Química Aplicada

Corrosão e

Eletroquímica

O corrosionista tem por objetivo estudar a deterioração dos materiais pela ação do meio em que são usados.

Existe um grande interesse prático neste estudo uma vez que a corrosão causa um prejuízo estimado em torno de 1,5 a 3,5% do PIB nos países industrializados

Sem que seja necessário recorrer a meios agressivos tem-se que a maioria dos materiais em contato com o meio ambiente, como por exemplo a atmosfera, formam um sistema termodinamicamente instável. Com a única exceção dos metais nobres (ouro, platina, etc.), todos os demais metais em contato com o ar devem reagir e transformarem-se em óxidos, hidróxidos ou outras formas semelhantes.

Sendo o produto da corrosão um elemento diferente do material original, acaba perdendo suas qualidades essenciais, tais como resistência mecânica, elasticidade, ductilidade, estética, etc.

A corrosão é um processo de deterioração do material que produz alterações prejudiciais e indesejáveis nos elementos estruturais devido a

alterações químicas ou eletroquímicas em seu meio.

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.

Para seu estudo, os processos de corrosão podem ser classificados segundo o MEIO em que ocorrem e segundo sua MORFOLOGIA. A seguir são apresentadas as classificações e suas definições

Corrosão Química São os casos em que o metal reage com um meio não iônico como, por exemplo, ocorre no caso de oxidação ao ar a alta temperatura.

Corrosão Eletroquímica Em todos os casos de corrosão ocorre a participação de íons metálicos. No entanto,defini-se corrosão eletroquímica para os casos em que ocorre um transporte simultâneo de eletricidade através de um eletrólito. A este importante grupo pertencem a corrosão em soluções salinas e água do mar, a corrosão atmosférica, a corrosão em solos, etc.

Classificação segundo a Morfologia A classificação segundo o meio é útil no estudo dos mecanismos de ataque, entretanto, querendo-se avaliar os danos causados pela corrosão torna-se mais conveniente se fazer uma classificação:

a) Corrosão Uniforme É a forma menos agressiva de corrosão. O ataque, neste caso, se estende de forma homogênea sobre toda a superfície metálica, e sua penetração média é igual em todos os pontos. Dá para remover a parte deteriorada através de um polimento.

b) Corrosão em Placas Abrange os casos intermediários entre a corrosão uniforme e a corrosão localizada. Ocorre em algumas regiões da superfície.

c) Corrosão Alveolar A corrosão alveolar se processa na superfície metálica produzindo sulcos ou escavações semelhantes a alvéolos, apresentando fundo arredondado e profundidade geralmente menor que seu diâmetro

d) Corrosão Puntiforme (pite) Este tipo de ataque, assim como a intergranular e intragranular, é uma das formas mais perigosas em que a corrosão pode-se apresentar. Neste caso a quantidade de material afetado não guarda relação com a magnitude dos incovenientes. Durante a corrosão puntiforme, ou pite, o ataque se localiza em um ponto isolado da superfície metálica e se propaga até o interior do metal, muitas vezes transpassando. Uma variação deste tipo de corrosão é a corrosão em frestas, ou Crevice Corrosion.

e) Corrosão em Frestas Este tipo de corrosão é uma variação da corrosão puntiforme e se apresenta em uniões ou zonas em que a renovação do meio corrosivo só pode ser obtida por difusão (movimento de íons causado por um gradiênte de concentração). Esta condição de não renovação do meio corrosivo (estagnação) pode ser obtida também quando se tem sedimentação ou quando se utilizam juntas de material absorvente ou poroso. De uma maneira geral este tipo de corrosão ocorre em frestas com espessura de poucos centésimos de milímetro ou menor .

f)- Corrosão intraregular Este tipo de corrosão localiza-se entre os grãos da estrutura cristalina do material (contorno de grãos) metálico, o qual perde suas propriedades mecânicas e pode fraturar quando submetido a esforços mecânicos menores que o esperado, como é o caso da corrosão sob tensão fraturante (stress corrosion cracking, SCC).

g) Corrosão Intragranular Este tipo de corrosão se processa no interior dos grãos cristalinos do material metálico o qual, pela perda de suas propriedades mecânicas, assim como na caso da corrosão intergranular, poderá fraturar à menor solicitação mecânica com efeitos muito mais catastróficos que o caso da intergranular.

h) Corrosão Filiforme A corrosão filiforme se processa sob a forma de finos filamentos que se propagam em diferentes direções e que não se cruzam. Ocorre geralmente em superfícies metálicas revestidas com filmes poliméricos, tintas ou metais ocasionando o deslocamento do revestimento.

i) Corrosão por Esfoliação A corrosão por esfoliação ocorre em diferentes camadas e o produto de corrosão, formado entre a estrutura de grãos alongados, separa as camadas ocasionando um inchamento do material metálico

Corrosão Uniforme

Corrosão é um processo que pode acontecer de forma ampla e/ou natural:

Fatores que influenciam nos processos corrosivos

http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf

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PROBLEMAS DA CORROSÃO

Eletroquímica

Eletroquímica é a ciência que estuda as consequências da transferência de cargas elétricas de uma fase para outra A ciência eletroquímica estuda, principalmente, a situação superficial, particularmente aquelas resultantes das propriedades elétricas da interfase.

MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO

Exemplo: reação do zinco na presença de ácido clorídrico

Zn + 2HCl ZnCl2 + H2

Zn + 2H+ Zn2+ + H2

Reação de oxidação (anódica): Zn Zn2+ + 2e-

Reação de redução (catódica): 2 H+ + 2e- H2

MECANISMO ELETROQUÍMICO DA CORROSÃO

As reações anódicas e catódicas são reações parciais

Ambas reações acontecem simultaneamente e à mesma velocidade sobre a superfície do metal: não há acúmulo de carga elétrica

Qualquer reação que pode ser dividida em dois processos parciais de oxidação e redução é denominada reação eletroquímica

Cuidados ao construir em áreas litorâneas

Efetivamente, o concreto não gera emissões, não necessita de conservantes tóxicos e

apresenta uma inerente resistência ao fogo quando comparado, por exemplo, ao

plástico e à madeira.

Consome menos energia na sua produção em comparação com a maioria dos materiais

de construção.

O concreto é o segundo material mais consumido pela humanidade, algo em torno de

3400 kg/habitante por ano, segundo avaliação da Associação Brasileira de Cimento

Portland (ABCP)

Tamanho consumo se justifica também por quatro principais características do concreto,

quais sejam:

1. Capacidade de ser moldável às mais diferentes formas.

2. Apresentar excelente resistência e durabilidade.

3. Ser elaborado a partir de matérias-primas abundantes e apresentar baixo custo

O concreto é, dentre todos os materiais de construção, o mais versátil, econômico e

largamente usado.

No ambiente marítimo, os agentes agressivos que mais atacam a pasta de cimento no

concreto são os sais de magnésio e sulfatos, enquanto que os cloretos concorrem para

a corrosão das armaduras de aço.

Esses sais retirados do mar pelas ondas e transportados pelos ventos podem

percorrer grandes distâncias e se depositarem sobre o concreto na forma de gotículas

de água.

O grande problema, contudo reside nas dimensões diminutas dos íons cloretos, que

por conta disso têm elevada mobilidade no interior do concreto e causam a corrosão

das armaduras.

Além do ataque de cloretos, obras em contato com água do mar podem levar à

formação de etringita secundária, material de caráter expansivo, pela reação dos

aluminatos do cimento e sulfatos da água do mar.

A pressão de cristalização desse componente é muito grande, com expansão de

mais de 300%.

Assim, quando essa pressão atinge a resistência à tração do concreto, ocorrem as

fissurações e o processo de deterioração do concreto se intensifica.

O risco de degradação aumenta quanto mais próxima a obra estiver da orla e pode

depender também da direção dos ventos, pois há estudos que mostram que edifícios

a mais de 2 km tinham cloretos levados pela maresia.

Nos estágios da hidratação do cimento, a Etringita pode ser formada. Isso

ocorre com a supersaturação de Ca2+, seguida da precipitação de Ca(OH)2

ocorre uma rápida hidratação dos grãos de cimento gerando gel de C-S-H e

etringita.

Lugares úmidos e com maior risco de condensação de água, como banheiros, cozinhas

e áreas de serviço, costumam apresentar sintomas de corrosão mais rápida e intensa

do que em ambientes secos.

Da mesma maneira, locais com baixa ventilação estão mais sujeitos à corrosão, pois

podem apresentar bolor e fungos que liberam produtos orgânicos ácidos em seu

metabolismo que atacam o concreto, pois este não resiste ao ambiente ácido.

De fato, a durabilidade das estruturas expostas a esses ambientes agressivos pode ser

garantida pelo uso de concretos mais impermeáveis, com baixa relação a/c e sempre

que possível utilizar cimentos de alto-forno, pozolânicos ou resistentes aos sulfatos, que

apresentam um comportamento mais favorável com relação à durabilidade.

a/c relação da quantidade de água e cimento.

A alcalinidade das soluções dos poros do concreto é um protetor natural das

armaduras, garantindo sua passivação, ou seja, sua proteção contra a ferrugem por

oxidação ou por ataque dos cloretos.

Elas perdem sua passivação ou proteção quando do fenômeno de carbonatação,

pelo abaixamento do pH da solução dos poros do concreto ou quando atacada por

cloretos, mesmo sem abaixamento do pH.

A ferrugem decorrente da oxidação é expansiva de um lado e há perda de seção da

armadura de outro (diminuição da espessura), o mesmo ocorrendo quando do ataque

com cloretos, mas com formação de cloreto de ferro expansivo.

O único exemplo de oxidação que precisa ocorrer: O envelhecimento!!!