Embora pouco visível, a corrosão por pite pode ter sérias implicações porque a cavidade que ela perfura abaixo da superfície pode ser larga e profunda, afetando seriamente a capacidade de carga da estrutura.
A corrosão por pites inicialmente se apresenta como um ou mais pequenos orifícios ou cavidades que são quase invisíveis a olho nu. Mas esse tipo de corrosão pode progredir rapidamente nas direções horizontal e vertical abaixo da superfície do substrato e pode levar a falhas e falhas com consequências desastrosas. Alguns dos colapsos mortais de pontes na história são atribuídos a cavidades profundas ou largas resultantes de corrosão.
Um membro estrutural (por exemplo, uma viga de metal) pode perder sua capacidade de carga devido à corrosão por pites, levando a trincas por fadiga devido à sobrecarga e eventualmente culminando no colapso de toda a estrutura.
Morder frequentemente pode causar sérios problemas, embora às vezes seja negligenciado pelos mantenedores de equipamentos da planta. (Para um mergulho profundo em uma indústria específica onde o pitting é problemático, leia Corrosão por pites em poços e oleodutos de petróleo e gás.)
Por estas razões é necessário compreender:
- Os fatores causadores de mordidas.
- Como reconhecer quando ocorrem mordidas
- Foi necessário implementar medidas preventivas
Tipos de metais em risco de corrosão por pite
Os metais que naturalmente formam filmes passivos eficazes (filmes de óxido) para preservar suas superfícies da corrosão são aqueles que mostram suscetibilidade à corrosão localizada. A corrosão localizada começa em superfícies onde as películas protetoras estão enfraquecidas ou quebradas em um ou mais pontos e não cicatrizam sozinhas. Ligas de alumínio, níquel, cobre e aço inoxidável são os materiais comumente suscetíveis à corrosão devido a um filme protetor enfraquecido. Inclusões de escória e irregularidades na superfície podem contribuir para enfraquecer o filme de óxido. (Para um mergulho profundo em um desses metais suscetíveis, leia Entendendo a Corrosão do Alumínio.)
O acesso inadequado ao oxigênio dificulta a cicatrização do filme passivo quebrado. Quando a falha do filme não é generalizada, como no caso dos aços carbono comuns, evita-se a corrosão geral de toda a superfície e ocorre corrosão localizada em alguns pontos.
Sempre que o filme protetor de óxido é perfurado ou minimamente danificado devido à corrosão ou causa mecânica e não cicatriza sozinho, ele desenvolve corrosão localizada. Neste caso, o filme de óxido danificado torna-se um cátodo e as pequenas áreas de metal expostas tornam-se um ânodo. Quando o filme danificado está em contato com soluções de cloretos, fluoretos ou sulfetos, a atividade de pitting pode se tornar aguda e autocatalítica.
Tipos de corrosão por pite
Com base na forma, padrão de penetração, direção e tamanho da formação da cava, qualquer cava é classificada como um dos seguintes tipos:
- Ataque de grão - vertical
- Ataque de grão - horizontal
- minar
- Subsuperfície
- pouco profundo
- Elíptico
- estreito - profundo
- tipo de alimentador
- Oblíquo
- J através de poços com rebaixo lateral
O tipo de pitting é reconhecido com base na evidência metalográfica de uma seção transversal pitted. O padrão é identificado com base na profundidade de penetração, forma e tamanho (Figura 1). A orientação padrão para identificar e qualificar pitting é fornecida em ASTM G46 – 94 (2018).
Figura 1. Exemplo de diagramas de corrosão por pite (vista lateral).
Fator de corrosão e número equivalente de resistência à corrosão (PREN)
Um valor conhecido como fator de pitting, que pode significar uma medida de corrosão localizada, é calculado como a razão entre a profundidade do pite mais profundo e a profundidade média de penetração usando a fórmula:
Fator de Mergulho = Profundidade do Buraco Mais Profundo / Penetração Média do Poço
O Número Equivalente de Resistência ao Pitting (PREN) para aço inoxidável é dado pela fórmula:
PREN = Cr + 3,3 (Mo + 0,5 W) + 16N
Onde
Cr é % Cromo
Mo é %molibdênio
W é % tungstênio
N é % de nitrogênio
Um valor PREN mais alto indica uma maior resistência à corrosão por pite.
Picado e Micropicado
É importante fazer uma distinção entre pitting e micropitting. O micropitting é diferente do pitting e geralmente ocorre em uma caixa de engrenagens lubrificada ou rolamento quando a espessura do filme lubrificante é menor que a rugosidade da superfície das engrenagens e rolamentos.
O micropitting ocorre devido a uma falha do filme lubrificante, levando à formação de pites da ordem de 10 a 20 mícrons de profundidade. A corrosão por pites, por outro lado, causa pites que medem em milímetros de profundidade. Enquanto a corrosão por pitting é causada por uma reação eletroquímica, a micropitting é causada por desgaste devido a uma falha do filme elasto-hidrodinâmico de lubrificante interposto entre superfícies em movimento relativo. Essa falha geralmente ocorre em rolamentos e superfícies de engrenagens fortemente carregados.
Causas da corrosão por pite
Uma solução de produtos químicos corrosivos, como cloretos, pode iniciar a corrosão no local de um filme passivo danificado ou quebrado, mesmo em um substrato de metal impecável.
No caso de ambientes levemente corrosivos ou não corrosivos, inclusões e outros defeitos no metal podem causar o início do pitting.
No entanto, na maioria dos casos, uma combinação de materiais (metalurgia) e fatores ambientais (produtos químicos) contribuem diretamente para o pitting.
Outros fatores que podem influenciar a formação do furo incluem:
- Falta de uniformidade na espessura e rachaduras na camada protetora.
- Fluxo de fluido turbulento que ocasionalmente causa impacto de superfícies metálicas
- Arranhões na superfície do metal
- Acesso insuficiente ao oxigênio (através da aeração)
- Uma condição de umidade estagnada (eletrólito)
- Elementos de liga insuficientes que ajudam a repassivar a superfície onde a corrosão começou recentemente. Por exemplo, o molibdênio enriquece o cromo no filme passivo, ajudando a curar o filme danificado. Outros elementos de liga, como titânio e cromo, ajudam a repassivar a superfície com a ajuda do oxigênio.
A suscetibilidade da liga ao pitting é avaliada com base na temperatura crítica de pitting (CPT) do material de liga, que é determinada de acordo com ASTM G48-03 para ligas de aço e aços inoxidáveis. O CPT é a temperatura mínima na qual o pitting é observado. A temperatura crítica de corrosão em fresta para uma liga é geralmente menor do que a temperatura crítica de corrosão por pite (CPT).
Avaliação e teste de corrosão
Existem vários métodos para testar e avaliar a corrosão por picadas.
testes eletromagnéticos
Materiais eletricamente condutores, como metais ferrosos, podem ser testados para pitting usando testes de partículas magnéticas com base em variações nos campos magnéticos gerados por defeitos no material.
exames microscópicos
Neste método, é contado o número de cavidades encontradas por exame microscópico em uma área de superfície definida. A metalografia da seção transversal ajudará a identificar a forma e a profundidade do pite, bem como a acuidade do dano por corrosão por pite.
teste de perda de peso
O teste de perda de peso é um teste baseado em amostra, durante o qual a amostra de metal é imersa em uma solução de cloreto e a taxa de corrosão por pites é determinada examinando a amostra após alguns dias.
teste de ultrassom
Nos testes ultrassônicos, os ecos da energia sonora refletida nas fossas são convertidos em pulsos elétricos que revelam a localização e as dimensões das fossas.
Como prevenir ou minimizar picadas
As seguintes etapas podem ser tomadas para minimizar e prevenir a corrosão por pite.
Primeiro, estude cuidadosamente o ambiente de serviço para que os metais e ligas que tenham resistência adequada à corrosão por picadas sejam escolhidos para corresponder ao ambiente de serviço. Considere a seleção de materiais com base em sua resistência à corrosão por pites para um determinado ambiente.
Tome medidas para minimizar a concentração de cloreto no ambiente de serviço, especialmente onde possam entrar em contato com superfícies metálicas.
Controle a temperatura do ambiente interno para que não atinja o nível crítico de temperatura para moagem do material.
Projete sistemas anódicos/catodos para prevenção de corrosão.
Use uma camada protetora em superfícies metálicas.
Polir as superfícies se estiverem acessíveis, porque as superfícies metálicas polidas têm maior resistência à corrosão por pite.
Como consertar superfícies esburacadas
Superfícies corroídas e cavidades devem ser completamente limpas para deixar a superfície livre de resíduos de corrosão. Os orifícios podem ser limpos com a ajuda de escovas de aço e ferramentas pontiagudas. Depois de inspecionar a limpeza da superfície, uma aplicação de primer pode ser planejada e concluída. Posteriormente, pode ser aplicado um top coat. Os primers à base de fosfato de zinco são a primeira escolha para proteger os metais da corrosão por pite. Revestimento por pulverização de zinco e galvanização por imersão a quente são outras técnicas de preservação adotadas para evitar a corrosão por pite.
Conclusão
Embora pouco visível, a corrosão por pite pode ter sérias implicações porque a cavidade que ela perfura abaixo da superfície pode ser larga e profunda, afetando seriamente a capacidade de carga da estrutura.
Quando a película passiva que normalmente protege a superfície do metal da corrosão se decompõe e não cicatriza sozinha, um pequeno buraco se forma naquele local. Os metais em risco são aqueles que dependem de um filme de óxido passivo para proteção contra corrosão, como ligas de alumínio, níquel e aço inoxidável. Os aços carbono normalmente falham devido à corrosão uniforme e não ao pitting. A reação de corte é acelerada devido a uma alta concentração de íons como cloretos e altas temperaturas de operação.
A corrosão por pites pode ser evitada ou minimizada pela escolha de materiais com alta resistência a pites que correspondam ao ambiente de serviço. Manter as temperaturas de serviço abaixo da temperatura crítica de britagem do material escolhido também é um fator importante.