Noções de Corrosão e Incrustação_parte II

8/18/2019 Noções de Corrosão e Incrustação_parte II

1/87

Noções de Corrosão e Incrustação

Recursos Humanos/Universidade PetrobrasMaria Angélica Carmona M Resende

Salvador, 13 de agosto de 2013

Este material contém informações classificadas como Corporativas pela Universidade Petrobras


2/87

Corrosão


3/87


4/87


5/87


6/87

Conceito de Corrosão

!eterioraç"o de #m material, geralmente met$lico,por aç"o %#&mica o# eletro%#&mica do meioambiente associada o# n"o a esforços mec'nicos(

)epresenta alterações pre*#diciais indese*$veis,tais como desgaste, variações %#&micas o#

modificações estr#t#rais, tornando+o inade%#adopara o #so(


7/87


!eterioraç"o de materiais n"o met$licos, comoconcreto, borraca, pol&meros e madeira, devido -

aç"o %#&mica do meio ambiente, também podemser considerados processos corrosivos(


8/87


E.emplos/

+ !eterioraç"o do cimento portland por aç"o des#lfato

+ Perda de elasticidade da borraca devido -o.idaç"o por onio

+ adeira e.posta - sol#ç"o de $cidos e sais$cidos, perdendo s#a resist4ncia devido -

idr5lise da cel#lose(


9/87

Perdas associadas ! corrosão

Perdas econmicas diretas/

+ S#bstit#iç"o de peças o# e%#ipamentos,considerando também energia e m"o de obra

+ an#tenç"o dos processos de proteç"o 6proteç"ocat5dica, revestimentos, pint#ras7(


10/87

Perdas associadas ! corrosão

Perdas econmicas indiretas/

+ Paradas n"o programadas

+ Perdas de prod#to

+ Perda de efici4ncia

+ Contaminaç"o de prod#tos

+ S#perdimensionamento nos pro*etos(


11/87

As"ectos #con$micos%

Nos #UA &dados de '((()*++',%

+ '*' bil-ões de d.lares envolvendo% revestimentosorgnicos e met0licos1 ligas resistentes !corrosão1 "roteção cat.dica1 "l0sticos1 inibidoresde corrosão1 monitoração1 "es2uisa edesenvolvimento e treinamento3

+ '451( bil-ões de d.lares nos "rinci"ais setores%651( em utilidades1 *(15 em trans"ortes1 **17 emin8raestrutura1 *+1' em governo &e2ui"amentosmilitares, e '517 em "rodução


12/87

Mecanismos de corrosão

8ari$veis a serem consideradas d#rante o est#dode processos corrosivos e seleç"o de materiais ee%#ipamentos/

+ aterial met$lico/ composiç"o %#&mica, presençade imp#reas, processo de obtenç"o, tratamentostérmicos e mec'nicos

+ eio corrosivo/ composiç"o %#&mica,concentraç"o, imp#reas, p9, temperat#ra, teorde o.ig4nio, press"o


13/87

+ Condições operacionais/ solicitações mec'nicas,

movimento relativo entre material met$lico e meio,meios de proteç"o contra corros"o, operaç"ocont&n#a o# intermitente(



14/87

+ ecanismo eletro%#&mico/

Corros"o em $g#a e sol#ções a%#osas

Corros"o atmosférica

Corros"o no soloCorros"o em sais f#ndidos(

+ ecanismo %#&mico/

Corros"o de materiais n"o met$licos

Corros"o em solventes org'nicos isentos de $g#a(



15/87

+ ecanismo eletro%#&mico/

:correm reações %#&micas %#e envolvemtransfer4ncia de carga o# elétrons através de #ma

interface o# eletr5lito(

+ ecanismo %#&mico/

:correm reações %#&micas diretas entre o material e

o meio corrosivo, n"o avendo geraç"o decorrente elétrica ao contr$rio do mecanismoeletro%#&mico(



16/87

Meios corrosivos


17/87

#letro2u9mica


18/87

Eletroquímica é a parte da química queestuda a transformação de energia química emenergia elétrica e vice-versa. A transformação éatravés das reações químicas entre os elementospresentes na reação, onde um perde elétrons e ooutro ganha. Todos os processos envolvem reaçõesde oirredução.

Conceito


19/87

- !idação" perda de elétrons por uma espécie química

- #edução" ganho de elétrons por uma espécie química

Reações de o:idação e redução


20/87


21/87

Pilhas eletroquímicas

As pilhas eletroquímicas são de grande import%ncia no estudoda corrosão.

&ara entender o papel da pilha na corrosão e na proteção dosequipamentos, é necess'rio primeiramente conhecer oscomponentes ('sicos de uma pilha, (em como as reaçõesquímicas envolvidas.


22/87

Componentes de uma pilha

a7 anodo/ eletrodo em %#e $ o.idaç"o 6corros"o7 e onde acorrente, na forma de &ons met$licos positivos, entra noeletr5lito

b7 eletr5lito/ é o cond#tor 6normalmente l&%#ido7, contendo&ons %#e transportam a corrente para o catodo

c7 catodo/ eletrodo em %#e $ red#ç"o e onde a corrente saido eletr5lito

d7 circ#ito met$lico/ é a ligaç"o met$lica entre o anodo e ocatodo, por onde escoam os elétrons no sentido anodo+catodo(


23/87

Pilha eletroquímica


24/87

Alessandro )iuseppe *olta

Este físico italiano foi um dos

precursores dos estudos defen+menos elétricos econseguiu gerar eletricidadepor meio de reações químicas.


25/87

*olta construiu um estranho aparelhocom moedas de co(re, discos de inco ediscos de feltro (anhados com umasolução 'cida, que servia para produircom continuidade um movimento decargas elétricas através de umcondutor. Esse aparelho era chamadopilha porque as moedas de co(re, os

discos de feltro e os discos de incoeram empilhados uns so(re os outros.


26/87

! químico ingls ohn /rederic 0aniell construiu

uma pilha diferente, su(stituindo as soluções'cidas utiliadas por *olta - que produiam gasest1icos 2 por soluções de sais, tornando aseperincias com pilhas menos arriscadas.

PILHA DE DANIELL


27/87

&345A 0E 0A63E44


28/87

Tipos de pilhas

- &ilha de eletrodos met'licos diferentes"

&ilha de corrosão que ocorre quando dois metais ou ligasdiferentes estão em contato e imersos num mesmo eletr1lito.

7 a chamada pilha galvânica.


29/87

Tipos de pilhas

- &ilha de concentração"

!corre nos casos em que os eletrodos, em(ora de mesma

naturea, podem originar uma diferença de potencial,ocasionando processos de corrosão. 3sto acontece quando setem o eletrodo em contato com diferentes concentrações deum mesmo eletr1lito ou em contato com o mesmo eletr1lito,

porém, em locais em que os teores dos gases dissolvidos sãodiferentes.


30/87

Tipos de pilhas

- &ilha de temperaturas diferentes"

&ilha constituída de eletrodos de um mesmo materialmet'lico, porém os eletrodos estão em temperaturasdiferentes.

7 a chamada pilha termogalvânica.


31/87

&otencial de eletrodo

&otencial eletroquímico ou potencial de eletrodo é a

espontaneidade ou a tendncia de uma espécie químicaadquirir elétrons e, desse modo, ser reduido. 8ada espécietem seu potencial intrínseco de redução.


32/87


Para se obter potenciais de eletrodos se atrib#i #m valorarbitr$rio a #m deles, %#e se toma como refer4ncia( :s

demais s"o medidos verificando+se a diferença de potencial%#e ad%#irem %#ando ligados ao eletrodo de refer4ncia( :sinal depende do sentido em %#e ocorre a reaç"o doeletrodo( Por convenç"o, os potenciais de eletrodo se

referem a semi+reaç"o de red#ç"o(


33/87


: potencial é considerado positivo %#ando a reaç"o %#eocorre no eletrodo 6em relaç"o ao de refer4ncia7 é ared#ç"o, e negativo %#ando a reaç"o é a o.idaç"o( :eletrodo mais com#m %#e se toma como refer4ncia para

tab#lar os potenciais de eletrodo é o eletrodo padr"o o#eletrodo normal de idrog4nio, estando este eletrodo emcondições padrões, isto é/

Concentraç"o de 9; 6a%7 ig#al a 1 molar


34/87

Proteço


35/87

3mport%ncia da proteção

8onsiderando a quantidade de equipamentos etu(ulações met'licas presentes na ind9stria do petr1leo,pode-se concluir que a proteção desses materiais contra osprocessos corrosivos a que estão epostos constitui umatarefa estratégica da maior import%ncia.


36/87

Tipos de proteção

- &roteção passiva ou an1dica"

!corre quando da aplicação a um metal de um potencial an1dico:corrente an1dica; , visando aumentar o potencial do metal eprovocar a formação de uma película passivadora em sua

superfície.


37/87

Tipos de proteção


3ndicado para minimiar a corrosão em estruturas met'licas emcontato com meios eletrolíticos de alta agressividade :'cidos; ,estagnados ou pouco movidos, e de composição pouco vari'vel ao

longo do tempo.


38/87

Tipos de proteção


0e um modo geral, o fen+meno de passivação consiste naformação so(re a superfície dos metais de uma finapelícula passiva, constituída de 1idos, hidr1idos ou oi-hidr1idos do metal (ase e


39/87

Tipos de proteção


Exemplos:Aços inoxidáveis em soluções aquosas neutras ou levemente ácidas e alcalinas.Ligas de alumínio em soluções aquosas neutrasLigas de Ti em meios neutros ou não muito ácidos.Ligas ferrosas em meios alcalinos (aço em concreto)Mg em meios alcalinos

Ligas de r em meios neutrosLigas de !i em meios neutros ou não muito ácidos


40/87

Proteç"o >n5dicaE

Ecor

Eprot

catodo

fem

Iprot Icor IPeça Catodo

Fonte

e-


41/87


42/87

Tipos de proteção


43/87

Tipos de proteção

- &roteção cat1dica galv%nica"

A utiliação dos anodos é função das características daestrutura a ser protegida e do tipo de eletr1lito em

contatocom o material met'lico.


44/87

Tipos de proteção

- &roteção cat1dica galv%nica"


45/87

Proteç"o Cat5dicaÂnodo de SacrifícioZnMgl

t!"!lação #nodo de sacrifício t!"!lação #nodo

FePt$i% C

Corrente Impressae- e-

t!"o#nodo

I&

Ecor

Eprot

E

Icor Iprot I

#nodo

t!"o

F'E'MExterna

Ecora

Eprot

I

E


46/87

Proteç"o Cat5dicaCorros"o por Corrente !ispersa

$!"oCa"o Ânodo

M(

e-


47/87

Tipos de proteção

- &roteção cat1dica por corrente impressa"

6este processo, o fluo de corrente origina-se da voltagem:força eletromotri - /E>; de uma fonte geradora decorrente elétrica contínua.


48/87

Tipos de proteção


: sistema de proteç"o cat5dica por corrente impressa écomposto, basicamente, por/

' Reti8icador + converte corrente alternada 6C>7 emcorrente cont&n#a 6CC7

* Anodo inerte + praticamente resistente - corros"o, érespons$vel pela in*eç"o de corrente para a estr#t#ra

através do eletr5lito


49/87

Tipos de proteção


4 #letrodo de re8er;ncia + sensor de potencialeletro%#&mico %#e possibilita leit#ras através de volt&metro e

também #tiliado para enviar sinal elétrico para o controlea#tom$tico do retificador

6


50/87

Tipos de proteção


: anodo para corrente impressa, ao contr$rio do galv'nico,praticamente n"o se desgasta, o# se*a, en%#anto o metaldo anodo galv'nico se dissolve no eletr5lito para prod#irelétrons, o anodo inerte conseg#e fa4+lo sem %#e se*a

necess$ria a s#a dissol#ç"o(


51/87

?nibidores de Corros"o"u#st$ncias que adicionadas ao meio%redu&em significativamente a taxa de corrosão

Classificam-se em:Inorg#nicosAnódicosCatódicosMistos

)rg#nicos de Adsorção em Fase Vapor


52/87

?nibidores de Corros"o

Ecor1Ecor2

E

i2 i1 i

Ecor1

Ecor2

i2 i1 i

E *+)xidantes!' * + ,* * - e !,/* * ,' r'/ * 01 ,* * - e r '2 * 3 ,'

,+ ão-oxidantes4en&oatos 5 4oratos

II.I/)&ES 0/IC)Sredu&em a reação an6dicaaumentam o 7otencial de corrosão


53/87

1C23)1 4P)5+n ( Ca(( 7artículas 7ositivasmigração 7ara cátodos

.icar"onatos,'2 * ', (cátodo) '2 * ,'

Ecor1Ecor2

E

i2 i1 i

Ini"idores de Corrosão

II.I/)&ES C$0/IC)Sredu&em a reação cat6dicadiminuem o 7otencial de corrosão


54/87

?nibidores de Corros"oII.I/)&ES MIS$)Sredu&em reações an6dicas e cat6dicasnão influem muito so#re o 7otencial de corrosão7rodu&em um 7reci7itado ou gel so#re toda a su7erfície

A2 A1E

Ecor

i2 i1 i

Silicatos"i'2 * ,' ', * ,"i'2


55/87

)evestimentos Protetores Camadas de Con6ersão(8osfati&ação% romati&ação% Anodi&ação)

$intas

3raxas% 0leos

7idros (9smalte7orcelana)

.et!me% Pic8e% sfalto (c5 ou s5 carga)% Filmes Polim9ricos

Metais


56/87

)evestimentos Protetores)evestimentos et$licos

a' Mais no"res : u% !i% r% Au% Ag% ;t% "n <"' Menos no"res : =n% Al% (!i du7lo) <

9#ás

9cor

9!9

mais no#resu#strato

mais #ásico

i! iccr i#


57/87

PRINCIPAI> M#I?> @# PR?#B? C?NRA AC?RR?>?

PINURA> ?U D#RNIE#>

R#C? R#>I>#N# G C?RR?>?

AFDANIEAB?% Recobrimento com um metal maiseletro"ositivo &menos resistente ! corrosão,

PR?#B? #F#R?FICA ?U PR?#B?CAJ@ICA


58/87

!or"ologia da corroso


59/87

@:)>S !E C:)):SA: > forma a#.ilia na determinaç"o do mecanismo de corros"o

Uni8orme a corrosão ocorre em toda a e:tensãoda su"er89cie

Por "lacas 8orma)se "lacas com escavaçõesAlveolar "roduK sulcos de escavações

semel-antes ! alveolos &tem 8undo arredondadoe são rasos,

Punti8orme ocorre a 8ormação de "ontos"ro8undos &"ites,

Intergranular ocorre entre grãosIntragranular a corrosão ocorre nos grãos

Lili8orme a corrosão ocorre na 8orma de 8inos8ilamentos

Por es8oliação a corrosão ocorre emdi8erentes camadas


60/87

orfologia da Corros"o>ista "u7erior >ista em orte

Corrosão

por Pites

$rincasCorrosão so"

$ensão

Corrosãoem Frestas


61/87

orfologia da Corros"o

>ista "u7erior >ista em orte

Corrosãoniforme

Corrosão3enerali;ada

Irreg!lar

Corrosãol6eolar


62/87


63/87

Poss&veis Ca#sas da Corros"o

Metal,

Metal*

Corrosão 3al6#nica4Metais /iferentes+

Fiss!ras em0xidos

Incl!s


64/87

Poss9veis Causas da Corrosão ) Meio

C1

C2

C1C2

C1

C2

C9l!las de concentração diferencial :p=% ),% cloretos% ini"idores

Condensação

2í?!idos .if@sidos

/iferença de Fase

/iferença de 7elocidadede Fl!xo


65/87

Corros"o do @erro em meio $cido

C@todo

C@todo

ÂnodoFe

,e-

Fe,(

,=(

=,

8e* * e8e,* * e ,

8e * ,* 8e* * ,


66/87

Corros"o do ferro em

meio ne#tro are*adoC@todo

C@todo

ÂnodoFe

,e-

A ) , ( =,)

,)=-

Fe(,

Fe4)=+, (Fe)4)=+

8e*

* e

8e ' * ,' * e- ',

8e * ' * ,' 8e(',)


67/87

Corros"o por Pitesorrosão locali;ada em pontos so#re su7erfície de material 7assivo.Taxa de corrosão dentro dos 7ites B 0 A5cm

/epende:do metal (com7osição da liga% microestrutura% 7resença de inclusões% aca#amento su7erficial...)do meio (com7osição% 7resença de íons agressivos ou ini#idores)de fatores o7eracionais (agitação% tem7eratura% 7otencial)

9m geral associada a um 7otencial crítico% 97ite 97 que varia com osfatores citados

Taxa de dissolução dentro dos 7ites≅ 01-

Taxa de dissolução fora dos 7ites


68/87

Corros"o ocaliada por Pites + >ço


69/87

Corros"o ocaliada por Pites

+ Finco


70/87

Corros"o ocaliada por Pites + >l#m&nio


71/87

Corros"o ocaliada + Finco


72/87

Corros"o por @restas + 6GcrevicecorrosionH7

orrosão relativamente locali&ada em frestas de uma 7eça metálica%ou formadas 7ela so#re7osição de outro metal ou de materiais inertes.

Exemplos típicos:

fresta entre 7arafuso e 7orcaCfresta entre flange e material vedanteCfresta entre metal e areia% terra% detritos de7ositados so#re o mesmoCfresta entre cDa7as so#re7ostas Cfresta deixada 7or solda sem 7enetração suficienteCfresta em aca#amentos de o#Eetos metálicos 7or do#radura de re#ordoC

7oro em revestimentos (metálicos% tintas% 7olímeros% cer$micos).


73/87

Corros"o por @restas + Caracter&sticasssociada geralmente adiferença de aeraçãoF dentro da fresta menos 'diferença de concentração de íons agressivos (dentro da fresta maiorconcentração)

diferença de 7, (dentro da fresta maior acide&)interior da fresta funciona como $nodoexterior da fresta funciona como cátodo

M+ M+

c@todo c@todo#nodo


74/87

Corros"o sob


75/87

Par'metros ?mportantes

para Corros"o sob 9L'KA9 de 8LQR' ME$2G&3IC)SMICROESTRUTURA (FASES)

TAMANO de !R"ODEFEITOS CRISTA#INOS $ vac%ncias& discord%ncias& intersticiaisINC#US'ES $ tamano&forma&natre*a

EIEP:S !E C:)):SA:


76/87

EIEP:S !E C:)):SA:S:J


77/87

Corros"o sob


78/87

)#pt#ra !#ctil + >ço P220


79/87

Corros"o sob


80/87

Corros"o sob


81/87

Corros"o+@adigaorrosão associada sinergicamentecom esforços mec$nicos cíclicos

Modo de detectar:Ensaios de fadiga comparativos na sol!ção agressi6a e em meio ne!tro

o! ao ar:

ensaios em diversos intervalos de tensão (fadiga de alto ciclo e de#aixo ciclo) com7aração do tem7o de vida

ensaios em diversas freqSnciasF a corrosão fadiga 7ode ser #astantesensível U freqSncia. 9x.F f H % =; 7ara aços de alta resistncia emágua do mar

ensaios com diversos ti7os de tensão (traçãotração% traçãocom7ressão% torção% flexão rotativa% etc.)


82/87

Estrias por @adiga


83/87

Processos Incrustantes


84/87

8onceito

> deposiç"o e o acMm#lo de materiais n"o dese*ados, comoprod#tos de corros"o, microrganismos, part&c#las inorg'nicas

e macromoléc#las, nas s#perf&cies dos e%#ipamentos detransfer4ncia de calor, caracteriam o fenmeno camadoincr#staç"o(


85/87

8onceito

> deposiç"o e o acMm#lo de materiais n"o dese*ados, comoprod#tos de corros"o, microrganismos, part&c#las inorg'nicase macromoléc#las, nas s#perf&cies dos e%#ipamentos detransfer4ncia de calor, caracteriam o fenmeno camado

incr#staç"o(

Kas indMstrias a incr#staç"o é #ma das maiores incerteasassociadas com a operaç"o e man#tenç"o de e%#ipamentos(

>feta a idr$#lica e a efici4ncia térmica dos e%#ipamentos(


86/87

8onceito

>s incr#stações geralmente observadas nos campos depetr5leo s"o do tipo carbonato de c$lcio 6CaC:37, s#lfato de

c$lcio 6CaS:N7, s#lfato de estrncio 6SrS:N7 e s#lfato de b$rio6JaS:N7(


87/87

>ecanismos de incrustação

Noções de Corrosão e Incrustação_parte II

Documents

Transcript of Noções de Corrosão e Incrustação_parte II