Quais São os Fatores que Influenciam a Corrosão e Como Proteger os Metais?

A corrosão intergranular (IGC) e o ataque intergranular (IGA) são fenômenos que ocorrem nas fronteiras dos grãos dos materiais metálicos, resultando em ataques químicos ou eletroquímicos. A principal causa da corrosão intergranular é a concentração de impurezas nas bordas da estrutura metálica, em contraste com o restante do material. Além disso, a tensão de tração e fatores externos, como a temperatura, atuam de forma sinérgica, favorecendo o surgimento de fissuras por corrosão sob tensão (SCC). O estresse pode ser originado por uma combinação de tensões aplicadas, deformações residuais dos processos de fabricação ou de ambos.

Diversos outros tipos de corrosão podem ser observados em ambientes industriais, como a microbiológica, a de-desligamento (de-alloying), a erosão, o desgaste por fricção, a fadiga por corrosão e os danos causados pelo hidrogênio. Esses fenômenos podem ter um impacto significativo na durabilidade e no desempenho dos materiais metálicos.

O fator ambiental desempenha um papel crucial no comportamento da corrosão. Praticamente todos os metais, com exceção da prata, ouro e platina, tendem a corroer naturalmente quando expostos a condições ambientais adversas. A natureza e a agressividade do meio em torno do metal são determinantes da taxa de corrosão. A temperatura, por exemplo, tem uma correlação direta com a taxa de corrosão, já que ela geralmente aumenta à medida que a temperatura ambiente sobe.

Além disso, a presença de substâncias químicas, como ácidos e sais, pode acelerar o processo de corrosão. Inibidores de corrosão orgânicos, como os compostos químicos que liberam elétrons, são frequentemente utilizados para mitigar esse fenômeno. Grupos como amino (–NH2) e hidroxila (–OH), que aumentam a densidade eletrônica nas superfícies ativas dos metais, favorecem a interação entre o metal e o inibidor, melhorando a eficiência da proteção contra a corrosão. Por outro lado, grupos que retiram elétrons, como nitro (–NO2) ou carboxila (–COOH), diminuem a eficácia dessa proteção.

A geometria das moléculas inibidoras também tem uma grande influência na eficiência do processo de proteção. Inibidores com uma geometria plana ou horizontal tendem a cobrir uma área maior da superfície metálica, oferecendo maior proteção contra a corrosão, enquanto inibidores com formas verticais ou não planas podem ser menos eficazes.

A concentração dos inibidores também é um fator crítico. Quando em concentrações ideais, esses inibidores têm uma eficiência maximizada, cobrindo uma maior área da superfície metálica. No entanto, quando a concentração ultrapassa o valor ótimo, forças de repulsão intermolecular podem prejudicar a interação entre as moléculas do inibidor e a superfície metálica, reduzindo sua eficácia.

Em ambientes agressivos, como em soluções contendo sais inorgânicos e alta umidade, o risco de corrosão é significativamente elevado. A presença de eletrólitos polares, como a água e os íons dissolvidos, aumenta a condutividade iônica e, consequentemente, acelera a corrosão. Além disso, o fluxo de um meio corrosivo, como água contendo HCl, pode aumentar ainda mais a taxa de corrosão, já que ele remove os produtos de corrosão da superfície do metal, expondo novas áreas para o ataque.

O modelo de Pilling–Bedworth é uma ferramenta útil para avaliar a formação de camadas de corrosão em condições estáticas. Este modelo considera a relação entre o volume do produto de corrosão e o volume do metal, e pode ajudar a identificar se a camada formada será protetora ou não. Quando a relação Md/nmD é menor que 1, a camada de corrosão tende a ser quebradiça e não protetora, enquanto valores superiores a 1 indicam que a camada será mais sólida e protetora.

A proteção contra a corrosão é essencial para manter a integridade dos materiais metálicos e evitar falhas catastróficas em ambientes industriais. Existem várias estratégias de proteção, incluindo a monitoração da corrosão, que pode ser feita por técnicas mistas, proteção catódica e proteção anódica. A proteção anódica, por exemplo, é realizada por inibidores passivantes que, ao se adsorverem nas superfícies metálicas, formam uma camada passiva de óxido, retardando a oxidação e prevenindo o avanço da corrosão. Esses inibidores podem ser substâncias como cromo e nitrito, que têm a capacidade de criar essa camada protetora.

Além das técnicas tradicionais de inibição de corrosão, é importante considerar as condições específicas de cada ambiente e escolher a abordagem mais adequada. A eficiência das técnicas de proteção depende da natureza do metal, do ambiente corrosivo e das propriedades dos inibidores. Em algumas situações, uma combinação de métodos pode ser a solução mais eficaz.

Como os Ambientes Corrosivos Industriais Afetam Materiais: O Impacto dos Fatores Atmosféricos

A corrosão industrial é um problema global de grande alcance e altos custos, afetando diversos setores como a manufatura, construção, energia e transporte. Ela ocorre quando materiais, principalmente metais, reagem quimicamente com o ambiente, resultando na degradação de sua estrutura e funcionalidade. Esse fenômeno causa implicações econômicas, problemas de segurança e preocupações ambientais. Para combater eficazmente a corrosão, é fundamental compreender as condições corrosivas que os materiais industriais enfrentam em diferentes ambientes.

A corrosão pode ser desencadeada por uma série de fatores, incluindo contaminantes na superfície, pressão, temperatura e a atividade de soluções químicas presentes no ambiente. Os produtos mais comuns dessa reação são os óxidos, hidróxidos e sulfetos. A evolução acelerada da tecnologia industrial fez com que a corrosão se tornasse uma preocupação crescente em uma escala global. Os danos causados por ela são visíveis em diversos ativos, como veículos de transporte, edifícios, casas, estruturas industriais e pontes ferroviárias.

Existem diversos tipos de ambientes corrosivos industriais, e cada um apresenta suas próprias características e desafios. A seguir, exploramos em mais detalhes os ambientes atmosféricos, que são um dos mais prevalentes e significativos na corrosão de materiais.

Ambientes Corrosivos Atmosféricos

A corrosão atmosférica é, de longe, o tipo mais comum, uma vez que a atmosfera está envolvida no uso de uma grande variedade de materiais. Este tipo de corrosão é um problema global, uma vez que está presente em praticamente todos os locais, desde áreas rurais a zonas industriais densamente poluídas. Pode ser classificada em diferentes tipos, dependendo do ambiente específico em que ocorre: rural, urbano, industrial e marinho.

Nos ambientes rurais, a corrosão é geralmente menos intensa devido aos baixos níveis de poluição. Aqui, as principais causas de corrosão são a umidade ou a presença de chuvas com níveis de umidade superiores a 70%. Em áreas urbanas, a poluição gerada principalmente pelas emissões de veículos e um número limitado de indústrias contribui para uma taxa de corrosão maior. Já os ambientes industriais, por sua vez, estão associados a uma gama maior de poluentes, como amônia, monóxido de carbono, dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio, óxidos de nitrogênio e óxidos de enxofre. Neste cenário, a taxa de corrosão tende a ser bastante elevada devido à presença de diversos agentes agressivos. Por fim, o ambiente marinho é o mais corrosivo de todos, devido à rápida deposição de sal, especialmente cloretos, que aceleram significativamente os processos de corrosão.

Fatores que Afetam a Corrosão Atmosférica

Entre os principais fatores que influenciam a corrosão atmosférica estão a umidade relativa, a temperatura, a presença de oxigênio e os poluentes atmosféricos.

1. Umidade Relativa: A umidade relativa (UR) é um dos parâmetros mais importantes no controle da taxa de corrosão. A água presente no ar, quando atinge a condição de saturação, promove reações eletroquímicas que aceleram a corrosão. A quantidade de poluentes e partículas no ar também influencia esse processo. Um aumento na umidade relativa geralmente resulta em uma aceleração da taxa de corrosão, pois a água facilita a dissociação de íons e a formação de corrosivos como os óxidos de ferro.

2. Temperatura: A temperatura também exerce uma influência considerável sobre o ritmo da corrosão. Em temperaturas mais altas, a atividade química aumenta, o que acelera a taxa de corrosão. No entanto, quando a temperatura ultrapassa os 80°C, a dissolução de oxigênio na solução eletrolítica diminui, o que pode reduzir a taxa de corrosão. Além disso, quando a temperatura cai abaixo do ponto de congelamento do eletrólito, a atividade corrosiva é drasticamente reduzida.

3. Oxigênio: O oxigênio, essencial para muitas reações de corrosão, dissolve-se facilmente em ambientes aquosos e é um dos principais causadores da degradação de metais. A interação do oxigênio com metais como o ferro, em ambientes com umidade, resulta na formação de ferrugem, composta principalmente por óxidos de ferro. A presença de oxigênio e a ação conjunta de outros fatores como temperatura e umidade determinam o grau de corrosão observada.

4. Poluentes: Poluentes atmosféricos, como dióxido de carbono (CO2), dióxido de enxofre (SO2) e óxidos de nitrogênio (NOx), têm um papel significativo na aceleração do processo de corrosão. O CO2, por exemplo, reage com a água para formar ácido carbônico, o que diminui o pH da solução e intensifica as reações eletroquímicas. O dióxido de enxofre e os óxidos de nitrogênio, ao se combinar com a umidade do ar, também geram ácidos que favorecem a corrosão dos materiais metálicos.

A poluição por CO2, em particular, tem sido um tema importante em áreas associadas à indústria do petróleo, onde as emissões geradas por equipamentos de transmissão podem acelerar significativamente a corrosão. O CO2, ao ser injetado nos reservatórios de petróleo, se combina com a água para formar ácido carbônico, que favorece as reações corrosivas.

Por fim, a presença de sais na atmosfera, especialmente o cloreto, é um fator determinante na corrosão atmosférica, como observado em ambientes marinhos, onde a alta concentração de sal acelera significativamente o processo de degradação dos materiais.

Para entender plenamente os desafios da corrosão atmosférica, é fundamental considerar a complexa interação entre umidade, temperatura, poluentes e outros elementos presentes no ambiente. O controle desses fatores, por meio de medidas de proteção como revestimentos e manutenção adequada, é essencial para a prevenção e mitigação dos danos causados pela corrosão.