ApostilaDPM parte2

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  • Captulo 3: Controle da corroso

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    O controle da corroso inclui todas as medidas tomadas em cada etapa desde o projeto at afabricao , instalao e utilizao do equipamento.

    Os diferentes mtodos de controle da corroso podem ser divididos nas seguintes categorias:- controle no estgio do projeto- controle pela influncia no metal- controle pela influncia no meio- controle com revestimentos

    3-1- Controle no estgio do projeto

    Neste estgio devem ser especificados:- os materiais de construo- o projeto da instalao , do processo e dos equipamentos- as condies do processo- a prtica de operao

    O controle da corroso a nvel do projeto deve considerar aspetos tais como:- seleo de materiais- compatibilidade dos materiais- mudanas possveis nas condies do processo- geometria dos componentes- fatores mecnicos- mtodos de proteo- facilidade de manuteno- fatores econmicos

    a/ Seleo de materiais

    - Deve se definir qual o critrio preponderante: resistncia mecnica ou resistncia corroso ?- No se deve esquecer que um material menos nobre mas de boa resistncia mecnica poder serprotegido durante sua utilizao.- Os seguintes fatores devem ser considerados:

    - propriedades qumicas- propriedades mecnicas- propriedades fsicas- disponibilidade- fabricabilidade- custo

    b/ Compatibilidade dos materiais

    - Deve-se considerar os efeitos que podem ocorrer como:- contato direto entre metais dissimilares- inverso possvel de polaridade- transferncia de partculas de um metal para o fludo- influncia de possveis correntes de fuga

    - Usar isolamentos, metal mais nobre com a rea menor do par galvnico, tintas sobre ambos osmateriais para evitar o contato metal/meio ou revestimentos metlicos (figura 3.1.1).

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    Figura 3.1.1.: Revestimentos ou isolamento para evitar o contato direto de dois metais.

    c/ Mudanas nas condies do processo

    - No processo, mudar alguns parmetros ( como temperatura, pH, concentrao das espciesagressivas, velocidade do fludo....) para o tornar menos agressivo, o que possibilitar o uso de umnmero maior de materiais.

    d/ Geometria dos componentes

    - A forma geomtrica externa e interna deve facilitar a manuteno.- Geometrias complexas devem ser evitadas.- As geometrias devem ser tais que se obtenham condies uniformes no meio.- Evitar formas geomtricas que retenham combinaes corrosivas e contaminantes slidos.e usaraquelas que facilitem o acesso.- Usar tubulaes com formato suavo.- Evitar redues repentinas de dimetro; estas devem ser graduais.- Projetar pontos de drenagem para os tanques porexemplo.

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    - Tomar cuidados na fabricao das juntas ligao mecnica com rebites

    soldagem, brazagem adesivos

    - Alguns exemplos so apresentados nas figuras 3.1.2. e 3.1.3..

    Figura 3.1.2.

    Figura 3.1.3.

    e/ Fatores mecnicos

    - As formas de corroso que reduzem a resistncia mecnica dos componentes so:- corroso sob tenso- corroso sob fadiga- falhas causadas pelo hidrognio gerado durante o processo corrosivo- corroso por atrito- corroso- eroso e corroso-cavitao

    - O controle neste estgio consiste em :

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    - evitar materiais propensos corroso sob tenso, corroso sob fadiga, fragilizao pelohidrognio

    - usar materiais com resistncia corroso intergranular ( existncia de caminhos ativos corroso sob tenso)

    - especificar os procedimentos de fabricao e os tratamentos trmicos dos materiais a seremusados

    decapagem apropriada tratamento de alvio de tenses usar tcnicas de soldagem apropriadas cuidar do estado superficial ( rugosidades por exemplo so concentradores de tenses)

    f/ Acabamentos superficiais

    - Especificar as caractersticas da superfcie- Evitar superfcies rugosas ( reteno de ps, umidade e concentradores de tenses)- Preferir cantos arredondados e superfcies planas- Preferir superfcies inclinadas ( secagem e autolimpeza)- Definir o acabamento desejado se prevista a aplicao de tintas ou outros revestimentos

    g/ Sistemas protetores

    - Especificar o sistema de proteo a ser usado: proteo catdica ou andica revestimentos inibidores de corroso

    - Se for escolhida a proteo andica ou catdica, a estrutura a ser protegida deve ser projetada demaneira a permitir a instalao de anodos de sacrifcio ou inertes.- Se a proteo por revestimentos for escolhida, deve-se considerar a praticabilidade e acompatibilidade destes com o meio e com a estrutura.

    os tratamentos antes da pintura por exemplo devem ser especificados a geometria da pea a ser revestida deve ser especificada. Deve facilitar a aplicao de tintas

    se for este mtodo o escolhido se materiais unidos mecanicamente devem ser protegidos por eletrodeposio, deve-se usar

    revestimentos compatveis com os materiais ( por exemplo, rebites de ao revestidos de Cd para unirchapas de Al)- Se o uso de inibidores for escolhido, os inibidores no devem interferir no processo.

    h/ Manuteno

    - No estgio do projeto, deve ser feita uma previso para que a manutenco regular seja feita demaneira simples e econmica.

    o projeto deve permitir uma inspeco simples das instalaes as partes a serem inspeccionadas devem ser acessveis a inspeco ou manuteno de uma parte da instalao deve ter a menor influncia sobre as

    outras partes a desmontagem das peas deve ser simples o projeto deve prever o acesso de pessoas, ferramentas, luz, ventilao...

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    i/ Fatores econmicos

    - Deve-se considerar os custos de uma maneira global custo inicial dos materiais custo devido s paradas das linhas de produo para manuteno ou substituio de peas custo dos mtodos de proteo a serem utilizados custo de manuteno

    - Deve-se definir um nvel otimizado de controle da corroso, ou seja um custo mnimo dentro de umperodo de operao especificado

    3-2- Controle pela influncia no metal

    Aps a seleo de um metal para uso em um dado meio, o comportamento corroso do metal podeser controlado variando seu potencial neste meio.Pode ser aplicado um potencial E mais negativo do que o potencial de corroso Ecorr. a proteocatdica.No caso de metais que se passivam, pode ser aplicado um potencial E mais positivo que Ecorr quepermite proteger o material. a proteo andica.Estes dois metdos que funcionam agindo sobre o potencial do metal so muito usados para proteode estruturas e tubos submersos e subterrneos.

    3-2-1- Proteo catdica

    a/ Princpios bsicos

    Sejam um metal M imerso numa soluo aquosa e as reaes andica e catdica:M M+ + e

    H+ + e H2

    O sistema pode ser representado pelo traado das curvas de Tafel correspondentes ( figura 3.2.1.)

    Figura 3.2.1.

    Em circuito aberto ( ausncia de polarizao do sistema) temos:E = Ecorr e Ia = |Ic| = Icorr

    Se for aplicado um potencial E inferior a Ecorr, teremos:- a corrente andica diminuida : Ia < Icorr- a corrente catdica aumentada: |Ic|> Icorr

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    ou seja, a velocidade de corroso do metal M diminuida.Se o potencial do metal M, E, se torna inferior ao potencial de equilbrio M/M+, o metal se encontrartotalmente protegido: Icorr = 0.Se no for o caso ( Eeq M/M+ < E < Ecorr), teremos proteo parcial do metal.

    A proteo catdica pode ser produzida de duas maneiras ( figura 3.2.2.):- por corrente impressa- por anodos de sacrifcio ( proteo chamada tambm de galvnica)

    Figura 3.2.2.: Princpio da proteo catdicapor anodos de sacrifcio (a) e por corrente impressa (b).

    A proteo catdica por corrente impressa consiste em injetar eltrons para a estrutura a proteger comauxlio de uma fonte de corrente de maneira a diminuir seu potencial.A proteo por anodos de sacrifcio consiste em conetar a estrutura a um metal menos nobre que secomportar como anodo, a estrutura sendo catodo, segundo o mesmo princpio descrito para a corrosogalvnica ( pargrafo 2-2-).

    b/ Proteo catdica por corrente impressa

    Os equipamentos necessrios so:- uma fonte de corrente- anodos inertes

    O eletrlito o solo ou a soluo.O catodo a estrutura a proteger.

    Os anodos usados devem ser altamente resistentes ( inertes) corroso. Os mais usados soapresentados na tabela 3.2.1..Quando enterrados no solo, os anodos devem ser envolvidos por um enchimento condutor de coquemodo de resistividade mxima de 100 m para:

    - facilitar a passagem de corrente do anodo para o solo- diminuir o desgate do anodo.

    Tabela 3.2.1.: Anodos usados nos sistemas deproteo catdica por corrente impressa

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    Anodos AplicaesGrafiteFe-14,5SiFe-14,5Si-4,5Cr

    Pb-6Sb-1AgTi, Nb ou Taplatinizado

    Estruturas metlicas em solo ou gua doceEstruturas metlicas em solo ou gua doceEstruturas metlicas em solo com alto teor de Cl-, gua doce ougua do marEstruturas metlicas gua do marEstruturas metlicas em gua do mar

    As reaes envolvidas so:

    Nos anodos:H2O 2H

    + + O2 + 2e

    ou Cl- Cl2 + eou se o anodo no for totalmente inerte AI AI+ + epara o grafite C + O2 CO2

    Nos catodos:H2O + O2 + 2e 2OH

    - em meio aerado2H2O + 2e H2 + 2OH

    - em meio no aeradoe M Mz+ + ze no caso a proteo no for total

    Em casos extremos , podem ocorrer os seguintes inconvenientes na regio catdica ( estruturaprotegida):

    - fragilizao por hidrognio ou empolamento dos revestimentos ou do material- excesso de OH- pode atacar metais como Al, Zn, Pb e Sn acelerando a corroso destes metais- se as instalaes forem pintadas e protegidas catodicamente, deve-se usar tintas compatveis

    com o meio bsico- pode haver corrente de fuga atravs do eletrlito. Se existir uma estrutura metlica na

    vizinhana daquela protegida, pode ocorrer corroso da estrutura nos pontos em que a corrente sai (figura 3.2.3.)

    Figura 3.2.3.: Corroso por corrente de fuga provocada por sistema de proteo ca