Características e padrões de corrosão em fendas em titânio
A corrosão em fendas é um fenômeno de corrosão localizada que normalmente ocorre em fendas-de encaixe apertado. Essas lacunas podem surgir do projeto estrutural (como conexões de flange, superfícies de gaxetas, expansões de tubo-a{3}}folha de tubo e juntas aparafusadas ou rebitadas) ou devido à formação de incrustações e depósitos cobrindo superfícies. Os primeiros estudos sugeriram que o titânio não sofre corrosão em fendas em ambientes de água do mar e névoa salina. No entanto, pesquisas posteriores revelaram que equipamentos de titânio podem sofrer corrosão em frestas em meios de cloreto de alta-temperatura (por exemplo, trocadores de calor de água do mar), gás de cloro úmido (por exemplo, casco de gás de cloro úmido-e-condensadores de tubo), inibidor de oxidação-contendo soluções de ácido clorídrico, ácido fórmico e soluções de ácido oxálico.
A corrosão em fendas do titânio é influenciada por vários fatores, incluindo temperatura ambiente, tipo e concentração de cloreto, valor de pH, tamanho da fenda e forma geométrica. Além disso, fendas formadas entre titânio e materiais não{1}}metálicos (como PTFE ou amianto) são mais suscetíveis à corrosão em fendas do que aquelas formadas entre superfícies de titânio.
Características e padrões de corrosão em fendas de titânio
1. Presença de período de incubação
A corrosão em fendas normalmente passa por um período de incubação, cuja duração depende de vários fatores, como temperatura ambiente, tipo e concentração de cloreto, concentração de oxidante, materiais de contato, pH da solução e dimensões das fendas. Em soluções de cloreto de sódio, maior concentração de íons cloreto, aumento de temperatura e menor pH encurtam o período de incubação, tornando a corrosão mais sensível.
2. Mudanças na composição da solução para fendas
A composição da solução dentro da fenda difere daquela da solução a granel. Geralmente, a concentração de oxigênio é menor dentro da fenda, enquanto as concentrações de cloreto e íons hidrogênio são maiores, levando a uma diminuição significativa no pH (que pode cair abaixo de 1). Além disso, o potencial do eletrodo dentro da fenda torna-se mais negativo, tornando o titânio mais ativo. Estudos eletroquímicos indicam que a suscetibilidade à corrosão em frestas do titânio segue a ordem: Cl⁻ > Br⁻ > I⁻, o que significa que ambientes de cloreto representam o maior risco, ao contrário do comportamento de corrosão por pites do titânio.
3. Natureza localizada da corrosão
A corrosão em frestas geralmente ocorre em áreas específicas dentro da fresta, e não em toda a superfície. Uma vez terminado o período de incubação, a corrosão progride rapidamente devido a um mecanismo autocatalítico, levando eventualmente à perfuração localizada e à falha.
4. Fenômeno de Absorção de Hidrogênio
Durante a corrosão em frestas, a absorção de hidrogênio é frequentemente observada, e o exame microscópico pode revelar hidretos semelhantes a agulhas em titânio. À medida que o teor de hidrogênio aumenta, os hidretos superficiais se acumulam, acelerando a corrosão. Enquanto isso, o hidrogênio se difunde no metal, e a precipitação interna de hidreto pode servir como um local de iniciação de trincas para trincas por corrosão sob tensão, aumentando o risco de fragilização e fratura do material.
5. Etapas do Processo de Corrosão
A corrosão em fendas de titânio ocorre em dois estágios:
Período de incubação: Inicialmente, o oxigênio é consumido igualmente dentro e fora da fenda através de reações catódicas. À medida que o oxigênio se esgota dentro da fenda, as reações catódicas ocorrem apenas externamente, enquanto a dissolução anódica do titânio domina dentro da fenda.
Período de dissolução ativa: Com o acúmulo contínuo de íons de titânio na fenda, os íons cloreto migram para dentro para manter o equilíbrio de carga. Os íons de titânio hidrolisam, formando hidróxido de titânio (Ti(OH)₄), que desidrata em TiO₂. A reação de hidrólise reduz o pH, rompendo ainda mais o filme passivo e acelerando a corrosão.
6. Influência da Geometria da Fenda
A corrosão em frestas é afetada por fatores geométricos, como comprimento e largura da fresta e a proporção entre a área de superfície interna e externa. Resultados experimentais mostram que fendas estreitas (larguras inferiores a 0,5 mm) são significativamente mais propensas à corrosão do que fendas mais largas. Estes efeitos devem ser determinados através de estudos experimentais específicos e não de previsões teóricas.
7. Medidas de Prevenção
Para melhorar a resistência à corrosão do titânio na redução de ácidos inorgânicos e reduzir a suscetibilidade à corrosão em frestas, ligas de titânio como Ti-Pd e Ti-Ni-Mo são comumente usadas, pois oferecem desempenho superior em comparação ao titânio comercialmente puro, especialmente ligas de Ti-Pd. Além disso, os seguintes tratamentos de superfície podem aumentar a resistência do titânio à corrosão em frestas:
Revestimento de paládio: A aplicação de um revestimento de paládio nas áreas com fendas aumenta a resistência à corrosão.
Tratamento de oxidação térmica: Forma uma camada de óxido estável, melhorando a resistência à corrosão.
Oxidação Anódica: Melhora o filme de passivação, aumentando a resistência à corrosão.
Conclusão
A corrosão em fendas de titânio é influenciada por fatores ambientais, composição da solução e geometria da fenda, progredindo através de uma fase de incubação e dissolução ativa. A natureza autocatalítica da corrosão em frestas permite que ela se desenvolva rapidamente uma vez iniciada, levando à falha do equipamento. Para ambientes de alto-risco, a seleção de materiais de liga apropriados, a otimização do projeto estrutural e o emprego de tratamentos de superfície adequados podem mitigar efetivamente o risco de corrosão em fendas de titânio.
