Métodos comuns de proteção de metais e ligas contra corrosão

A corrosão está entre os problemas mais antigos e mais caros da engenharia de materiais. De estruturas de aço enferrujadas e tubulações degradadas a componentes eletrônicos com falhas e peças enfraquecidas no setor aeroespacial, a corrosão pode reduzir significativamente a vida útil, a confiabilidade e a segurança de metais e ligas. A seguir, apresentamos maneiras modernas, comuns e práticas de evitar a corrosão de metais e ligas.

1. Seleção de materiais e ligas

Um dos métodos mais básicos para evitar a corrosão começa no projeto, com a seleção adequada de um metal ou liga para o ambiente. Metais diferentes têm propriedades de corrosão muito diferentes; por exemplo, enquanto o aço carbono enferruja rapidamente em condições úmidas ou salinas, os aços inoxidáveis, as ligas de alumínio e as ligas de titânio têm muito mais resistência à corrosão.

Nesses cenários, a liga desempenha um papel importante. A adição de elementos como cromo, níquel, molibdênio ou alumínio pode aumentar consideravelmente a resistência à corrosão. Por exemplo, o aço inoxidável contém um mínimo de 10,5% de cromo, que forma uma fina camada de óxido estável para proteger o metal subjacente contra a corrosão. Da mesma forma, as ligas à base de Ni e as ligas à base de Co também são muito usadas em ambientes químicos agressivos e de alta temperatura devido à excelente resistência à oxidação e à corrosão.

2. Revestimentos de proteção e tratamentos de superfície

Esse é um dos métodos mais gerais de proteção contra a corrosão: aplicar alguma barreira protetora entre o metal e seu ambiente. Isso evita que a água, o oxigênio e outros produtos químicos corrosivos atinjam a superfície.

Os tipos comuns de revestimentos incluem tintas, revestimentos de epóxi, filmes de polímero e revestimentos de cerâmica. No setor, os revestimentos galvanizados - aplicação de zinco ao aço - são extremamente eficazes. O zinco não só oferece uma barreira física, mas também atua como um revestimento de sacrifício - o zinco se corrói em vez do aço.

Tratamentos de superfície como anodização (para alumínio), passivação (para aço inoxidável) e revestimentos de conversão também aumentam a resistência à corrosão, fortalecendo ou estabilizando a camada de óxido natural na superfície do metal.

3. Proteção catódica

A proteção catódica é uma das técnicas eletroquímicas mais comuns usadas em grandes estruturas metálicas, como tubulações, tanques subterrâneos, cascos de navios e plataformas offshore. A ideia por trás dessa técnica é bastante simples: a corrosão é um processo em que um metal é um ânodo em uma célula eletroquímica apropriada. Para interromper ou reduzir significativamente a corrosão, o metal em questão deve ser forçado a se tornar um cátodo.

Há dois tipos principais de proteção catódica. Os sistemas de ânodo de sacrifício anexam um metal mais reativo, como magnésio ou zinco, à estrutura. O metal sacrificial é corroído em vez da estrutura protegida. Os sistemas de corrente impressa usam uma fonte de energia externa para fornecer uma corrente de proteção e proporcionar um controle mais preciso para sistemas grandes ou complexos.

4. Controle ambiental

As taxas de corrosão são fortemente influenciadas por fatores ambientais, como umidade, temperatura, pH e a presença de sais ou poluentes. O controle dessas condições é capaz de retardar significativamente a corrosão.

A redução da umidade por meio de desumidificadores ou sistemas de controle climático é eficaz em ambientes fechados. Em aplicações industriais ou de processamento químico, o ajuste dos níveis de pH e/ou a remoção de agentes corrosivos servem para prolongar a vida útil dos componentes metálicos envolvidos: por exemplo, o controle da concentração de cloreto é fundamental para evitar a corrosão por pite em aços inoxidáveis.

5. Bom projeto e práticas estruturais

Um projeto ruim pode acelerar o processo de corrosão, mesmo em materiais resistentes à corrosão. Fendas, cantos afiados, zonas de estagnação e áreas que tendem a acumular umidade são locais ideais para a corrosão localizada.

Um bom projeto resistente à corrosão destaca superfícies lisas, drenagem apropriada, ventilação adequada e acessibilidade para permitir fácil inspeção e manutenção. Sempre que possível, evite o contato direto de metais diferentes, pois uma variedade de corrosão galvânica pode surgir quando dois metais diferentes são conectados eletricamente em um ambiente corrosivo.

6. Aplicação de inibidores de corrosão

Um método muito comum de controle da corrosão é a adição de inibidores de corrosão, que são substâncias adicionadas a um ambiente corrosivo para reduzir a taxa de corrosão do sistema. Em geral, os inibidores atuam por meio da adsorção na superfície do metal e da formação de uma película protetora, ou alterando as reações eletroquímicas da corrosão.

O uso de inibidores é comum em sistemas relacionados à água de resfriamento, caldeiras, tubulações e aplicações industriais de circuito fechado. Embora os inibidores não sejam soluções permanentes, eles têm uma eficácia muito grande em ambientes controlados, onde não é possível substituir revestimentos ou materiais.

7. Inspeção e manutenção regulares

Nenhuma estratégia de prevenção de corrosão está completa sem as partes de inspeção e manutenção. Até mesmo os melhores revestimentos se degradam com o tempo e as condições ambientais mudam. As inspeções regulares permitem a detecção precoce da corrosão, possibilitando, assim, a realização de reparos antes que ocorra qualquer dano grave.

As atividades de manutenção podem assumir a forma de revestimento, substituição de ânodos de sacrifício, limpeza de superfícies ou ajuste de controles ambientais. Em muitos casos, a manutenção preventiva é muito mais econômica do que o reparo ou a substituição de estruturas corroídas.

Conclusão

A prevenção da corrosão em metais e ligas deve ser abrangente e proativa. A seleção de materiais resistentes à corrosão, a aplicação de revestimentos protetores, os controles ambientais e o projeto adequado - todos esses métodos têm sua própria função importante na extensão da vida útil e na manutenção da integridade estrutural. Espero que você possa entender melhor e aplicar essas técnicas comuns de prevenção de corrosão após esta leitura. Para obter mais informações, consulte a Stanford Advanced Materials (SAM).