Corrosão e erosão de metais: causas e métodos de proteção

2024 Autor: Howard Calhoun | [email protected]. Última modificação: 2023-12-17 10:38

Influências externas químicas, mecânicas e elétricas geralmente ocorrem em ambientes operacionais de produtos metálicos. Como resultado, com a manutenção inadequada de tais elementos, além do desrespeito às normas de segurança, podem ocorrer riscos de deformações e danos às estruturas e peças. Isso se deve aos processos emergentes de corrosão e erosão dos metais, que a longo prazo contribuem para a destruição completa da estrutura do produto.

Por que a ferrugem aparece

Em uma reação corrosiva, as condições para a destruição estrutural de produtos metálicos são criadas pelo contato com meios químicos e eletroquímicos. No primeiro caso, o material entra em contato com derivados de petróleo, carvão, sal e outros minerais. A corrente elétrica não está envolvida neste caso. O principal meio de operação pode ser um gás seco ou um líquido não condutor. Variedades leves têm o maior efeito destrutivo.derivados de petróleo como querosene e gasolina. Em particular, o casco de um navio-tanque de transporte offshore pode ser afetado por compostos de enxofre e resíduos ácidos presentes em sua composição.

Na corrosão eletroquímica também existe o efeito da corrente. Destruição complexa com erosão metálica será acompanhada de desgaste mecânico. A situação pode ser complicada pelo fato de que as próprias influências externas serão determinadas pelas características do ambiente natural - por exemplo, reações químicas com eletrólitos podem ocorrer na água do mar. O próprio corpo metálico é um material heterogêneo na estrutura, o que leva à presença de pares microgalvânicos. São eles, juntamente com as seções metálicas da estrutura, que atuam como ânodos, criando condições para o processo de corrosão.

Causas da erosão

Em termos gerais, a erosão refere-se ao desgaste mecânico, pelo qual o produto pode mudar de tamanho, forma, peso e outras características. Qual é a causa da erosão do metal? Processos físicos de influência externa que reduzem a força dos microvolumes da camada superficial de uma estrutura ou de uma parte separada. Além disso, os meios atuantes não são apenas fatores mecânicos, como contato direto com abrasivos duros.

Estes podem ser meios ativos térmicos, gasosos e químicos, e podem atuar tanto independentemente como comofator de desgaste. Por exemplo, os fluxos de gás contribuem para o movimento de partículas sólidas no circuito para a entrega de misturas de trabalho através da tubulação, o que tem um efeito destrutivo indireto nas superfícies metálicas.

Métodos para proteger metais da corrosão

A prática mostra que 80% das condições para proteger os materiais da corrosão são estabelecidas na fase de preparação da superfície. Os 20% restantes já são fornecidos durante a operação. Aproximadamente a mesma proporção da eficácia das medidas de proteção é observada na erosão de metais, quando são utilizados os meios de minimizar o desgaste das peças.

As principais áreas de proteção anticorrosiva incluem estrutural, passiva e ativa. A proteção estrutural deve-se ao uso de ligas especiais à base de aço inoxidável, aço corten e metais não ferrosos. Os métodos ativos envolvem a alteração da estrutura do material com uma dupla camada elétrica - um método de proteção eletroquímica. Quanto aos métodos passivos, envolvem o uso de revestimentos especiais que evitam a formação de um elemento corrosivo.

Variedades de tratamento térmico de metal

Um conjunto de métodos para o processamento tecnológico de blanks metálicos, que também se concentra em uma mudança estrutural na camada superficial para proteger contra danos causados pela corrosão. Os seguintes tipos de processamento são distinguidos:

• Recozimento. Tratamento térmico, no qual o metal é aquecido, seguido de resfriamento gradual.
• Endurecimento. NOaços e suas ligas podem servir como produtos alvo. Durante o endurecimento, a estrutura recristaliza e, após manter o material a uma temperatura crítica, segue-se o resfriamento. Uma estrutura de não equilíbrio é formada em uma peça que passou por tal processamento, o que é um fator limitante na escolha deste método.
• Férias. Um método alternativo de tratamento térmico do metal em relação ao endurecimento, que também pode atuar como etapa auxiliar na alteração da estrutura. Em qualquer caso, durante sua implementação, as tensões excessivas do aço são removidas, o que leva a um aumento nas qualidades anticorrosivas.
• Normalização. Processamento semelhante ao recozimento. A diferença é que durante o recozimento, o resfriamento ocorre em um forno, enquanto durante a normalização, ocorre ao ar.

Métodos para proteger metais da erosão

A principal direção na proteção de materiais metálicos contra a erosão é o desenvolvimento de revestimentos especiais. Em particular, a metalização na forma de aplicação de uma liga anticorrosiva na peça de trabalho aumenta as qualidades químicas e mecânicas da estrutura. Como resultado, o desgaste é reduzido e o design da peça pode manter seu desempenho anterior.

Revestimentos não metálicos resistentes ao desgaste para aplicações específicas também estão sendo desenvolvidos. Por exemplo, a erosão de metais, formada nas condições de superfícies de atrito, é frequentemente encontrada em peças de veículos. Para este tipo de proteção são utilizados compostos tipo diamante, cerâmicos e combinados com maior resistência e dureza.

Recursosproteção contra erosão a gás

Neste caso, a ênfase não está na proteção mecânica das peças, mas no isolamento físico-químico. Podem ser usados modos especiais de armazenamento e armazenamento de materiais, bem como lubrificantes especiais que evitam a erosão do metal. A proteção e prevenção contra desgaste também dependem do isolamento térmico.

Nessa direção, são utilizados materiais como cromo puro e nairita da marca NT. A desvantagem do cromo é que ele é caracterizado pela f alta de tenacidade e ductilidade. Por esse motivo, raramente é usado como elemento de isolamento estrutural. Quanto à nairita, as misturas líquidas de goma são feitas em sua base, através das quais são formadas vedações monolíticas resistentes ao desgaste.

Método de proteção por aspersão térmica

Esta é uma tecnologia de proteção versátil que é adequada tanto para prevenção de corrosão quanto para isolamento de desgaste mecânico. A técnica de sua aplicação reside no fato de que as partículas de zinco são aplicadas na superfície da peça com um jato de gás. Ao contrário de outros métodos de metalização, este método forma uma camada protetora de até dezenas de mícrons de espessura. Assim, evitam-se os processos de erosão que ocorrem nos nós dos equipamentos de engenharia, bem como nas redes de transporte e grandes oleodutos.

Conclusão

Os processos de impacto negativo nas estruturas metálicas obrigam as empresas operadoras a gastargrandes somas para sua manutenção. Ao mesmo tempo, os meios de proteção mais eficazes, via de regra, são mais caros. Por outro lado, estudos preliminares das condições de uso dos produtos quanto aos riscos de formação de ferrugem ou erosão metálica podem minimizar tais custos. O fato é que muitas propriedades técnicas e protetoras de estruturas críticas são estabelecidas no estágio de seleção da liga. Ao ligar e introduzir aditivos modificadores na fase de fabricação da peça, é possível dotá-la de ótimas qualidades de proteção.