Atualmente observa-se que uma grande parte das estruturas de concreto armado estão apresentando problemas relacionados à corrosão das armaduras, principalmente aquela iniciada pelos íons cloreto. Nesse sentido, muitos estudos estão sendo realizados a fim de prever o tempo necessário para que os íons cloreto atinjam a armadura, iniciando assim a propagação do processo corrosivo. Existem alguns parâmetros relacionados ao concreto e ao meio ambiente que exercem uma grande influência na penetração de íons cloreto. Entre os fatores relacionados ao concreto, verifica-se que o coeficiente de difusão de cloretos, a concentração superficial de cloretos, a relação água/cimento, a espessura de cobrimento, a presença e a quantidade de adições são alguns parâmetros que interferem na vida útil de projeto das estruturas. Já em relação às condições ambientais, os principais fatores que afetam a vida útil são a umidade relativa e a temperatura de exposição. Assim, procurou-se avaliar o efeito de tais variáveis na vida útil das estruturas, considerando as mesmas como grandezas aleatórias, apresentando um determinado valor médio e um desvio-padrão característico. Essas variáveis aleatórias foram inseridas em alguns modelos matemáticos que são empregados para a previsão da vida útil das estruturas − 2ª Lei de Fick e os modelos propostos por UJI et al. (1990) e por MEJLBRO (1996). A partir daí, realizou-se uma análise de confiabilidade a partir de um método de simulação numérica (Simulação de Monte Carlo) a fim de se determinar a probabilidade de falha no tempo para concretos feitos com diferentes tipos de cimento e adições, quando inseridos em condições ambientais distintas A fim de contribuir no processo de previsão da vida útil das estruturas quando inseridas em ambientes contendo cloretos, foi desenvolvido um modelo matemático baseado na análise em Grupos Focalizados (ou Focus Groups). Algumas das principais características do modelo proposto são a lógica empregada no seu desenvolvimento e a grande facilidade de aplicação do mesmo. O comportamento do modelo se mostrou consistente com os resultados de investigações experimentais realizadas por outros pesquisadores, onde o mesmo foi aplicado em um estudo de caso para verificar a resposta em relação à penetração de cloretos em alguns pontos de uma estrutura de concreto armado inserida em área salina.

Este trabalho apresenta um estudo da liga zinco-níquel obtida a partir de um banho ácido de cloretos, de formulação sugerida pela Boeing. A liga zinco níquel é uma proposta atual para a substituição de revestimentos de cádmio eletrodepositados, tanto na industria aeronáutica como na indústria automobilística. O interesse nesta substituição surge da necessidade de se encontrar um processo menos poluente ao meio ambiente e ao operador que aplica o revestimento, economicamente viável e que também atenda legislação ambiental, cada vez mais restritiva. As ligas zinco-níquel são de especial interesse, porque além de apresentarem as características descritas anteriormente, também conferem ao substrato ferroso, uma proteção do tipo catódico. O estudo aqui apresentado avaliou uma faixa de densidade de corrente de deposição, entre 0,5 e 5 A.dm-2 quanto aos teores de níquel das ligas formadas, a resistência a corrosão e outras características das ligas, através de curvas de polarização, voltametrias e ensaios de impedância eletroquímica e ensaios de névoa salina e outros ensaios . Especial atenção foi dada para a faixa de densidade de corrente considerada como ótima pela Boeing, entre 2 e 3 A.dm-2.

A corrosão da annadura é um dos principais problemas para um grande número de es1ruturas de concreto annado por causa da redução substancial da área de aço, da perda de aderência, da fonnação de fissuras e lascamento do concreto. O modelo tridimensional proposto por este trabalho é baseado no processo de corrosão iniciado por ataque de cloretos e propagado a partir de micropilhas de corrosão, utilizando o método dos elementos finitos. A influência da temperatura, da umidade relativa do concreto, da ligação dos cloretos com compostos do concreto, da fonnação de fissuras provenientes do carregamento e da resistência ôhmica do concreto são levados em consideração. O modelo é dividido em 4 módulos que interagem entre si, sendo eles: análise estrutural, transferência de calor, difusão de cloretos e corrosão eletroquímica. O modelo computacional para a análise estrutural utiliza dois procedimentos. No primeiro busca-se a resposta da estrutura para um carregamento instantâneo, considerando-se o material com comportamento elasto-viscoplástico, associado com modelos de annadura incorporada e fissuras distribuídas.No segundo, detennina-se a resposta da estrutura ao longo do tempo com a teoria da solidificação proposta por Bazant e Prasannan (1989), utilizando as cadeias Kelvin, apresentando ótimos resultados com uma grande economia computacional. O processo de transferência de calor é baseado na fonnulação tridimensional da equação de Helmholtz, com condições de contorno de fluxos provenientes da radiação solar, convecção e radiação, apresentando bons resultados em relação a fonnulações analíticas. Para análise de vigas com a variação da temperatura média diária, constatou-se que as mesmas se encontram em equilíbrio ténnico com o ambiente A análise de difusão de cloretos implementada apresentou um comportamento idêntico ao da segunda lei de Fick para casos unidimensionais. Para análises de vigas carregadas se constatou que as fissuras provenientes de cargas de serviço não influenciam o processo de difusão e que o coeficiente de difusão referencial é o principal parâmetro na análise. O modelo de corrosão eletroquímica é baseado na fonnulação proposta por Liu (1996), obtendo-se como resultado a taxa de corrosão em função do tempo.

Neste trabalho, foi estudada a síntese eletroquimica do pirrol sobre eletrodos de zinco e aço galvanizado em tartarato de sódio. De modo a avaliar a interação aço galvanizadoltartarato e zincoltartarato, foram empregadas as técnicas de voltametria cíclica, espectroscopia de impedância eletroquímica, Raman e análise morfológica. Através dos resultados verificou-se que há a formação de um filme de tartarato sobre as superficies galvanizadas que inibe a dissolução anódica do metal. Verificou-se que houve fonnação de polipirrol sobre substratos galvanizados em meio tartarato de sódio. No estudo da eletropolimerização do pirrol, a influência de parâmetros tais como concentrações do eletrólito, do tenso ativo e dos pigmentos e tempo e densidade de corrente na eletrodeposição foi investigada. Com o objetivo de melhorar as propriedades anticorrosivas dos filmes de polipirrol, foi estudada a incorporação de tensoativos e dos pigmentos de dióxido de titânio e fosfato de zinco comercial ZMP. Para avaliar os substratos metálicos e os filmes de polipirrol, foram empregadas as técnicas de voltametria ciclica e espectroscopia de impedância eletroquimica. A morfologia dos filmes poliméricos foi analisada por microscopia eletrônica de varredura. Os filmes de Ppy foram também caracterizados por espectros copia Raman. Os filmes de poliméricos em presença de moléculas tensoativos tornaram-se mais compactos e homogêneos. Com relação à incorporação de pigmentos nestes filmes, a adição destes tende a aumentar a resistência à corrosão.

Tratamentos superficiais permitem aliar as características selecionadas do material base às características do revestimento a ser formado. Neste aspecto, fenômenos eletroquímicos como a corrosão e passividade foram explorados neste trabalho a fim de promover a modificação das ligas Ni-Ti com vistas a diminuir a quantidade de níquel presente na superfície deste material. Desta forma, o estudo do comportamento eletroquímico da liga Ni-Ti, titânio e níquel foi realizado em diversos meios, sendo que, através da comparação dos resultados obtidos, tratamentos eletroquímicos foram propostos para a modificação superficial da liga Ni-Ti. Diversos métodos de análises foram utilizados na quantificação das modificações superficiais advindas dos tratamentos empregados, assim como na seleção de tratamentos a serem investigados em duas distintas aplicações: biomédicas – buscando aumentar a biocompatibilidade da liga Ni-Ti; e em eletrólise – buscando alcançar uma maior eficiência na produção de hidrogênio com o uso de eletrodos a base de Ni-Ti. Ensaios in vitro e em solução de Hank demonstram uma satisfatória biocompatibilidade da liga Ni- Ti mesmo sem a aplicação de tratamentos superficiais, também pôde ser verificada a influência negativa da rugosidade na biocompatibilidade dos materiais testados, a exceção do titânio. Os testes realizados utilizando a liga Ni-Ti como eletrodo na eletrólise de meios aquosos revelaram, através de parâmetros eletroquímicos, o efeito benéfico dos tratamentos superficiais utilizados, trazendo um ganho na eficiência de eletrólise sobre eletrodos Ni-Ti superficialmente modificados. / Surface treatments allow the combination between selected characteristics of the bulk material and the coating to be created. In this aspect, electrochemical phenomena, as corrosion or passivity were investigated to induce surface modification over Ni-Ti alloys, aiming to reduce the nickel concentration present on the material’s surface. For this reason, the study of the Ni-Ti alloy electrochemical behavior was carried out comparing the electrochemical behavior of the alloy with that of the pure elements (nickel and titanium) and the results were used to delimitate electrochemical treatments for Ni-Ti alloys. Different kind of analyses were used in the characterization of the surface modifications produced by the employed treatments. The surface treatments suggested in this work were tested in two different applications: biomedical – surface treatment to improve the biocompatibility of Ni-Ti alloys; and electrolysis – to develop catalytic activity for the hydrogen evolution reaction on Ni-Ti electrodes. The in vitro and Hank’s solution experiments showed a satisfactory biocompatibility for Ni-Ti, even without the use of any surface treatment. The results also demonstrated the negative influence of the roughness on the biocompatibility for all the tested materials, excluding for titanium. The proposed Ni-Ti surface treatment also resulted in the improvement of the efficiency of hydrogen evolution reaction on this material.

Esse trabalho teve como objetivo a obtenção de camadas duplas de diferentes monossilanos sobre um mesmo substrato de aço AISI 1010, bem como a avaliação de seu desempenho na proteção contra a corrosão do aço quando utilizado em combinação com diferentes tipos de tinta. Os resultados foram comparados àqueles obtidos com amostras de aço fosfatizadas. A obtenção das camadas de silanos se deu através do método de imersão. O estudo compreendeu a fixação de parâmetros para a obtenção das camadas e a análise das mesmas por meio da técnica de espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE) em meio de NaCl 0,1 M. Os silanos utilizados nesse trabalho foram os seguintes: AAPTS (Aminoetilaminopropiltrimetoxisilano), PhTMS (Feniltrimetoxisilano), GPTMS (Glicidoxipropiltrimetoxisilano), TEOS (Tetraetoxisilano), VS (Viniltrietoxisilano) e VTMOS (Viniltrimetoxisilano). A partir dos resultados de EIE foi escolhido o melhor tempo de hidrólise e o melhor solvente para cada silano e a partir daí foram formadas as camadas duplas, combinando diferentes silanos. A análise por EIE também foi utilizada para verificar se a camada dupla de diferentes silanos realmente oferecia uma maior proteção do que uma camada simples. Com a vantagem em termos de proteção dada pela camada dupla, os substratos silanizados foram pintados com uma demão de tinta acrílica ou tinta poliuretânica (PU). A partir de então, a combinação silanos/tinta foi avaliada por meio de testes de aderência, para verificar a adesão das tintas ao substrato silanizado, e por meio de ensaios de névoa salina para verificar a proteção conferida à amostra por essa combinação. Também foram feitos ensaios de microscopia eletrônica de varredura e espectroscopia de energia dispersiva (MEV/EDS) para avaliar a presença de silício nas camadas de silanos já formadas. De uma maneira geral, os resultados dos testes de aderência para as amostras silanizadas foram tão bons quanto os resultados das amostras fosfatizadas. Já para a névoa salina, os resultados foram, em sua maioria, inferiores aos resultados das amostras fosfatizadas. Apesar de não superar as amostras fosfatizadas em todos os quesitos avaliados, os resultados com revestimentos de silanos mostraram-se promissores. / The aim of this work is to obtain double layers of different mono-silanes over the same AISI 1010 steel substrate, as well as to evaluate its performance in the protection against steel corrosion when used in combination with different kinds of paints. The results obtained were compared with the results obtained to phosphated samples. Obtaining of silane layers was given by the dip-coating method. The study comprehended the establishment of the layers obtaining parameters and the layers analysis by the electrochemical impedance spectroscopy (EIS) method in a NaCl 0,1M electrolyte. The silanes used in this work were the following: AAPTS (Aminoethylaminopropyltrimethoxysilane), PhTMS (Phenyltrimethoxysilane), GPTMS (Glycidoxypropyltrimethoxysilane), TEOS (Tetraethoxysilane), VS (Vinyltriethoxysilane) and VTMOS (Vinyltrimethoxysilane). From the EIS results, the best hydrolysis time and the best solvent to each silane were chosen and then the silane double layer was formed, being each layer made from a different silane. The EIS analysis was also used to verify that the double layer of different silanes really offered greater protection than a single layer. With the advantage in terms of protection given by the double layer, the silane double layered substrates were painted with a single coating of acrylic or polyurethane (PU) paint. From this point, the combination silane/paint was evaluated on their adherence and performance in salt spray tests to verify the protection given to the sample for that combination. Scanning electron microscopy and energy dispersive spectroscopy (SEM/EDS) were also made to evaluate the silicon levels in silylated substrates. In general, the results of adhesion tests to the silylated samples were as good as the results of phosphated samples. For the salt spray tests, the results were, in most cases, lower than the results of phosphated samples. Though not overcoming the phosphated samples in all queries assessed, the results with silane coatings are shown to be quite promising.

Na presente tese realizou-se um estudo a respeito da tribocorrosão, isto é, atuação simultânea dos mecanismos de desgaste e corrosão, da liga Ti6Al4V, da mesma liga nitretada e dela recoberta por filmes DLC obtidos por PACVD em meio fisiológico simulado, considerando que ligas de titânio são amplamente empregadas em próteses sujeitas a esforços e os filmes a base de carbono apresentam grande potencial como biomaterial. Paralelamente foi estudada a obtenção de filmes DLC sobre titânio através de uma técnica pouco usual para aquisição destes revestimentos, a eletrodeposição. As amostras nitretadas foram caracterizadas ao MEV, por difração de raios X e microdureza. Os filmes produzidos por PACVD foram caracterizados ao MEV, espectroscopia Raman e a dureza, através de nanoidentação. Para os diferentes materiais, ensaios eletroquímicos, em solução fisiológica simulada, foram realizados a fim de verificar a resistência à corrosão e ensaios de desgaste a seco, para avaliar o comportamento tribológico.O comportamento frente à tribocorrosão, onde os mecanismos de desgaste e de corrosão atuaram simultaneamente, foram realizados para a liga, liga nitretada e filmes DLC depositados por PACVC. A liga Ti6Al4V mostrou-se bastante resistente à corrosão, apesar do pobre comportamento tribológico. Ensaios de tribocorrosão confirmaram a boa resistência à corrosão da liga, mesmo com os mecanismos de desgaste e corrosão atuando simultaneamente. A camada de nitretos, obtida do processo de nitretação, apresentou melhora no comportamento tribológico, frente à corrosão e tribocorrosão. Filmes DLC apresentaram excelente resistência ao desgaste e à corrosão quando ensaios foram realizados separadamente. Ensaios de tribocorrosão mostraram a falha prematura do filme quando da atuação simultânea dos mecanismos. O estudo paralelo a respeito da eletrodeposição confirmou a possibilidade de obtenção de filmes DLC através desta técnica, a temperatura ambiente. Os filmes foram avaliados por espectroscopia Raman e testados quanto à resistência à corrosão e ao desgaste. A dureza dos filmes foi avaliada por nanoidentação e a morfologia, verificada ao MEV e AFM. Filmes obtidos a partir de acetonitrila apresentaram uma melhora na resistência à corrosão comparado ao titânio puro, enquanto que os filmes obtidos de DMF comportaram-se similarmente ao titânio, possivelmente pela presença de trincas nanométricas. Relativo à resistência ao desgaste, os filmes obtidos de DMF, mostraram-se mais eficazes. / In the present work it was performed a study about tribocorrosion performance of Ti6Al4V bare alloy and the same alloy Ti6Al4V nitrided or even recovered by DLC films in simulated physiologic environment considering the extensive application of this alloy in loaded implants and the possibility to use DLC films as a biomaterial. At the same time, it was studied the electrodepositon of DLC films onto titanium. Nitride samples were characterized by SEM (scanning electron microscopy), X ray diffraction and microhardness. The DLC films obtained by PACVC technique were characterized by SEM, Raman spectroscopy and nanoidentation. Corrosion experiments were conducted in simulated physiologic environment. The tribologic behavior was evaluated by dry wear tests. Tribocorrosion behavior, with corrosion and wear mechanisms acting simultaneously, was evaluated for the bare alloy, nitrided alloy and DLC films obtained by PACVD technique. The alloy is quite resistant to corrosion despite its poor tribological behavior. Tribocorrosion tests confirmed the good resistance to corrosion even when the degradation mechanisms of wear and corrosion act simultaneously. The nitride compound layer improved the tribological, corrosion and tribocorrosion behavior. DLC films presented high performance to either corrosion or wear mechanisms, however a catastrophic failure of the coating was observed in tribocorrosion tests. A parallel study confirmed the possibility of obtaining DLC films by a electrodeposition technique at room temperature. Raman measurements, corrosion and wear tests were performed. The hardness of the films was evaluated by nanoidentation. Films obtained from acetonitrile present a better corrosion resistance with respect to pure titanium. Films obtained from DMF presented a similar corrosion behavior as presented by titanium probably due the presence of some detected nanocracks. The films obtained from DMF presented a better tribological behavior.

Estudou-se neste trabalho o comportamento à fadiga e à corrosão-fadiga de juntas soldadas de Inconel 625 que poderiam ser empregadas em plataformas off-shore em alimentadores ("risers"). Um dos pontos mais susceptíveis a sofrer esses processos de degradação é a solda circunferencial entre os tubos, uma vez que são geradas tensões devido ao processo de soldagem, e fluem no interior destes; soluções contendo elementos agressivos como cloretos, gás carbônico, entre outros. Os testes utilizados para avaliação desses fenômenos consistiram em curvas de polarização para caracterização do comportamento à corrosão, ensaios de tração ao ar e em presença do meio corrosivo, ensaios de fadiga e corrosão fadiga em máquinas tipo excêntrica, sendo os ensaios monitorados com sistema da aquisição de dados adequado. Esta liga demonstrou uma boa resistência a corrosão com um potencial de pite de 0,6 V, e uma boa durabilidade frente a fadiga e corrosão-fadiga, resistindo mesmo em tensões superiores às de trabalho a mais de 5 milhões de ciclos. / It was studied the fatigue and corrosion fatigue behavior of welded specimens of a nickel base alloy, namely Inconel 625, that may be used in oil and gas production in off-shore plants like risers. One of the most susceptible regions, to suffer these processes of degradation, are the circumferential welds between pipes due to stress concentration from the welding process. The environment inside these pipes may contain aggressive elements like carbonic gas and chlorides among others and low pH. The tests used, in this work, to evaluate these phenomena, were polarization curves, slow strain rate technique, in air and in the presence of corrosive medium and fatigue and corrosion-fatigue tests using an eccentric type machine and an data acquisition system. This alloy shows a good corrosion resistance and a good behavior considering fatigue and corrosion fatigue tests, where even in stress levels higher than the ones used in service conditions, the number of cycles to failure of the specimens surpassed 5 million cycles.

A exploração do petróleo em campos do Pré-Sal, iniciada em 2008, constitui um desafio para o desenvolvimento de materiais de engenharia. Estudos recentes estimam para exploração desse óleo condições de processo mais severas que as atuais, como temperatura, pressão, concentração de CO2 e H2S. Esse cenário pode culminar em processos de deterioração mais críticos que os atuais, principalmente taxas de corrosão críticas nos equipamentos e tubulações de processo. O presente trabalho se fundamenta na necessidade do estudo da viabilidade da aplicação de materiais alternativos aos atualmente empregados. A revisão bibliográfica aborda os principais mecanismos de deterioração esperados para os equipamentos dos sistemas de tratamento de óleo, de água produzida e de gás, além das propriedades gerais dos polímeros. A metodologia utilizada consiste na aplicação atual de FRP e PVC nos processos envolvidos e na avaliação e classificação das possíveis formas de deterioração de cada meio avaliado, considerando o uso desses materiais e de revestimentos orgânicos em aço carbono. Por fim, os materiais pesquisados serão classificados segundo as aplicações e limitações quanto às condições de processo previstas. / The exploitation of recently discovered fossil fuel in reservoirs under the salt layer became a challenging field to the development of new engineering materials. Recent studies estimates more severe process conditions that the usually known, such as temperature, pressure, CO2 and H2S concentrations, which may result in critical damage mechanism in equipments and process piping, especially high corrosion rates. This dissertation is based on the need of studying alternative materials to be applied at these conditions. The review presents the expected damage mechanisms to the oil, produced water and gas treatment plant. General properties of polymers have been understood by its classifications. The methodology used is based on a search of polymeric materials already applied at similar conditions. Organic resins used as internal coatings of metallic equipments and piping will be also evaluated. Finally, the studied materials will be evaluated and compared by a criteria developed in this study.

Segundo Carvalho (2004) os ácidos naftênicos e sulfetos não atacam de modo significativo os aços revestidos com Nb2O5, descortinando um enorme campo de potencial aplicação na indústria petroquímica. Neste sentido, objetivando-se caracterizar os revestimentos à base de Nb2O5 frente à corrosão, foram organizados e analisados dados experimentais obtidos em campo, de equipamentos operacionais revestidos da Refinaria Duque de Caxias (REDUC), em Duque de Caxias, RJ. Esta dissertação propõe apresentar estes resultados experimentais, a partir de uma pesquisa embrionária desenvolvida pela PETROBRAS e o Professor Miranda da COPPE (UFRJ), avaliando-se o comportamento dos revestimentos com Nb2O5 em meios corrosivos, encontrados tipicamente na indústria de petróleo. Esta avaliação foi executada mediante inspeção visual das superfícies revestidas destes equipamentos e dos corpos-de-prova revestidos ensaiados em tanques de armazenamento, comparativamente aos equipamentos e corpos-de-prova sem proteção. Os resultados obtidos permitiram concluir que o revestimento de Nb2O5 que se apresentou íntegro após a campanha dos equipamentos, demonstrou relativa resistência à corrosão frente aos meios expostos contendo ácidos naftênicos, sulfetos, cloretos, carbonatos e atmosferas industriais existentes nos processos de refino. Em relação aos corpos-de-prova revestidos com Nb2O5 e comparados aos pintados com tinta epóxi expostos nos tanques de armazenamento, observou-se a superior resistência à corrosão por frestas dos corpos-de-prova com revestimento de Nb2O5. Porém, não foi possível descartar a presença de oxidação nos mesmos, provavelmente devido à porosidade do revestimento. A literatura aponta para a elevada estabilidade em altas temperaturas deste revestimento de Nb2O5; porém, para se concluir a respeito da eficiência deste revestimento frente à corrosão na indústria do petróleo é necessário uma maior avaliação microestrutural e metodológica do mesmo após a exposição. / According to Carvalho (2004) and the naphthenic acid attack of sulfides does not significantly steels coated with Nb2O5, uncover a huge field of potential application in petrochemical industry. In this sense, aiming to characterize the coatings based on Nb2O5 against corrosion, were organized and analyzed experimental data obtained in the field of operating equipment coated in Duque de Caxias Refinery (REDUC), in Duque de Caxias, RJ. This dissertation proposes to present the experimental results from a research embryo developed by PETROBRAS and Professor Miranda of COPPE (UFRJ), is evaluating the behavior of Nb2O5 coatings in corrosive media, typically encountered in the petroleum industry. This evaluation was performed by visual inspection of the coated surfaces of equipment and bodies-of-proof coated tested in storage tanks, compared to equipment and bodies-of-evidence without protection. This dissertation proposes to present these experimental results, evaluated the behavior of Nb2O5 coatings in corrosive media, typically encountered in the petroleum industry. This evaluation was performed by visual inspection of the coated surfaces of equipment and bodies-of-proof coated tested in storage tanks, compared to equipment and bodies-of-evidence without protection. The results showed that the Nb2O5 coating of which was full of equipment after the campaign, showed relative resistance to corrosion due to exposed media containing naphthenic acids, sulfides, chlorides, carbonates and atmospheres of existing industrial processes in refining. For proof-of-body coated with Nb2O5 and compared to painted with epoxy paint exposed in storage tanks, there was a higher resistance to corrosion by holes with proof-of-body coating of Nb2O5. However, we could not discard the presence of oxidation on them, probably because the porosity of the coating. The literature points to the high stability at high temperatures the coating of Nb2O5, but to conclude about the efficiency of this coating against the corrosion in the petroleum industry requires a greater microstructural evaluation of the methodological and even after the exposure.