Exame Degradação de Materiais Alterado - 4-7 PDF

(4) Formas de Corrosão (4.1) Ataque Uniforme: é a forma mais comum de corrosão, sendo que ocorrem reações eletroquímicas e químicas de forma uniforme por toda a superfície. Apesar de responsável pela maior parte da corrosão, esta não causa muita preocupação porque pode ser estimada na fase de pro...

(4) Formas de Corrosão (4.1) Ataque Uniforme: é a forma mais comum de corrosão, sendo que ocorrem reações eletroquímicas e químicas de forma uniforme por toda a superfície. Apesar de responsável pela maior parte da corrosão, esta não causa muita preocupação porque pode ser estimada na fase de projeto. a) Prevenções: Escolher materiais adequados (revestimentos), usar inibidores (ambientes fechados) e usar proteção catódica. (4.2) Corrosão Galvânica ou de dois metais: Cada metal tem um potencial eletroquímico diferente, pelo que se metais diferentes forem sujeitos a um ambiente corrosivo, condutivo e conectados eletricamente, um sofre oxidação e outra redução. O metal com um menor potencial, o que perde eletrões, corrói mais rápido do que quando está sozinho (ânodo). O metal com maior potencial, o que ganha eletrões, corrói mais devagar do que se estivesse sozinho (cátodo). a) Efeito da área: Esta corrosão para ocorrer precisa de agua ou de uma atmosfera húmida para ocorrer, sendo que a taxa de corrosão é superior na junção entre os dois metais, sendo que esta diminui com o aumento da distância entre os metais. Sendo que existe um fluxo de eletrões do ânodo para o cátodo, quanto maior a razão entre estes mais severa a corrosão. b) Prevenção: Selecionar metais com uma serie eletroquímica próxima, evitar a combinação entre um ânodo pequeno e um cátodo grande, isolar metais dissimilares, aplicar um revestimento, adicionar inibidores e evitar juntas roscadas, sendo que podem ter líquido. c) Aplicações Benéficas: A galvanização consiste na proteção catódica onde protege o metal da corrosão conectando-o eletricamente a outro metal de forma que se torne o cátodo do sistema. (4.3) Corrosão em Fenda: é uma corrosão localizada, que ocorre em áreas que não são facilmente acessíveis. É perigoso porque não se vê, e apenas se vê quando o equipamento falha ou a corrosão se espalha para fora da cavidade. Nesta corrosão a fenda é suficientemente grande para que a água entre, mas pequena o suficiente para que esta não saia. a) Mecanismo: sendo que a área dentro da cavidade é de pouca acessibilidade, o oxigénio dentro desta esgota-se, mas o metal continua a dissolver-se. Assim dentro da cavidade fica um excesso de iões positivos e, para compensar, ocorre a migração de iões de carga negativa (normalmente cloretos). Dentro da fenda o pH é inferior ao exterior. b) Prevenção: Utilizar juntas soldadas em vez de juntas rebitadas, soldas sólidas para evitar a penetração completa de fluidos e usar juntas não absorventes (teflon). (4.4) Corrosão filiforme: Corrosão em fenda que ocorre sob filmes protetores, sendo que o mais comum é o ataque de superfícies envernizadas de latas de alimento e bebidas. Esta desenvolve-se na forma de linhas, como filamentos, sendo a cabeça ativa e a cauda inativa. 4  a) Mecanismo: A cabeça do filamento é abastecida com agua da atmosfera, sendo que a osmose remove a agua da cauda (parte inativa) e o oxigénio reduz-se na interface entre a cauda e cabeça. b) Aspetos Peculiares: Não afeta as propriedades mecânicas do material, apenas a aparência da superfície. O material não é afetado se a humidade for inferior a 65% e o ocorre o desenvolvimento de geometrias peculiares, onde as linhas de corrosão nunca se cruzam. (4.5) Corrosão por pite: Tipo de corrosão muito localizada, que resulta na formação de buracos no metal, sendo que podem aparecer isolados ou próximos (tornando a superfície áspera). É uma das formas mais destrutivas de corrosão, sendo que ataca uma pequena parte da superfície, podendo levar á falha de equipamento, devido a esta pequena perda de massa. É muito difícil de prever, sendo que acontece em vários pontos, sendo um processo autocatalítico (demora a começar, mas depois progride muito rapidamente). a) Mecanismo: Processo igual á corrosão em fenda. b) Prevenção: Mesmos aplicados à corrosão em fenda. (4.6) Corrosão intergranular: Relaciona-se às fronteiras de grão que, já como mencionado anteriormente, são regiões amorfas, de maior energia, onde as impurezas se acumulam e por isso mais suscetíveis à corrosão. Sendo a difusão mais fácil nestas zonas, sendo que são normalmente formados núcleos, devido ao gasto energético. a) Prevenção: Utilizar um tratamento térmico que gere um arrefecimento rápido, adição de elementos com maior afinidade e reduzir o teor de carbono para 0.03%. (4.7) Lexiviação: Refere-se à remoção de um elemento de uma liga solida, pelo processo de corrosão. O caso mais comum é o do latão, sendo que o potencial do zinco é inferior á do cobre, ocorrendo assim a corrosão preferencial do zinco, devendo compensar pelo aumento da quantidade de cobre. O cobre é muito catódico, sendo que se redeposita formando uma massa porosa e o produto final tem uma resistência mecânica muito enfraquecida. a) Prevenção: Usar latão vermelho, que apresenta um maior teor em zinco, podendo passivar a superfície. (4.8) Grafitização: É a lixiviação do ferro, podendo ocorrer no ferro cinzento, levando a uma rede de grafite frágil. A grafite é catódica em relação ao ferro, formando-se um par galvânico entre a grafite e o ferro. (4.9) Corrosão erosiva: Aceleração da taxa de deterioração pelo movimento consecutivo contra a superfície metálica. A corrosão ocorre onde o fluido é forçado a mudar de direção (angulo de curvatura). Metais macios ou sem camada protetora são suscetíveis. A velocidade do fluido com o metal é importante, sendo que aumenta a taxa de corrosão. Contudo, pode ser benéfica na corrosão por pites, eliminando a agressividade do local. 5  a) Turbulência: Existe o fluxo laminar (é o fluxo do fluido quando cada partícula segue um caminho suave, sendo que estes nunca interferem uns com os outros. O resultado é a velocidade do fluido constante em qualquer ponto do fluido) e o fluxo turbulento (o fluxo é irregular, característico de pequenas regiões). b) Danos por cativação: Causados pela formação e colapso de bolhas de vapor num líquido próximo de uma superfície metálica. Se a pressão do líquido for reduzida, o líquido pode ferver à temperatura ambiente, sendo que estes danos podem ser atribuídos a efeitos mecânicos e químicos. c) Prevenção: Usar materiais apropriados, melhorar o design (geometria), usar o revestimento apropriado e usar proteção catódica. (4.10) Corrosão por atrito: Ocorre em áreas de contacto entre materiais sob carga, quando submetidos a vibração ou deslizamento. Esta corrosão ocorre na atmosfera, sendo que os requisitos para que isto aconteça são: interface sob carga, vibração ou movimento repetitivo e pequenos movimentos. a) Mecanismo: existe a teoria desgaste oxidação (ocorre na interface entre metais sob carga e o movimento, onde os pontos de contacto são rompidos e os fragmentos são removidos e posteriormente oxidados) e a teoria de oxidação-desgaste (os metais estão protegidos por uma camada fina de oxido aderente, sendo que com os metais sob carga e em movimento esta é rompida e o metal exposto reoxida). b) Prevenção: Lubrificação (reduz o atrito e exclui o oxigénio), aumentar a dureza dos materiais em contacto, usar juntas para absorver vibrações, reduzir cargas e aumentar o movimento entre as partes. (4.11) Corrosão sob tensão: Fratura pela ação simultânea de tensão de tração e um meio corrosivo específico. Tem consequências serias e inesperadas, sendo que a falha ocorre para dadas tensões. a) Tipos de tensão: tensões aplicadas ou residuais. b) Influencia da tensão: O aumento da tensão gera uma diminuição do tempo antes da rachadura. c) Tempo de fratura: á medida que a fratura entra no material, a área de secção transversal diminui, aumentando a força por unidade de área. A fratura final ocorre devido a razoes mecânicas. No inicio a taxa de fratura é lenta e constante. d) Fatores relacionados com o metal: composição química, orientação dos grãos, composição e distribuição de precipitados e deslocações. e) Mecanismo: Funciona como a corrosão por pites, sendo que um pite se comporta como um amplificador de tensões. À medida que o raio diminui a tensão aumenta, pelo que podem ser causados grandes estragos. 6  f) Prevenção: Reduzir a tensão para baixo da tensão limite, eliminar espécies criticas do ambiente, mudar a liga, aplicar proteção catódica e adicionar inibidores para reduzir a probabilidade de pites. (4.12) Danos por hidrogénio a) Empolamento pelo Hidrogénio: ocorre a penetração de hidrogénio no metal, sendo que o hidrogénio atómico é o único capaz de se difundir atraves do metal, onde se irá acumular em vazios, onde o hidrogénio molecular se forma (sendo que este não é capaz de se difundir para fora do vazio, aumentando a pressão). b) Prevenção do empolamento pelo hidrogénio: usar inibidores, sendo que ao reduzir o processo de corrosão, reduzem o processo catódico, sendo este o responsável pela formação de hidrogénio. Reduzir venenos (sendo que nestes meios as substancias impedem a formação de hidrogénio molecular e aumentam a concentração de hidrogénio atómico) e substituir ligas para uma menor difusão do hidrogénio. c) Fragilização pelo Hidrogenio: O hidrogénio atómico penetra na estrutura do metal. d) Prevenção da fragilização pelo hidrogénio: reduzir a taxa de corrosão, alterar condições de galvanização, tempera, substituir o metal/ligas e usar um processo de soldadura adequado. (4.13) Corrosão Atmosférica: Esta corrosão depende da humidade presente, conteúdo de poeira, presença de impurezas e temperatura do ar, os quais afetam a superfície do metal e a corrosão. Podem ser classificados como rural (corrosão mínima e sem contaminantes), industrial (contaminação por enxofre) e marinha (ataques por cloretos). a) Fatores que afetam a corrosão atmosférica: Tempo de humidade (tempo que a superfície metálica esta coberta por uma pelicula de água. Esta depende da humidade, temperatura do ar, ponto de orvalho, chuva, nevoeiro, neve derretida, horas de sol, velocidade do vento). Ponto de orvalho (é formado quando a temperatura do metal esta abaixo do ponto de orvalho da atmosfera). Chuva (cria camadas espessas de agua, sendo que tanto pode estimular a corrosão como limpar os poluentes depositados em períodos secos). Nevoeiro (dispersão de microgotas de água suspensas no ar). Poeira (contaminante primário do ar). 7