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Corrosão


 Biofísica

Os prejuízos decorrentes da corrosão atingem somas astronômicas no mundo todo, incluídas as perdas de materiais, os lucros cessantes e o custo da prevenção. As perdas mais graves, no entanto, se contam em vidas humanas e se devem a acidentes ocasionados por falhas de materiais metálicos.
Corrosão é a deterioração de um material metálico por ação química ou eletroquímica do meio ambiente. Com exceção de alguns metais nobres, que podem ocorrer no estado elementar, os metais são geralmente encontrados na natureza sob a forma de compostos, sendo comum a ocorrência de óxidos e sulfetos metálicos. Como os compostos têm conteúdo de energia inferior ao dos metais, são relativamente mais estáveis. Logo, os metais tendem a reagir espontaneamente com os líquidos ou gases do meio ambiente: o ferro se enferruja no ar e na água e objetos de prata escurecem quando expostos ao ar.
De certo ponto de vista, a corrosão pode ser considerada o inverso do processo metalúrgico. Este transforma o minério de ferro -- óxido de ferro -- no metal ferro. Este, no entanto, na atmosfera ambiente tende a oxidar-se, voltando à condição inicial de óxido. Essa oxidação é também chamada corrosão.
Corrosão e erosão são processos que não devem ser confundidos. O último termo se aplica a desgaste não eletroquímico, ou a desgaste de materiais não-metálicos. Erosão é, portanto, o desgaste de metais ou outros materiais pela ação abrasiva de fluidos (gás ou líquido) em movimento, usualmente acelerado pela presença de partículas sólidas em suspensão.

Os problemas de destruição de materiais metálicos são freqüentes e de certa relevância nas mais variadas atividades, como por exemplo:

(1) nas indústrias química, petrolífera, naval, automobilística e de construção;
(2) nos meios de transporte aéreos, ferroviários, marítimos e rodoviários;
(3) na odontologia, que emprega materiais metálicos que ficam em contato com a saliva e alimentos corrosivos;
(4) na medicina, mais especialmente na área da ortopedia, que emprega materiais metálicos para facilitar a consolidação de fraturas, ficando esses materiais em contato com o soro fisiológico, solução que contém cloreto de sódio e pode ser considerada como meio corrosivo para determinados materiais metálicos.

As diferentes formas de destruição provocadas pela corrosão podem ser enquadradas nas seguintes categorias:

(1) corrosão uniforme, em que há perda regular ou uniforme da espessura do material;
(2) corrosão alveolar e por pite, ou puntiforme, formas de corrosão que ocorrem em pequenas áreas; os alvéolos são cavidades na superfície metálica, de fundo arredondado e profundidade menor que seu diâmetro, enquanto os pites têm as mesmas características dos alvéolos, mas com profundidade maior que o diâmetro;
(3) corrosão intragranular ou intercristalina, localizada nos contornos dos grãos de um metal ou liga;
(4) corrosão intragranular, ou transgranular, que ocorre entre os grãos de um metal ou liga;
(5) corrosão filiforme, mais freqüente sob as películas de tintas ou outros revestimentos, em meios úmidos, e caracterizada pelo aspecto de filamentos que toma o produto da corrosão.


Agentes de corrosão. Os meios mais intensamente corrosivos são a atmosfera, águas potáveis, água de rios e estuários, água do mar, solo, produtos químicos, alimentos e substâncias fundidas. A ação corrosiva da atmosfera é influenciada principalmente pela poeira, gases e umidade relativa, sendo de importância particular o SO2 (dióxido de enxofre) resultante da queima de carvão, óleo e gasolina, que contém enxofre. O dióxido de enxofre é oxidado a SO3 (trióxido de enxofre) que, com a umidade do ar, forma H2SO4 (ácido sulfúrico), tornando a atmosfera bem mais agressiva. Por esse motivo, as atmosferas industriais são mais corrosivas que as rurais. Outro fator importante para a ação corrosiva da atmosfera é a umidade. Em atmosfera de umidade relativa inferior a sessenta por cento, a corrosão é praticamente nula.

Os materiais metálicos em contato com a água tendem a sofrer corrosão, que vai depender das várias substâncias que possam contaminá-la. Nesse processo de corrosão devem ser considerados, também, o pH, a velocidade de escoamento e a temperatura da água. Entre os agentes corrosivos naturais, a água do mar é um dos mais enérgicos, pois contém concentrações relativamente elevadas de sais e funciona como eletrólito forte, ocasionando um processo rápido de corrosão.

O comportamento do solo como meio corrosivo é de grande importância, levando-se em consideração as enormes extensões de oleodutos, gasodutos, aquedutos e cabos telefônicos enterrados, que exigem um controle rigoroso de manutenção para evitar corrosão acelerada. Os fatores que mais influenciam a ação corrosiva dos solos são: porosidade, resistividade elétrica, sais dissolvidos, umidade, corrente de fuga, pH e bactérias.

Nos equipamentos usados em processos químicos é indispensável considerar a agressividade dos produtos químicos utilizados, que não só ocasionam desgastes do material metálico dos equipamentos como também contaminação dos produtos. O efeito corrosivo dos alimentos depende da formação de possíveis sais metálicos tóxicos. Assim, recipientes de chumbo não devem ser usados na preparação de bebidas e alimentos, pois estes podem atacá-lo, formando sais de chumbo, altamente tóxicos.

Os metais apresentam diferentes susceptibilidades à corrosão. Assim, estruturas metálicas de ferro são facilmente corroídas quando colocadas em orla marítima ou em atmosferas industriais; o zinco e o alumínio apresentam maior resistência, que é excelente no ouro e na platina.


Proteção contra a corrosão. O conhecimento do mecanismo das reações envolvidas nos processos corrosivos é pré-requisito para o controle efetivo dessas reações. O próprio mecanismo da corrosão pode sugerir modos de combate ao processo corrosivo. Os métodos práticos adotados para diminuir a taxa de corrosão dos materiais metálicos consistem em modificações nos meios corrosivos e nas propriedades dos metais; emprego de revestimentos protetores (metálicos e não-metálicos); proteção catódica e anódica.

Os inibidores de corrosão são substâncias que adicionadas ao meio corrosivo, mesmo em pequenas quantidades, reduzem a taxa de corrosão. Entre os numerosos inibidores podem ser citados os nitritos, cromatos, tiouréia e aminas. Às vezes se procura modificar as propriedades do metal, escolhendo uma liga com características tais que o efeito do meio corrosivo se reduza. Assim, a adição de cromo aos aços inoxidáveis propicia a formação de uma camada de Cr2O3 (óxido de cromo) que protege o aço. Costuma-se também adicionar, em aços especiais, níquel, nióbio, titânio ou molibdênio, para proteção contra diferentes tipos de corrosão. Adiciona-se cerca de 0,2% de cobre aos aços doces para aumentar sua resistência à corrosão atmosférica.

Nos processos de proteção por emprego de revestimentos, intercala-se uma camada protetora entre o metal e o meio corrosivo. Os revestimentos podem ser:

(1) metálicos, nos quais se utilizam o zinco (processo de galvanização), o cromo (cromagem), o níquel (niquelagem), o alumínio, o cádmio, o chumbo e outros;
(2) não-metálicos inorgânicos, que são os revestimentos formados por reações químicas entre o material metálico e o meio corrosivo, como a anodização, que consiste na formação de Al2O3 (óxido de alumínio), de grande aderência;
(3) não-metálicos orgânicos, como tintas, vernizes etc.

De todos os métodos aplicados no combate à corrosão, o mais universalmente difundido é o baseado em revestimentos orgânicos, de mais fácil aplicação e, na maioria das vezes, o mais econômico. Destacam-se as tintas que contêm pigmentos anticorrosivos, como, por exemplo, zarcão, zinco e cromato de zinco, e também aquelas em que são usadas resinas alquídicas, fenólicas, vinílicas, poliuretanas e epóxi.

A proteção catódica é a técnica de combate à corrosão que consiste em reduzir o potencial do material metálico a um valor que impede a reação de oxidação do metal. Pode ser galvânica, em que os chamados ânodos de sacrifício, de magnésio, zinco ou alumínio, são atacados em lugar da estrutura protegida; ou por corrente impressa, em que se utiliza uma fonte externa de corrente contínua, como um retificador, e empregam-se ânodos auxiliares que podem ser inertes e funcionar apenas como condutores. Esses sistemas são recomendáveis para proteção de cascos de navios, oleodutos, gasodutos etc.
A proteção anódica se baseia na formação de uma película protetora, nos materiais metálicos, por aplicação de correntes anódicas externas. O método se recomenda para materiais metálicos como o níquel, cromo e titânio.