Corrosão

A corrosão é uma deterioração espontânea de um material, em geral metálico, por meio da ação química ou eletroquímica do meio em que está inserido. A corrosão é um problema sério, que pode ocorrer de diversas formas, acarretando a inadequação ou inutilização do material afetado.

Na corrosão dos metais, estes elementos perdem elétrons e são convertidos em outros compostos, como hidróxidos, os quais não têm as mesmas propriedades dos metais. Condições como umidade, pH, níveis de oxigênio e temperatura podem ser determinantes para a corrosão. Existem, entretanto, técnicas de controle e inibição da corrosão, problema que pode gerar acidentes fatais e custa muito para cofres públicos.

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Tópicos deste artigo

• 1 - Resumo sobre corrosão
• 2 - Videoaula sobre corrosão
• 3 - O que é corrosão?
• 4 - Tipos de corrosão
• 5 - Como é o processo de corrosão?
  • → Processo de corrosão eletroquímica
  • → Processo de corrosão química
• 6 - Quais as causas da corrosão?
• 7 - Consequências da corrosão
• 8 - Como evitar a corrosão?

Resumo sobre corrosão

• A corrosão é a deterioração espontânea de um material, geralmente metálico, por meio de ação química ou eletroquímica do meio em que está inserido.
• Após a corrosão, o material perde importantes propriedades mecânicas, tornando-se inadequado para uso.
• Materiais corroídos podem apresentar sérios problemas estruturais, podendo causar acidentes fatais e custando muito aos cofres públicos para manutenção.
• A corrosão dos metais ocorre quando estes perdem elétrons no meio e formam compostos diferentes, como hidróxidos.
• O pH, a umidade, a temperatura, a composição química e os níveis de oxigênio, entre outros fatores, são determinantes para a corrosão.
• Contudo, existem técnicas protetivas que inibem processos de corrosão.

Videoaula sobre corrosão

O que é corrosão?

A corrosão é a deterioração espontânea de um material, geralmente metálico, por meio da ação química ou eletroquímica do meio em que está inserido, podendo estar associada ou não a esforços mecânicos. A consequência desse efeito, fruto da interação físico-química do material com o meio inserido, é a inadequação do uso do material, uma vez que apresentará alterações estruturais indesejáveis, tais como desgaste, variações de composição química ou até mesmo modificações estruturais.

Alguns autores também entendem que a deterioração de materiais não metálicos (tais como concreto, borracha, madeira) por ação das interações físico-químicas com o meio ambiente também pode ser considerada como corrosão.

Tipos de corrosão

Quando falamos dos tipos (ou formas) de corrosão, podemos diferenciá-las por meio da sua aparência ou formas de ataque e por diferentes causas da corrosão e seus mecanismos.

Caracterizar a corrosão por sua morfologia é importante no entendimento do mecanismo da corrosão, bem como na escolha de medidas que serão aplicadas para sua proteção. Dentre as diferentes formas de corrosão, podemos destacar:

• Corrosão uniforme (corrosão generalizada): ocorre por toda superfície do material, com perda uniforme da espessura.
• Corrosão por placas: ocorre em regiões da superfície metálica e não em toda sua extensão.
• Corrosão alveolar: ocorre na superfície metálica produzindo sulcos semelhantes aos alvéolos, com fundo arredondado e profundidade, em geral, menor que o seu diâmetro.
• Corrosão por pite (ou corrosão puntiforme): ocorre em pontos ou em pequenas áreas localizadas na superfície metálica, formando as pites — cavidades com profundidade maior que seu diâmetro e um fundo em forma angulosa.
• Corrosão intergranular (ou corrosão intercristalina): ocorre entre os grãos da rede cristalina metálica, fazendo com que ela perca suas propriedades mecânicas, podendo ocasionar em sua fratura quando exercido esforço mecânico, o que caracteriza a corrosão sob tensão fraturante, conhecida como stress corrosion cracking.
• Corrosão transgranular (ou corrosão intragranular ou transcristalina): ocorre nos grãos da rede cristalina metálica, o que ocasiona perda de propriedades mecânicas, com possibilidade de fratura por meio de um pequeno esforço mecânico, tendo-se também uma corrosão sob tensão fraturante.
• Corrosão filiforme: se dá por meio de finos filamentos, os quais não são tão profundos, mas que se propagam em diversas direções, sem se ultraar. É comum a ocorrência em superfícies metálicas revestidas tintas ou outros metais, gerando um deslocamento do revestimento.
• Corrosão por esfoliação: ocorre de forma paralela à superfície metálica, em chapas ou componentes extrudados que tiveram seus grãos alongados e achatados.
• Corrosão grafítica: é um exemplo de corrosão seletiva em que a corrosão se dá no ferro fundido, em temperatura ambiente, com o ferro sendo convertido em produtos de corrosão, enquanto o grafite permanece intacto.
• Corrosão por dezincificação: é também uma corrosão seletiva que ocorre em ligas de cobre-zinco (latão), com o surgimento de regiões de coloração avermelhada, o que contrasta com o tom amarelado do latão, por conta de uma corrosão preferencial do zinco, mantendo-se o cobre com sua coloração avermelhada característica.
• Corrosão por empolamento pelo hidrogênio: ocorre mediante penetração de hidrogênio atômico na estrutura metálica que, por conta de seu pequeno volume atômico, difunde-se facilmente. Em algumas regiões propícias, como descontinuidades e inclusões, o hidrogênio atômico é convertido em gás hidrogênio, H₂, exercendo pressão e fazendo surgir bolhas.
• Corrosão em torno do cordão de solda: é observada em torno do cordão de solda.

Como é o processo de corrosão?

Quando falamos de corrosão dos metais, devemos entender que a conversão dos metais, a partir dos seus minérios, requer uma grande quantidade de energia. Quando expomos tais materiais em sua forma metálica ao ambiente, é natural (e, portanto, espontâneo) que eles retornem ao seu estado original em que foram encontrados, ou seja, de compostos minerais. Dessa forma, existem dois processos básicos de corrosão: o processo de corrosão eletroquímica e o processo de corrosão química.

→ Processo de corrosão eletroquímica

Na corrosão eletroquímica, ocorrem reações químicas de oxirredução, as quais têm como característica a transferência de carga ou elétrons por meio de uma interface ou uma solução eletrolítica. Esse processo de corrosão é observado em materiais metálicos, podendo ocorrer em água ou solução aquosa, quando o metal está exposto à atmosfera, presente no solo ou quando está fundido.

Os metais, excetuando-se os nobres, têm uma baixa energia de ionização, o que quer dizer que são oxidados com certa facilidade nas condições que são expostos, formando cátions (íons positivos, como Fe²⁺, Zn²⁺ e Al³⁺). No processo eletroquímico, o oxigênio presente no ar pode ser reduzido, em meio básico ou neutro, a íons hidróxido, OH⁻. Os cátions metálicos podem reagir com os ânions hidróxido, formando produtos típicos de corrosão:

Mⁿ⁺ + n OH⁻ → M(OH)_n

Já em meio ácido, a maior presença de íons H⁺ acelera o processo de oxidação dos metais, pois o esse íon é capaz de oxidar o metal.

M + n H⁺ → Mⁿ⁺ + ⁿ/₂ H₂

Isso permitirá a presença de sais solúveis como produtos de corrosão, tais como cloretos, sulfatos ou nitratos.

→ Processo de corrosão química

No processo por corrosão química, existem reações químicas que ocorrem diretamente entre o material metálico ou não metálico e o meio corrosivo. Distingue-se do processo eletroquímico, pois não produz corrente elétrica. Nesse processo, o metal pode ser corroído em temperaturas elevadas, por gases ou vapores e na ausência de umidade, como no ataque de metais pelo gás cloro:

M + ⁿ/₂ Cl₂ → MCl_n

Também pode ocorrer a corrosão do metal pela ação de solventes orgânicos isentos de água, como no clássico caso do magnésio (Mg) reagindo com halogenetos de alquila (RX) para a obtenção dos compostos organometálicos (compostos de Grignard):

Mg + RX → RMgX

Dentre corrosões químicas de materiais não metálicos, é possível citar o ataque da borracha pelo gás ozônio (O₃), que faz com que a borracha se oxide e perca sua elasticidade, podendo até ficar quebradiça. Também é possível citar a corrosão de concreto pela ação de sulfatos.

Quais as causas da corrosão?

Além das causas químicas, como nos mecanismos eletroquímicos e químicos, a corrosão pode ser favorecida por alguns agentes ambientais ou propriedades do material. A seguir, são listadas algumas causas possíveis para corrosão:

• Umidade: provê as condições específicas para a corrosão eletroquímica, permitindo a formação de soluções eletrolíticas.
• Níveis de oxigênio: o oxigênio reage com diversas estruturas metálicas, formando óxidos metálicos, os quais tornam o material mais fraco e desencadeia a corrosão.
• Níveis de pH: a corrosão pode ser acentuada em meio ácido ou básico, uma vez que afeta a estabilidade dos metais, acelerando os processos de corrosão.
• Temperatura: a temperatura é um fator cinético importante, já que acelera as reações de corrosão quando aumentada.
• Composição material: alguns metais são mais ou menos suscetíveis à corrosão. O ferro, por exemplo, é bastante suscetível, já o alumínio acaba formando uma camada protetiva de óxido sob sua superfície, dificultando a propagação da corrosão. Metais nobres, por exemplo, só sofrem corrosão em condições físico-químicas muito agressivas.
• Homogeneidade da superfície: defeitos na superfície do metal, como arranhões, buracos e rachaduras, podem atuar como pontos de iniciação de corrosão, pois permitem que agentes corrosivos se insiram na estrutura metálica.
• Presença de impurezas: a presença de impurezas na estrutura metálica pode acelerar o processo de corrosão.

e também: Qual é a relação entre a maresia e a corrosão dos metais?

Consequências da corrosão

A corrosão está associada a consequências negativas, não só estruturalmente como também em termos de despesas para uma nação. A corrosão prejudica os materiais, uma vez que a conversão dos metais em óxidos faz com que eles percam propriedades mecânicas, deteriorando-se ou destruindo-se. Isso traz grandes comprometimentos para a segurança das estruturas.

Em 2018, por exemplo, um desabamento de uma ponte na cidade italiana de Gênova vitimou 53 pessoas, fruto de, segundo a perícia, rupturas de cabos de aço que se encontravam corroídos dentro de um pilar. Recentemente, no Brasil, houve a queda da Ponte Juscelino Kubitschek de Oliveira, que fazia a ligação entre os estados de Tocantins e Maranhão, no dia 22 de dezembro de 2024.

A ponte, segundo relatórios do Departamento Nacional de Infraestrutura de Transportes (DNIT), estava com baixo nível de conservação, com danos no concreto, armaduras (ferragens) expostas e corroídas, falhas nos pilares, além de outros danos. O episódio vitimou 14 pessoas; até o começo do ano, ainda havia desaparecidos.

No campo orçamentário, segundo a National Association of Corrosion Engineers (NACE AMPP), os custos estimados com corrosão são de cerca de 3,38 trilhões de dólares por ano em todo mundo, o que consome cerca de 3,5% do PIB mundial e corresponde ao dobro do PIB brasileiro. Estima-se que 30% da produção mundial de ferro e aço sejam perdidos por ação da corrosão. Em 2019, um levantamento mostrou que o Brasil empenhou 290 bilhões de reais, o equivalente a 4% do seu PIB, com manutenção da corrosão.

Contudo, não existem apenas consequências negativas relacionadas à corrosão. Alguns exemplos benéficos são listados a seguir:

• Formação de películas protetoras de óxidos de cromo e titânio na superfície de aços inoxidáveis.
• Alumínio anodizado, que consiste na oxidação de peças de alumínio as quais têm camadas de óxido de alumínio sob sua superfície, promovendo proteção e bom aspecto decorativo à peça.
• Fosfatização de superfícies metálicas para permitir melhor aderência de tintas, um tratamento com ácido fosfórico e íons de zinco, que formam uma película sobre a superfície metálica, possibilitando maior aderência da tinta.
• Proteção catódica com anodos de sacrifício ou galvânicos para proteção do aço que é utilizado em instalações submersas ou enterradas. No caso, utiliza-se um metal que se oxidará no lugar do aço, mantendo a estrutura de aço protegida.
• Aspecto decorativo de monumentos e esculturas de bronze.

Como evitar a corrosão?

Evitar a corrosão é um processo difícil, visto que ela é termodinamicamente espontânea; contudo, há técnicas desenvolvidas para minimizá-la ou inibi-la. Dentre as técnicas existentes, podemos destacar os inibidores de corrosão, os revestimentos e a proteção catódica.

→ Inibidores de corrosão

Inibidores de corrosão consistem em uma substância, ou uma mistura de substâncias, que, quando presente nas concentrações adequadas, reduz ou elimina a corrosão. Os inibidores podem ser classificados quanto à composição (inorgânicos ou orgânicos) ou quanto ao comportamento (oxidantes, não oxidantes, anódicos, catódicos e de adsorção).

Um inibidor muito conhecido é o nitrito de sódio, NaNO₂, pois, como oxidante, oxida o ferro para uma película de óxido de ferro aderente que acaba protegendo a estrutura metálica.

2 Fe + NaNO₂ + 2 H₂O → Fe₂O₃ + NaOH + NH₃

O nitrito de sódio, por exemplo, é utilizado misturado à gasolina, pois esta acaba sendo transportada em tubos de aço. A presença de nitrito de sódio numa concentração acima de 0,06% já praticamente inibe a corrosão por completo.

→ Revestimentos

A ideia dos revestimentos é cessar o contato da estrutura com o meio corrosivo por meio da formação de uma película protetora de óxidos, hidróxidos ou outros compostos. Para isso, existem os revestimentos metálico, não metálicos e inorgânicos e os não metálicos e orgânicos (tintas e polímeros).

Os revestimentos metálicos são voltados não só para proteção da corrosão como também para aspectos estéticos, maior resistência ao atrito, endurecimento superficial, resistência à oxidação em contatos elétricos e recuperação de peças desgastadas (cromagem). Dentre os revestimentos metálicos, destacam-se a cladização, a imersão a quente, a aspersão térmica, a eletrodeposição, a cementação, a deposição em fase gasosa e a redução química.

A galvanização, por exemplo, é um tipo de imersão a quente, em que o zinco é utilizado na operação de revestimento para a obtenção do chamado aço galvanizado.

Já os revestimentos não metálicos são divididos de acordo com a natureza do produto utilizado: inorgânico ou orgânico.

Os revestimentos inorgânicos são constituídos de compostos inorgânicos que se depositam diretamente sobre a superfície metálica ou formados sobre essa superfície. Dentre os mais utilizados, podemos citar a utilização de esmaltes vitrosos, vidros, porcelanas, cimentos, óxidos, carbetos, nitretos, boretos e silicietos.

Um exemplo de revestimento inorgânico é a fosfatização, que consiste na aplicação de fosfato sobre diversos materiais metálicos. O mais interessante é que não são as propriedades naturais do fosfato que protegem a peça da corrosão, mas seus efeitos secundários; ou seja, a camada de fosfato não tem qualidades para conter a corrosão, mas a sua presença exalta a eficiência de outros meios convencionais de proteção, como uma melhor aderência de tintas anticorrosivas, por conta da maior porosidade gerada pela camada de fosfato.

Já dentre os revestimentos orgânicos, podemos destacar as tintas com capacidades anticorrosivas. Tal técnica apresenta diversas vantagens, como a facilidade na aplicação e de manutenção, além de uma melhor relação custo-benefício. Também proporciona outros efeitos, como: melhora nos termos estéticos; maior auxílio na segurança industrial; utilização para fins de sinalização; uso na identificação de fluidos em tubulações; impede a incrustação de microrganismos marinhos em cascos de navios; promove impermeabilização; altera a absorção de calor da peça por conta da utilização de cores; e diminui a rugosidade da superfície.

Entre as tintas utilizadas, estão as de resina alquídica, vinílica, acrílica, epóxi, poliuretana, silicone e a de borracha clorada.

→ Proteção catódica

Proteção catódica é muito utilizada para combater a corrosão de instalações metálicas que ficam enterradas, submersas ou em contato com eletrólitos. Isso é uma grande vantagem, já que essas estruturas não podem ser vistoriadas, revestidas ou inspecionadas periodicamente.

Graças a ela, é possível manter as instalações metálicas livres da corrosão por tempo indeterminado, mesmo sem que haja a aplicação de revestimento sobre a superfície da peça e que o meio apresente condições severas em prol da corrosão. Claro que fica muito mais simples exercer a proteção catódica de forma complementar, ou seja, com outras técnicas de proteção à corrosão, como os revestimentos.

A corrosão em estruturas submersas ou enterradas se dá pelo surgimento de áreas anódicas e catódicas na superfície, a qual faz emergir uma corrente elétrica que segue o fluxo convencional por meio do eletrólito. Na proteção catódica, deve-se, portanto, eliminar artificialmente as áreas anódicas da superfície metálica, fazendo com que toda a estrutura adquira caráter de cátodo. A consequência disso é a interrupção do fluxo da corrente elétrica, com eliminação total da corrosão.

Para tornar toda a peça um cátodo, deve-se estabelecer um novo circuito, ou seja, propiciar um novo ânodo, em geral, um bloco metálico, que impedirá a reação de oxidação na estrutura metálica que busca ser protegida. Esse bloco metálico, que atua como novo ânodo, é chamado de metal de sacrifício e apresenta um potencial de redução menor (mais negativo) que o metal que está sendo protegido.

Fontes

ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE CORROSÃO. Por que se preocupar com a corrosão? ABRACO. Disponível em: https://abraco.org.br/blog/por-que-se-preocupar-com-a-corrosao/.

CORCON. Understanding the Causes and Effects of Corrosion. CORCON Institute of Corrosion. 4 jun. 2024. Disponível em: https://corrosionindia.org/understanding-causes-and-effects-of-corrosion/.

GENTIL, V. Corrosão. 6ª ed. Rio de Janeiro: LTC, 2017

INSTITUTO BRASILEIRO DE MINERAÇÃO – IBRAM. Processo de corrosão faz com que 30% da produção mundial de ferro e aço seja desperdiçada. IBRAM. 21 set. 2020. Disponível em: https://brasilescola-uol-br.atualizarondonia.com/noticia/processo-de-corrosao-faz-com-que-30-da-producao-mundial-de-ferro-e-aco-seja-desperdicada/.

LORRAN, T. Dnit identificou “vibrações excessivas” 5 anos antes de ponte desabar. Metrópoles. 23 dez. 2024. Disponível em: https://brasilescola-uol-br.atualizarondonia.com/colunas/tacio-lorran/dnit-ponte-vibracoes-excessivas.

IVAR. Corrosão causa perda de 3,5% do PIB mundial. IVAR. 11 jan. 2024. Disponível em: https://ivar.com.br/corrosao-causa-perda-de-35-do-pib-mundial/.

ROBERGE, P. R. Corrosion Engineering: Principles and Practice. Nova Iorque: McGraw Hill, 2008.