Baixe PMT2100- gabarito lista E10 e outras Exercícios em PDF para Engenharia Civil, somente na Docsity!
Lista de Exercícios Vida dos materiais – Corrosão e desgaste
1. Uma placa metálica foi removida de um navio submerso. Estimou-se que a área original da placa era de 800 cm^2 e que cerca de 7,6 kg do material da placa foram corroídos durante a submersão.
a) Assumindo que a taxa de corrosão do metal em água do mar é de 4 mm/ano, estime o tempo, em anos, que o navio permaneceu submerso. A densidade do metal é de 4,5 g/cm^3. b) Determine, utilizando a lei de Faraday, a taxa de corrosão em A/cm^2. Segundo esta lei uma carga equivalente à constante de Faraday é necessária para corroer 1 equivalente-grama (massa atômica dividida pela valência) de um metal. Adotar para a constante de Faraday o valor de 96484 C/mol. A massa atômica do metal é 45 e a valência é 2.
2. Digestores de polpa na indústria de celulose e papel que utilizam o processo Kraft são construídos com chapas de aço carbono de 5 cm de espessura. Neste processo cavacos de madeira são atacados, a quente, com uma lixívia composta essencialmente de NaOH e Na2S. Os digestores sofrem corrosão
generalizada e quando a espessura das chapas atinge 50% do seu valor eles são desativados e substituídos por novos. A vida média desses digestores é de 10 anos. Estime a velocidade média de
corrosão do aço pela lixívia em mdd (mg/dm2.dia) e em A/cm2, sabendo-se que a massa atômica do
Fe é 55,85 e a sua densidade é 7,87 g/cm3. Adotar para a constante de Faraday o valor de 96484 C/mol.
3. Para cada um dos metais listados abaixo determine o seu índice de Pilling-Bedworth. Com base no valor obtido avalie se o óxido formado sobre cada um dos metais tem boas chances de ser protetor ou não, justificando sua resposta. Os valores das massas molares dos metais e das densidades, tanto do metal, como do seu óxido, são apresentados na tabela abaixo.
0
0
M
M a A
A
Metal Massa Molar do metal (g/mol)
Densidade do Metal (g/cm^3 )
Óxido metálico Densidade do óxido (g/cm^3 )
Al 26,981 2,70 Al 2 O 3 4, W 183,85 19,25 WO 3 7, Sn 118,69 7,30 SnO 2 6, Bi 208,98^ 9,80 Bi 2 O 3 8, Fe 55,85 7,87 Fe 2 O 3 5,
4. Abaixo estão tabulados os valores de ganho de peso y em função do tempo, obtidos num ensaio de oxidação do cobre a uma temperatura elevada.
y (mg/cm^2 ) Tempo (min) 0,316 15 0,524 50 0,725 100
a) Determine que tipo de cinética de oxidação (se parabólica, linear ou logarítmica) obedecem estes dados.
Dados: y^2 = k p t y = k l t y = k log( t + 1),
b) Qual será o valor de y para um tempo de oxidação total de 450 min?
5. Responda as afirmativas abaixo com falso ( F ) ou verdadeiro ( V ).
a) Do ponto de vista econômico, a corrosão tem apenas custos diretos. ( )
b) Os custos totais de corrosão podem atingir cerca de 5% do PNB em um país industrializado. ( )
c) Mais de 90% das latinhas vazias de alumínio do Brasil são recicladas. ( )
d) Em geral, os polímeros são muito menos resistentes a ataques por soluções ácidas e alcalinas do que os
materiais metálicos. ( )
e) Peças metálicas em geral absorvem água e sofrem inchamento. ( )
f) O aumento de ligações cruzadas torna um polímero mais resistente ao inchamento e à dissolução. ( )
g) Muitos filmes poliméricos se tornam frágeis, descolorem, trincam e falham após uma exposição prolongada à
radiação ultravioleta. ( )
h) Polímeros termoplásticos são mais facilmente atacados (dissolvidos) por solventes orgânicos do que
polímeros termofixos ou termorígidos. ( )
i) A corrosão de um material cerâmico ocorre por processos eletroquímicos, de maneira semelhante aos
materiais metálicos. ( )
j) Na corrosão generalizada de um metal, reações de oxidação e de redução ocorrem aleatoriamente sobre toda a
superfície. ( )
k) A ferrugem, Fe(OH) 3 , é um produto de corrosão, que se forma frequentemente na superfícies dos aços
comuns, quando expostos ao ar ou água. ( )
l) Se uma chapa de latão que está imersa em água do mar for fixada por um parafuso de aço carbono comum,
cria-se uma célula galvânica e a chapa de latão será corroída enquanto o parafuso não será atacado. ( )
m) A corrosão causada pela água do mar é em geral minorada com auxílio de inibidores. ( )
n) A reação 2Cr + 3H 2 O Cr 2 O 3 + 6H+^ + 6e representa uma reação catódica de dissolução via íon aquoso
ocorrendo em um aço inoxidável. ( )
o) Na corrosão em fresta de uma peça de aço inoxidável em água do mar, ocorre enriquecimento de oxigênio e
empobrecimento de íons cloreto na região da fresta, acarretando o rompimento da película passiva. ( )
p) Na corrosão por pite de um aço inoxidável em água do mar, os íons cloreto rompem localmente a película
passiva e evitam a repassivação, formando-se dentro do pite uma solução ácida altamente corrosiva que
possibilita um rápido avanço do pite para dentro do metal. ( )
q) A corrosão intergranular que ocorre nos aços inoxidáveis austeníticos pode ser minorada pelo aumento do
teor de carbono do aço, tornando-o mais duro e resistente ao desgaste. ( )
r) A corrosão intergranular que ocorre nos aços inoxidáveis austeníticos pode ser minorada pela adição no aço
de elementos de liga, tais como Nb e Ti, que tem mais afinidade pelo carbono do que o cromo. ( )
s) Tensões residuais de compressão introduzidas na superfície de uma peça de latão a tornam menos susceptível
à corrosão sob tensão. ( )
t) Uma hélice operando dentro de um recipiente de água destilada isenta de partículas não pode sofrer cavitação.
( )
1 dia v corr
v corr = 539 mg/dm2.dia
portanto:
v corr = 2,16x10-4 A/cm
Para um metal Me formando um óxido MeaOb o índice de Pilling-Bedworth é dado pela relação:
0
0
M
M
a A
A
onde A O é a massa molecular do óxido, a é o coeficiente com que o metal aparece na fórmula do óxido, A M é a massa atômica do metal Me, e O e M são as densidades do óxido e do metal, respectivamente.
Utilizando os valores dados no enunciado e a equação de Pilling_Bedworth, tem-se:
Metal A M a A O M O Al 26,981 2 101,96 2,70 4,00 1, W 183,85 1 231,85 19,25 7,30 3, Sn 118,69 1 150,69 7,30 6,95 1, Bi 208,98 2 232,98 9,80 8,90 1, Fe 55,85 2 159,7 7,87 5,24 2,
Os índices de Pilling-Bedworth dos metais que estão compreendidos entre 1 e 1,5 – Al, Sn e Bi – sugerem que os óxidos que se formam na sua superfície têm boa probabilidade de serem protetores , visto que a variação de volume de metal para óxido é maior do que 1, o que garante uma cobertura completa da sua superfície e, por outro lado, esta variação é menor que 1,5 , o que garante um óxido com tensões de compressão pouco elevadas, insuficientes para provocar o seu trincamento ou destacamento.
Já para os casos do ferro e do tungstênio isso não acontece. A variação é maior do que 2 , indicando um óxido com tensões de compressão já suficientemente elevadas, suficientes para provocar o seu trincamento ou destacamento. As camadas de óxido para esses dois metais não devem ser protetoras.
Equações das cinéticas de oxidação parabólica, linear e logarítmica são, respectivamente, y^2 = k p t , y = k l t e y = k log( t + 1), onde t é o tempo. 4a
4b Melhor coeficiente de correlação é observado para a cinética de oxidação parabólica:
y^2 = 0,005012 t + 0,0247 com r^2 = 0.
Assim, para t = 450 min obtém-se:
y = 1,510 mg/cm
2 .
y t y^2 log( t +1)
0,316 15 0,100 1,
0,524 50 0,275 1,
0,725 100 0,526 2,
Logaritmico
y = 0,0092x + 1, R^2 = 0, 0,
0,
1,
1,
2,
2,
0 50 100 150 log(t+1)
y
Linear
y = 0,0048x +0, R^2 = 0,
0
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0 50 100 150 t
y
Parabólica
y = 0,005x + 0, R^2 = 1 0,
0,
0,
0,
0,
0,
0,
0 20 40 60 80 100 120 t
y^
5. Responda as afirmativas abaixo com falso ( F ) ou verdadeiro ( V ).
a) Do ponto de vista econômico, a corrosão tem apenas custos diretos. ( F )
b) Os custos totais de corrosão podem atingir cerca de 5% do PNB em um país
industrializado. ( V )
c) Mais de 90% das latinhas usadas de alumínio do Brasil são recicladas. ( V )
d) Em geral, os polímeros são muito menos resistentes a ataques por soluções ácidas e
alcalinas do que os materiais metálicos. ( F )
e) Peças metálicas em geral absorvem água e sofrem inchamento. ( F )
f) O aumento de ligações cruzadas torna um polímero mais resistente ao inchamento e à
dissolução. ( V )
g) Muitos filmes poliméricos se tornam frágeis, descolorem, trincam e falham após uma
exposição prolongada à radiação ultravioleta. ( V )
h) Polímeros termoplásticos são mais facilmente atacados (dissolvidos) por solventes
orgânicos do que polímeros termofixos ou termorígidos. ( V )
i) A corrosão de um material cerâmico ocorre por processos eletroquímicos, de maneira
semelhante aos materiais metálicos. ( F )
j) Na corrosão generalizada de um metal, reações de oxidação e de redução ocorrem
aleatoriamente sobre toda a superfície. ( V )
k) A ferrugem, Fe(OH) 3 , é um produto de corrosão, que se forma frequentemente na
superfícies dos aços comuns, quando expostos ao ar ou água. ( V )
l) Se uma chapa de latão que está imersa em água do mar for fixada por um parafuso de aço
carbono comum, cria-se uma célula galvânica e a chapa de latão será corroída enquanto o
parafuso não será atacado. ( F )
