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Formas de Corrosão- A.Simões_2006 3a.1
Materiais e Corrosão - Cap 3
FORMAS DE CORROSÃO
Fontana, cap. 3
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FORMAS DE CORROSÃO
No aspecto morfológico, a corrosão pode ser classificada em duas grandes categorias:
Corrosão Uniforme (ou generalizada)Zonas anódicas e catódicas distribuem-se uniformemente na superfície
Corrosão LocalizadaZona anódica espacialmente separada da zona catódica, tipicamente com zona anódica de menores dimensões.
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Formas de Corrosão / 1. Corrosão Uniforme
Material dissolvido
É a mais comum.É a que conduz a maior perda de materialPrevisível (diagramas E-pH,...)Em geral controlável (ex: pintura)Taxa de perda de massa determinável por testes simples
(rectas de Tafel, Rp)
Aço macio, meio salino, humidades elevadas
Corrosão uniforme
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Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica
Deve-se à formação de uma pilha entre dois metais (ou ligas) com diferentes tendencias termodinâmica para a oxidação.
Fe Zn
Pode ser prevista com base nos potenciais mistos dos metais ou ligas, i.e., na série galvânica.Série galvânica: ordena metais e ligas, para cada meio, com base nos seus potenciais mistos e no resultado de testes de corrosão.Trata-se portanto de uma ordem de nobreza, e que depende do meio em causa. Assim, se ligarmos electricamente dois materiais no meio em causa, irá oxidar-se o menos nobre, e ficar catódico o de maior nobreza.
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Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica
⇒ A Série Galvânica varia em função da composição do meio e da temperatura.Ex: Fe / Zn em água potável: polaridade altera-se acima dos ~60ºC
⇒ A corrosão galvânica é normalmente controlada por polarização catódica
ex: Ti catódico, mas provocando baixa actividade no ânodo devido a polarização catódica no Ti
⇒ Corrosão atmosférica:Zn (anódico) vs. Aço estanho, níquel (catódicos) vs. AçoAlumínio vs. Aço : variável
⇒ A corrosão não progride em meio totalmente seco
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Formas de Corrosão / 2. Corrosão GalvânicaParâmetros determinantes:
Nobreza dos metais e ligasAu > Cu> Ni > Fe > Zn... série galvânica
• Passividade
• Condutibilidade iónica do meio (humidade, concentração salina)
• Distância cátodo / ânodo (maior actividade perto do cátodo)
• Proporção das áreas catódica e anódica Cátodo grande + ânodo pequeno corrosão intensa
(grande perda de espessura)ex: rebites da aço em estrutura de cobre
ac Ai= ca
caAiII =
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Formas de Corrosão / 2. Corrosão Galvânica
PREVENÇÃO:Seleccionar metais (ou ligas) próximos na série galvânicaEscolher baixas razões Área catódica / Area anódicaIsolar electricamente os metais quando possívelProjectar a estrutura de forma a poder substituir as partes anódicasInstalar entre os dois metais um terceiro metal anódico em relação aos
outros dois.Aplicar pintura em todo o sistema, em particular na zona catódica
UTILIZAÇÃO BENÉFICA da corrosão galvânica:Protecção catódica por meio de ânodos sacrificiais (Zn, Mg)
Ex:
Fe Zn Fe Zn
Água do mar Protecção catódica do ferro pelo zinco
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Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial
Corrosão intersticial ou em fendas (crevice corrosion):
Ocorre em juntas, flanges, rebites, sob depósitos ou em contactos metal/ não metal (madeira, vidro, plásticos), onde se formem zonas estagnantes. É muito grave e insidiosa.Resulta da formação de uma célula de concentração (de arejamento diferencial), i.e., gera-se uma zona anódica e uma zona catódica com diferentes concentrações de oxigénio.Associada quase sempre à presença de cloretos.
inerte
Aço inox
Corrosão intersticial
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Células de concentração
São células com eléctrodos idênticos em meios diferentes
Célula de concentração iónica
Célula de arejamento diferencial
Membrana porosa
Cu Cu
DiluídaConc.
A+ -
Membrana porosa
Fe Fe
NaCl dil.NaCl dil.
A+ -
ar N2
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Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial
Aço inoxidávelCorrosion Atlas
Aço inoxidávelwww.corrosion-doctors.org
Aço inox após 30 dias em 0.5FeCl3 + 0.05M NaCl
Corrosão Intersticial numa junta
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3. Corrosão Intersticial - Mecanismo
Meio exterior
ânodo
Material inerte
cátodo
Reacções que provocam acidificação no ânodo:Fe2+ + 2 Cl- → FeCl2
FeCl2 + 2H2O → Fe(OH)2 + 2HCl
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Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial
Mecanismo:
1. oxidação M M+ + eredução O2 + H2O + 4e 4OH-
2. Esgotamento do O2 na zona estagnante. Forma-se uma pilha, com a zona estagnante anódica.
3. Excesso de catiões na zona anódica migração de iões Cl-para repor a electroneutralidade.
4. Hidrólise do catião metálico:M+Cl- + H2O MOH + H+Cl-
5. Abaixamento do pH dentro da zona estagnante meio mais agressivo processo autocatalítico
Comum em aços inoxidáveis e alumínios mas também noutros metais e ligas.
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Formas de Corrosão / 3. Corrosão Intersticial
Prevenção
Usar soldaduras em vez de juntas
Evitas zonas de estagnação e ângulos pouco abertos, para prevenir a formação de depósitos.
Usar juntas não-absorventes (ex: teflon vs. cartão)
Inspeccionar e remover os depósitos frequentemente
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Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas
Extremamente localizada; provoca perfuração do metal.Metais ou ligas com comportamento activo-passivo, na presença de Halogenetos (Cl-)
ex: aços inoxidáveis, alumínio
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Formas de Corrosão / 4. Corrosão por picadas
Mecanismo:Fase 1: nucleação (ruptura do filme)Fase 2: progressão (crescimento da picada)
Passos:1. Destruição da camada passiva2. Aumento da dissolução metálica3. Migração de aniões Cl- para a zona da picada.4. Hidrólise dos iões metálicos, com abaixamento do pH.5. Interior da picada fica anódico, e a zona circundante catódica6. Avanço do processo de uma forma autocatalítica.
A picada protege portanto a zona circundante, enquanto se mantiver activa.
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Potenciais de ruptura e de protecção
Er
Er: potencial de rotura (ou de picada no caso de corrosão por picadas)Eprot: potencial de protecção
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C. Picadas: Efeito da concentração de Cloretos
• Efeito do meio: concentração de halogenetos• Er = A - B log Cx
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Parâmetros da corrosão por picadas – elementos de liga
• Selecção de materiais Elementos de liga – Cr, Mo
• Microestrutura: precipitação de de sulfuretos, soldaduras…
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Corrosão por picadas
Factores que influenciam: Elementos de liga (Ni, Cr, Mo, no aço)Microestrutura (sulfuretos e outros precipitados; soldaduras; sulfureto de Mg nos aços inox)Composição do meio
cloretos, outros halogenetos, ClO4-: iões agressivos
Nitratos, cromatos: reduzem tendência p/ picadaspH do meio
Temperatura (em geral Er diminui com o aumento de T)Teor de oxigénio
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Corrosão por Picadas - Quantificação
Norma ASTM (American Society for Testing and Materials)
Factor de picada:penetração máxima/ penetração média
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Corrosão por picadas
•Avaliação:•Densidade de picada: nº picadas/área•Profundidade das picadas•Índice de picada= profundidade máxima/ profundidade média•Potencial de picada
• Prevenção da corrosão por picadasSelecção de materiais: Elementos de Liga – Cr, Mo •316 (2% Mo) melhor do que 304•Hasteloy: 50- 60% Ni; 15- 20%Cr•Superausteníticos: 20Cr 18Ni 6Mo 0.2N•Superferriticos 30Cr 4Mo•Ti
•Em geral, metais e ligas com boa resistência à corrosão por picadas também resistem bem à corrosão intersticial