Corrosão: Causas, Efeitos e Técnicas de Prevenção

O que é Corrosão?

Corrosão é processo natural quando metal refinado converte-se naturalmente a forma mais estável como óxido, hidróxido ou sulfeto, levando à deterioração do material. É destruição gradual de materiais (geralmente metal) por reações químicas e/ou eletroquímicas com seu ambiente.

A capacidade de processos eletroquímicos de decompor compostos em elementos ou criar novos compostos pode ser destrutiva e produtiva. Corrosão é resultado comum de reações eletroquímicas entre materiais e substâncias em seu ambiente.

Corrosão é problema perigoso e extremamente custoso. Por causa dela, edifícios e pontes podem colapsar, oleodutos rompem, plantas químicas vazam, banheiros inundam. Contatos elétricos corroídos causam incêndios e outros problemas, implantes médicos corroídos podem causar envenenamento sanguíneo, e poluição do ar causou danos por corrosão a obras de arte mundialmente. Corrosão ameaça descarte seguro de resíduos radioativos que devem ser armazenados em contêineres por dezenas de milhares de anos.

Tipos mais comuns de corrosão resultam de reações eletroquímicas. Corrosão geral ocorre quando a maioria ou todos átomos na mesma superfície metálica são oxidados, danificando toda superfície. A maioria dos metais oxida facilmente: tendem a perder elétrons para oxigênio (e outras substâncias) no ar ou água. À medida que oxigênio é reduzido (ganha elétrons), forma óxido com o metal.

Quando redução e oxidação ocorrem em diferentes metais em contato, processo é chamado corrosão galvânica. Na corrosão eletrolítica, comum em equipamentos eletrônicos, água ou umidade fica presa entre dois contatos elétricos com tensão aplicada entre eles. Resultado é célula eletrolítica não intencional.

Considere estrutura metálica como Estátua da Liberdade. Parece forte e permanente. Como quase todos objetos metálicos, porém, pode tornar-se instável reagindo com substâncias em seu ambiente e deteriorando-se.

Química da Corrosão

Química da corrosão é complexa; pode ser considerada fenômeno eletroquímico. Durante corrosão em ponto particular na superfície de objeto de ferro, oxidação ocorre e ponto comporta-se como ânodo.

Elétrons liberados neste ponto anódico movem-se através do metal e vão a outro ponto no metal reduzindo oxigênio naquele ponto na presença de H+ (acreditado disponível de H2CO3 formado pela dissolução de dióxido de carbono do ar em água em condição úmida da atmosfera).

Íons hidrogênio na água também podem estar disponíveis devido à dissolução de outros óxidos ácidos da atmosfera. Este ponto comporta-se como cátodo.

Causas da Corrosão

Metal corrói quando reage com outra substância como oxigênio, hidrogênio, corrente elétrica, ou até sujeira e bactérias. Corrosão também ocorre quando metais como aço são colocados sob tensão excessiva causando trinca no material.

Principais e populares causas de corrosão:

• Umidade excessiva ou condensação de vapor d'água em superfícies metálicas são causas primárias.
• Gases corrosivos como cloro, óxidos de hidrogênio, amônia, óxidos de enxofre, entre outros, podem resultar em corrosão de partes de equipamentos eletrônicos, etc. Corrosão também ocorre por exposição a hidrogênio e oxigênio.
• Corrosão em aço ocorre quando sob tensão excessiva e material desenvolve trinca.
• Metais expostos a correntes elétricas por longo tempo sofrem corrosão eletrônica.
• Exposição a sujeira e bactérias causa corrosão em metais.

Corrosão do Ferro

Corrosão do ferro é destruição de material metálico contendo elemento ferro (Fe) devido a reações químicas com oxigênio (O2) e água no ambiente, criando óxido de ferro vermelho comumente chamado ferrugem. Ferrugem também afeta ligas de ferro como aço.

Oxidação do ferro também ocorre quando ferro reage com cloreto em ambiente sem oxigênio, enquanto ferrugem verde, outro tipo de corrosão, forma-se diretamente de ferro metálico ou hidróxido de ferro.

Corrosão do ferro geralmente caracterizada por formação de ferrugem devido a processo eletroquímico na presença de água, oxigênio e solução eletrolítica de sal. Portanto, remediação de uma ou todas estas fontes reagentes pode reduzir taxa de corrosão em dado metal.

Quando ferro reage com água e oxigênio, hidróxido de ferro(II) forma. Este reage com oxigênio e água formando óxido de ferro(III) hidratado – amplamente conhecido como ferrugem.

Tipos de Corrosão

Muitos tipos diferentes de corrosão visíveis a olho nu:

• Corrosão Uniforme
• Corrosão Localizada
• Corrosão Galvânica
• Trinca Ambiental
• Corrosão Assistida por Fluxo e Intergranular
• Corrosão por Fretting
• Corrosão de Alta Temperatura
• Corrosão do Solo

Estes são os tipos mais comuns, vamos explicar mecanismo subjacente de cada.

1. CORROSÃO UNIFORME

Corrosão uniforme é variante mais comum. Ocorre naturalmente quando aço carbono deteriora por reação química ou eletroquímica com ambiente circundante que deteriora toda superfície, corroendo "uniformemente". Tipo mais disseminado, mas previsível e gerenciável com medidas preventivas adequadas.

2. CORROSÃO LOCALIZADA

Corrosão localizada tem variações: pitting, corrosão de fenda e corrosão filiforme.

Corrosão por Pitting

Corrosão por pitting, também chamada pitting, é forma localizada que ocorre em superfícies metálicas. Manifesta-se como pequenas cavidades ou furos na superfície enquanto resto da superfície metálica permanece intacto. Forma altamente penetrativa e considerada uma das mais perigosas pois difícil de prever e tende a causar falhas súbitas e extremas.

Pitting geralmente origina em áreas onde inconsistências no filme passivo protetor existem. Inconsistências podem ser por dano ao filme, aplicação ruim de revestimento ou depósitos estranhos na superfície.

Áreas onde passividade reduzida ou perdida tornam-se ânodo enquanto regiões circundantes agem como cátodo. Na presença de umidade, ânodo e cátodo formam célula de corrosão onde ânodo (áreas desprotegidas por filme passivo) corrói. Como corrosão confinada a área localizada, pitting tende a penetrar espessura do material.

Corrosão de Fenda

Corrosão de fenda é tipo altamente penetrativo de corrosão localizada que ocorre em ou adjacente a lacunas ou fendas na superfície de metal. Fendas podem resultar de conexão entre duas superfícies (metal-metal ou metal-não metal), ou acúmulo de depósitos (sujeira, lama, bioincrustação).

Caracteriza-se por deterioração na área da fenda enquanto áreas circundantes do substrato metálico permanecem inalteradas. Critério principal para desenvolvimento é presença de água estagnada na fenda. Falta de movimento de fluido gera esgotamento de oxigênio dissolvido e abundância de íons positivos na fenda.

Isso leva a série de reações eletroquímicas alterando composição do fluido tornando-o ácido. Líquido ácido na fenda quebra camada passiva do metal tornando-o vulnerável a ataque corrosivo.

Corrosão Filiforme

Esta corrosão ocorre sob superfícies pintadas ou revestidas. Defeitos na tinta ou revestimento permitem intrusão de água, causando corrosão abaixo da camada protetora, resultando em estrutura enfraquecida.

3. CORROSÃO GALVÂNICA

Corrosão galvânica resulta de condições muito específicas. Só encontrada em ambientes com metais eletroquimicamente dissimilares em contato elétrico também expostos a eletrólito. Ocorre quando acoplamento galvânico ocorre entre metais anódicos e catódicos. Ânodo corrói mais rápido por ser acoplado, enquanto cátodo deteriora mais lentamente.

4. TRINCA AMBIENTAL

Este processo ocorre quando condições ambientais surgem afetando negativamente aço carbono. Produtos químicos, tensão e temperaturas criam condições produzindo trinca por corrosão sob tensão (SCC), fadiga por corrosão, fragilização por metal líquido e trinca induzida por hidrogênio.

5. CORROSÃO ASSISTIDA POR FLUXO E INTERGRANULAR

Corrosão assistida por fluxo ocorre quando camada protetora de óxido dissolve-se ao longo do tempo pelo fluxo de vento ou água. Expõe óxido na superfície do metal, expondo camadas subsequentes a mais corrosão.

Corrosão intergranular ataca fronteiras de grão do metal, frequentemente por impurezas metálicas. Impurezas frequentemente presentes em maiores concentrações perto destas fronteiras, tornando-as mais suscetíveis.

6. CORROSÃO POR FRETTING

Este tipo ocorre quando peso repetido, vibração ou desgaste causam cavidades e sulcos na superfície do metal. Ocorre frequentemente em peças de máquinas em movimento, ou superfícies que sofrem vibração durante transporte.

7. CORROSÃO DE ALTA TEMPERATURA

Corrosão de alta temperatura ocorre por oxidação, sulfetação, carbonização, ou combustíveis contendo vanádio. Sulfatos também formam compostos corrosivos que atacam aço carbono normalmente resistente a altas temperaturas e corrosão.

8. CORROSÃO DO SOLO

Corrosão do solo vista quando aço carbono exposto a umidade e oxigênio no solo circundante. Solos com alto teor de umidade, alta condutividade elétrica, alta acidez e altos sais dissolvidos são mais corrosivos.

Como aço carbono representa aproximadamente 85% da produção total de aço mundial, torna-se necessário conhecer coisas que lhe causam dano. Esforços para entender e gerenciar corrosão de aço carbono ajudam mitigar e amenizar altos custos associados a esta preocupação comum.

Efeito da Corrosão

Efeitos incluem deterioração significativa de monumentos naturais e históricos e risco aumentado de falhas catastróficas de equipamentos. Poluição do ar causa corrosão, piorando mundialmente.

Custo anual mundial de corrosão metálica estimado em mais de $2 trilhões, mas especialistas acreditam 25-30% poderia ser prevenido com proteção adequada. Projetos de construção mal planejados levam a estrutura corroída precisando substituição, desperdício de recursos naturais e contraditório a preocupações globais sobre sustentabilidade. Além disso, corrosão leva a preocupações de segurança, perda de vidas, custos indiretos adicionais e dano à reputação.

Efeitos diretos da corrosão podem incluir:

• Danos a eletrônicos de aviões comerciais ou veículos
• Danos a discos rígidos e computadores controlando processos complexos (ex: usinas, instalações petroquímicas ou fábricas de celulose/papel)
• Danos a salas de servidores e data centers
• Danos a artefatos de museus
• Custos de reparo ou substituição de equipamentos domésticos que falham

Como Prevenir Corrosão

Existem várias formas custo-efetivas de prevenir corrosão incluindo:

• Use metais não corrosivos, como aço inoxidável ou alumínio.
• Mantenha superfície metálica limpa e seca.
• Use agentes secantes.
• Use revestimento ou barreira como graxa, óleo, tinta ou revestimento de fibra de carbono.
• Coloque camada de enchimento posterior, ex: calcário, com tubulações subterrâneas.
• Use ânodo sacrifical para proteção catódica.

Você pode prevenir corrosão selecionando o certo:

• Tipo de Metal
• Revestimento Protetor
• Medidas Ambientais
• Revestimentos Sacrificiais
• Inibidores de Corrosão
• Modificação de Projeto

1. Tipo de Metal

Forma simples de prevenir corrosão é usar metal resistente como alumínio ou aço inoxidável. Dependendo da aplicação, estes metais reduzem necessidade de proteção adicional.

2. Revestimentos Protetores

Aplicação de revestimento de tinta é forma custo-efetiva de prevenir corrosão. Revestimentos de tinta atuam como barreira impedindo transferência de cargas eletroquímicas da solução corrosiva ao metal abaixo.

Outra possibilidade é revestimento em pó. Neste processo, pó seco aplicado em superfície metálica limpa. Metal aquecido funde pó em filme liso contínuo. Diversas composições de pó podem ser usadas: acrílico, poliéster, epóxi, nylon, uretano.

3. Medidas Ambientais

Corrosão causada por reação química entre metal e gases no ambiente circundante. Controlando ambiente, reações indesejadas minimizadas.

Pode ser simples como reduzir exposição a chuva ou água do mar, ou medidas complexas como controlar quantidades de enxofre, cloro ou oxigênio no ambiente. Exemplo: tratar água em caldeiras com amaciadores para ajustar dureza, alcalinidade ou teor de oxigênio.

4. Revestimentos Sacrificiais

Revestimento sacrifical envolve cobrir metal com tipo adicional de metal mais propenso a oxidar; daí "revestimento sacrifical".

Duas técnicas principais para revestimento sacrifical: proteção catódica e proteção anódica.

Proteção Catódica

Exemplo mais comum é revestimento de liga de ferro-aço com zinco, processo conhecido como galvanização. Zinco é metal mais ativo que aço, e quando corrói oxida inibindo corrosão do aço.

Método conhecido como proteção catódica pois funciona tornando aço cátodo de célula eletroquímica. Usado para dutos de aço transportando água ou combustível, tanques de aquecedores d'água, cascos de navios, plataformas de petróleo offshore.

Proteção Anódica

Proteção anódica envolve revestir liga de ferro-aço com metal menos ativo, como estanho. Estanho não corrói, então aço protegido enquanto revestimento de estanho intacto. Método conhecido como proteção anódica pois torna aço ânodo de célula eletroquímica.

Proteção anódica frequentemente aplicada a tanques de aço carbono para armazenar ácido sulfúrico e soda cáustica 50%. Nestes ambientes, proteção catódica não adequada devido a requisitos de corrente extremamente altos.

Inibidores de Corrosão

Inibidores de corrosão são químicos que reagem com superfície do metal ou gases circundantes suprimindo reações eletroquímicas levando à corrosão. Funcionam aplicados na superfície do metal formando filme protetor. Podem ser aplicados como solução ou revestimento protetor via técnicas de dispersão. Comumente aplicados via passivação.

Passivação

Na passivação, leve camada de material protetor como óxido metálico cria camada protetora sobre metal atuando como barreira contra corrosão. Formação desta camada afetada por pH ambiental, temperatura e composição química circundante.

Exemplo notável de passivação é Estátua da Liberdade, onde pátina azul-esverdeada formou-se protegendo cobre abaixo. Inibidores de corrosão usados em refino de petróleo, produção química e tratamento de água.

Modificação de Projeto

Modificações de projeto ajudam reduzir corrosão e melhorar durabilidade de revestimentos anticorrosivos existentes. Idealmente, projetos devem evitar acúmulo de poeira e água, incentivar movimento de ar, evitar fendas abertas. Garantir metal acessível para manutenção regular também aumenta longevidade.

Perguntas Frequentes

O que é corrosão explique?

Corrosão é deterioração de material como resultado de sua interação com seu entorno e pode ocorrer em qualquer ponto ou tempo durante processamento de petróleo e gás natural. Embora definição aplicável a qualquer tipo de material, tipicamente reservada para ligas metálicas.

O que causa corrosão?

Corrosão geral ocorre quando maioria ou todos átomos na mesma superfície metálica oxidam, danificando toda superfície. Maioria dos metais oxida facilmente: tendem a perder elétrons para oxigênio (e outras substâncias) no ar ou água. À medida que oxigênio reduzido (ganha elétrons), forma óxido com metal.

Quais são os 3 tipos de corrosão?

Tipos de Corrosão e Prevenção:

• Corrosão Uniforme. Corrosão uniforme considerada ataque uniforme na superfície do material e tipo mais comum.
• Corrosão por Pitting.
• Corrosão de Fenda.
• Corrosão Intergranular.
• Trinca por Corrosão sob Tensão (SCC)
• Corrosão Galvânica.

Corrosão é Ferrugem?

Corrosão inclui ferrugem. Ferrugem é tipo de corrosão. Corrosão é processo pelo qual certos materiais, metais e não metais, deterioram como resultado de oxidação. Oxidação é oxidação do ferro na presença de ar e umidade.

O que é corrosão 10º ano?

Destruição gradual de metais puros pela ação de ar, umidade ou químico (como ácido) em sua superfície é corrosão. Quando objeto de ferro mantido em ar úmido por tempo considerável, substância marrom-avermelhada chamada ferrugem forma em sua superfície. Corrosão do Ferro chamada 'Oxidação'.

Como ferrugem forma?

Quando substâncias ácidas (incluindo água) contatam metais como ferro e/ou aço, ferrugem começa a formar. Ferrugem é resultado de corrosão de aço após partículas de ferro (Fe) expostas a oxigênio e umidade (ex: umidade, vapor, imersão).

Qual efeito da corrosão?

Efeitos incluem deterioração significativa de monumentos naturais e históricos e risco aumentado de falhas catastróficas de equipamentos. Poluição do ar causa corrosão, piorando mundialmente.

Quais são os 6 principais tipos de corrosão?

Tipos de Corrosão Que Requerem Exame para Identificar Precisamente

• Corrosão por Erosão. Ocorre quando fluido corrosivo passa por superfície metálica.
• Corrosão Intergranular.
• Corrosão por Fretting.
• Corrosão por Cavitação.
• Desaleação (Lixiviação Seletiva)
• Corrosão por Exfoliação.

Que tipo de metais corrói?

Tecnicamente, apenas ferro e ligas contendo ferro podem oxidar. Outros metais, incluindo preciosos como ouro e prata, podem corroer de forma similar.

Qual fórmula da ferrugem?

Ferrugem é óxido férico hidratado e sua fórmula química é Fe₂O₃.

Ouro oxida ou corrói?

Em forma pura, ouro não oxida nem mancha pois não combina com oxigênio facilmente. Por isso ouro puro permanece brilhante. Em joias de ouro, raro encontrar peças de ouro puro.

Alumínio corrói?

Ferrugem é tipo de corrosão (desgaste de metal), e simplesmente, alumínio não oxida, mas corrói. Embora termos usados intercambiavelmente, são fundamentalmente diferentes. Como qualquer metal, ao contato com oxigênio, camada de óxido forma no alumínio.

Por que ferrugem é vermelha?

Quando metal exposto a altos volumes de água e oxigênio, ferro oxida com contaminante, criando ferrugem "vermelha".

Como corrosão afeta nossa saúde?

Coisas corrosivas destroem (ou danificam) metal. Mas não só. Eventualmente, corrosivos causam danos não só a metal mas trato digestivo humano, respiratório, olhos e pele.

Como corrosão afeta meio ambiente?

Além de encontros cotidianos com esta degradação, corrosão causa paralisações de plantas, desperdício de recursos valiosos, perda ou contaminação de produto, redução de eficiência, manutenção cara, superdimensionamento caro. Também compromete segurança e inibe progresso tecnológico.

Que problemas ferrugem causa?

• Ferrugem causa peças metálicas travarem quando deveriam deslizar.
• Abafadores de carros enferrujados e carrocerias desenvolvem furos por ferrugem.
• Afeta propriedades magnéticas de metal.
• Ferro bom condutor de eletricidade.

Corrosão pode acontecer sem oxigênio?

Corrosão microbiana, comumente chamada corrosão influenciada microbiologicamente (MIC) causada por microrganismos. Aplica-se a materiais metálicos e não metálicos com ou sem oxigênio. Quando oxigênio ausente, bactérias redutoras de sulfato ativas produzem sulfeto de hidrogênio causando trinca por tensão de sulfeto.

Quais metais corróem mais rápido?

Zinco e aço comum corroeram mais rápido em todas soluções. Surpreendentemente alumínio, mais alto na série de reatividade que zinco, mostrou pouca corrosão.

Quais são os 8 tipos de corrosão?

Muitos tipos diferentes visíveis a olho nu: corrosão uniforme, pitting, corrosão de fenda, corrosão filiforme, corrosão galvânica, trinca ambiental, corrosão por fretting, entre outros. Vamos revisar como ocorrem e como danificam aço carbono.

Ferrugem is férrica ou ferrosa?

Ferrugem é termo para óxidos de ferro vermelhos produzidos quando metais ferrosos corróem. Ferrugem é nome comum para químicos resultantes quando ferro reage com oxigênio e água.

O que pode corroer platina?

Metal não oxida em ar a qualquer temperatura mas corrói por halogênios, cianetos, enxofre e álcalis cáusticos. Insolúvel em ácido clorídrico e nítrico mas dissolve quando misturados como água régia, formando ácido cloroplatinico.

Qual metal não oxida ao ar livre?

Para estes tipos de aplicações, alumínio e aço inoxidável são escolhas populares. Alumínio não oxida, seguro para uso externo.

Ferrugem pode envenenar você?

Ferrugem composta de combinação de átomos de ferro e oxigênio. Este composto, tipo de óxido de ferro, não conhecido por ser prejudicial a humanos se contato com pele. Manchas de ferrugem na pele não representam riscos à saúde.

Aço pode oxidar sem oxigênio?

Oxidação não ocorre sem água e oxigênio. Água ajuda ferro reagir com oxigênio quebrando molécula de oxigênio. Estágios iniciais, ferro perde elétrons, oxigênio ganha elétrons.

Qual exemplo de corrosivo?

Ácidos e bases são materiais corrosivos comuns. Corrosivos como estes também chamados cáusticos. Exemplos típicos ácidos corrosivos: ácido clorídrico (muriático) e sulfúrico. Exemplos típicos básicos: hidróxido de sódio e soda cáustica.