Corrosion Module

Para Modelagem de Processos de Corrosão Eletroquímica e Projeto de Proteção Catódica

Corrosion Module

Uma estrutura de aço submersa em água marinha é protegida contra a corrosão por 40 ânodos de sacrifício. Esse exemplo reproduz a distribuição de potencial na superfície da estrutura protegida assumindo uma corrente limitante constante para redução do oxigênio na superfície protegida.

A Corrosão Eletroquímica Está Por Toda a Parte

A corrosão custa ao mundo mais de 1 trilhão de dólares por ano. A maioria das corrosões ocorre devido a processos de reação eletroquímica que ocorrem debaixo d'água e em ambientes molhados ou úmidos. O Corrosion Module permite aos engenheiros e cientistas investigarem esses processos, obterem um entendimento da extensão a que a corrosão poderia ocorrer no tempo de vida de uma estrutura e implementarem medidas preventivas para inibir a corrosão eletroquímica a fim de proteger suas estruturas. O módulo pode ser usado para simular a corrosão na microescala a fim de investigar os mecanismos fundamentais e em escalas mais altas para determinar como proteger estruturas maciças ou longas contra a corrosão.

Entender a Corrosão é Fundamental

O Corrosion Module inclui recursos, interfaces e modelos de exemplo que permitem uma abordagem direta à simulação de todos os processos eletroquímicos, como corrosão galvânica, alveolar e por frestas. O transporte em materiais corrosivos e corroídos é levado em conta através da modelagem dinâmica de mudanças na superfície corroída e no eletrólito em contato com essa superfície. O Corrosion Module inclui interfaces padrão para modelar o potencial de corrosão e distribuições de corrente em processos de corrosão onde as cinéticas de reação eletroquímica podem ser descritas pelas equações de Tafel, Butler-Volmer ou outras equações definidas pelo usuário. As reações eletroquímicas são totalmente resolvidas junto com potenciais elétricos em eletrólitos e estruturas metálicas, reações químicas homogêneas e fenômenos exclusivos a processos de corrosão como a mudança no formado de uma superfície metálica por causa da corrosão.

Outras imagens:

  • Concentrações de espécies de corrosão ao longo do comprimento de uma fresta Concentrações de espécies de corrosão ao longo do comprimento de uma fresta
  • Potencial eletrolítico no casco de um navio durante ICCP Potencial eletrolítico no casco de um navio durante ICCP
  • Concentração de ferro e contornos do potencial eletrolítico no estudo de distribuição da corrente terciária na corrosão galvânica de um prego galvanizado. Concentração de ferro e contornos do potencial eletrolítico no estudo de distribuição da corrente terciária na corrosão galvânica de um prego galvanizado.

Otimizando Sistemas de Proteção Contra a Corrosão

O Corrosion Module também permite projetar sistemas de proteção contra a corrosão eficientes. Isso inclui a simulação da Proteção Catódica por Corrente Impressa (ICCP), ânodos de sacrifício e proteção anódica, onde a corrente anódica é impressa sobre material corrosivo para forçar a passivação.

Usando o Corrosion Module para investigar os mecanismos de proteção específicos na microescala, é possível extrair parâmetros que podem ser usados para simular estruturas maiores, por exemplo, crescimento de filmes de hidróxido em estruturas protegidas. Pode-se importar arquivos CAD contendo projetos no COMSOL Multiphysics e então configurar a descrição do processo de proteção. Ao identificar na estrutura regiões suscetíveis à corrosão acelerada, é possível especificar o posicionamento de ânodos sacrificiais e onde correntes de proteção catódicas ou anódicas devem ser impressas.

Outra aplicação do módulo é estimar o efeito de correntes de fuga sobre a corrosão de estruturas enterradas ou submersas. O módulo também pode ser usado para otimizar o posicionamento de eletrodos protetores para evitar esse mecanismo de corrosão. Quando projetados corretamente, esses eletrodos mediam a absorção de correntes de fuga sem corroer a estrutura posicionada próximo a uma fonte de corrente de fuga, por exemplo, uma via férrea.

Modelando os Efeitos Estendidos da Corrosão Eletroquímica

O impacto que a corrosão pode ter sobre uma estrutura com o tempo pode ser simplesmente catastrófico. Conforme a corrosão vai eliminando o material de uma estrutura, ela compromete sua integridade estrutural.

Em alguns casos, pode-se desejar fazer uma análise estrutural junto com uma análise da corrosão para verificar quais partes da estrutura estão sujeitas a altas tensões e deformações. A corrosão nessas partes pode ser devastadora, portanto, é preciso garantir que elas sejam protegidas. Para entender os efeitos da corrosão e otimizar o projeto de proteção contra a corrosão, é possível combinar o Corrosion Module com o Structural Mechanics Module. Isso graças à ampla capacidade do COMSOL Multiphysics, que permite acoplar diretamente modelos feitos em um módulo a qualquer outro módulo.

Em outros casos, escoamentos turbulentos e multifásicos precisam ser combinados ao transporte de espécies químicas. Pode-se usar então o CFD Module junto com as interfaces de transporte de massa no Corrosion Module para obter descrições precisas do transporte de massa.

Submarines: Corrosion Protection or Enemy Detection?

Oil Platform Corrosion Protection Using Sacrificial Anodes

Crevice Corrosion with Electrode Deformation

Ship Hull Corrosion Mitigation

Cathodic Protection of Steel in Concrete

Model of a Diffuse Double Layer

Electrochemical Impedance Spectroscopy

Cyclic Voltammetry at an Electrode

Atmospheric Corrosion

Galvanized Nail