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corrosao, aço 1020
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Blucher Proceedings
V Encontro Cientfico de Fsica Aplicada
Anlise da corroso do ao 1020 por meio
do processamento de sinais Alves, L. M.1; Prado, A. R.1; Cavalieri, D.C.1; Pereira, F. G.1; Oliveira, J. P.2
1 Instituto Federal do Esprito Santo, Serra, ES, Brasil
2 Universidade Federal do Esprito Santo, Vitria, ES, Brasil
Resumo
As tcnicas de monitoramento e anlise da corroso esto se desenvolvendo a cada dia, entretanto, ainda um universo pouco explorado. Nesse sentido, o processamento de sinais pode ser uma ferramenta poderosa para a anlise da corroso metlica. Assim, este trabalho est prope um mtodo de anlise de corroso metlica atravs da aplicao da Transformada de Fourier nos sinais de tenso eltrica provenientes do rudo eletroqumico em um eletrodo de ao 1020. Atravs da anlise matemtica dos sinais obtidos, foi possvel verificar o comportamento da passivao do ao, sendo possvel diferenciar e identificar se o ao est sofrendo degradao ou proteo, validando o desenvolvimento do mtodo proposto.
Palavras chaves: Corroso, Rudo Eletroqumico, Processamento de Sinais.
1. IntroduoA corroso um processo espontneo caracterizado
por reaes qumicas e eletroqumicas que ocorrem na
superfcie de materiais slidos. A tcnica de anlise da
corroso por meio do rudo eletroqumico muito
promissora e consiste na interpretao das variaes
espontneas e de pequena amplitude, de corrente ou
de tenso ao longo do tempo [1]. Nesse trabalho foram
utilizados os dados provenientes das flutuaes da
tenso medidos atravs do potencial de circuito aberto
para a aplicao de tcnicas de processamento de
sinais, a fim de propor um mtodo de anlise de
corroso simples e de baixo custo.
2. Materiais e MtodosNesse estudo foram utilizadas quatro placas de ao
1020, uma soluo de cloreto de potssio (KCl,
Cromoline) com concentrao de 20 mil ppm, uma
soluo de hidrxido de sdio (NaOH, Cromoline) com
pH 11, eletrodo de referncia Ag/AgCl e potenciostato
Autolab Modelo PGSTAT101 Metrohm.
Para o desenvolvimento do trabalho, foram utilizadas
placas de ao 1020 com reas expostas iguais a 18
mm devidamente isoladas com resina epxi. A escolha
do ao 1020 justifica-se por ser de baixo custo e
largamente utilizado na indstria. Para a realizao dos
experimentos foi montada uma clula eletroqumica
com posio definida para os eletrodos de ao
(distncia entre os eletrodos: 5 mm) e o eletrodo de
referncia.
Com o auxlio do potenciostato foi possvel medir e
arquivar as variaes temporais do potencial de circuito
aberto entre os eletrodos idnticos de ao 1020. Os
ensaios de rudo eletroqumico foram realizados em
duas solues aquosas diferentes, com o intuito de
identificar dois comportamentos distintos do metal.
Uma das solues era composta de cloreto de potssio
a 20 mil ppm, onde o material apresentou o
comportamento de corroso e a outra com NaOH, onde
o ao apresentou o comportamento de passivao pela
formao de uma camada de hidrxido de ferro (III).
Atravs de ferramentas de processamento de sinais
como a transformada de Fourier e a Densidade
Espectral de Potncia foi possvel estudar e distinguir o
comportamento do metal nos dois meios aquosos
distintos. Para verificar a influncia temporal nos
processos as analises foram realizadas por 30, 60 e 90
minutos.
3. Resultados e DiscussesNa Figura 1 so apresentados os dados de rudo
eletroqumico do ao 1020 na soluo de cloreto e
hidrxido a pH 11.
Blucher Proceedings
V Encontro Cientfico de Fsica Aplicada
Figura 1: Dados de rudo eletroqumico do ao 1020.
Nota-se claramente as diferenas do comportamento
entre esses dois meios eletrolticos. O processo de
corroso promove a reduo do potencial do sistema,
j a passivao promove a elevao do sinal devido a
barreira de potencial gerada pela adeso do filme de
hidrxido de ferro (III) sobre o ao.
Em seguida foi utilizada a Transformada de Fourier
com o objetivo de extrair informaes dos dados de
rudo eletroqumico. Tal transformao permite a
anlise dos dados no domnio da frequncia. [3]
A Figura 2 mostra os resultados da transformada de
Fourier sobre os dados do rudo eletroqumico. Com
essa informao possvel estabelecer um parmetro
relacionado ao ponto de invariabilidade dos sinais
estudados, sendo esse parmetro a intensidade da
componente de frequncia zero.
Figura 2: Transformada de Fourier sobre o Rudo Eletroqumico
Em processos corrosivos, a perda de massa do ao
est relacionada com os processos oscilatrios de
oxidao e reduo, que provocam a variao na
corrente e na tenso. Dessa forma, metais que
apresentam uma maior resistncia corroso,
possuem maiores amplitudes na magnitude de seu
sinal na frequncia zero, indicando maior
invariabilidade do sinal [2]. Comparando-se os
resultados, percebe-se que no ao imerso em soluo
de NaOH (curva em vermelho) h a formao de
camada passivadora, tornando o ao mais resistente
corroso, pois sua amplitude na frequncia zero
maior que a do ao imerso em soluo de KCl. A
equao abaixo apresenta outra ferramenta de anlise,
denominada Densidade Espectral de Potncia (PSD
Power Spectral Density).
(1)
Essa ferramenta permite analisar o contedo de
potncia de um sinal em relao frequncia [3].
Apesar de as placas de ao 1020 possurem a mesma
composio qumica, atravs da anlise do PSD
possvel observar a diferena de comportamento entre
as solues. Nesse caso, o PSD revela a maior
invariabilidade do ao presente na soluo de
hidrxido, conforme observado na curva em vermelho
na Figura 3, pois revela um aumento da sua potncia
na frequncia zero.
Figura 3: Densidade Espectral de Potncia do Rudo Eletroqumico.
Essa elevao da potncia esperada devido
formao da camada passivadora resultante da ao
dos ons provenientes da dissoluo da base em meio
aquoso, que formam uma espcie de barreira de
proteo que dificulta a troca de eltrons presentes no
ao com o meio.
4. Consideraes finaisCom os dados obtidos nesse trabalho possvel
constatar que a tcnica de processamento de sinais
apresenta grande perspectivas de contribuies ao
estudo eletroqumico de corroso em processos
industriais e sem elevado custo operacional.
5. Referncias[1] Zaveri, N.; Sun, R.; Zufelt, N.; Zhou, A.; Chen, Y.
Electrochimica Acta, v. 52, p. 5795-5807, 2007.
[2] Cottis, R. A.; Al-Awadhi, M. A. A.; Al-Mazeedi, H.;
Turgoose, S. Electrochimica Acta, v. 46, p. 36653674,
2001.
[3] Loto, C. A.; Int. J. Electrochem. Sci., v. 7, p. 9248-
9270, 2012.
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