Tendências futuras no controle de corrosão.

A pesquisa em ciência de materiais, particularmente na última década, tem se mostrado uma grande promessa para o futuro da indústria de controle de corrosão. A corrosão é um processo altamente complexo que envolve uma variedade de reações químicas, eletroquímicas e até mesmo biológicas. Esse processo destrutivo custa a inúmeras indústrias milhões de dólares a cada ano.

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De acordo com o estudo International Measures for the Prevention, Application and Economics of Corrosion Technology (IMPACT) da NACE, o custo global total da corrosão é estimado em US$ 2,5 trilhões. Vários fatores, incluindo microestrutura, composição química e fatores ambientais, governam a suscetibilidade de um determinado material a desenvolver corrosão.

Como tal, há uma demanda crescente por novas tecnologias de materiais, métodos de proteção contra corrosão e abordagens de avaliação. Nos últimos anos, houve vários desenvolvimentos e descobertas no campo da ciência dos materiais, muitos dos quais com possibilidades empolgantes em relação à resistência à corrosão e proteção.

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Neste artigo, exploraremos os desenvolvimentos mais recentes e promissores na indústria de ciência de materiais e discutiremos o que eles significam para o futuro do controle de corrosão.

Há vários estudos em andamento sobre o futuro do controle de corrosão, que se concentram em diversas áreas, tais como novos materiais resistentes à corrosão, métodos de inspeção mais avançados e sistemas de monitoramento e previsão de corrosão.

Algumas das tendências atuais em pesquisa incluem o desenvolvimento de revestimentos inteligentes que podem se adaptar a mudanças ambientais, o uso de materiais de matriz cerâmica e metais de alta entropia que apresentam alta resistência à corrosão, além de sistemas de monitoramento e previsão de corrosão baseados em inteligência artificial e aprendizado de máquina.

Também há um foco crescente na abordagem de prevenção de falhas, em que o controle de corrosão é visto como uma questão de gestão de riscos e segurança, em vez de um processo isolado. Isso significa que há um esforço maior para integrar a gestão de corrosão em toda a vida útil de um componente ou sistema, desde o projeto até a descomissionamento.

Em geral, espera-se que a tecnologia e a ciência continuem a avançar no controle de corrosão, possibilitando uma gestão mais eficiente e econômica da corrosão em uma ampla gama de indústrias e aplicações.

Novas descobertas sobre o níquel

O níquel é um dos metais naturais mais abundantes na Terra. É usado em uma ampla gama de indústrias em inúmeras aplicações devido às suas propriedades desejáveis. Além de durável, magnético e eficiente condutor de calor e eletricidade, o níquel também é extremamente resistente à corrosão.

Embora os cientistas saibam há muito tempo que o níquel, apesar de sua resistência à corrosão, é corrosível, uma descoberta feita por uma equipe de pesquisadores da Texas A&M University descobriu que a corrosão do níquel ocorre de uma maneira que não havia sido observada anteriormente.

A corrosão é conhecida por atacar preferencialmente os contornos de grão dos metais, levando a um fenômeno conhecido como corrosão intergranular. Um tipo particular de limite de grão no níquel, chamado de limite gêmeo coerente, foi pensado anteriormente para ser resistente à corrosão. No entanto, em uma série de experimentos, os pesquisadores observaram corrosão visível nesses limites gêmeos coerentes sob carga catódica.

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Essa descoberta mudou décadas de suposições sobre a corrosão de metais porque, durante anos, os cientistas de materiais trabalharam para criar metais que continham o maior número possível de fronteiras gêmeas coerentes. Esta pesquisa tem o potencial de melhorar a compreensão fundamental dos mecanismos de corrosão, levando a uma melhor análise de corrosão, previsões e até mesmo a produção de ligas mais resistentes à corrosão. (Alguns outros metais resistentes à corrosão são discutidos em Seu guia para metais resistentes à corrosão.)

Óxidos metálicos auto-regenerativos

Metais específicos são conhecidos por sua capacidade de produzir camadas protetoras de óxido metálico quando expostos ao ar e à umidade. Essas camadas atuam como barreiras que impedem a corrosão, evitando que mais ar e umidade entrem em contato com a superfície do metal.

Embora fosse amplamente aceito que o óxido de alumínio, o óxido de cromo e o dióxido de silício eram óxidos metálicos altamente eficientes e resistentes à corrosão, foi somente quando os pesquisadores do MIT os observaram usando instrumentos especiais que o comportamento dos óxidos de alumínio foi totalmente compreendido.

Usando uma versão modificada de um microscópio eletrônico de transmissão (TEM) chamado microscópio eletrônico de transmissão ambiental (E-TEM), os cientistas foram capazes de observar amostras de metal enquanto as sujeitavam a estresse mecânico, simulando assim condições de corrosão sob tensão (SCC). .

Deflexões no metal devido à pressão foram observadas resultando em rachaduras na camada protetora de óxido. Isso, por sua vez, permitiu que o oxigênio penetrasse na barreira e iniciasse a corrosão. No entanto, os pesquisadores do MIT observaram que camadas finas de óxido de alumínio (aproximadamente 2 a 3 nanômetros de espessura) exibem comportamento de fluxo. Isso permite que o óxido de metal autorreparável se estique ou alongue até duas vezes seu comprimento original sob pressão, eliminando rachaduras na camada de óxido e mantendo o substrato coberto e protegido.

Esta descoberta tem o potencial de revolucionar a aplicação de revestimentos protetores contra a corrosão, especialmente para estruturas sob pressão, como tanques, vasos de processo e reatores nucleares. (Consulte Uma olhada nos óxidos metálicos de autocura como um método de prevenção de corrosão para obter mais informações.)

Ligas de composição complexa

A descoberta de ligas de composição complexa (CCA) na virada do milênio alimentou pesquisas sobre os benefícios e aplicações desse material. Ao contrário das ligas convencionais que contêm elementos de liga em quantidades relativamente pequenas, os CCAs contêm cinco ou mais elementos metálicos em quantidades iguais ou quase iguais em termos de proporções atômicas.

Também abrangendo ligas de alta entropia (HEA) e ligas de elementos múltiplos principais (MPEA), esses metais são conhecidos por sua microestrutura única e variedade de propriedades desejáveis, incluindo inerentemente alta resistência à corrosão.

Embora o mecanismo de proteção contra corrosão dos CCAs ainda não seja totalmente compreendido, acredita-se que sua maior resistência à corrosão se deva à sua alta reatividade, que leva à rápida oxidação e ao rápido desenvolvimento de películas protetoras de óxido. Os múltiplos elementos que participam da formação do filme passivo também contribuem para a eficácia do filme de óxido.

Embora os CCAs sejam um tema importante, ainda não foi desenvolvido um portfólio completo de propriedades para aplicações de engenharia. Pesquisas significativas estão em andamento para racionalizar os mecanismos de corrosão e as propriedades do filme superficial desenvolvidas nessas ligas complexas. No entanto, não há dúvida de que esses materiais desempenharão um papel vital nas futuras técnicas de proteção contra corrosão.

Alternativas ao Aço no Concreto Armado

Um dos principais fatores que afetam a durabilidade do concreto armado é a corrosão do aço de reforço tradicional. (Para uma introdução a este tópico, consulte Resistência à Corrosão em Estruturas de Concreto Armado.) Esta questão é especialmente crucial em ambientes marinhos, onde os sais podem penetrar em estruturas de concreto poroso e atingir o nível de reforço.

Uma maneira de lidar com a corrosão do reforço no concreto é substituir as barras de reforço de aço por um material não corrosivo. Embora reforços alternativos na forma de aço galvanizado, aço inoxidável e reforço revestido com epóxi estejam disponíveis, eles geralmente são caros.

Atualmente, há avanços tecnológicos em relação ao uso de fibras sintéticas como forma de reforço em estruturas de concreto. Essas fibras são distribuídas por todo o elemento de concreto, tornando-o um material compósito reforçado com fibras. As fibras servem para aumentar a resistência ao corte e resistência à tração do material.

Como as fibras sintéticas não contêm elementos metálicos, não sofrem os efeitos da corrosão, portanto mantêm seu desempenho independentemente do ambiente de exposição. Embora as fibras sintéticas sejam atualmente usadas apenas como reforço de contração/temperatura, a pesquisa continua para aumentar os usos aplicáveis ​​dessas fibras.

Conclusão

A pesquisa em ciência de materiais, particularmente na última década, mostrou uma grande promessa para o futuro da proteção contra corrosão. Embora alguns desses desenvolvimentos ainda não tenham resultado em produtos comercialmente disponíveis, espera-se que revolucionem a indústria de controle de corrosão.

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