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Maneiras de reduzir a intensidade e a taxa de corrosão de produtos metálicos

Corrosão é a destruição espontânea de superfícies metálicas sob a influência da interação do metal com o meio ambiente. Manifestando-se especialmente sob tensões mecânicas e térmicas elevadas, os processos de corrosão causam grandes danos às estruturas de aço. Avaliar corretamente a taxa de corrosão significa aumentar a durabilidade do produto.

Destruição de estruturas metálicas

Classificação dos tipos de ferrugem

A corrosão é classificada de acordo com os seguintes critérios:

  1. Pela uniformidade do fluxo. Há uma corrosão superficial mais uniforme (na qual a espessura da parede do produto diminui no mesmo grau) e uma corrosão focal desigual, caracterizada pelo aparecimento de pontos ou úlceras danificados na superfície do aço.
  2. Na direção da ação. A corrosão seletiva ocorre na qual apenas certos componentes da estrutura metálica são afetados e o contato, que destrói um determinado metal (para compostos bimetálicos).
  3. Pela escala de sua ação, esses tipos de corrosão são conhecidos como intergranulares, agindo destrutivamente ao longo dos limites de grão do aço (com uma propagação gradual para dentro) e granel, afetando toda a superfície ao mesmo tempo.

A intensidade da corrosão aumenta significativamente se, além de mudanças / flutuações adversas na temperatura e umidade, as tensões de tração, bem como um meio quimicamente agressivo, afetam adicionalmente a superfície de contato do metal.

A intensidade da corrosão aumenta muitas vezes devido a trincas entre os cristalitos adjacentes e seus blocos. As tensões externas de tração e compressão são ainda mais agressivas no aço.

Corrosão do metal no ambiente aquático

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Mecanismos de ocorrência e desenvolvimento de fenômenos de corrosão

Como a maioria das superfícies de aço trabalha em um ambiente de certa umidade, bem como na água, soluções aquosas de sais, ácidos e álcalis, o mecanismo eletrolítico é o mecanismo predominante para o aparecimento de ferrugem. A única exceção é a corrosão do forno, que ocorre nas estruturas metálicas dos dispositivos de aquecimento: ocorrem danos na superfície devido à formação de ferrugem em alta temperatura.

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Eletrolítico

Durante a corrosão eletrolítica na presença de oxigênio, a reação de hidratação do ferro ocorre no aço, cujo produto final é o hidrato de óxido de ferro Fe (OH) 2. Esse fenômeno é chamado de corrosão do tipo ânodo. Mas o processo não termina aí. O hidrato de óxido de ferro é uma substância instável e, na presença de água (ou vapor de água), decompõe-se rapidamente em vários óxidos de ferro:

  • a temperaturas elevadas, forma-se predominantemente óxido de ferro FeO;
  • no quarto ou um pouco mais alto - óxido de ferro Fe2O3;
  • a intermediário (na faixa de temperatura + 250 ... + 450 ° C) - óxido de ferro magnético Fe3O4.

Em qualquer caso, a superfície do aço enferruja, apenas os indicadores desse fenômeno podem ser marrom avermelhado ou amarelo acinzentado.

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Na presença de ácidos

Um mecanismo ligeiramente diferente de formação de ferrugem ocorre na presença de ácidos, soluções ácidas ou meios líquidos que não contêm oxigênio. Aqui a dissolução anódica do aço ocorre com a formação de hidretos - compostos de ferro e hidrogênio. Mas estas últimas são substâncias quimicamente instáveis, oxidam rapidamente em um ambiente úmido e ao ar e também formam ferrugem, porém mais solta. Os hidretos de ferro se decompõem especialmente rapidamente quando compostos de enxofre estão presentes na atmosfera ou no ambiente.

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Na presença de cargas

De acordo com o terceiro esquema, a corrosão ocorre quando cargas externas são aplicadas às superfícies de contato. Aqui, além de dois componentes tradicionais, um terceiro componente está necessariamente presente - lubrificante. Como todos os compostos orgânicos sempre contêm oxigênio e hidrogênio, reações mecanoquímicas de oxidação do lubrificante começam a ocorrer com o aumento da temperatura no contato. Eles acabam com o fato de que, em vez de reduzir o atrito, o lubrificante usado e parcialmente destruído começa a oxidar ativamente a superfície, formando ferrugem.

Corrosão do tubo

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Métodos para avaliar processos de corrosão

A intensidade da corrosão em relação ao aço é determinada dependendo da natureza dos fenômenos de corrosão. Geralmente comece com uma detecção visual de ferrugem na superfície.

Usando um microscópio convencional ou até uma lente de aumento, é possível avaliar com precisão a intensidade dos processos de corrosão e o grau de dano a uma superfície de metal.

Os chamados indicadores de corrosão são determinados com mais precisão pelo grau de dano. Com a ajuda deles, você pode descobrir:

  • perda de peso devido à corrosão;
  • redução no tamanho linear da peça ou estrutura;
  • intensidade do dano, dependendo do tempo de residência da peça em um ambiente corrosivo.

Corrosão em um carro velho

Além de quantificar a presença de ferrugem, também é possível uma qualitativa. Seus indicadores são mudanças identificadas na microestrutura do aço. Assim, a corrosão intergranular ou seletiva é detectada. Com muito menos frequência, a intensidade e a taxa de corrosão são determinadas por uma alteração na composição química do ambiente ao redor do metal ou pela quantidade de hidrogênio liberado.

Indicadores de corrosão específicos que afetam a taxa de corrosão incluem:

  1. Característica de corrosão integral. É calculada como a perda de massa do produto siderúrgico ao longo do ano, dividida pela área de superfície em que a ferrugem apareceu. Nesse caso, a superfície do aço sujeita à corrosão é considerada tal que existem pontos únicos de dano nela.
  2. Corrosão linear. É calculado dependendo da densidade da peça e da espessura da camada do produto que corroeu ao longo do ano.

Qual é o melhor valor para usar? Se for possível pesar com precisão uma peça antes e depois de sua operação, ou avaliar mudanças na composição química da solução em que essa peça funcionava, é preferível uma avaliação integral dos processos de corrosão. Em particular, o desempenho da graxa de contato é avaliado. Se a peça for verificada apenas várias vezes ao ano ou se a avaliação da intensidade dos fenômenos de corrosão for realizada imediatamente, é melhor usar o segundo parâmetro.

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Determinação da velocidade dos processos de corrosão

Os indicadores de corrosão também ajudam a determinar a intensidade de alterações adversas. Para fazer isso, use o conceito de "taxa de corrosão do metal". Pode ser estimado por duas características diferentes que variam ao longo do tempo.

Os indicadores de corrosão podem ser definidos pelas seguintes características quantitativas:

  • por área da superfície corroída;
  • perda de peso total;
  • por mudanças na densidade;
  • pelo tempo de permanência da peça ou estrutura em um ambiente corrosivo (dia);
  • para reduzir a espessura.

Corrosão de produtos metálicos

Nesse caso, os critérios quantitativos para avaliar a natureza da corrosão do aço durante um certo período de tempo podem ser:

  • perda de corrosão absoluta na área;
  • alterar as dimensões lineares do produto;
  • resistência à corrosão linear;
  • taxa de corrosão;
  • taxa de corrosão linear (milímetros por ano);
  • resistência ou durabilidade total à corrosão.

Na prática, a aplicação de um critério ou de outro depende do método de proteção da superfície do metal. Pode ser pintado tintas à prova de intempéries, e você pode usar metal com revestimentos de proteção. Se a corrosão ocorrer uniformemente, a eficácia da proteção poderá ser avaliada com mais precisão.

Tinta alquídica anticorrosiva

Se a intensidade da formação de ferrugem em diferentes locais do produto for diferente, o método de proteção mais apropriado poderá ser selecionado somente quando a peça for carregada com tensões externas de tração. Então, com o tempo, não apenas a aparência da superfície muda, mas também algumas de suas características físicas, em particular condutividade térmica e resistência elétrica.

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A prática de testes de corrosão de metais

Os indicadores de corrosão são fatores climáticos - temperatura, composição e umidade relativa do ambiente, a natureza da distribuição de cargas externas. Também é necessário levar em consideração a mudança na iluminação por hora do dia, quantidade de precipitação e possível poluição do ar. Por exemplo, em áreas de emissão de resíduos de combustão perto de fábricas de produtos químicos e metalúrgicas, acompanhadas por um aumento acentuado na porcentagem de SO2, os processos de corrosão são fortemente ativados.

Como indicadores da atividade de corrosão, você pode usar a dependência quantitativa da corrosão no tempo:

  1. Linear - na maioria das vezes isso é típico para superfícies metálicas que não possuem revestimento protetor.
  2. Diminuição exponencial - encontrada na corrosão ácida de metais e ligas convencionais.
  3. Aumento exponencial - quando há um revestimento protetor na superfície da peça.

Parafusos enferrujados

A intensidade da formação de ferrugem nessas condições reduz:

  • baixa velocidade do vento;
  • mudanças cíclicas reduzidas ao longo do tempo nos indicadores de umidade relativa;
  • a natureza do efeito de um meio corrosivo na superfície.

Com um vento fraco ou sua ausência, não há condições para misturar a corrente lavando a superfície de contato do aço. Com fases prolongadas de baixa e alta umidade durante o ano, um filme de ferrugem da superfície tem tempo para formar, inchar e separar do metal base. A espessura da superfície diminuirá, mas os processos de corrosão são forçados a "iniciar" primeiro, e isso requer não apenas tempo, mas também condições adequadas - vento ou mudanças na composição química do ar, o que nem sempre é o caso.

Umidade, ácido ou álcalis podem atingir a superfície do aço na forma de gotículas ou por spray. O primeiro método é típico para áreas com uma alta quantidade de precipitação, e o segundo é para um ambiente desfavorável no qual uma parte ou uma estrutura metálica funciona.

Proteção contra corrosão

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Maneiras de reduzir a corrosão: mecanismo e eficácia

A capacidade de uma superfície pintada suportar processos de corrosão depende de qual mecanismo de corrosão prevalece. Por exemplo, com uma exposição constante a um meio quimicamente ativo, a diferença de potencial da superfície externa do produto metálico e de seus volumes internos muda significativamente. Nesse caso, ocorrem correntes corrosivas que aprimoram o processo de corrosão (um fenômeno que geralmente causa a destruição de tubos de aço em tubulações subterrâneas). Aqui, a coloração não produz efeito, uma vez que a composição química da superfície coberta com uma camada de tinta não muda com o tempo.

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Revestimento de metal

Outra questão é quando a superfície é revestida com um metal com potencial eletrolítico negativo em relação aos processos redox. Com a predominância de reações oxidativas, é mais eficaz proteger o aço aplicando um revestimento de superfície contendo alumínio e zinco - metais que são "deixados de" ferro na atividade de oxigênio.

Galvanização a frio

Tais processos - galvanização e aluminização - são amplamente utilizados na prática de proteção anticorrosiva de unidades de aço e peças individuais localizadas em um ambiente oxidante. A coloração nessas situações é de natureza auxiliar, para aprimorar as características decorativas da superfície.

Em um ambiente redutor, o processo de formação de hidretos de ferro pode ser efetivamente bloqueado pela criação de revestimentos de superfície de metais localizados “à direita” do hidrogênio: este é o cobre e todos os metais preciosos. O revestimento de cobre, embora usado na prática, geralmente é realizado para áreas de superfície relativamente pequenas, pois é um processo muito caro em termos de finanças. É nessas situações que a coloração pode e deve ser aplicada.

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Tingimento

O papel protetor das tintas consiste no fato de que os inibidores de corrosão estão sempre presentes em sua composição - componentes que diminuem a taxa de processos de formação de incrustações ao longo do tempo. As fórmulas químicas das substâncias inibidoras são projetadas de forma que, como resultado, o aparecimento de ferrugem seja interrompido. A elasticidade dos modernos compostos corantes permite que os revestimentos suportem com sucesso tensões superficiais que provocam o início de processos de corrosão.

Tinta anticorrosão

As propriedades anticorrosivas das tintas aumentam se elas contêm polímeros de organossilício que aumentam a capacidade da superfície pintada de suportar mudanças de umidade e temperatura, independentemente da época do ano. No entanto, essas tintas têm duas desvantagens significativas:

  • venenoso;
  • ineficaz nas condições do mecanismo de corrosão eletrolítica.

Assim, os compostos corantes selecionados corretamente podem bloquear com eficácia os processos de corrosão. Para isso, eles devem conter inibidores de corrosão, ter elasticidade e resistência mecânica suficientes, mudando ligeiramente ao longo do tempo.

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