítico para a ocorrência da fractura frágil. Nesta situação, em função dos esforços actuantes, pequenas fendas podem originar fracturas de grandes proporções, deflagradas de modo praticamente instantâneo.
A análise da significância de defeitos (fendas) é feita pela mecânica da fractura, utilizando-se, por exemplo, publicações como o PD 6493 - Guindance on Some Methods for the Derivation of Acceptance Levels for Defects in Fusion Welded Joints, editado pela British Standards Institution.

7 Corrosão sob tensão
A corrosão sob tensão acontece quando um material, submetido a tensões de tracção (aplicadas ou residuais), é colocado em contacto com um meio corrosivo específico. As condições metalúrgicas do material, como dureza, encruamento, fases presentes, são factores frequentemente decisivos. A tensão de tracção deve necessariamente ser superior a um certo valor limite.
Neste tipo de corrosão formam-se fendas no material, sendo a perda de espessura muitas vezes desprezível. As fendas decorrentes da corrosão sob tensão podem ser intergranulares ou transgranulares. A corrosão sob tensão intergranular ocorre quando a direcção preferencial para a corrosão é o contorno de grão, geralmente devido à precipitação de segundas fases nos contornos ou à existência de segregações neste local.
A propagação de fenda por corrosão sob tensão é geralmente lenta, até atingir o tamanho crítico para uma ruptura brusca.
Esse problema é resultante da soma de tensão de tracção e um meio corrosivo. Essa tensão pode ser proveniente de encruamento, solda, tratamento térmico, cargas, etc. Normalmente, regiões tencionadas funcionam como ânodos em relação ao resto do elemento e tendem a concentrar a cessão de electrões. Com o tempo surgem microfissuras que podem acarretar um rompimento brusco da peça antes da percepção do problema.
Não existe um mecanismo geral para explicar o fenómeno da corrosão sob tensão, cada par material-meio específico apresenta sua particularidades.
De um modo geral as combinações resultam na formação de filme ou película na superfície do material, que lhe confere grande resistência a corrosão uniforme.
Os mecanismos propostos para explicar os diversos casos podem ser agrupados em anódicos e catódicos, conforme a principal causa da propagação seja a dissolução do material na ponta da fenda ou a fractura associada à presença de hidrogénio atómico na estrutura cristalina (fragilização pelo hidrogénio).
Vários modelos de corrosão sob tensão estão propostos, ainda em pesquisa.
Nos diversos casos de corrosão sob tensão podem ocorrer simultaneamente dois ou mais modelos. Alguns, dentre os principais modelos, são:

Modelo da dissolução anódica da ponta da fenda
No modelo da dissolução a propagação deve-se à deformação plástica na ponta da fenda pela chegada à superfície de discordância. O filme passivo é rompido, facilitando a corrosão do material exposto directamente à acção do meio corrosivo. O mecanismo de ruptura do filme passivo é atribuído principalmente à corrosão sob tensão intergranular. Alguns exemplos de actuação deste mecanismo são os casos de corrosão sob tensão do aço carbono em nitratos, de ligas de alumínio em cloretos e de latões em amónia;

Modelo da formação de túneis de corrosão
Neste modelo o filme passivo é rompido pela emersão de degraus de deslizamento, formando-se pequenos pites que se desenvolvem numa fina rede de túneis que é rompido por fractura dúctil. Os pites formados podem ter a forma de fendas, com largura da ordem de dimensões atómicas, como consequência das tensões de tracção actuantes.
Este modelo explica a corrosão sob tensão transgranular do aço inoxidável austenítico na presença de cloretos;

Modelo da Adsorção
A adsorção de espécies químicas presentes no meio, na superfície do material da ponta da fenda, promove uma diminuição da resistência da ligação interatómica, facilitando a propagação da fractura por corrosão sob tensão;

Modelo da película de encobrir
Este modelo se aplica tanto à corrosão transgranular como intergranular. A fractura da película de corrosão expõe o metal directamente ao meio, permitindo sua corrosão e refazendo a película. Deste modo a fenda avança um pouco a cada ciclo de fractura e corrosão. Este modelo pode ocorrer no caso de latões na presença de amónia e oxigénio.

Modelo da fragilização pelo hidrogénio
Este modelo vem a acontecer na realidade quando existem átomos de hidrogénio em solução sólida na estrutura cristalina do material. A origem destes átomos de hidrogénio não é importante para o funcionamento do modelo em si. Uma destas fontes é a reacção catódica de redução dos iões de hidrogénio, que ocorre em meios desaerados.
Os átomos de hidrogénio tendem a se difundir para locais de maior concentração de tensões, como a ponta de fenda, interagindo com o material de maneira ainda discutível.
Dentre as teorias existentes para explicar a fragilização pelo hidrogénio destacam-se: a teoria da decoesão da ligação atómica, onde os átomos de hidrogénio interagem com os electrões responsáveis pela ligação metálica, reduzindo sua resistência e promovendo a fractura frágil por clivagem, e a teoria da plasticidade concentrada, onde a criação e movimentação de discordância é facilitada pela presença dos átomos de hidrogénio, levando a um amolecimento do material da ponta da fenda e sua propagação por coalescimento de microcavidades.
A fragilização pelo hidrogénio ocorre, por exemplo, em aços na presença de H2S e em aços de alta resistência na presença de cloretos.
A prevenção da corrosão sob tensão é mais fácil na etapa de projecto. Para corrigir uma situação já existente o número de opções possíveis é menor e recai, em geral, na utilização de práticas normais de prevenção contra a corrosão electroquímica.

Fissuração induzida pela pressão de hidrogénio
O hidrogénio no estado nascente (atómico) tem grande capacidade de difusão em materiais metálicos.
Dessa forma se o hidrogénio for gerado na superfície de um material, ele migra para o interior e acumula-se em falhas existentes.
O hidrogénio acumulado passa da forma nascente a molecular e provoca o aparecimento de altas pressões no interior da falha.
As tensões oriundas da pressão do gás poderão ser suficientes para escoar o material e, nesse caso, os danos são irreversíveis, ou apenas para torná-lo mais frágil e, neste caso com a eliminação do hidrogénio antes da solicitação, o material voltará as suas condições normais.
Quando o acumulo de hidrogénio é em falhas próximas à superfície, a deformação pode provocar empolamentos, sendo comum denominar este processo de empolamento pelo hidrogénio.
As principais causas do aparecimento de hidrogénio podem ser: processos de decapagem ácida; decomposição da humidade e água de cristalização contida em alguns tipos de revestimento de eléctrodo que gera hidrogénio atómico no processo de soldagem por eléctrodo revestido; reacções de corrosão que liberam hidrogénio como a seguinte:

Fe = H2 FeS + H2

Observada no processamento de petróleo contendo enxofre; reacções catódicas em estruturas protegidas catodicamente; acção de gases ricos em hidrogénio.

8 Fragilização por metal líquido
A fragilização por metal líquido é um processo comum em sistemas de refrigeração de reactores nucleares com metal líquido. Pode ocorrer devido o desequilíbrio termodinâmico na interface metal-líquido-metal sólido ou devido a penetração intergranular de metais líquidos no material dos recipientes.

9 Corrosão-fadiga
A fadiga de um material é a progressão de uma fenda a partir da superfície até a fractura, quando o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicos.
A fadiga inicia-se em um imperfeição superficial que é um ponto de concentração de tensões e progride perpendicularmente a tensão. A progressão da fenda dá-se pela deformação plástica verificada na base da fenda associada ao constante aumento de concentração de tensões. Após atingir um tamanho crítico na fenda, este se rompe bruscamente causando a falha por fadiga do equipamento.
A resistência à fadiga dos materiais é determinada através das curvas de fadiga, nestas curvas relaciona-se a tensão aplicada como o número de ciclos para ocorrência de fadiga. Observa-se que para os materiais ferrosos há um limite tensão abaixo do qual por mais que se aumente o número de ciclos não haverá fadiga, a este valor de tensão chama-se limite da fadiga. Os metais não ferrosos de modo geral não apresentam limite de fadiga.
Um processo corrosivo pode ser a causa do surgimento da fenda superficial por onde se inicia a fadiga. A base da fenda é uma região tensionada e encruada que age como área anódica em relação ao restante do material, logo a presença de um electrólito no interior da fenda provoca corrosão e acelera a progressão da mesma.
A associação dos dois efeitos causa a falha do material em um número muito menor de ciclos do que se o fenómeno de fadiga ou corrosão isoladamente.
Com a ocorrência dos dois efeitos as curvas de fadiga ficam profundamente modificadas e mesmo para os metais ferrosos desaparece o limite de fadiga quando se tem corrosão fadiga.

10 Corrosão por pontos
Altamente destrutivo, esse tipo de corrosão gera perfurações em peças sem uma perda notável de massa e peso da estrutura.
Pode ser difícil de se detectar quando em estágios iniciais, pois na superfície a degradação é pequena se comparada à profundidade que pode atingir.
Ela ocorre normalmente em locais expostos à meios aquosos, salinos ou com drenagem insuficiente.
Pode ser ocasionada pela deposição concentrada de material nocivo ao aço, por pilha de arejamento diferencial ou por pequenos furos que possam permitir a infiltração e o alojamento de substâncias líquidas na peça.
Prevenção e Controle: Para se evitar esse ataque, as peças não devem acumular substâncias na superfície e todos os depósitos encontrados devem ser removidos durante as manutenções.
A intervenção deve ser realizada com base no estado em que o processo corrosivo se encontra. Deve-se efectuar a limpeza no local e se a estrutura não estiver comprometida, pode-se cobrir o furo aplicando sobre ele um selante especial.
É importante a experiência do fiscal devido a possibilidade de se necessitar de uma intervenção mais complexa, com reforço da estrutura ou até mesmo substituição de peças.

11 - Corrosão por ranhuras
Todos os defeitos que contenham cantos vivos, locais para depósito de solução aquosa ou exposição do material não protegido, podem vir a apresentar essa corrosão. Por seu tamanho diminuto, as ranhuras muitas vezes passam despercebidas em manutenções e se tornam visíveis somente quando o material oxidado aflora na superfície.
Riscos, gretas, pontos aparafusados entre outros são enquadrados nesse tema e recebem uma solução semelhante à corrosão por frestas.

Prevenção e Controle: É importante a limpeza da superfície danificada, removendo-se todas as impurezas do local. Por não serem em geral muito degradantes, essas ranhuras podem ser pintadas garantindo a interrupção da corrosão.

São conhecidos diversos modos de evitar corrosões, porém, para cada tipo existe um método que melhor se aplica. Em geral, os processos de prevenção exigem investimento financeiro e são realizados com as peças ainda em ambiente industrial. Outros meios, como revestimento, são feitos em obra e também garantem a qualidade da peça.

Projecto de Estruturas Metálicas
Apesar de não fazer parte do processo de fabrico de estruturas metálicas a fase de projecto é uma das partes mais importantes de todo o processo de implantação de uma estrutura metálica em obra, já que é nesta fase que se vão estudar os pormenores que são preciso ter em conta para o bom funcionamento e durabilidade da estrutura.
Um bom detalhe do projecto de estruturas metálicas é fundamental para se evitar o surgimento de processos corrosivos. Para prevenir gastos com correcções, recomenda-se a cautela durante a execução dos projectos. Alguns detalhes no papel podem fazer diferença posteriormente com a estrutura em pleno uso.

 

Fonte do documento:http://www.marioloureiro.net/ensino/manuais/corrosao/1corrosao.doc

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Autor do texto: M.Loureiro

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