CAPÍTULO 6 – ENSAIOS DE CORROSÃO

1. CAPÍTULO 6 – ENSAIOS DE CORROSÃO 6.1- Motivação Apresentar algumas técnicas utilizadas para monitorar a corrosão visando o aumento da vida útil do equipamento e a integridade, resistência ao meio e segurança. • 6.2-Introdução • Complexidade dos processos de corrosão Grande número de ensaios de corrosão Padronização (normas ) Comparação de resultados

2. O monitoramento da corrosão é tipicamente usado nas seguintes situações: 1- Onde os riscos são altos – pressões altas, temperaturas elevadas, processos inflamáveis, explosivos e tóxicos; 2- Onde os picos do processo podem causar alta corrosividade; 3- Onde mudanças nas condições de operação podem causar mudanças significativas na taxa de corrosão; 4- Onde são usados inibidores de corrosão 5- Onde constituintes são concentrados devido à repetição de ciclos; 6-Onde a vazão do processo é modificada;

3. 7-Onde a saída da planta ou os parâmetros operacionais são mudados por especificações designadas; 8-Na evolução da corrosão em ligas; 9-Onde potencial induzido é usado para proteger sistemas e/ou estruturas; 10-Onde o produto de contaminação gerado pela corrosão é uma preocupação vital.

4. 6.2.1 Objetivos/ Razões 1)- Determinação da qualidade do material. 2)- Comparação do comportamento de diversos materiais a um meio específico Seleção de materiais. 3)- Comportamento de um novo material. 4)- Determinação do meio em que um material tem comportamento satisfatório. 5)- Investigação de método de proteção. 6)- Determinação de contaminação de um meio por corrosão do material. 7)- Estudo do mecanismo de corrosão.

5. 6.3- Métodos de ensaio 1- Ensaio de laboratório. 2- Ensaio de campo. 3- Ensaio de serviço .

6. 6.3.1- Ensaio de laboratório.  Preparação especial da amostra executando testes sob condições controlada. 1- Aceleração. 2-Temperatura. 3- Tensões 4- Umidade 5- Composição do meio 6- Composição do material 7- Condições superfíciais 8- Estrutura e revestimentos e etc. .

7. 6.3.2- Ensaio de campo. • Amostras expostas ao meio quase idêntica ao de serviço. 1- Longa duração. 2-Resultados mais precisos

9. 6.3.3- Ensaio de serviço • Amostras colocadas na instalação real. _Não práticas. _Caros. _Longo tempo de exposição.

12. 6.5- Amostras para ensaios de corrosão 6.5.1- Preparação Condição real A variação da quantidade de óxidos A variação dos Contaminantes A variação da Rugosidade .

13. Condição prática Padronização  Bordas arredondadas Lixa 120 Maior relação Área /Massa Decapagem Desengraxe Passivação química (aço-inox)

15. 6.5.2- Identificação da amostra _marcação/ estampagem de no. e letras _entalhes nas extremidades (materiais frágeis) _furos de posicionamento 6.5.3- Número de amostra Maior número de amostra Maior precisão

17. 6.5.4- Duração do teste Depende do parâmetro avaliado **Ensaio de laboratório  Mais rápido “Ensaio de intervalo planejado” Efeito do t sobre a Vcor “Ensaio Atmosférico” ~4 anos Painéis rurais >4 anos “Ensaio de campo em água e solo” >4 anos

18. 6.5.5- Tamanho e forma da amostra _Forma _Asuperficiais/ Aquinas >>>>> _Pites (amostras grandes devido ao fator de probabilidade) _Especificação do material *Composição *Fabricação *Metalurgia

19. 6.6- Métodos de monitoramento e controle • Cupons de corrosão • Carretéis de teste • Sensores de hidrogênio • Sonda de resistência elétrica • Sonda de polarização linear

20. 6.6.1- Cupons de corrosão CARACTERÍSTICAS • São amostras de materiais instalados em um determinado meio corrosivo, para avaliação de seu comportamento • Instalados em by-pass pois devem poder ser retirados a qualquer hora sem necessidade de parada do processo • Sobre eles deve agir o mesmo meio corrosivo que esta agindo no equipamento em estudo VANTAGENS E DESVANTAGENS • Meio barato e eficaz • Longos tempos de exposição • Dificuldade de correlação entre variáveis do processo corrosivo e variáveis do processo • O resultado vem em termo de taxa de corrosão por período • Teste de meios de prevenção à corrosão como inibidores e neutralizantes • Teste de resistência de materiais à corrosão

21. Figura - Diversas formas de cupons.

23. Cupons de corrosão • Taxas de corrosão onde: Tc = taxa de corrosão (mm/ano) mi = massa inicial do cupom (g) mf = massa final do cupom (g)  = massa específica do material do cupom (g/cm3)

26. 6.6.2- Carretéis de teste CARACTERÍSTICAS • Recurso de pesquisa que permite o teste simultâneo de grande número de materiais em condições reais de serviço • Consiste de um certo número de cupons de diferentes materiais, isolados eletricamente entre si e fixados numa armação que é colocada dentro de equipamentos VANTAGENS E DESVANTAGENS • Normalmente só é possível colocar os carretéis com o equipamento fora de operação • Pode ser necessária a colocação de mais de um carretel no mesmo equipamento, como por exemplo abaixo do nível da região de variação de nível e na fase vapor • É interessante colocar mais de um cupom de cada material para se obter melhor representatividade de processo corrosivo. UTILIZAÇÃO: Nas refinarias seu uso tem se restringido a internos de torres, vasos de pressão, tubulações e permutadores.

28. 6.6.3- Sensores de hidrogênio CARACTERÍSTICAS • São instrumentos que permitem medir a geração de hidrogênio atômico decorrente das reações químicas de corrosão do aço • Sua importância decorre da presença de enxofre no processamento do petróleo • Os sensores de hidrogênio podem operar através de sensores de pressão, de volume e por células eletrolíticas • Equações estequiométricas para Ferro, enxofre e cianeto: • Fe + H2S  FeS + 2H0 • Nesta reação há geração de hidrogênio na superfície metálica, sendo que parte deste hidrogênio penetra no metal e difunde-se causando sérios danos. Ao sair do material na superfície externa, combina-se novamente em hidrogênio molecular.

31. Sensores por pressão e volume CARACTERÍSTICAS • Os sensores de hidrogênio consistem de tubos de aço carbono com uma das extremidades fechadas • Esta extremidade será inserida no meio corrosivo e à outra extremidade válvulas de pressão ou volume são conectadas • O hidrogênio atômico que se difunde através do sensor volta a hidrogênio molecular no espaço interno causando variações de pressão e volume • Esta pressão ou volume é quantificada e fornece informações sobre o processo corrosivo VANTAGENS E DESVANTAGENS • dificuldades de instalação • dificuldade de correlação de variáveis • interferência da pressão atmosférica

32. Sensores de hidrogênio por células eletrolíticas • Este tipo de sensor destina-se a medir a evolução da geração de hidrogênio para avaliar taxas de corrosão. Seu funcionamento dá-se principalmente pela variação de corrente elétrica causada pela redução de hidrogênio. Além das facilidades de instalação, este tipo de sensor ainda permite ligação para medida on-line.

33. 6.6.4- Resistência elétrica CARACTERÍSITCAS • Medição da taxa de corrosão a partir de sensores que detectam redução de área transversal quando corroídos • A variação desta área provoca alterações na resistência elétrica no sensor, permitindo que se faça monitoramento da taxa de corrosão em tempo real • Este tipo de medição favorece o estudo das influencias dos parâmetros do processo nos parâmetros da corrosão • A equação segundo a qual a taxa de corrosão pode ser medida encontra-se abaixo: onde, • R = resistência () • 1 = comprimento (cm) • A = seção de área transversal (cm2) •  = resistividade (.cm)

34. Resistência elétrica x cupons CUPONS • Este método fornece como resultados taxas de corrosão que não levam em conta qualquer modificação de velocidade no processo corrosivo ao longo do tempo medido RESISTÊNCIA ELÉTRICA • fornece medições em tempo real que facilitam a observação de variações de velocidade no processo corrosivo, fornecendo resultados para análises de correlação entre as variáveis do processo com as variáveis de corrosão

35. 6.6.5- Polarização Linear CARACTERÍSTICAS • O funcionamento deste método é baseado na medição de corrente entre eletrodos polarizados por uma tensão constante advinda do próprio processo de corrosão • No processo de corrosão há transferência de elétrons entre áreas anódicas e catódicas devido a dissolução iônica do metal sujeito a corrosão • A aplicação de uma diferença de potencial de polarização entre eletrodos que se corroem resulta em uma densidade de corrente medida, que está relacionada com a densidade de corrente de corrosão e o potencial de corrosão VANTAGENS E DESVANTAGENS • Seu uso é limitado a meios corrosivos de alta condutividade elétrica e corrosão uniforme • Filmes de produtos de corrosão ou de depósito sobre seus eletrodos também apresentam interferências sobre as medidas • Este método propicia medidas instantâneas de taxas de corrosão

36. Esta técnica tem sido usada com sucesso na maioria dos meios corrosivos aquosos. Algumas das aplicações mais comuns são: ·        ** Sistemas de resfriamento de água; ·        ** Tratamento de água potável e sistema de distribuição; ·        ** Adoçamento de amina; ·        ** Sistemas de extração mineral; ·        ** Manufatura de papel e celulose e ** ** Produção de hidrocarbonetos livre de água. *