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Corrosão - Algumas Informações

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Com exceção daqueles qualificados como nobres, os metais são quase sempre encontrados na natureza sob forma de compostos (óxidos, sulfetos, etc). Isso significa que esses compostos são as formas mais estáveis para os elementos na natureza. A corrosão pode ser vista como a tendência do retorno a um composto estável. Assim, por exemplo, quando uma peça de aço enferruja, o ferro, principal componente, está retornando à forma de óxido, que é o composto original do minério.

Corrosão pelo ar

A maioria dos metais tende a se combinar com o oxigênio do ar, produzindo os respectivos óxidos. Não considerando a ação de vapores contidos no ar (de água, etc), esse processo se dá de forma lenta para o ferro em temperaturas usuais de ambientes. Entretanto, em alguns metais como o alumínio, a corrosão é rápida, mas acontece o fenômeno da apassivação: a camada de óxido formada na superfície isola o oxigênio e impede a continuação do processo.

A presença de vapor d'água acelera a corrosão e ainda mais se tais vapores contém substâncias agressivas como sais ou ácidos. Ocorre em muitos ambientes industriais, locais próximos ao mar, etc.

A prevenção e o combate dependem de cada caso. Métodos comuns são, por exemplo, uso de tintas protetoras, tratamentos superficiais como niquelagem, cromagem, fosfatização, etc. Em alguns casos, pode ser viável o uso de materiais mais adequados, como alumínio ou plástico no lugar do aço.

Corrosão por ação direta

Pode-se incluir neste tópico as situações em que o metal está diretamente em contato com substâncias que o atacam. É comum em processos industriais. Exemplos: soluções químicas, sais ou outros metais fundidos, atmosferas agressivas em fornos, etc. A prevenção e controle são específicos para cada caso.

Corrosão biológica

Micro-organismos também podem provocar corrosão em metais. Isso é particularmente importante em indústrias alimentícias e similares.

Corrosão galvânica

É o tipo mais comum, porque a corrosão em função da água quase sempre se deve ao processo galvânico. Alguns casos típicos são reservatórios, tubulações ou estruturas expostas ao tempo, submersas ou subterrâneas. Nessas condições, há a presença, constante ou não, de água, que favorece a formação de células galvânicas. O fenômeno pode ser visto no modelo conforme Figura 01.

Célula galvânica
Fig 01

Dois eletrodos de materiais diferentes são imersos em um eletrólito e são eletricamente ligados entre si. Nessas condições, as reações eletroquímicas são dadas a seguir.

No catodo:

$$\ce{O2 + 4e- + 2H2O -> 4OH-}$$
No anodo:

$$\ce{2Fe -> 2Fe++ + 4e-}$$
Portanto, no anodo ocorre uma reação de oxidação (corrosão do material) e no catodo, uma reação de redução. Os íons OH e Fe++ combinam-se para formar Fe(OH)2 (ferrugem).

É necessário que os materiais do anodo e catodo sejam diferentes, ou melhor, apresentem potenciais de oxidação (tensão gerada por cada em relação a um eletrodo neutro de referência) diferentes. A tabela abaixo dá os valores práticos de potenciais de vários metais, em solos e água, medidos em relação a um eletrodo de referência. Quanto mais negativo o potencial, mais anódico será a sua condição, ou seja, mais sujeito à corrosão.

Material Pot (volts)
Magnésio comercialmente puro − 1,75
Liga de Mg (6% Al, 3% Zn, 0,15% Mn) − 1,60
Zinco − 1,10
Liga de alumínio (5% Zn) − 1,05
Alumínio comercialmente puro − 0,80
Aço estrutural (limpo e brilhante) − 0,50 / − 0,80
Aço estrutural (enferrujado) − 0,40 / − 0,55
Ferro fundido branco, chumbo − 0,50
Aço estrutural no concreto − 0,20
Cobre, latão, bronze − 0,20

Células galvânicas podem ser formadas devido às diferenças de materiais existentes, como soldas, conexões ou simples diferenças superficiais no mesmo metal. O eletrólito pode ser a água contida no solo ou em contato direto com o líquido. Algumas construções práticas podem agravar o problema da corrosão.

Exemplo: uma tubulação subterrânea de cobre é assentada junto a uma de aço. Se ocorrer, de alguma forma, um contato elétrico entre ambas, haverá a formação de uma extensa célula galvânica que aumentará significativamente a corrosão no aço.

Outro exemplo: de uma tubulação subterrânea de aço já atacada pela corrosão, foram trocados apenas os trechos mais corroídos. Algum tempo depois, verificou-se que os trechos novos duraram menos que o esperado. Em vez do motivo clássico (já não se fazem mais tubos como antigamente ...), melhor considerar que, conforme tabela, o aço novo tem um potencial mais negativo que o usado e, assim, os trechos novos ficaram anódicos em relação aos antigos e, portanto, foram mais afetados.

Proteções contra corrosão galvânica

Em tubulações e reservatórios deve ser considerada também a corrosão das superfícies internas, que depende do fluido em contado. Pinturas e revestimentos anticorrosivos são comuns na parte interna dos reservatórios. Tubulações de sistemas em circuito fechado, como torres de resfriamento e circuitos de água quente, podem ter a corrosão interna controlada pelo tratamento químico da água.

Seja interna ou externamente, pinturas e revestimentos contribuem para reduzir a corrosão galvânica, mas sua durabilidade não é eterna e sempre apresentam pequenas falhas, mesmo quando novos. Isso significa a necessidade de manutenções periódicas.

Proteção catódica
Fig 02

Para tubulações subterrâneas, um método clássico e eficiente é a proteção catódica conforme esquema da Figura 02. Um ou mais eletrodos são introduzidos no solo e próximos da tubulação. A corrente elétrica de uma fonte externa é aplicada em ambos de forma a se opor à natureza anódica do tubo. Assim, ele passa operar como catodo, no qual não há oxidação. Pintura ou revestimento anticorrosivo no tubo contribui para otimizar o sistema: as áreas de contato com o solo serão apenas as fissuras e pequenas falhas, reduzindo a potência necessária da fonte.

A galvanização, isto é, aplicação de uma película de zinco, é também uma forma clássica de proteção. Mas, na realidade, é também uma proteção catódica: o zinco, por ter um potencial mais negativo que o aço, atua como anodo, que é consumido no lugar do aço.
Referências
Pesquisa na Internet em 12/2007. Fontes não anotadas.

Topo | Rev: Abr/2018