A proteção ativa contra corrosão descreve a gama de técnicas que previnem a corrosão parando ou neutralizando as reações que causam corrosão na superfície de um metal.
Os dutos são um dos tipos mais essenciais e versáteis de infraestrutura subterrânea. Eles são usados em uma ampla gama de indústrias, desde o tratamento de água e efluentes até o processamento petroquímico. Infelizmente, a maioria dessas redes de tubos consiste em tubos de aço, que são suscetíveis a danos por corrosão. Água, ácidos, gases ácidos e oxigênio são apenas alguns dos fluidos que criam ambientes que promovem ou aceleram o processo de corrosão. Este problema pode ser ainda mais agravado em indústrias onde os dutos são obrigados a operar em ambientes de alta temperatura e alta pressão.
A indústria de petróleo e gás, por exemplo, é altamente dependente de redes e infraestrutura de dutos. Somente os Estados Unidos contêm milhares de quilômetros de oleodutos responsáveis pelo transporte de petróleo bruto e outros fluidos à base de hidrocarbonetos.
O custo da proteção contra corrosão e controle de qualidade
No entanto, a corrosão é de longe a principal causa de falha de dutos neste setor. De acordo com estudos da Associação Nacional de Engenheiros de Corrosão (NACE), os danos causados pela corrosão custam à indústria de petróleo e gás mais de US$ 7 bilhões por ano. O mesmo estudo também descobriu que a indústria de água e esgoto gasta mais de US$ 36 bilhões por ano em corrosão. Em ambos os casos, mais da metade desse gasto vai para métodos e serviços de proteção contra corrosão. (Para saber mais sobre este tópico, consulte Custos de corrosão e melhores práticas para a indústria de água.)
O que é proteção ativa contra corrosão?
Os métodos de proteção contra corrosão geralmente se enquadram em uma das duas categorias: ativo ou passivo. A proteção ativa contra a corrosão descreve uma variedade de técnicas que interrompem ou neutralizam as reações que causam a corrosão. Em outras palavras, tem um papel ativo na inibição da corrosão na superfície do metal. Por exemplo, compostos químicos podem ser adicionados a fluidos transportados em dutos para reduzir sua reatividade (torná-los mais inertes).
Outro método de proteção ativa contra corrosão é o uso de proteção catódica contra corrosão. Este método consiste em conectar um metal mais reativo (direta ou indiretamente) ao metal a ser protegido. A proteção catódica então funciona "desviando" a corrosão para o metal de sacrifício, enquanto a outra superfície permanece protegida.
A proteção ativa contra a corrosão é provavelmente melhor compreendida comparando-a com a proteção passiva contra a corrosão. A proteção passiva contra corrosão não previne ativamente a corrosão na superfície. Em vez disso, esse método envolve isolar o metal dos elementos que causam corrosão. Com proteção passiva, um revestimento protetor, por exemplo, pode atuar como uma barreira que impede que o ar e a umidade entrem em contato com o substrato de aço subjacente. Com esses dois elementos fora de cena, a corrosão não pode ocorrer na superfície do metal.
Simplificando, durante a proteção ativa contra corrosão, o metal pode permanecer exposto a elementos causadores de corrosão, enquanto vários processos neutralizam ativamente sua formação. A proteção passiva contra a corrosão, por outro lado, envolve a separação do metal do ambiente corrosivo, ou seja, os elementos causadores da corrosão nunca entram em contato com a superfície.
Proteção ativa contra corrosão aplicada a tubulações
Como mencionado acima, a proteção ativa contra a corrosão pode ser obtida neutralizando as reações que causam a corrosão (com inibidores) ou desviando a corrosão para um metal de sacrifício mais reativo (via proteção catódica). Ambos os métodos são explicados com mais detalhes abaixo.
Inibidores de corrosão
Os inibidores de corrosão são compostos químicos que amortecem o processo de corrosão. Eles fazem isso passando por vários processos químicos que alteram as propriedades do fluido na tubulação, tornando-o inerte e menos propenso a causar corrosão. Os inibidores usados em dutos geralmente se enquadram em duas categorias:
1. Inibidores de eliminação (necrófagos)
Os scavengers, também conhecidos como condicionadores ambientais, atuam removendo espécies corrosivas agressivas do meio transportado ou reduzindo sua agressividade. Em soluções alcalinas, a redução do oxigênio é uma reação catódica comum. Neste caso, removedores de oxigênio controlam a corrosão reduzindo a concentração de oxigênio dissolvido da solução. A hidrazina e o sulfito de sódio são dois inibidores de eliminação bem conhecidos.
2. Inibidores de interface
Os inibidores de interface são assim chamados porque controlam a corrosão na interface metal/ambiente. Esses tipos de inibidores são ainda classificados como:
- Inibidores anódicos: Esses inibidores facilitam a formação de películas de óxido, também conhecidas como películas passivantes, para evitar a dissolução anódica do metal. Esses inibidores são mais eficazes em soluções quase neutras.
- Inibidores Catódicos: Os inibidores catódicos funcionam diminuindo a taxa de redução no cátodo, interrompendo assim as reações na célula de corrosão. Esses inibidores precipitam seletivamente em áreas catódicas para criar uma barreira que aumenta a impedância da superfície.
- Inibidores mistos: Os inibidores mistos são simplesmente compostos químicos que reduzem as reações anódicas e catódicas. Silicatos e fosfatos são exemplos de inibidores mistos usados na indústria de tratamento de água para prevenir a oxidação.
Na indústria de petróleo e gás, os inibidores podem ser bombeados diretamente para as formações de poços por meio de um macarrão ou coluna de controle, onde as completações permitirem. Em alguns casos, eles também podem ser inseridos diretamente na tubulação usando válvulas especiais que injetam continuamente os produtos químicos inibidores em intervalos regulares.
Proteção catódica
A proteção catódica pode ser classificada como sistemas de proteção de corrente passiva ou impressa. Embora ambos tenham recursos semelhantes, cada método possui recursos distintos que se prestam a diferentes aplicações. (Obtenha uma introdução no artigo Os fundamentos da proteção catódica.)
1. Proteção catódica passiva
Neste sistema, os ânodos de metal de sacrifício são conectados direta ou indiretamente ao metal protegido. A corrente gerada pela diferença de potencial entre os dois metais diferentes é suficiente para formar uma célula eletroquímica eficaz. Os sistemas de proteção catódica passiva são ideais para pequenas seções de tubos.
2. Proteção Catódica de Corrente Impressa (ICCP)
Os sistemas de proteção catódica de corrente impressa (ICCP) são usados em tubulações maiores, onde a corrente gerada por métodos passivos é insuficiente. (Assista ao vídeo: Quando usar proteção catódica de corrente impressa). Nesses sistemas, ainda são usados ânodos de sacrifício; no entanto, eles são conectados a uma fonte de alimentação externa que fornece corrente adicional para conduzir o processo eletroquímico. Quando longas distâncias de tubos precisam ser protegidas, um kit de isolamento de flange (FIK) é normalmente usado para interromper a conectividade elétrica entre tubos adjacentes.
Conclusão
A proteção ativa contra corrosão é essencial para proteger tubulações e evitar operações de reparo e manutenção dispendiosas. Embora os métodos ativos por si só sejam razoavelmente eficazes, eles também podem ser combinados com técnicas passivas de proteção contra corrosão (por exemplo, revestimentos) para reduzir significativamente a probabilidade de corrosão em ambientes agressivos.