Engenharia Dos Materiais - 20 Aula

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MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 1 Corrosão Tipos de Corrosão º Os tipos de corrosão são classificados com base na aparência do metal apó após corrosão. corrosão. Os principais são: º º º º º º º º º Corrosão uniforme ou ataque generalizado Corrosão galvânica ou de par bimetá bimetálico Corrosão por picadas Corrosão por fendas Corrosão intergranular Corrosão sob tensão Corrosão por erosão Deterioraç Deterioração por cavitaç cavitação Corrosão por desgaste Lixiviaç Lixiviação selectiva ou perda de elemento de liga º Caracterizada por uma reacç reacção electroquí electroquímica ou quí química que se desenrola de modo uniforme em toda a superfí superfície do metal exposta ao ambiente corrosivo. º Como controlar a corrosão? º Revestimentos protectores º Inibidores º Protecç Protecção cató catódica MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão º Corrosão galvânica ou de par bimetá bimetálico º 2 Corrosão uniforme ou ataque generalizado º º Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 É necessá necessário ter cuidado ao usar 2 metais diferentes para uma aplicaç aplicação em que estes estejam em contacto, pois se tiverem potenciais electroquí electroquímicos diferentes pode dardar-se corrosão. corrosão. MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão 3 º Pedro Almeida DEM 2005 Um exemplo de um par de metais onde se dá dá corrosão galvânica é o Aç Aço galvanizado (aç (aço revestido a zinco), onde o zinco que é anó anódico em relaç relação ao aç aço, se sacrifica, oxidandooxidando-se para que o aço não sofra corrosão. 4 MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 5 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão º Corrosão º Corrosão por picadas º É uma forma de ataque corrosivo localizado, localizado, que dá dá origem a pequenas cavidades ou picadas num metal. metal. Em engenharia pode ser muito destrutiva se levar a perfuraç perfuração das peç peças. º Estes pontos de corrosão iniciaminiciam-se em locais onde a velocidade de corrosão é maior. Costuma ocorrer em metais com tendência a formar filmes de passivaç passivação. ão. Como controlar a corrosão? º Seleccionar metais com pouca tendência para a corrosão º Fazer teste de corrosão nas vá várias possí possíveis ligas a utilizar MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão º º º º 6 Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão 7 Corrosão por fendas É uma forma de corrosão electroquí electroquímica localizada, localizada, que ocorre no interior de fendas ou frestas nas quais existem soluç soluções estagnadas. Para ocorrer é necessá necessário existir na peç peça uma fenda com uma abertura suficiente para que um lílíquido possa passar atravé através dela, mas pequena o suficiente para permitir que esse líquido fique estagnado no seu interior. interior. Como controlar a corrosão? º Utilizar juntas soldadas de boa qualidade em vez de juntas rebitadas rebitadas º Projectar reservató reservatórios para que haja boa drenagem que evite a estagnaç estagnação de lí líquidos º Usar juntas de vedaç vedação não absorventes como TEFLON Pedro Almeida DEM 2005 8 º Corrosão intergranular º º Ataque corrosivo localizado nos limites de grão ou nas zonas adjacentes aos limites de grão de uma liga metá metálica. Em condiç condições normais os limites de grão são ligeiramente mais reactivos que o interior dos grãos. Mas em certas condiç condições podem tornartornar-se mais reactivos e originar corrosão intergranular. intergranular. As zonas junto a linhas de soldadura podem ser mais atreitas a este tipo de corrosão. º Como controlar a corrosão? º º º Tratamentos té térmicos de solubilizaç solubilização Adiç Adição de elementos de liga que evitem a formaç formação de carbonetos. Diminuir o teor de carbono para que haja menor precipitaç precipitação de carbonetos MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 9 º Corrosão sob tensão º Consiste na fissuraç fissuração provocada por efeitos combinados de uma tensão de tracç tracção e de um meio ambiente corrosivo especí específico. fico. Corrosão º º º º º Baixar a tensão no material metá metálico para um valor que não provoque a fissuraç fissuração. ão. Eliminar o ambiente prejudicial Escolher um outro metal caso nenhum dos mé métodos anteriores seja possí possível de executar Aplicar protecç protecção cató catódica atravé através do uso de ânodos sacrificiais Adicionar inibidores Quando ocorre este tipo de corrosão, a superfí superfície do metal é pouco atacada, enquanto as fendas muito localizadas se propagam atravé através da secç secção das peç peças. as. MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 11 º Corrosão por erosão º Originada pelo aumento da velocidade de corrosão num metal devido devido ao movimento de um fluí fluído corrosivo relativamente à superfí superfície metá metálica. Corrosão º Pedro Almeida DEM 2005 Como controlar a corrosão? Usar metais que não sejam facilmente desgastados pelas partí partículas do fluí fluído º Usar metais que não sejam atacados quimicamente pelo fluí fluído. º º 10 Como controlar a corrosão? º º Pedro Almeida DEM 2005 É caracterizada pelo aparecimento, na superfí superfície do metal, de estrias, de vales, etc, etc, normalmente na direcç direcção da corrente do fluí fluído caracterí característicos de abrasão ou erosão por parte do mesmo. PensaPensa-se que se deva à remoç remoção dos filmes de ferrugem e sais pela acç acção abrasiva das partí partículas do fluí fluído. 12 MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 13 º Deterioraç Deterioração por cavitaç cavitação º Corrosão com erosão provocada pela formaç formação e rebentamento de bolhas de ar, ou cavidades cheias com vapor junto à superfí superfície de um metal imerso num lílíquido. º Ocorre em zonas onde há há variaç variação de pressão de um lí líquido que passa a alta velocidade. velocidade. O colapso sucessivo de bolhas de vapor pode provocar considerá considerável deterioraç deterioração na superfí superfície metá metálica. Uma vez que há há remoç remoção dos filmes superficiais e arranque de partí partículas metá metálicas da superfí superfície, a deterioraç deterioração por cavitaç cavitação pode aumentar a velocidade de corrosão e provocar desgaste da superfí superfície. MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 º Lixiviaç Lixiviação selectiva º Remoç Remoção preferencial de um elemento no seio de uma liga metá metálica no estado só sólido devido a processos de corrosão. Um exemplo é a deszincagem dos latões (ligas CuCu-Zn) Zn) por meio da lixiviaç lixiviação selectiva do zinco em relaç relação ao cobre. O zinco ao ser removido preferencialmente deixa um esqueleto esponjoso de cobre. Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 14 º Corrosão por desgaste º A corrosão por desgaste ou fricç fricção ocorre nas interfaces de materiais que estão pressionados entre si e sujeitos a vibraç vibrações e escorregamentos. º Aparece sob a forma de estrias ou picadas rodeadas por produtos de corrosão. Os filmes de óxido que se soltam atravé através da fricç fricção funcionam como abrasivo entre as superfí superfícies. cies. Ocorre em peç peças muito ajustadas como veios e chumaceiras. MATERIAIS / MATERIAIS I 15 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão º Controlo da corrosão º Existem métodos variados para evitar e controlar a corrosão sendo alguns deles específicos para certo tipo de mecanismo de corrosão. A escolha do tipo de método de controlo de corrosão é muitas vezes baseada em considerações económicas. 16 MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão MATERIAIS / MATERIAIS I 17 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão Combinações de metais e ambientes que do ponto de vista económico resultam em boa resistência à corrosão Controlo da corrosão Protecção catódica e anódica Selecção dos materiais Revestimentos Projecto Metálicos Metálicos Evitar tensões Excessivas Temperatura Inorgânicos Evitar contacto entre metais diferentes Velocidade Orgânicos Evitar frestas Oxigénio Excluir o ar Concentração Não metálicos 18 Aços inoxidáveis Ácido nítrico Controlo do meio Níquel e ligas de Ni Soluções cáusticas Monel Ácido fluorídrico Hastelloys (chlorimets) Ácido clorídrico quente Chumbo Ácido sulfúrico diluído Alumínio Atmosfera normal Estanho Água destilada Titânio Soluções fortemente oxidantes e quentes Tântalo Resistência máxima Inibidores Aço Ácido sulfúrico concentrado Limpeza MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 19 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão Revestimentos º Aplicados para impedir ou reduzir a corrosão. Impedem o meio agressivo de entrar em contacto com a superfície a proteger. Corrosão º º Revestimentos metálicos º Como forma de proteger um certo material podem ser usados revestimentos metálicos. Por vezes são revestimentos que servem de ânodos sacrificiais, que são corroídos de forma a proteger o material que revestem. Ex. Aç Aço galvanizado – o Zinco depositado sobre o aç aço é anó anódico em relaç relação ao aç aço e é corroí corroído sacrificialmente. sacrificialmente. As camadas protectoras podem ser adicionadas por electrodeposição (revestimento electrolítico) ou por laminagem. Quase sempre este revestimento consiste numa camada fina de metal. 20 MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 21 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão º Dois exemplos destes revestimentos são os reservatórios de aço vitrificado, usados em química devido à facilidade de limpeza e resistência a corrosão, e os materiais de microelectrónica encapsulados com cerâmicos. Revestimentos inorgânicos revestimentos são normalmente º Estes efectuados usando materiais cerâmicos e vidros. Os cerâmicos são depositados sobre a superfície a proteger no estado fundido. É necessário ter em atenção a aderência e os coeficientes de expansão térmica dos dois materiais. MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão 22 Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 23 Revestimentos Orgânicos º Materiais poliméricos, como sejam tintas, vernizes e lacas, podem servir de revestimento protector de uma superfície contra a corrosão. Estes materiais proporcionam barreiras finas e leves contra o ataque químico de certos ambientes corrosivos. º A sua durabilidade e facilidade de aplicação faz com sejam muito utilizados na indústria Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 24 Concepção Mecânica O design apropriado de uma peç peça pode impedir a corrosão de uma forma quase tão eficiente com a correcta selecç selecção dos materiais. materiais. Devem ser respeitadas regras de concepç concepção como por exemplo: º º º º º º º Em reservató reservatórios e tubos usar juntas soldadas e não rebitadas. Usar em toda a peç peça materiais semelhantes a ní nível galvânico. galvânico. Evitar tensões e concentraç concentrações de tensões localizadas. Em tubagens evitar curvas apertadas e variaç variações bruscas de secç secção. Projectar tanques e reservató reservatórios de forma a ser fá fácil a sua limpeza. Projectar as peç peças para que seja fá fácil a remoç remoção e substituiç substituição de partes cuja deterioraç deterioração esteja prevista. Evitar que nas peç peças existam acentuados gradientes té térmicos. MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 25 Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão Alteração do ambiente º Os sistemas resistem tanto melhor à corrosão quanto mais uniformes forem as condiç condições de funcionamento. As condiç condições ambientais que têm maior influência na resistência à corrosão são a temperatura, velocidade dos lí líquidos, concentraç concentração de Oxigé Oxigénio, concentraç concentração de iões e a existência de electró electrólitos. As principais formas de prevenir a corrosão com base nas condiç condições ambientais são as seguintes: º º º º º º MATERIAIS / MATERIAIS I Corrosão º Os electrões para a protecção catódica podem ser fornecidos através de: formaç formação de um par galvânico com um metal mais anó anódico do que o que se quer proteger º Fonte exterior de corrente contí contínua º Protecção catódica Método segundo o qual se fornecem electrões ao metal que se pretende proteger. No caso da corrosão do aço num ambiente ácido estão envolvidas as seguintes equações electroquímicas: Fe → Fe2+ + 2e2H+ + 2e- → H2 Diminuiç Diminuição da temperatura. Diminuiç Diminuição da velocidade dos lí líquidos. Remoç Remoção do oxigé oxigénio contido nos lílíquidos. Reduç Redução das concentraç concentrações de iões nas soluç soluções. Adicionar inibidores aos electró electrólitos. Pedro Almeida DEM 2005 26 Caso se forneçam electrões à peça de aço, a corrosão do metal é suprimida e a velocidade de libertação do hidrogénio aumenta. MATERIAIS / MATERIAIS I 27 Corrosão Pedro Almeida DEM 2005 28 MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 MATERIAIS / MATERIAIS I 29 Corrosão Protecção anódica Protecção anódica É um processo mais recente e baseia-se na criação de condições de passivação que levam à formação de filmes protectores sobre as superfícies dos materiais metálicos, através da imposição de correntes anódicas externas. Tem a grande desvantagem de necessitar de instrumentação complexa para a sua execução e de ter custos relativamente altos. MATERIAIS / MATERIAIS I Pedro Almeida DEM 2005 Corrosão º Selecção Corrosão de materiais com base na corrosão 31 Pedro Almeida DEM 2005 30