CORROSÃO, TENSÃO, MICRORG.+ +microrgpp97.ppt

CORROSÃO, TENSÃO, MICRORG.+ +microrgpp97.ppt

1. CORROSÃO, CORROSÃO,
TENSÃO, TENSÃO,
MICRORGANISMOS...MICRORGANISMOS...
Profa. Iduvirges Lourdes MüllerProfa. Iduvirges Lourdes Müller
Laboratório de Pesquisa em Corrosão - Laboratório de Pesquisa em Corrosão -
UFRGSUFRGS

2. CORROSÃO:CORROSÃO:

Deterioração de Materiais Metálicos Deterioração de Materiais Metálicos
pelo Meio Ambientepelo Meio Ambiente

3. TensãoTensão

Esforço realizado sobre (ou Esforço realizado sobre (ou
presente dentro de) um materialpresente dentro de) um material

4. MicroganismosMicroganismos

Seres Vivos microscópicos Seres Vivos microscópicos
presentes no Meio Ambientepresentes no Meio Ambiente

5. CORROSÃO SOB TENSÃOCORROSÃO SOB TENSÃO

Sinergismo entre corrosão e Sinergismo entre corrosão e
tensão mecânicatensão mecânica

(corrosão + tensão)(corrosão + tensão)

6. CORROSÃO MICROBIOLÓGICACORROSÃO MICROBIOLÓGICA

Corrosão modificada por Corrosão modificada por
presença de microrganismospresença de microrganismos

(Corrosão + microrganismos)(Corrosão + microrganismos)

7. CORROSÃO + TENSÃO + CORROSÃO + TENSÃO +
MICRORGANISMOS:MICRORGANISMOS:

??

8. 

9. TENSÃo
CORROSÃO
Microrga-
anismos
?

10. CORROSÃO:CORROSÃO:
Reação eletroquímica Reação eletroquímica

PROCESSOS ANÓDICOS – PROCESSOS ANÓDICOS –
•dissolução de metal, dissolução de metal,
•formação de óxidos...formação de óxidos...

PROCESSOS CATÓDICOS - PROCESSOS CATÓDICOS -
• redução de Hredução de H
++
, ,
•redução de Oredução de O
22 dissolvido... dissolvido...

11. TENSÃOTENSÃO

RESIDUALRESIDUAL

APLICADAAPLICADA

ESTÁTICAESTÁTICA

MONOTÔNICAMONOTÔNICA

CÍCLICACÍCLICA

12. Ensaios eletroquímicosEnsaios eletroquímicos

Voltamograma Voltamograma
cíclico de Inconel cíclico de Inconel
600, em meio de 600, em meio de
sulfato. pH = 2,0, sulfato. pH = 2,0,
v = 1mV/s e v = 1mV/s e  = =
1000 rpm.1000 rpm.
Liga - 1 m V/s
-80
-60
-40
-20
0
20
40
60
80
100
-0,7-0,6-0,5-0,4-0,3-0,2-0,10,00,10,20,30,40,50,60,70,80,9
Potencial (V)
D
e
n
s
id
a
d
e
d
e
C
o
r
r
e
n
t
e
(
A
/c
m
2
)

13. MICRORGANISMOS:MICRORGANISMOS:
(BACTÉRIAS, FUNGOS, (BACTÉRIAS, FUNGOS,
LEVEDURAS, MICROALGAS) LEVEDURAS, MICROALGAS)

AERÓBICOSAERÓBICOS

ANAERÓBICOSANAERÓBICOS

PLANCTÔNICOSPLANCTÔNICOS

SÉSSEISSÉSSEIS

14. Corrosão influenciada Corrosão influenciada
microbiologicamente ou microbiologicamente ou
Corrosão microbiológicaCorrosão microbiológica
É a corrosão metálica modificada pela
presença de microrganismos:
• bactérias
• fungos
• leveduras
• microalgas.

15. Corrosão microbiológicaCorrosão microbiológica
Corrosão de materiais metálicos
associada a microrganismos. A forma
mais comum encontrada é do tipo
pites e microrganismos de diferentes
gêneros participam do processo, tanto
aeróbios como anaeróbios.
O aparecimento de biofilmes e a
detecção de microrganismos auxilia a
sua identificação. O gênero de
bactérias mais conhecido é o das
bactérias redutoras de sulfato - BRS .

16. BiofilmeBiofilme
Biofilme - resultado do metabolismo de microrganismos.

Manchas ou camadas contínuas (monocamadas ou multicamadas)
É constituído por
•Água – 75 a 90% da massa
•Microorganismos de diversos tipos (vivos ou não)
•Substâncias poliméricas extracelulares SPE
(polissacarídeos, proteínas) 75 a 95% do peso
seco do biofilme
•Partículas, precipitados
•Compostos sorvidos: orgânicos, metais complexados .
A aderência do biofilme ao metal e a interação dos produtos
metabólicos com a superfície metálica facilitam a corrosão

17. Etapas da Formação do BiofilmeEtapas da Formação do Biofilme

18. Concepção de um biofilme sobre Concepção de um biofilme sobre
metaismetais

19. INFLUÊNCIA DE MICRORGANISMOS SOBRE OS
PROCESSOS DE CORROSÃO

Produção de metabólitos corrosivos
H
2
S, ácidos orgânicos

Produção de metabólitos despolarizantes
da reação catódica (H
2
S, CO
2
, Fe
3+
)

Células de concentração diferencial
colonização inomogênea, gradientes de O
2

Modificação da morfologia da corrosão
de generalizada a localizada (proteção do biofilme)

Modificação dos produtos de corrosão
(de protetores a não-protetores ou ao contrário)

Consumo de inibidores
NO
3
-
, PO
4
3-

Alteração do pH
acidificação por fungos, estagnação de eletrólito

20. Principais bactérias em CIMPrincipais bactérias em CIM

Bactérias redutoras de sulfatoBactérias redutoras de sulfato

Thiobacillos thiooxidansThiobacillos thiooxidans

Thiobacillos ferrooxidansThiobacillos ferrooxidans

Thiobacillos thioparusThiobacillos thioparus

Gallionella, sp.Gallionella, sp.

Pseudomonas spPseudomonas sp

21. Bactéria SBactéria Staphilococo sptaphilococo sp- formas - formas
arredondadasarredondadas

22. 22
CIM- CIM- Microrganismos presentes em Microrganismos presentes em
águas de refrigeração: águas de refrigeração: Gallionella spGallionella sp..
Cadeias helicoidais com Fe(OH)
3
típicas.

23. Principais fungos associados a CIMPrincipais fungos associados a CIM

Aspergillus nigerAspergillus niger

Aspergilus fumigatusAspergilus fumigatus

Penicilium spPenicilium sp

Hormoconis resinaeHormoconis resinae

Fusarium sp.Fusarium sp.

CândidaCândida

24. Fungo + produtos de corrosão Fungo + produtos de corrosão
sobre açosobre aço

25. Microrganismo: microalga + Microrganismo: microalga +
biofilmebiofilme

26. Aço A 283 em meio Bushnell-Haas Aço A 283 em meio Bushnell-Haas
modificado (sem cloretos)modificado (sem cloretos)

EstérilEstéril

Depois de 30 dias incubado com fungosDepois de 30 dias incubado com fungos
1E-101E-91E-81E-71E-61E-51E-41E-30,010,1 1
-1,0
-0,5
0,0
0,5
1,0
Aspergillus
fumigatus
Hormoconis
resinae
Consortium
BH* medium
E

(
V

S
C
E)
log i (A/cm
2
)

27. Curvas de crescimento em Bushnell-Haas Curvas de crescimento em Bushnell-Haas
modificado/óleo dieselmodificado/óleo diesel

Hormoconis resinae, Aspergillus Hormoconis resinae, Aspergillus
fumigatus, Candida silvícola, Consórciofumigatus, Candida silvícola, Consórcio
0 10 20 30 40 50 60
0
20
40
60

Consortium
H. resinae
A.fumigatus
Time (days)
D
r
y

W
e
i
g
h
t

(
m
g
)
2
3
4
5
6
7
8
C.silvicola
C
F
U
/
m
L-
1

29. Aspergillus fumigatus isolado de Aspergillus fumigatus isolado de
óleo dieselóleo diesel

30. Fase aquosa após 60 dias de incubação Fase aquosa após 60 dias de incubação
com com AspergillusAspergillus fumigatusfumigatus

metabólitos: álcoois, cetonas e ácido propiônicometabólitos: álcoois, cetonas e ácido propiônico

31. Degradação deDegradação de oleo diesel (alifáticos C11, oleo diesel (alifáticos C11,
C12 and C13)C12 and C13)

60 dias de incubação com 60 dias de incubação com Aspergillus fumigatus ,Aspergillus fumigatus ,
Consórcio e Controle Consórcio e Controle

32. Perda de massa do aço ASTM A 283Perda de massa do aço ASTM A 283

vários tempos de incubação B-H/dieselvários tempos de incubação B-H/diesel
0 20 40 60 80 100
0
2
4
6
8
10
12
14
16
18
20

Aspergillus fumigatus
Control
Hormoconis resinae
Candida silvicola
Consortium
W
e
i
g
h
t

L
o
s
s

(
m
g
)
/
c
m
2
Time (Days)

33. Ensaio
dias
Peso seco (mg)
30 60
fosfato
(g.L
-1
)
30 60
pH
30 60
Controle * *1,35 1,35 7.2 7.1
Aspergillus
fumigatus

148.8 132
1,36 1,21 6.1 6.1
Hormoconis
resinae
73.6 68.7 1,22 1,20 6.7 6.8
Consórcio 46.8 61 1,24 1,08 6.1 6.4
Ensaios de crescimentoEnsaios de crescimento

34. PERDA DE MASSA DE AÇO EM ÁGUA DO MAR SINTÉTICA A 10% PERDA DE MASSA DE AÇO EM ÁGUA DO MAR SINTÉTICA A 10%
EM PRESENÇA OU NÃO DE EM PRESENÇA OU NÃO DE Pseudomona aeruginosaPseudomona aeruginosa
Meio Meio Variação de Variação de
massa (mdd) massa (mdd)
Água de mar sintética Água de mar sintética 26,426,4
19,2 19,2
Água de mar sintéticaÁgua de mar sintética
+ 2000 ppm de + 2000 ppm de
Hexametafosfato Hexametafosfato
6,06,0
5,8 5,8
Água de mar sintéticaÁgua de mar sintética
+ 2000 pmm HMP + 2000 pmm HMP
+ bactérias + bactérias
4,64,6
4,4 4,4
Água de mar sintética +Água de mar sintética +
Bactérias Bactérias
2,72,7
2,5 2,5

35. Combate à corrosão microbiológicaCombate à corrosão microbiológica
Métodos físicosMétodos físicos
LimpezaLimpeza adequada e sistemática adequada e sistemática
ProjetoProjeto das estruturas, sem ângulos mortos, acesso para limpeza das estruturas, sem ângulos mortos, acesso para limpeza
MMateriais resistentesateriais resistentes a corrosão a corrosão
RecobrimentosRecobrimentos protetores protetores
Métodos químicosMétodos químicos
Emprego de Emprego de biocidas biocidas
Tratamento contínuoTratamento contínuo
Tratamento de choqueTratamento de choque
PinturasPinturas biocidas biocidas
Aeração Aeração ou desaeração ou desaeração
Métodos eletroquímicosMétodos eletroquímicos
ProteçãoProteção catódica catódica
Anodos de sacrifícioAnodos de sacrifício
Corrente impressaCorrente impressa

36. CORROSÃO SOB TENSÃOCORROSÃO SOB TENSÃO
aço API X60 em água de maraço API X60 em água de mar
0
100
200
300
400
500
600
700
800
0 2 4 6 8 10 12 14
Deformação Real (%)
T
e
n
s
ã
o

R
e
a
l

(
M
P
a
)
Ecor
Ecat
Ao ar

37. Aço P110 em água do mar sintéticaAço P110 em água do mar sintética

38. AÇO P110: AÇO P110: FRATURA DÚTIL AO ARFRATURA DÚTIL AO AR

39. Aço P110 Fratura frágil em água do Aço P110 Fratura frágil em água do
marmar

40. Corrosão sob tensão de aço P110 Corrosão sob tensão de aço P110
em água de mar ao Ecorem água de mar ao Ecor

41. Trinca principal e secundáriaTrinca principal e secundária

42. Corrosão sob Tensão (Parkins)Corrosão sob Tensão (Parkins)
Ausên-
cia
de
tensão
CORROSÃO SOB TENSÃO
Ausên-
cia
de
corro-
são
Governada por corrosão Governada por tensão
Corro-
são
intergra-
nular de
soldas em
aço inox
Ligas de
Al-Cu em
cloretos
Aço-
carbono
em
nitratos a
quente
Latão em
meio
amonia-
cal
Aços
inoxidá-
veis em
cloretos
Ti em
metanol
com
cloretos
Aços
ARBL
em água
do mar
Fratura
frágil de
aços ao
carbono
Caminhos pré
existentes -
Caminhos ge-
rados por defor-
mação
Adsorção especí-
fica em zonas
de tensão

43. Corrosão fadiga em diversas condições para o aço API 5L X65
0
100
200
300
400
500
600
700
800
1,00E+03 1,00E+04 1,00E+05 1,00E+06 1,00E+07 1,00E+08
N° de Ciclos
T
e
n
s
ã
o

(
M
P
a
)

44. Fratura em fadiga de aço 13 CrFratura em fadiga de aço 13 Cr

45. Corrosão, tensão, bactériasCorrosão, tensão, bactérias

Aço ABNT 4140 dútil em meio salino estérilAço ABNT 4140 dútil em meio salino estéril

Aço ABNT fratura frágil em meio salino com BRS Aço ABNT fratura frágil em meio salino com BRS
crescidas durante 10 diascrescidas durante 10 dias

46. Modificação da corrosão e CST Modificação da corrosão e CST
pelas BRSpelas BRS
BRS produzem HBRS produzem H
22S S
a partir de Sulfatoa partir de Sulfato

BRS se aderem BRS se aderem
sobre a superfíciesobre a superfície

47. Modificação da Corrosão Modificação da Corrosão
pelaspelas
BACTÉRIAS REDUTORAS DE SULFATO BACTÉRIAS REDUTORAS DE SULFATO

Intensificação da Intensificação da reação anódicareação anódica
do ferro pelo Hdo ferro pelo H
22S, (Iofa )S, (Iofa )
Fe + H
2O + H
2S = Fe(HS
-
)
ads + H
3O
+

Fe (HS
-
)
ads
= Fe(HS)
+
+ 2e
-

Fe(HS)
+
+ H
3
O
+
= Fe
2+
+ H
2
S + H
2
O

48. Modificação da corrosão pelas Modificação da corrosão pelas
BRSBRS

Absorção do hidrogênioAbsorção do hidrogênio por ferro e por ferro e
aços, na presença de Haços, na presença de H
22S S (Iyer et al.)(Iyer et al.)
HSHS
--
= (HS = (HS
--
))
adsads
(HS(HS
--
))
adsads + H + H
33O+ =(H-S-H)O+ =(H-S-H)
adsads + H + H
22OO
(H-S-H)(H-S-H)
adsads + e + e
--
= (HS= (HS
--
))
adsads + H + H
adsads
Recombinação de HRecombinação de H
adsads a H a H
22 dificultada dificultada
por HSpor HS
- -
(falta de sítios ativos(falta de sítios ativos
difusão de H difusão de H  fragilização fragilização

49. Modificação da corrosão pelas Modificação da corrosão pelas
BRSBRS

Formação de Formação de sulfeto ferrososulfeto ferroso sobre o metal sobre o metal
2 Fe2 Fe
2+2+
+ 2HS-+ 2HS- 2 2 FeS FeS + 2H+ 2H
++

FeSFeS
•Passivante ? Passivante ?
•Despolarizador da reação anódica?Despolarizador da reação anódica?
•Catódico em relação ao metal, formando pilha Catódico em relação ao metal, formando pilha
de corrosão?de corrosão?
•Na presença de biofilme, desplacamento com Na presença de biofilme, desplacamento com
corrosão em fresta?corrosão em fresta?

50. Ensaios cronogalvanométricos catódicos em Ensaios cronogalvanométricos catódicos em
E= -1000 mV (ECS) E= -1000 mV (ECS)
meio estéril e em presença de BRS meio estéril e em presença de BRS

0 10 20 30 40 50
0
20
40
60
80
100
120
i
(
u
A
/c
m
²
)

Te mpo (horas)

0 20 40 60 80 100
0
50
100
150
200
I

(
u
A
/c
m
²
)

tempo(horas)

51. Ferro Armco após 6 h de exposição ao meio bacteriológico com Ferro Armco após 6 h de exposição ao meio bacteriológico com
bactérias redutoras de sulfato. E corrbactérias redutoras de sulfato. E corr

52. Sulfeto de ferro sobre a superfície de ferro Armco Sulfeto de ferro sobre a superfície de ferro Armco
corroído, 4 h em meio Postgate C com BRScorroído, 4 h em meio Postgate C com BRS

53. PERMEAÇÃO DE HIDROGÊNIO EM FERRO EM PERMEAÇÃO DE HIDROGÊNIO EM FERRO EM
FUNÇÃO DA PRESENÇA DE BRSFUNÇÃO DA PRESENÇA DE BRS

0 20 40 60 80
0,00
0,05
0,10
0,15
0,20
0,25
0,30
0,35
C
o
n
c
.

d
e

H

(
p
p
m
)

Tempo (horas)
BRS
Meio C estéril

54. Ferro após aplicação de potencial de –1640mV(ECS). Inóculo de Ferro após aplicação de potencial de –1640mV(ECS). Inóculo de
BRS introduzido no meio Postgate C durante 120 h.BRS introduzido no meio Postgate C durante 120 h.

-20 0 20 40 60 80 100 120
0,03
0,04
0,05
0,06
0,07
0,08
0,09
0,10
0,11
C
o
n
c
.

d
e


H
(
p
p
m
)

Te mpo (horas)

55. FADIGA ACELERADA POR MICRORGANISMOSFADIGA ACELERADA POR MICRORGANISMOS
MATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORAMATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORA
de diesel de veículo automotorde diesel de veículo automotor
Microrganismos identificados no óleo Microrganismos identificados no óleo
diesel comumente utilizado:diesel comumente utilizado:

Fungos: Penicilium, HormoconisFungos: Penicilium, Hormoconis

Bactérias aeróbicas: PseudomonasBactérias aeróbicas: Pseudomonas

Bactérias anaeróbicas: BRSBactérias anaeróbicas: BRS

56. Hifas fúngicas e biofilme sobre o Hifas fúngicas e biofilme sobre o
aço em óleo diesel contaminadoaço em óleo diesel contaminado

57. Ensaios de imersão no Diesel e na fase aquosaEnsaios de imersão no Diesel e na fase aquosa
MATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORAMATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORA
Variações da fase aquosa ao longo da Variações da fase aquosa ao longo da
imersão:imersão:

pH decrescepH decresce

Potencial redox baixaPotencial redox baixa
EE
corr corr do aço fica na zona ativado aço fica na zona ativa

58. Ensaios de imersão no Diesel e na fase aquosaEnsaios de imersão no Diesel e na fase aquosa
MATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORAMATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORA

59. FADIGA ACELERADA POR MICRORGANISMOSFADIGA ACELERADA POR MICRORGANISMOS
MATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORAMATERIAL: MOLA DE BOMBA INJETORA

Morfologia da corrosão: Morfologia da corrosão:
pitespites

60. Fratura frágil da mola Fratura frágil da mola

61. Ensaios em fadiga das Molas Ensaios em fadiga das Molas

Molas novas: não romperam até Molas novas: não romperam até 6.106.10
66

ciclosciclos

Molas expostas ao diesel contaminado Molas expostas ao diesel contaminado
(120 dias) romperam em (120 dias) romperam em t< 6. 10t< 6. 10
66

ciclos, a partir de pites, de modo ciclos, a partir de pites, de modo
semelhante ao caso prático.semelhante ao caso prático.

62. CONCLUSÕESCONCLUSÕES
A A CorrosãoCorrosão é um fenômeno complexo é um fenômeno complexo
e seu estudo requer uma abordagem e seu estudo requer uma abordagem
multidisciplinar multidisciplinar
TensõesTensões residuais ou aplicadas podem residuais ou aplicadas podem
interagir sinergicamente com a interagir sinergicamente com a
corrosão em novas formas de corrosão em novas formas de
degradação dos materiais metálicos degradação dos materiais metálicos

63. CONCLUSÕESCONCLUSÕES
A presença de A presença de organismos vivos,organismos vivos, por por
modificar tanto as características do modificar tanto as características do
meio como as do metal e, meio como as do metal e,
principalmente, as da interface, pode principalmente, as da interface, pode
resultar em alterações de forma e resultar em alterações de forma e
mecanismo da corrosão, afetar o mecanismo da corrosão, afetar o
estado de tensão do metal, gerar ou estado de tensão do metal, gerar ou
potencializar condições para corrosão potencializar condições para corrosão
sob tensão.sob tensão.