Corrosão em diversos ambientes – corrosão ambiental de metais e aço

A corrosão ambiental engloba os processos de degradação de metais e ligas que ocorrem sob a influência de condições ambientais como a atmosfera, água do mar, água doce, solo e ambientes com cloretos, ácidos e álcalis. A corrosão metálica depende não apenas do tipo de material, mas também do ambiente em que opera. O mesmo tipo de aço pode manter alta resistência por muitos anos em condições atmosféricas amenas, mas em ambientes contendo cloretos, ácidos, temperaturas elevadas ou depósitos, pode sofrer corrosão localizada ou generalizada intensa. O ambiente corrosivo determina, entre outros fatores, a estabilidade da camada passiva do aço inoxidável, a taxa de reações eletroquímicas e o potencial para corrosão por pite, em frestas, galvânica, microbiana (MIC) e sob tensão (SCC). Portanto, a seleção correta do material requer a análise não apenas do tipo de aço e sua composição química, mas também das condições reais de operação.

Ambiente corrosivo e mecanismo de corrosão

Termos como corrosão marinha, corrosão atmosférica, corrosão do solo ou corrosão na água descrevem principalmente ambiente de corrosãoNão devem ser confundidos com mecanismos ou formas de destruição como corrosão por pites, corrosão em frestas, corrosão galvânica ou corrosão intergranular.
Diversos mecanismos de corrosão podem coexistir em um mesmo ambiente. Por exemplo, a presença de cloretos na água do mar pode promover corrosão por pite e em frestas em aço inoxidável, o contato entre metais diferentes pode causar corrosão galvânica, o biofilme pode contribuir para o desenvolvimento de corrosão microbiana (CMI) e a combinação adequada de tensão, temperatura e um ambiente com cloretos pode levar à fissuração por corrosão sob tensão (FCT).

Corrosão no ambiente marinho

O ambiente marinho é um dos ambientes operacionais mais exigentes para muitos materiais estruturais. A água do mar contém quantidades significativas de cloretos, que podem desestabilizar a camada passiva do aço inoxidável e promover o desenvolvimento de corrosão por pites e frestas.

No entanto, as condições de corrosão não são uniformes em toda uma estrutura marinha. Materiais permanentemente submersos em água comportam-se de maneira diferente, atuando na zona entre-marés e na zona de respingos ou atmosfera costeira. Temperatura, velocidade da água, oxigenação, biofilme, sedimentos e contato com outros metais também desempenham um papel importante.
Em aplicações marítimas mais exigentes, em vez de aços austeníticos padrão, aços duplex e superduplex, são utilizados aços austeníticos de alta liga do tipo 6Mo e ligas de níquel selecionadas adequadamente.

Korozja atmosferyczna

A corrosão atmosférica ocorre em superfícies metálicas expostas à atmosfera e à camada de umidade que se forma sobre elas. A intensidade do processo depende principalmente do tempo de contato da superfície com a água, da umidade relativa do ar, da temperatura e da presença de sais e contaminantes.
Um ambiente rural com baixos níveis de poluição é tipicamente muito menos agressivo do que um ambiente industrial ou costeiro. Próximo ao mar, a maresia contribui com cloretos, enquanto em ambientes industriais, compostos de enxofre e outros poluentes podem desempenhar um papel adicional.
Poeira, sal e outros contaminantes podem reter umidade e criar condições localizadas propícias à corrosão. Portanto, a condição da superfície, seu design que permite a drenagem natural e a limpeza periódica podem impactar significativamente a durabilidade dos componentes.

corrosão do solo

O solo é um ambiente altamente complexo e heterogêneo. A corrosão de estruturas subterrâneas é influenciada por fatores como umidade, composição química do solo, teor de cloreto e sulfato, pH, condutividade elétrica, disponibilidade de oxigênio, atividade microbiana e presença de correntes parasitas.
A heterogeneidade do solo pode levar a diferenças locais nas condições eletroquímicas na superfície do mesmo componente. Deve-se dar atenção especial a tubulações, tanques, estruturas subterrâneas e pontos de transição entre diferentes tipos de solo.
Para estruturas enterradas, a seleção de materiais é apenas um dos elementos de proteção. Dependendo da estrutura e das condições, também são utilizados revestimentos adequados, proteção catódica e controle de corrente parasita.

Corrosão em água doce e industrial

O termo "água" não descreve um único ambiente corrosivo. Água potável, água de rio, água de poço, água de refrigeração, água de caldeira e água de processo podem variar significativamente em composição química e agressividade.
Os parâmetros mais importantes incluem o teor de cloreto, o pH, a temperatura, a oxigenação, a dureza, a condutividade, a presença de sedimentos e a presença de inibidores, biocidas e outros aditivos tecnológicos. As condições de fluxo também são importantes. A estagnação pode promover a formação de sedimentos, biofilme e diferenças locais de oxigenação, enquanto taxas de fluxo muito altas, sob certas condições, podem aumentar o risco de erosão e corrosão erosiva.
No caso dos aços inoxidáveis, deve-se dar especial atenção aos cloretos. À medida que sua concentração e temperatura aumentam, o risco de corrosão localizada também aumenta, e a resistência do material à corrosão por pite e por fresta, bem como parâmetros como PREN, CPT e CCT, tornam-se cada vez mais importantes.

Corrosão em ambientes com cloreto

Os cloretos estão entre os fatores mais importantes que limitam o uso de aços inoxidáveis. Eles podem desestabilizar localmente a camada passiva e levar ao início da corrosão por pite e em frestas. Em condições apropriadas, os cloretos também podem contribuir para a fissuração por corrosão sob tensão (SCC).
O risco não pode ser avaliado apenas com base na concentração de cloreto. Temperatura, pH, potencial eletroquímico, presença de fendas e sedimentos, e condição da superfície são fatores importantes. Portanto, a concentração de cloreto permitida para uma determinada espécie não é um valor único e universal aplicável em todas as condições.
A resistência dos aços inoxidáveis ​​à corrosão localizada em ambientes com cloretos aumenta principalmente com o teor adequado de cromo, molibdênio e nitrogênio. O índice PREN é usado para comparação inicial de materiais, enquanto a resistência à iniciação da corrosão localizada em laboratório pode ser caracterizada adicionalmente usando os ensaios CPT e CCT.

Corrosão em ambientes ácidos

Ambientes ácidos podem causar corrosão generalizada intensa se a camada passiva do material não for estável nessas condições. No entanto, não existe uma "resistência a ácidos" única e universal. O comportamento do material depende do tipo de ácido, sua concentração, temperatura, presença de oxigênio e outros oxidantes, além de contaminantes, incluindo íons cloreto.
Os ácidos sulfúrico, clorídrico, fosfórico, nítrico, acético e fórmico criam diferentes ambientes corrosivos. Um material altamente resistente a um ácido pode não necessariamente apresentar resistência semelhante a outro. O ácido clorídrico é particularmente agressivo para muitos aços inoxidáveis ​​porque combina um ambiente ácido com alta atividade de cloreto.
Ao selecionar um material para uso em ambientes ácidos, é necessário considerar o sistema específico: material – ácido – concentração – temperatura – contaminantes. Na prática, diagramas de isocorrosão são utilizados, entre outras coisas, para determinar a taxa de corrosão em função da temperatura e da concentração do meio em questão.

Corrosão em ambientes alcalinos

Muitos aços inoxidáveis ​​apresentam boa resistência a ambientes alcalinos moderados, mas álcalis altamente concentrados, especialmente em temperaturas elevadas, podem ser agressivos. O tipo de álcali, sua concentração, a temperatura e a presença de impurezas adicionais são fatores importantes.

Um exemplo é o hidróxido de sódio (NaOH), usado em muitos processos químicos. Dependendo da concentração e da temperatura, um material selecionado incorretamente pode ser suscetível à corrosão acelerada ou a certas formas de fissuração por corrosão sob tensão. Assim como em ambientes ácidos, a avaliação da resistência deve ser baseada nas condições específicas do processo, e não simplesmente no termo "ambiente alcalino".

Corrosão em gases e gases de escape

Ambientes gasosos e gases de escape podem causar corrosão em metais, tanto na presença de umidade e condensado, quanto em temperaturas elevadas. A agressividade do ambiente é determinada por fatores como temperatura, teor de vapor de água, oxigênio, compostos de enxofre, cloro e outros componentes gasosos, além do potencial de condensação desses componentes na superfície do metal. Áreas onde a temperatura da superfície cai abaixo do ponto de orvalho e se forma condensado contendo produtos de combustão dissolvidos podem ser particularmente perigosas. Dependendo das condições, podem ocorrer corrosão generalizada, localizada, por condensação e em altas temperaturas. A seleção de materiais requer a consideração da composição do gás, da temperatura de operação e da temperatura da superfície do componente.

Corrosão em sistemas de esgoto e redes de esgoto

Esgoto e sistemas de esgoto criam um ambiente corrosivo complexo, onde cloretos, sulfatos, sulfetos, compostos orgânicos, pH variável, sedimentos e microrganismos podem coexistir. De particular importância é o potencial de corrosão microbiana (CMI) e a formação de sulfeto de hidrogênio (H₂S) em condições anaeróbicas. Nos espaços acima do esgoto, o H₂S pode ser oxidado por processos biológicos a compostos que criam um ambiente altamente ácido, o que representa um problema especialmente significativo para componentes de concreto e metal da infraestrutura de esgoto. Meios estagnados, sedimentos, biofilme e diferenças na oxigenação podem promover ainda mais a corrosão localizada. A seleção de materiais deve levar em consideração a composição real do efluente, a temperatura, o pH, os cloretos, os compostos de enxofre, as condições de fluxo e a atividade microbiológica.

Corrosão em ambientes químicos e petroquímicos

As instalações químicas e petroquímicas estão entre os ambientes corrosivos mais diversos. Os materiais podem entrar em contato com ácidos, bases, cloretos, sulfeto de hidrogênio (H₂S), dióxido de carbono (CO₂), compostos de enxofre, solventes, água de processo e misturas de diversos produtos químicos. Essas condições podem levar à corrosão generalizada e localizada, fissuração por corrosão sob tensão (SCC), corrosão sob depósitos e outros mecanismos dependentes do processo. A resistência do material é determinada não apenas pela composição química do meio, mas também por sua concentração, temperatura, pressão, teor de água, fluxo, contaminantes e tensões dentro da estrutura. Em ambientes mais agressivos, aços duplex e superduplex, aços austeníticos de alta liga e ligas de níquel adequadamente selecionadas são utilizados, além dos aços inoxidáveis ​​padrão. A seleção do material deve sempre ser baseada nas condições reais do processo, visto que os termos genéricos "ambiente químico" ou "petroquímico" não permitem uma avaliação única do risco de corrosão.

Os fatores mais importantes que determinam a agressividade do ambiente

Independentemente do tipo de ambiente, existem vários parâmetros que exercem uma influência particularmente forte no curso dos processos de corrosão:

• temperatura – O aumento da temperatura geralmente acelera as reações eletroquímicas e pode reduzir a resistência à corrosão localizada.
• pH – influencia a estabilidade da camada passiva e o curso das reações eletroquímicas,
• cloretos e outros haletos – estão entre os fatores mais importantes que iniciam a corrosão localizada de aços inoxidáveis,
• oxigênio e outros oxidantes – afetam o potencial eletroquímico e a capacidade de manter uma camada passiva,
• fluxo médio – Pode melhorar a transferência de massa, mas em altas velocidades e na presença de partículas também pode aumentar o risco de corrosão por erosão.
• sedimentos e fendas – criar ambientes locais que diferem do meio principal e promovem a corrosão por frestas,
• microorganismos – O biofilme e a atividade microbiológica podem influenciar as condições eletroquímicas locais e o desenvolvimento da MIC (inibição microbiana química).
• contato de metais diferentes – na presença de um eletrólito, pode levar à formação de uma célula galvânica.
• estresse – em combinação com um determinado ambiente, pode levar à fissuração por corrosão sob tensão (SCC).

Seleção de materiais para ambientes corrosivos

Não existe um único tipo de aço inoxidável que seja o melhor para todos os ambientes. Os populares aços inoxidáveis ​​304L e 316L são adequados para uma ampla gama de aplicações, mas sua resistência pode ser inadequada em ambientes quentes com cloretos, água do mar, ácidos fortes ou estruturas particularmente suscetíveis à corrosão por frestas.

Com o aumento da agressividade ambiental, aços de alta liga, como o 904L, aços duplex e superduplex, aços austeníticos 6Mo, como o 1.4547 e o 1.4529, e ligas de níquel adequadamente selecionadas são utilizados. No entanto, um maior teor de liga não significa automaticamente que um material será a melhor solução em todos os ambientes.

A seleção deve levar em consideração a composição química do meio, a temperatura, o pH, a concentração de cloreto, as condições de fluxo, a presença de fissuras e sedimentos, as tensões, a tecnologia de construção e o tempo de operação previsto.

O ambiente e o material devem ser analisados ​​em conjunto.

A resistência à corrosão não é uma propriedade que possa ser adequadamente descrita por um único termo como "aço resistente à corrosão". Um material é resistente ou suscetível à corrosão em função de ambientes e condições operacionais específicos.

Portanto, ao projetar uma instalação, é necessário analisar todo o sistema: material – ambiente – temperatura – projeto – método construtivo – condições de operação . Somente essa abordagem permite uma avaliação adequada do risco de corrosão e a seleção de materiais com a durabilidade necessária.

Corrosão de metais em diversos ambientes

Ambientes corrosivos específicos exigem análises separadas. Os artigos a seguir fornecem descrições detalhadas dos mecanismos de corrosão, fatores de risco e princípios de seleção de materiais para as seguintes condições:

Corrosão marinha – corrosão do aço e de outros metais em água do mar.
Korozja atmosferyczna
corrosão do solo
Corrosão em água doce e industrial
Corrosão em ambientes com cloreto
Corrosão em ambientes ácidos
Corrosão em ambientes alcalinos
Corrosão em gases e gases de escape
Corrosão em sistemas de esgoto e redes de esgoto
Corrosão em ambientes químicos e petroquímicos

O ambiente operacional é um dos fatores fundamentais que determinam a durabilidade de metais e ligas metálicas. Atmosfera, solo, água do mar, água industrial, cloretos, ácidos e bases podem criar condições corrosivas completamente diferentes e desencadear mecanismos de degradação de materiais distintos.
Portanto, o conhecimento do tipo de material por si só não é suficiente para avaliar sua durabilidade. A seleção adequada requer a determinação das condições reais de operação e a identificação dos mecanismos de corrosão que podem ocorrer. Somente a combinação do conhecimento sobre o material e o ambiente permite uma avaliação adequada da resistência à corrosão de uma estrutura.

Tipos de corrosão do aço e dos metais

A corrosão pode ocorrer por diversos mecanismos, dependendo do material, do ambiente e das condições de operação. Veja também outros tipos de corrosão:
Corrosão uniforme do aço e dos metais
Corrosão por pite em aços inoxidáveis
Corrosão por frestas em aços inoxidáveis
Corrosão intergranular do aço inoxidável
Trincas por corrosão sob tensão (SCC)
Corrosão galvânica
corrosão erosiva
corrosão por cavitação
Fadiga por corrosão
corrosão por atrito
Corrosão microbiológica (MIC)
Corrosão em alta temperatura

Tópicos relacionados

CPT – temperatura crítica de corrosão por pite de aços inoxidáveis ​​e ligas de níquel
PREN – índice de resistência à corrosão por pite para aço inoxidável
CCT – Temperatura crítica de corrosão por frestas de aços inoxidáveis ​​e ligas de níquel