A.Simões - 2006 5.1 Cap. 5 - Prevenção da Corrosão 1. Selecção de Materiais 2. Alteração do Meio 3. Desenho de Estruturas 4. Alteração do Meio 5. Inibidores de Corrosão 6. Protecção Catódica 7. Protecção Anódica 8. Revestimentos e Tratamentos de Conversão 9. Protecção Conjugada Fontana, cap 6
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Cap. 5 - Prevenção da Corrosão - Técnico Lisboa · Constituintes principais ... - Evitar contacto entre metais diferentes, ou usar isolamento entre eles - Evitar cotovelos fechados
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A.Simões - 2006 5.1
Cap. 5 - Prevenção da Corrosão1. Selecção de Materiais 2. Alteração do Meio3. Desenho de Estruturas4. Alteração do Meio5. Inibidores de Corrosão6. Protecção Catódica7. Protecção Anódica8. Revestimentos e Tratamentos de Conversão9. Protecção Conjugada
Fontana, cap 6
A.Simões - 2006 5.2
1. Selecção de Materiais
Tipo de aplicaçãoQual a função?Qual o efeito de corrosão uniforme?Alterações na aparência, dimensão ou produtos de corrosão problemáticas?Corrosão localizada problemática?CST possível?Há tensões aplicadas?Longevidade esperada?
Variáveis do meioConstituintes principais (ID e concentração)ImpurezasTemperaturapHGrau de arejamentoVelocidade de agitaçãoPressão
Desenho compatível com o comportamento do material?
A.Simões - 2006 5.3
1. Selecção de Materiais
ExperiênciaO material já foi usado em situações idênticas?
Quais os resultados?
O material foi aplicado em situações semelhantes?Há alguma experiência com instalação-piloto?Há relatórios disponíveis?Foram efectuados testes laboratoriais?
A selecção final resulta de um compromisso entre os factores técnicos e económicos.Fases da selecção:
1. Lista dos requisitos2. Selecção e avaliação dos materiais candidatos3. Selecção do material mais económico
A.Simões - 2006 5.4
Prevenção da Corrosão/ 1. Selecção de Materiais
Aço ”inoxidável”: 1. Não é inoxidável2. Não é o material com melhor resistência à corrosão3. Não é uma liga específica (13–30% Cr; 0–22% Ni)
A selecção criteriosa de um material para um dado meio é um ponto fundamental na durabilidade da estrutura.
Susceptibilidade a corrosão localizada (picadas, CST, intersticial, intergranular) >> aço macio
Meios com iões Cl- e/ou estruturas sob tensão: aços inox têm em geral desempenho inferior ao aço macio.
Aços inox - ácido nítricoNíquel e suas ligas - meios cáusticosMonel (ligas Ni) - ácido fluorídricoHastelloys (Ni-Mo, Cr) - HCl quenteChumbo - H2SO4 diluídoEstanho - água destiladaTitânio - soluções fortemente oxidantes, a quenteTântalo - quase todos os meios(comparável ao vidro: todos os meios excepto cáusticos e HF)Aço - H2SO4 concentrado (> 90%)
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Ti e Ta - Diagramas de Pourbauix
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Prevenção da Corrosão / 1. Selecção de Materiais
Outras regras gerais:
-Meios redutores, ácidos desarejados em meios aquosos:Ni, Cu e suas ligas
-Meios oxidantes: Cr
-Meios muito oxidantes: Ti e suas ligas
Literatura e Bases de Dados:
-Pierre Roberge, Handbook of Corrosion Engineering, McGraw-Hill
-COR.SUR database (NACE, USA)
A.Simões - 2006 5.8
Prevenção da Corrosão / 1. Selecção de Materiais
CONSULTA A BASES DE DADOS
P.Roberge, Handbook of Corrosion Engineering
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CONSULTA A BASES DE DADOS
P.Roberge, Handbook ofCorrosionEngineering
A.Simões - 2006 5.10
1. Selecção de Materiais
Em geral os metais puros são mais resistentes àcorrosão (mas más propriedades mecânicas)
Não-metais: Em geral borrachas e plásticos mais resistentes a HCl e menos H2SO4 e a HNO3. Mau comportamento com solventes orgânicos. Limitações a T elevada.
Grafite: boa resistência à corrosão, boa condutividade térmica e eléctrica; fragilidade
Madeira:Quimicamente reactiva.
A.Simões - 2006 5.11
Prevenção da Corrosão/ 2. Alteração do Meio
Baixar a temperaturaexcepção: ebulição (retira o oxigénio)água do mar em ebulição < água do mar a T ambiente
Baixar a velocidade Estagnação > Fluxo (metais passivos) < Erosão
Remover oxigénio e oxidantesTratamentos com vácuo, lavagem com gases inertes.Desaconselhado nos metais passivos
Baixar a concentraçãoEx: água em reactores nucleares, remoção de cloretoshá excepções, ex: ácido nítrico concentrado – ferro
Água destilada mais corrosiva do que água potável
A.Simões - 2006 5.12
Prevenção da Corrosão/ 3. Desenho de Estruturas
- Espessura da parede- Soldadura preferível a junta com rebite (!)- Tanques com facilidade de escoamento e limpeza- Desenhar os sistemas de modo a facilitar a substituição de
componentes- Evitar tensões mecânicas- Evitar contacto entre metais diferentes, ou usar isolamento
entre eles- Evitar cotovelos fechados nas tubagens sempre que há altas
velocidades e /ou sólidos em suspensão.- Evitar pontos quentes
(geram corrosão e tensões mecânicas na estrutura)
- EVITAR HETEROGENEIDADES
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Prevenção da Corrosão/ 3. Desenho de Estruturas
A.Simões - 2006 5.14
Prevenção da Corrosão/4. Uso de InibidoresDef: substância que, adicionada em pequenas concentrações, a um meio corrosivo, provoca uma diminuição da velocidade de corrosão (oposto de catalisador)
Não necessita de fontes de alimentaçãoBaixa manutençãoAuto-regulaçãoBaixo risco de sobre-protecçãoDistribuição de potencial relativamente uniformeInstalação fácilBaixo custo
Limitações:Intensidade de corrente limitadaPossibilidade de aumento do peso se directamente ligadosNecessidade de instalação de vários ânodos (resistência alta ou estrutura grande)Necessidade de substituição regular dos ânodos
A.Simões - 2006 5.30
5. Protecção Catódica: correntes impostas
Correntes Impostas
Cátodo
corrente iónica
Nível do solo
enchimento
Ânodo inerteou consumível
Transformador - rectificadorcorrente DC
Cabo condutor isolado
Corrente
A.Simões - 2006 5.31
5. Protecção Catódica : correntes impostas
Estrutura Meio Condições I (mA/m2)
Tanque H2SO4 a quente Estático 548000
Tubagens e tanques Solo (enterrado) Estático 10 - 30
Tubagens Água limpa Fluxo 50 -100
Sists. aquecimento de
água
Água limpa quente Fluxo lento 10 - 40
Estacas Água do mar Zona de marés 60 - 90
Aço de reforço de betão betão estático 1 - 5
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5. Protecção Catódica: Correntes impostas
A.Simões - 2006 5.33
Protecção catódica – Efeito de correntes parasitas
Vantagens:Permite correntes elevadasFacilidade de ajustar o nível de protecçãoÁreas de protecção grandesBaixo nº de ânodos, mesmo em maios de alta resistividadePode ser usado em estruturas com revestimentos deficientes
Limitações:Risco elevado de interferênciasManutenção média/ altaRisco de ligações incorrectasFonte de alimentação externaCustos de instação médios/ altos (fornecimento de energia, fonte de alimentação, cabos…)Instalação mais complexa e menos robusta ( vs. ânodos sacrifício)
A.Simões - 2006 5.36
Protecção catódica – correntes impostas em aço pintado
Potencial Condição do aço(V vs Cu/CuSO4)
-0.5 a – 0.6 Corrosão intensa-0.6 a – 0.7 Corrosão-0.7 a – 0.8 Alguma protecção-0.8 a – 0.9 Protecção catódica-0.9 a – 1.1 Sobreprotecção-1.1 a – 1.4 Sobreprotecção destrutiva, com risco de
destruição de revestimentos e fragilização do aço
A.Simões - 2006 5.37
Prevenção da Corrosão/ 6. Protecção Anódica
(Edeleanu, 1954)
Exclusivamente para metais com comportamento activo/passivo. Ni, Fe, Cr, Ti, e suas ligas.
Necessária a aplicação de um potencial na zona de estabilidade do óxido passivante.
Potenciostato:aparelho electrónico que mantém o metal a um potencial constante relativamente a um eléctrodo de referência.
Riscos:Vizinhança dos limites do patamar passivo.Alteração do meio (T, Concentração)Contaminação com espécies agressivas.
A.Simões - 2006 5.38
Prevenção da Corrosão
P. Anódica:Aplicável a meios desde baixa a muito alta agressividade; Baixo consumo energéticoEquipamento mais caro (potenciostato)Melhor poder de repartição (peças de forma irregular)Sensível a alterações do meio (perda de comportamento activo-passivo)
P. Catódica: Só para meios medianamente corrosivos(exige correntes elevadas, que aumentam com a agressividade do meio)Necessidade de ânodos múltiplos para proteger forma irregular.Perigo: fragilização pelo hidrogénio ; excessiva alcalinização do meio; presença de H2 , potencialmente explosivo.
A.Simões - 2006 5.39
Prevenção da Corrosão / 7. Revestimentos
- Protecção Sacrificial- Protecção Barreira
a) Revestimentos Metálicos e Inorgânicos(Al, Ni, Cr, Zn, Cd, latão, Au, Ag, Pt)
- Electrodeposição : deposição electrolítica- Metalização (flame spraying): fusão sob chama + projecção- Folheamento (cladding) ex: liga de Al sobre Al puro; Ni/ Fe- Imersão a quente (hot dipping): caso da galvanização a quente- Deposição de vapor - PVD e CVD (câmara de vácuo; metal é vaporizado electricamente e depois depositado sobre a superfície)
PVD: Physical Vapour DepositionCVD: Chemical Vapour Deposition
A.Simões - 2006 5.40
Revestimentos
Conversão Químicaanodização (Al2O3)fosfatação (ác. Fosfórico)cromatação (ác. Crómico e dicromatos)
- Aplicação de Plasma- Deposição de pó (sputtering)- Implantação Iónica: aplicação de feixe de iões - Tratamentos com Laser