Corrosão – Como lidar com esse problema?

Publicado por Materiais Júnior em agosto 5, 2020agosto 5, 2020

O processo de corrosão nada mais é que a destruição total ou parcial da superfície ou estrutura de um material em decorrência da ação do meio. Embora ela esteja muito associada à degradação de metais, como é o caso da ferrugem, esse processo químico também ocorre em polímeros e em cerâmicas.

Por ser um dos principais fatores que provocam a diminuição da vida útil dos materiais, o seu entendimento é essencial para a execução de qualquer projeto. Além do mais, compreender qual o impacto que o meio pode causar na estrutura, como escolher o material adequado e saber executar uma avaliação e manutenção preventiva tornam-se requisitos primordiais para todo engenheiro.

Tipos de Corrosão

Existem três formas da corrosão se manifestar através da ação do meio, sendo elas a corrosão eletroquímica, química e eletrolítica.

Corrosão eletroquímica

Tipo de corrosão mais importante e é causada pela presença de água/umidade, que por conter íons livres, favorece a transferência de elétrons – reações de oxirredução.

A ferrugem é um caso recorrente de corrosão eletrolítica, pois se dá quando um metal está em contato com um eletrólito (solução condutora), formando uma pilha de corrosão. Acontece quando o ferro se oxida ao ser exposto ao ar úmido(O₂ e H₂O).

Fe_{(s) –>} Fe²⁺ + 2e^–

2H₂O + 2e^– –> H₂ + 2OH^–

Fe₂+ + 2OH^– –> Fe(OH)₂  Óxido de cor castanha

A famosa pilha galvânica Cu-Zn também é um exemplo de corrosão eletrolítica. Quando dos metais estão imersos em um eletrólito formando um circuito, cada placa se torna um eletrodo. Os elétrons do zinco se depositam na placa de cobre, fazendo com que a placa de zinco se corroa. É o potencial de redução de cada metal que indica qual será reduzido e qual será oxidado.

Corrosão química

A corrosão química é causada por reagentes químicos e não necessita de água ou depende de algum processo de transferência de elétrons para ocorrer. Exemplos são:

• Ação de solventes em polímeros;
• Ácido e poluentes em estruturas de concreto armado;
• Ataques químicos em ligas metálicas – que podem ser usados positivamente, como para caracterizar ligas.

Corrosão eletrolítica

Caracterizada pela eletrólise, um processo não espontâneo que envolve a passagem de uma corrente elétrica. Em situações em que não é feito um isolamento ou aterramento adequado, pequenas correntes de fuga escapam para o solo e causam furos nas instalações. Defeitos em tubulações e canos telefônicos são os principais exemplos.

Esse processo eletrolítico é o mesmo que ocorre na galvanização, que consiste na deposição de um elemento metálico em uma peça, buscando obter uma melhor aparência (cromação) e oferecer maior resistência e proteção à corrosão.

Corrosão e seu impacto nos projetos

Calcula-se que cerca de 20% de todo aço produzido no mundo é destinado para a substituição de peças que sofreram corrosão. Além disso, estima-se que 30% das falhas em plantas industriais é causada por esse processo, gerando um prejuízo de mais de 250 bilhões de dólares de acordo com um estudo da USP com a International Zinc Association.

Em 2018, uma ponte desabou na cidade italiana de Gênova, causando mais de 40 mortes. O motivo foi a falta de manutenção na estrutura de concreto armado que estava sofrendo com a deterioração consequente da poluição e da maresia.

Oleodutos são frequentes alvos da corrosão quando não são vistoriados da maneira correta. Em 2000, um duto da Petrobras se rompeu na região da Baía de Guanabara, liberando 1.300 m³ de petróleo, causando danos ambientais extensos a um manguezal.

Em 1988, um avião comercial que fazia rotas para o Havaí perdeu parte de sua fuselagem em um voo, causando a morte de um tripulante. A razão foi o contato contínuo com o vapor da água do mar que prejudicou a resistência da estrutura.

Se a corrosão já causou tantos acidentes e é um problema na indústria, por que não usar materiais que são resistentes à ela?

Nem sempre o material mais resistente à corrosão é o adequado para as demais exigências que a aplicação impõe. Logo, a Engenharia de Materiais é a responsável por escolher o material mais apropriado para o produto através de uma Seleção de Materiais, que levanta todas as necessidades e restrições da aplicação e busca na imensidão do mundo dos materiais, quais são os melhores candidatos.

Mas quais são os materiais que apresentam boa resistência à corrosão?

• Aço: Embora não seja referência na resistência à corrosão, seu conjunto de propriedades e custos, torna-o um material muito presente. Quando a aplicação exige um desempenho melhor contra a corrosão, o aço inoxidável é uma boa saída, pois possui cromo e níquel, que formam óxidos insolúveis (passivação);
• Ligas de Titânio: Essa classe de ligas metálicas têm um desempenho exemplar quando o assunto é corrosão, tal pois é muito utilizada em implantes, uma vez que o interior do corpo humano é um ambiente muito agressivo;
• Vidro: O vidro, embora sua fragilidade, é um material muito inerte, como a maioria das cerâmicas. Por isso, é o material mais adequado para armazenar reagentes químicos;
• Metais nobres como Platina, Prata e Ouro também são extremamente resistentes à corrosão, mas suas aplicações são mais limitadas devido às suas propriedades mecânicas e ao seu custo.

Como se prevenir da corrosão?

Já citamos que a seleção adequada do material é uma forma de se prevenir da ação desse efeito químico. Porém, nem sempre será a mais viável de acordo com o orçamento e com a aplicação.

Proteção Catódica

Esse método consiste em proteger a estrutura metálica com uma camada de um metal que se oxida mais fácil do que aquele que se quer preservar. O ‘metal de sacrifício’ deve possuir um potencial de redução maior para exercer essa função, sendo que o zinco e o magnésio são os mais comumente utilizados.

Fe²⁺ + 2 e^– → Fe_(s)      E⁰ = – 0,44 V
Mg²⁺ + 2 e^– → Mg_(s)   E⁰ = – 2,37 V

Esse metal se oxidará ao entrar em contato com o meio e liberará elétrons, que impedirão que o outro metal oxide. Esse mecanismo é muito utilizado em tanques de combustíveis, oleodutos e cascos de navios.

Revestimentos

Peças metálicas como janelas, portões e portas costumam ser revestidas por zarcão, uma tinta que contém uma suspensão  oleosa de tetróxido de chumbo (Pb₃O₄), que adere bem ao metal por ser um óxido insolúvel. Sua função é agir como uma película que impede o contato do metal com o ar, necessitando de manutenção quando é riscada.

Latas de alimento costumam ser revestidas interiormente por uma camada de estanho, que é menos reativo do que o aço/alumínio. Essas embalagens ainda contam com uma película polimérica que impede que o ácido cítrico (presente em vários alimentos) entre em contato com o zinco. É por isso que não se deve consumir alimentos que estavam em latas amassadas.

A galvanização, já citada anteriormente, também é usada para proteger metais de corroerem. Consiste na deposição de um metal menos reativos na superfície da estrutura através de um procedimento eletroquímico.

Fica claro que a corrosão é uma grande vilã de muitos projetos, mas com a orientação adequada ela pode ser superada. Se estiver preocupado com seu projeto, contate a Materiais Junior para te ajudar! Oferecemos serviços de Seleção de Materiais e Ensaios de Corrosão que fornecem dados importantes sobre as propriedades dos materiais. Conte com a infraestrutura do maior Deparamento de Engenharia de Materiais da América Latina!