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Corrosão metálica

Química

A corrosão metálica pode ser definida como um processo espontâneo que ocorre frequentemente na natureza por ação de muitos fatores.

A corrosão metálica pode ser definida como um processo espontâneo que ocorre frequentemente na natureza por ação de muitos fatores. O termo corrosão tem origem no latim “corrodere” que significa destruir gradativamente. O fenômeno da corrosão pode ser entendido como uma deterioração do material, devido às reações químicas e/ou eletroquímicas com o meio em que interage. A corrosão está relacionada com a oxidação de um metal para a formação de um composto mais estável termodinamicamente nas condições a que está submetido. De modo mais específico, o fenômeno corrosivo representa uma situação em que duas ou mais reações eletroquímicas diferentes ocorrem simultaneamente e de forma espontânea, sendo pelo menos uma de natureza anódica e outra catódica. A reação anódica de dissolução do metal fornece elétrons à reação catódica de redução. Para que a reação de dissolução do metal tenha prosseguimento é necessário que os elétrons produzidos sejam removidos, caso contrário ocorre equilíbrio eletroquímico.

Vale destacar os processos de desgaste por atrito, por erosão ou por outros fatores mecânicos.

Um sistema de análise do processo corrosivo é composto de quatro elementos básicos:

•    Anodo: eletrodo no qual ocorre a oxidação (corrosão) e de onde a corrente (na forma de íons metálicos positivos) entra no eletrólito.

•    Eletrólito: meio condutor (geralmente líquido) que contém os íons que transportam a corrente até o catodo.

•    Catodo: eletrodo onde ocorre a redução e o local onde a corrente sai do eletrólito.

•    Circuito metálico: elo de ligação entre anodo e catodo e por onde migram os elétrons (no sentido andodo-catodo).

Uma característica importante dos processos de corrosão é que os eventos acontecem espontaneamente, ou seja, a reação eletroquímica global que descreve o processo é espontânea. Portanto, se considerados os aspectos termodinâmicos observa-se que a variação da energia livre (ΔG) é menor que zero 1. Para se quantificar a velocidade do processo mencionado considera-se os aspectos cinéticos:

Se a concentração do agente corrosivo for pequena, é possível que o processo seja controlado por transporte de massa, ou seja, pela velocidade com que a espécie agressiva chega aos sítios de ataque.

Se o ambiente ao qual o metal está exposto é um condutor pobre, o transporte de íons para compensar as cargas geradas no processo corrosivo pode ser lento e constituir um fator determinante no processo corrosivo.

Se o meio contém elevadas concentrações do agente agressivo e de íons, a velocidade  pode ser controlada pela cinética de uma ou outra reação de transferência de carga.

Exemplificando o caso no qual a velocidade do processo é controlada pela cinética da reação, pode-se empregar a equação de Tafel para estabelecer a correlação corrente-potencial para cada um dos eletrodos.

Parâmetros que afetam a velocidade de corrosão

A velocidade do processo corrosivo pode ser expressa em termos da corrente de corrosão. É possível identificar e analisar os efeitos dos parâmetros que afetam  analogamente ao procedimento para eletrocatálise e utilização de diagramas de Evans. Vale ressaltar : quanto menor for a corrente de intercâmbio, menor será a magnitude da corrente de corrosão. Quanto menor a corrente de intercâmbio da reação catódica, menor será também a magnitude da corrente de corrosão. Valores elevados do coeficiente de Tafel para a reação catódica levam a uma menor corrente de corrosão.

Outros fatores importantes que têm influência sobre a velocidade de corrosão são a concentração do agente corrosivo e a condutividade do meio ao qual o metal está exposto. Quando a concentração do agente corrosivo é pequena, a curva catódica atinge o limite difusional e a velocidade de corrosão passa a ser controlada pelo transporte do reagente ao centro de ataque no metal, sendo a corrente de corrosão tanto menor quanto menor for a concentração. Um exemplo bem conhecido onde este efeito acelera os processos de corrosão é observado em ambientes localizados perto do litoral pois, devido à alta umidade e à alta concentração iônica da atmosfera marítima, há uma maior corrosão dos metais.

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Corrosão e indústria do petróleo

A corrosão se faz presente na indústria do petróleo ocasionando danos à superfície metálica dos tanques, tubulação, linhas de dutos e outros equipamentos. Problemas relacionados à corrosão podem decorrer do petróleo contendo água e gás sulfúrico, água de formação com alta salinidade, problemas na extração do óleo e gás, durante o transporte, em operações de refino e na estocagem dos produtos finais. Vale salientar que no que se refere à etapa de extração, há que se destacar a operação de acidificação (de matriz) que deve promover a estimulação dos poços de petróleo (necessária como conseqüência do deposito de substâncias sólidas que obstruem os espaços porosos e canais da matriz rochosa, diminuindo a capacidade de produção do poço).

Na acidificação de matriz, uma solução ácida é usada para dissolver parcialmente os minerais presentes na formação rochosa, recuperando ou aumentando a permeabilidade da estrutura. O ácido clorídrico entre 15 e 28% p/v é usualmente empregado quando da presença de rochas carbonáticas, sendo amistura ácido clorídrico 12% p/v e fluorídrico 3% p/v empregada em rochas contendo silicatos 2.

Ambientalmente o rompimento de qualquer oleoduto é capaz de gerar impactos ambientais sérios. Além disto, os custos causados por danos em estruturas metálicas em todo o mundo, pela indústria petrolífera, são facilmente convertidos em bilhões de dólares, o que denota a necessidade de utilização de metodologias para a proteção de estrutura metálicas.

Sabe-se que o meio aquoso que passa nas linhas de dutos contém alta concentração de cloreto e uma quantidade considerável de ânions sulfatados. Para inibir a reação da corrosão, a injeção de inibidores de corrosão através de diferentes locais do duto tem sido muito importante 3.

Várias alternativas vêm sendo estudadas e aplicadas no combate à corrosão em campos de petróleo, dentre elas as proteções catódicas, revestimentos, inibidores de corrosão etc. Os inibidores químicos são amplamente usados no controle de corrosão em tanques de armazenamento, linhas de fluxo, tubulações, etc, podendo ser inibidores inorgânicos e orgânicos.

Proteção à corrosão

Várias são as formas de proteção ou minimização dos efeitos decorrente dos processos corrosivos:

•    Recobrimento do material metálico com tintas ou várias tintas ou vários tipos de filmes de outros metais mais nobres, aplicados por eletrodeposição ou outros métodos.

•    Passivação.

•    Proteção anódica/catódica

•    Adição de inibidores de corrosão ao meio eletrolítico.

Referências bibliográficas

1. BRETT, A. M. O. ; BRETT, C. M. A. “Electroquímica: princípios, métodos e aplicações”. Coimbra: Almedina, 1996, 471 p.

2. CARDOSO, S. P. et al. “Avaliação de indicadores de uso diverso como inibidores de corrosão”. Quím. Nova. 2005, vol.28, n.5, pp. 756-760.

3. EL-ETRE AY, Abdallah M. “Natural honey as corrosion inhibitor for metals and alloys. II C-steel in high saline water”. Corros. Sc,; 42, 731-738.


Aldo Sena de Oliveira- Doutorando em Química pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

aldosena.vix@gmail.com

Anderson Luiz Machado- Graduando em Ciências Biológicas pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC)

Publicado por: Aldo Sena de Oliveira

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