Praticas de corrosão, Manuais, Projetos, Pesquisas de Química

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P Práticas de corrosão [recurso digital] / Luciana Machado Rodrigues e Sabrina Neves da Silva (Organizadoras). -- 1. ed. -- Belém: Rfb Editora,

3.570 kB; PDF: il. Inclui Bibliografia. Modo de acesso: www.rfbeditora.com. ISBN: 978-65-991751-0-7. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.

1. Corrosão. 2. Pesquisa. 3. Estudo. I. Título. CDD 544 https://doi.org/10.46898/rfb.9786599175107. Dados Internacionais de Catalogação na Publicação (CIP). Elaborado por Rfb Editora.

© 2020 edição brasileira by Rfb Editora. © 2020 texto by os autores Conselho Editorial Prof. Dr. Ednilson Sergio Ramalho de Souza - UFOPA. Prof.ª Drª. Roberta Modesto Braga - UFPA. Prof. Me. Laecio Nobre de Macedo - UFMA. Prof. Dr. Rodolfo Maduro Almeida - UFOPA. Prof.ª Drª. Ana Angelica Mathias Macedo - IFMA. Prof. Me. Francisco Robson Alves da Silva - IFPA. Prof.ª Drª. Elizabeth Gomes Souza - UFPA. Prof.ª Me. Neuma Teixeira dos Santos - UFRA. Prof.ª Me. Antônia Edna Silva dos Santos - UEPA. Prof. Dr. Carlos Erick Brito de Sousa - UFMA. Prof. Dr. Orlando José de Almeida Filho - UFSJ. Obra sob o selo Creative Commons-Atribuição 4.0 Internacional. Esta licença permite que outros distribuam, remixem, adaptem e criem a partir do trabalho, mesmo para fins comerciais, desde que lhe atri- buam o devido crédito pela criação original. Arte da capa e design gráfico Pryscila Rosy Borges de Souza. Diagramação Laiane Borges de Souza. Revisão de texto Os autores. Home Page: www.rfbeditora.com. E-mail: [email protected]. CNPJ: 36.972.053/0001-11. Belém, Pará, Brasil.

SUMÁRIO PREFÁCIO.............................................................................................................................. 9 CAPÍTULO 1 DESENVOLVIMENTO DE REVESTIMENTOS ANTICORROSÃO CONTENDO ADIÇÕES DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL ......................................................... 11 BRANDÃO, Mateus Cereza. ANTUNES, Bruna Carvalho. LOPES, Daniele Ferreira. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.1. CAPÍTULO 2 APLICAÇÃO DO SUBPRODUTO DA FGD ( FLUE GAS DESULFURIZATION ) COMO ADITIVO ANTICORROSÃO EM CONCRETO ARMADO E TINTAS .... 19 PRADO, Jéssica Martins do. ANTUNES, Bruna Carvalho. LOPES, Daniele Ferreira. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.2. CAPÍTULO 3 ESTUDO DA CORROSÃO DO AÇO DE TUBOS TROCADORES DE CALOR (ASTM 106) EM ATMOSFERA DE SO 2 ........................................................................... 29 PALHARIM, Priscila Hasse. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.3. CAPÍTULO 4 CORROSÃO ATMOSFÉRICA EM MONUMENTOS HISTÓRICOS METÁLICOS DO RIO GRANDE DO SUL ............................................................................................... 37 LOPES, Nicole Dall’Accua. MOREIRA, Thaciana dos Santos. ECHEVARRIA, Elizandra Rodrigues. SILVA, Erich Engels e. SILVA, Sabrina Neves da. RODRIGUES, Luciana Machado. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.4. CAPÍTULO 5 AVALIAÇÃO DA CORROSIVIDADE DO AÇO CARBONO EM EXTRATOS AQUOSOS DE DIESEL E BIODIESEL ............................................................................ 45 PANTA, Laura Queiroz. TREVISAN, Luís Henrique. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.5. CAPÍTULO 6 CORROSÃO DO AÇO API 5L GRAU B PARA DUTOS EM ÁGUAS NATURAIS ... 53 PETERS, Steffany Rincon. LIMA, Luiza Rodrigues Melo de. SILVA, Sabrina Neves da.

RODRIGUES, Luciana Machado. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.6. CAPÍTULO 7 CORROSIVIDADE DOS SOLOS DA REGIÃO CARBONÍFERA DO RIO GRAN- DE DO SUL SOBRE ESTRUTURAS METÁLICAS ENTERRADAS ......................... 61 ERTHAL, Camile. WERNER, Kauana Serpa. AVILA, Luisa Bataglin. CASARTELLI, Maria Regina de Oliveira. SILVA, Sabrina Neves da. RODRIGUES, Luciana Machado. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.7. CAPÍTULO 8 CARACTERIZAÇÃO E RESISTÊNCIA À CORROSÃO DO REVESTIMENTO IN- TERNO DE EMBALAGENS DE FOLHA DE FLANDRES PARA ALIMENTOS .... 69 TREVISAN, Luís Henrique. VARGAS, Bruna Sanmartin. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.8. CAPÍTULO 9 CARACTERIZAÇÃO E AVALIAÇÃO ELETROQUÍMICA DE REVESTIMENTO POLIMÉRICO INTERNO DE EMBALAGENS METÁLICAS PARA BEBIDAS .... 77 QUADROS, Gabriel Porto. SEVERO, Éric da Cruz. SILVA, Sabrina Neves da. RODRIGUES, Luciana Machado. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.9. CAPÍTULO 10 AVALIAÇÃO ELETROQUÍMICA DA CAFEÍNA COMO INIBIDOR DE CORRO- SÃO DO ALUMÍNIO EM MEIO ÁCIDO........................................................................ 85 QUADROS, Gabriel Porto. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.10. CAPÍTULO 11 ANÁLISE DO REVESTIMENTO POLIMÉRICO INTERNO DE EMBALAGENS DE Al PARA SUCOS E CHÁS ........................................................................................... 93 CRESPO, Fernanda Machado. GONÇALVES, Carolaine Tainara dos Santos. SILVA, Sabrina Neves da. RODRIGUES, Luciana Machado. DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.11.

BRANDÃO, Mateus Cereza.^1 ANTUNES, Bruna Carvalho.^2 LOPES, Daniele Ferreira.^3 RODRIGUES, Luciana Machado.^4 SILVA, Sabrina Neves da.^5 DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.1. 1 Engenharia Química, Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 2 Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 3 Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 4 Engenharia Química, Especialização em Gestão de Processos Industriais Químicos (GESQUIM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 5 Engenharia de Energia, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] DESENVOLVIMENTO DE REVESTIMENTOS ANTICORROSÃO CONTENDO ADIÇÕES DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL CAPÍTULO 1

PRÁTICAS DE CORROSÃO consumo atuais. Toda essa abundância, os avanços tecnológicos já consolidados e os que são esperados nos próximos anos, e o aumento esperado da demanda de energia, em especial da demanda por energia elétrica, são elementos básicos que sustentam a visão de que a expansão da geração termoelétrica à carvão faz parte da estratégia da expansão da oferta de energia mundial (CARVALHO, 2005). Um dos principais problemas das termoelétricas é o impacto ambiental causado pela queima de combustível para aquecer a água da caldeira (MARRECO, PEREIRA e TAVARES, 2013). Como em qualquer processo industrial, a geração de subprodutos é uma consequência. De modo geral, uma usina termoelétrica que gera, em média, 30 MW de potência, produz 10,5 toneladas por hora de cinzas leves (350 kg/MWh) (GASPAR, 2004). Para descarte deste material, existem, basicamente, dois métodos: as lagoas de sedimentação e os aterros. Somente uma pequena fração das cinzas, cerca de 30%, produzidas é reaproveitada (CARVALHO, 2005; PACHECO, 2008), o restante é dis- posto de maneira inadequada, acarretando danos à saúde humana e ao meio ambiente devido à lixiviação de íons metálicos tóxicos presentes em sua composição química. O principal esforço, no sentido de mitigar os impactos ambientais decorrentes da dispo- sição destes resíduos no meio ambiente, é voltado à ampliação de potenciais formas de re-utilização (BEHAK, 2007; CHATVEERA e LERTWATTANARUK, 2011; FERRET, 2004). As cinzas, de modo geral, são alcalinas, abrasivas, têm propriedades refratárias e podem ser consideradas pozolanas, ricas em óxidos de silício (SiO 2 ), alumínio (Al 2 O 3 ) e ferro (Fe 2 O 3 ). Além disso, podem conter macronutrientes e micronutrientes (AHMA- RUZZAMAN, 2010). Os óxidos acima citados contribuem para melhorar as propriedades barreira quando adicionados em revestimentos orgânicos anticorrosão (FERNANDO e RO- SENIR, 2004; ZHELUDKEVICH et al. , 2007) podendo, dessa forma, ser considerados cargas anticorrosivas. As cargas formam uma barreira ou filme na interface metal/re- vestimento, que impede ou retarda as reações de corrosão (FERNANDO e ROSENIR, 2004). Os tipos de cargas mais comuns utilizados são os sólidos insolúveis, de formato lamelar e/ou esférico, que aumentam o caminho de difusão de íons agressivos, da água e oxigênio até a superfície metálica, dificultando as reações catódicas no filme (ZHELUDKEVICH et al. , 2007; FRAGA, 2012). Deve-se salientar que os óxidos não são tóxicos e podem ser alternativos às tintas à base de cromatos (FRAGA, 2012). Capítulo 1 DESENVOLVIMENTO DE REVESTIMENTOS ANTICORROSÃO CONTENDO ADIÇÕES DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL

PRÁTICAS DE CORROSÃO

Metodologia

As cinzas foram coletadas em uma Usina Termoelétrica da Região da Campanha no Rio Grande do Sul, sendo coletadas úmidas do local de carregamento de caminhões que as levariam para cava da mina. As cinzas foram moídas e secas em estufa a 60°C até massa constante, após foram mantidas sob vácuo até a aplicação. A distribuição granulométrica foi realizada em Granulômetro a Laser 1190 LD, da marca CILAS, medido em solução líquida. A análise microscópica foi realizada em MEV da marca Jeol, JSM – 6610LV. A análise por Difração de raios-x (DRX) foi rea- lizada em um Difratômetro Rigaku com radiação cobre Κα, na voltagem de 40 kV e corrente de 20 mA. Para os experimentos, utilizou-se resina alquídica de cadeia longa para revesti- mento decorativo. Foram adicionadas cinzas nas proporções de 1 e 5% em massa. Os revestimentos foram aplicados sobre chapas de aço carbono 1020. Para comparação de desempenho foi preparada uma amostra cujo revestimento não continha cinza. As superfícies metálicas foram lixadas com lixa #220, a fim de produzir uma ru- gosidade satisfatória para promover boa adesão ao substrato. Após, as amostras foram limpas com água destilada e etanol, secas em estufa a 60°C durante 30 min e mantidas sob vácuo até a aplicação dos revestimentos. O revestimento foi aplicado sobre placas de aço carbono 1020 com espessura de 0,2 cm. As placas tinham dimensões de 1,5 cm x 3 cm. As medidas de Espectroscopia de Impedância Eletroquímica foram realizadas em um Potenciostato Autolab modelo PGSTAT100 medidos no potencial de circuito aberto com sinal de perturbação de 10 mV em um intervalo de frequências de 10^5 a 10- Hertz. Foi utilizada uma célula de três eletrodos tendo como referência um eletrodo de prata/cloreto de prata (Ag/AgCl) saturado e platina (Pt) como eletrodo auxiliar. Como eletrólito utilizou-se uma solução de cloreto de sódio (NaCl) 0,1 mol/L. O ensaio de corrosão acelerado foi realizado em câmera de névoa salina em um equipamento marca Corrotest da Druckman, modelo CA-680, com solução de NaCl 5% com pH neutro a temperatura de 35 ºC ± 2 ºC, com pressão na linha de ar com 4 kgf e vazão de solução pulverizada foi de 1 a 2 mL/h. O período total de exposição foi de 30 dias. Foi criado um defeito artificial em forma de “X” com o objetivo de verificar a progressão da corrosão a partir de uma falha no revestimento. BRANDÃO, Mateus Cereza. ANTUNES, Bruna Carvalho. LOPES, Daniele Ferreira. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da.

PRÁTICAS DE CORROSÃO com padrões da literatura (Database Rruff, 2020). O padrão de difração é característico de material cristalino. Figura 3: Difratograma das cinzas. Fonte: Autores (2020). O espectro de impedância, das amostras revestidas sem e com adição de carga de cinza (1 e 5%), é mostrado no Diagrama de Nyquist apresentado na Figura 4. Ob- serva-se uma tendência à formação de semicírculos de diferentes tamanhos, os quais aumentam conforme aumenta o percentual de cinza adicionado. Pela extrapolação dos semicírculos para o eixo real (Z’), é possível determinar as resistências dos revesti- mentos e esses valores são mostrados na Tabela 1. Observa-se também a presença de difusão, indicado pela linha reta no final dos semicírculos, tipicamente observado em espectros de revestimentos atribuído à resistência à difusão do filme (DICK e FRAGA, 2012). Figura 4: Espectros de Impedância Eletroquímica (Diagrama de Nyquist) medidos no aço revestido sem e com cinzas (1 e 5%). Fonte: Autores (2020). BRANDÃO, Mateus Cereza. ANTUNES, Bruna Carvalho. LOPES, Daniele Ferreira. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da.

PRÁTICAS DE CORROSÃO Tabela 1: Valores de resistência dos revestimentos. Amostra Resistência (kOhm cm^2 ) Revestimento sem cinza (^) 0, Revestimento + 1% de cinza (^) 2, Revestimento + 5% de cinza (^) 2, Fonte: Autores (2020). A seguir, na Figura 5, são mostradas as imagens das amostras antes e após 30 dias de exposição à névoa salina. Observa-se um ataque corrosivo evoluindo para o generalizado na amostra com revestimento sem cinzas (Figura 5 a-b). No revestimento com 1% de cinzas observou-se um ponto de corrosão localizado (Figura 5c). Por fim, para o revestimento com 5% de cinzas, após 30 dias, não se observou processo corro- sivo. Figura 5: Imagens das amostras antes e após 30 dias de exposição em névoa salina (a-b) revestimento sem cinzas, (c-d) revestimento com 1% de cinzas, e (e-f) revestimento contendo 5% de cinzas. Fonte: Autores (2015).

Considerações finais

Foi proposta uma alternativa de reutilização das cinzas da combustão do carvão mineral adicionado-as como cargas em revestimentos anticorrosão. Os resultados in- dicam que, a adição de cinzas, altera a resistência do revestimento aumentando-a e, consequentemente, melhorando a propriedade barreira do revestimento, indicando o efeito benéfico da adição de cinzas.

Referências

AHMARUZZAMAN, M. A review on the utilization of fly ash. Progress in Energy and Combustion Science , v. 36, p. 327-367, 2010. BARRER, R. M. Hydrothermal chemistry of zeolites. London: Academic Press, 1982. BEHAK, L. Estabilização de um solo sedimentar arenoso do Uruguai com cinza de casca de arroz e cal. Dissertação (Mestrado em Engenharia) Programa de Pós-gra- duação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, 2007. CARVALHO, C. H. B. Oportunidades de negócios no setor elétrico com o uso do car- Capítulo 1 DESENVOLVIMENTO DE REVESTIMENTOS ANTICORROSÃO CONTENDO ADIÇÕES DE CINZAS DE CARVÃO MINERAL

PRADO, Jéssica Martins do.^1 ANTUNES, Bruna Carvalho.^2 LOPES, Daniele Ferreira.^3 RODRIGUES, Luciana Machado.^4 SILVA, Sabrina Neves da.^5 DOI: 10.46898/rfb.9786599175107.2. 1 Engenharia Química, Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 2 Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 3 Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 4 Engenharia Química, Especialização em Gestão de Processos Industriais Químicos (GESQUIM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] 5 Engenharia de Energia, Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais (PPCEM), Universidade Federal do Pampa - UNIPAMPA, Campus Bagé - RS. [email protected] APLICAÇÃO DO SUBPRODUTO DA FGD ( FLUE GAS DESULFURIZATION ) COMO ADITIVO ANTICORROSÃO EM CONCRETO ARMADO E TINTAS CAPÍTULO 2

PRÁTICAS DE CORROSÃO

Resumo

P

ropôs-se neste trabalho uma alternativa para reutilização do subproduto da dessulfurização gasosa proveniente de uma Usina Termoelétrica como aditivo anticorrosão adicionado ao concreto armado e em revestimentos protetores. O subproduto foi caracterizado como cristalino, rico em sulfato de cálcio e diâmetro médio 17,83 μm. A análise microscópica revelou partículas de formas variadas e tama- nho submicrométrico. Foi demonstrado que a adição de 6% em massa de subproduto em substituição ao cimento Portland melhora as propriedades mecânicas do material bem como diminui a taxa de corrosão do aço embutido no concreto. Já para o reves- timento, a adição de 0,5% em massa de subproduto aumenta a resistência à corrosão, mesmo em revestimentos contendo defeitos, indicando propriedade auto-reparadora. Para ambos os experimentos, comparou-se os resultados com amostras de referência (sem aditivo). Palavras-chave: Flue Gas Dessulfurization. Reutilização de resíduos. Geração termoe- létrica. Corrosão.

Introdução

As usinas termoelétricas (UTE’s), a fim de cumprir a legislação sobre as emissões de dióxido de enxofre (SO 2 ), utilizam a técnica FGD ( Flue Gas Desulfurization ) em suas instalações. O SO 2 é proveniente da queima do carvão, combustível rico em enxofre (S), e está ligado à formação de chuva ácida e ao efeito estufa. Em síntese, na FGD, o efluente gasoso contendo SO 2 , entra em contato com um adsorvente alcalino, geral- mente hidróxido de cálcio (Ca(OH) 2 ) gerando um subproduto seco, contendo sulfitos, sulfatos, cinzas e outras substâncias inertes. O subproduto da FGD é usado em grande escala na construção civil e na estabilização do solo, contudo, a geração do resíduo ultrapassa a quantidade que o mercado consegue absorver. Neste trabalho, um subproduto da FGD de uma UTE à carvão foi caracteriza- do por técnicas espectroscópicas: Difração de raios-x (DRX) e Espectroscopia Raman. Além disso, com intuito de conhecer o diâmetro médio e a morfologia das partículas, foram realizadas análises da distribuição de tamanhos e microscopia das partículas do material. Por fim, adicionou-se o subproduto ao concreto armado e em revestimentos protetores e avaliou-se a resistência à corrosão por técnicas eletroquímicas.

Referencial teórico

A queima de carvão mineral nas Usinas Termoelétricas gera energia, porém, pro- duz resíduos durante o processo. Estes são classificados como escórias, cinzas (leves e PRADO, Jéssica Martins do. ANTUNES, Bruna Carvalho. LOPES, Daniele Ferreira. RODRIGUES, Luciana Machado. SILVA, Sabrina Neves da.