Um trocador do tipo casco e tubos especificado para uma década começa a vazar no terceiro ano. A água de resfriamento passou no teste de dureza e a torre parecia limpa, no entanto, os tubos de aço-carbono estão perfurados por pites e o latão-almirantado ficou vermelho-cobre nas entradas. A corrosão é o item silencioso na conta de um sistema de resfriamento. Ela não se anuncia até que um tubo falhe, uma bomba trave ou um trocador de calor perca desempenho e, quando isso acontece, o reparo é uma parada em vez de um ajuste de dosagem. A alavanca que previne a maior parte disso é um inibidor de corrosão adequado aos seus metais, à sua água e ao restante do programa de tratamento.
A versão resumida: Um inibidor de corrosão é um produto químico dosado na água para retardar a perda de metal mantendo um fino filme protetor sobre a superfície metálica. Os inibidores se dividem em três grupos conforme a forma como interrompem a célula de corrosão: anódicos (passivantes) formadores de filme, como o molibdato e os antigos cromato e nitrito; catódicos (precipitantes) formadores de filme, como o zinco; e mistos / de adsorção formadores de filme, os azóis que protegem o cobre e o latão. Os metais amarelos são protegidos por azóis: tolitriazol (TTA), benzotriazol (BTA) ou mercaptobenzotiazol (MBT). O aço-carbono é protegido por molibdato, fosfonatos e zinco, quase sempre em mistura, e fosfonatos como o HEDP e o PBTC funcionam duplamente como inibidores de incrustação e de corrosão. Os programas reais são misturas multicomponentes ajustadas à água e à metalurgia, verificadas com cupons de corrosão.
Parte do nosso guia de Inibidores de Corrosão — compare químicas anódicas, catódicas, VCI e formadoras de filme orgânico e encontre o grau certo para o seu sistema.
Como um inibidor de corrosão realmente funciona
A corrosão aquosa é eletroquímica: o metal se dissolve nos sítios anódicos (o ferro passa a Fe²⁺) enquanto uma reação de redução, normalmente a redução do oxigênio, consome os elétrons nos sítios catódicos. As duas semirreações estão acopladas, portanto um inibidor só precisa interferir em uma delas para retardar toda a célula, e faz isso mantendo um filme. O manual de corrosão de água de resfriamento da Veolia classifica os inibidores conforme a semirreação que suprimem.
Inibidores anódicos (passivantes) reforçam um filme de óxido sobre as áreas anódicas e interrompem a dissolução do metal, protegendo em concentrações econômicas com um filme tenaz. Eles trazem uma contrapartida real: os inibidores anódicos são às vezes chamados de “perigosos” porque a subdosagem pode deixar pontos anódicos expostos enquanto o cátodo continua ativo, concentrando o ataque em pites profundos. O molibdato é o exemplo moderno; o cromato e o nitrito são os exemplos antigos.
Inibidores catódicos (precipitantes) formam um filme insolúvel sobre as áreas catódicas, limitando o oxigênio e a água que chegam à superfície. O zinco é o mais comum, depositando um filme de hidróxido onde o pH sobe no cátodo. Os inibidores catódicos não provocam pites quando subdosados, mas seu teto de proteção é menor, por isso costumam ser combinados com outras químicas.
Formadores de filme mistos / de adsorção quimissorvem por toda a superfície e amortecem as duas semirreações. Os azóis se enquadram aqui, ligando-se ao cobre e formando uma fina camada protetora sobre toda a face metálica.
Inibidores de corrosão para metais amarelos: os azóis
“Metais amarelos” significa o cobre e suas ligas: latão, latão-almirantado, bronze e a tubulação de cobre-níquel comum em condensadores. Os azóis são a proteção padrão. Eles quimissorvem sobre o metal e coordenam-se com o cobre para formar um fino filme semelhante a polímero que bloqueia íons agressivos como cloreto e sulfato e impede a dissolução do cobre. A liberação de cobre não é apenas um problema dos metais amarelos: o cobre dissolvido deposita-se sobre o aço-carbono e o alumínio em outros pontos do circuito e cria pites galvânicos ali, portanto alguns ppm de azol no latão protegem discretamente também o aço. Três azóis fazem a maior parte do trabalho:
- Tolitriazol (TTA). O tolitriazol / metilbenzotriazol é o inibidor de ligas de cobre mais utilizado em água de resfriamento, com melhor estabilidade térmica e resistência a biocidas oxidantes (cloro, bromo) do que o benzotriazol, por isso domina as torres abertas que operam com um oxidante.
- Benzotriazol (BTA). O benzotriazol é o formador de filme de cobre original e potente, mas é consumido mais facilmente por biocidas oxidantes do que o TTA, por isso é muito utilizado em circuitos fechados e sem oxidante.
- Mercaptobenzotiazol (MBT). 2-mercaptobenzotiazol filmes através da quelação de enxofre e nitrogênio com o cobre e age rapidamente, por isso costuma ser combinado com o TTA para passivar o cobre novo com rapidez. É menos estável ao cloro do que o TTA, portanto funciona como parceiro, não como o único azol.
Dosados a alguns ppm de ativo, os azóis são monitorados por um teste de residual que mantém o filme de cobre reabastecido em vez de esgotá-lo.
Inibidores de corrosão para aço-carbono: molibdato, fosfonato, zinco
O aço-carbono é a metalurgia predominante na maioria dos sistemas de resfriamento e o metal em torno do qual a maioria dos programas é construída. Três químicas o protegem, geralmente em conjunto.
Molibdato. O molibdato de sódio é um passivador anódico que se adsorve à camada de óxido de ferro nos sítios anódicos, muito como o cromato fazia, mas sem cromo hexavalente. A literatura sobre o mecanismo do molibdato observa que ele precisa de oxigênio dissolvido ou de outro oxidante para passivar o aço e, por não possuir caráter oxidante próprio, mistura-se facilmente com orgânicos. É eficaz, mas não barato, por isso costuma ser usado em níveis modestos junto com um azol e um fosfonato.
Zinco. O zinco é um inibidor catódico que forma um filme de hidróxido nos sítios catódicos e tem bom desempenho em águas agressivas (baixa dureza, baixa alcalinidade, alto teor de cloreto e sulfato), onde os formadores de filme dependentes da dureza têm dificuldade. Os limites de descarga do zinco geralmente restringem a dose, por isso ele atua como reforço dentro de uma mistura, e não isoladamente.
Fosfonatos. Os fosfonatos cumprem função dupla como inibidores de incrustação e de corrosão, razão pela qual aparecem em quase todos os programas modernos. HEDP (ácido etidrônico) é um inibidor de limiar de uso geral que sequestra os íons de dureza e ajuda a formar filmes protetores sobre o aço. PBTC (ácido fosfonobutano-tricarboxílico) resiste melhor sob águas de alto estresse (alto teor de cálcio, alta temperatura, biocida oxidante), onde o HEDP pode se degradar. Em função de inibidor de corrosão, os fosfonatos costumam ser combinados com zinco ou fosfato inorgânico para formar o filme catódico. O lado de controle de incrustação deles é abordado em nosso guia de inibidores de incrustação e anti-incrustantes.
Selecionando um inibidor por metal e função
Não existe um único inibidor de corrosão para um sistema de metalurgia mista. Você seleciona pelo metal que está protegendo e pela função que o produto químico desempenha na célula.
| Metal-alvo / função | Química do inibidor | Classe de mecanismo | Observações |
|---|---|---|---|
| Cobre / latão / metal almirantado / bronze (metais amarelos) | Toliltriazol (TTA), benzotriazol (BTA), mercaptobenzotiazol (MBT) | Formador de filme misto / por adsorção | O TTA é o mais estável ao cloro e ao calor; o BTA para circuitos fechados/sem oxidantes; o MBT para passivação rápida de cobre novo, geralmente com TTA |
| Aço leve / aço-carbono | O molibdato de sódio | Anódico (passivante) | Precisa de oxigênio dissolvido; substitui o cromato sem Cr(VI); frequentemente usado em dose modesta em uma mistura |
| Aço leve / aço-carbono (água agressiva, de baixa dureza) | Zinco | Catódico (precipitante) | Resiste em água com alto teor de cloreto / baixa alcalinidade; limitado por descarga, usado como reforço |
| Aço-carbono + controle de incrustação juntos | HEDP, PBTC (fosfonatos) | Limiar / formador de filme (duplo: incrustação + corrosão) | PBTC para condições de alto estresse / oxidantes; HEDP de uso geral; combinado com zinco ou fosfato para o filme de corrosão |
| Sistema inteiro de metal misto | Mistura: azol + molibdato / fosfonato / zinco + polímero dispersante | Programa misto | A resposta do mundo real; equilibrada com a química da água e os ciclos |
O padrão: azóis para os metais amarelos, um inibidor anódico ou catódico para o aço-carbono, um fosfonato para a incrustação e o filme do aço e, em torno deles, um dispersante e um biocida.
As químicas herdadas: cromato e nitrito
Programas de resfriamento mais antigos dependiam de cromato e nitrito, e você ainda encontra ambos em campo, por isso ajuda saber por que a indústria mudou.
O cromato proporcionou um controle anódico excelente e de baixo custo por décadas e estabeleceu o referencial pelo qual o molibdato ainda é medido. Ele também introduziu cromo hexavalente, Cr(VI), um tóxico reconhecido, na água e na purga. Por razões de toxicidade e descarte, foi amplamente eliminado dos sistemas de resfriamento abertos; a literatura de tratamento de água descreve um abandono quase total do cromato após o reconhecimento da toxicidade do Cr(VI) (manual da Veolia, acima). Confirme o status regulatório atual em sua jurisdição antes de confiar em qualquer química de cromo.
O nitrito é um inibidor anódico eficaz para metais ferrosos e ainda aparece em alguns circuitos fechados, frequentemente tamponados com borato. Sua fraqueza em sistemas abertos é biológica: bactérias nitrificantes oxidam o nitrito em nitrato, o que ao mesmo tempo consome o inibidor e alimenta o crescimento microbiano, por isso um programa de nitrito em sistema aberto precisa de um biocida e de monitoramento rigoroso. Muitos sistemas de recirculação abertos agora usam misturas de molibdato, fosfonato e zinco com um azol.
Este é um resumo neutro das razões pelas quais as químicas mudaram, não uma determinação regulatória; trate a decisão entre química herdada e moderna como específica do local e confirme-a de acordo com as regras vigentes e sua licença de descarga.
Dosagem e monitoramento: comprove com cupons
Um programa de inibidores é tão bom quanto o filme que ele mantém, e o filme depende de manter o residual correto na superfície do metal. Duas coisas mantêm um programa confiável.
Controle de residual. Cada ativo é dosado para um alvo e verificado por seu próprio teste: residual de azol para o filme de cobre, níveis de molibdato e fosfonato para o lado do aço. Se uma bomba de alimentação sofrer desvio ou os ciclos oscilarem, o filme afina e a corrosão acelera, portanto o controle de alimentação e os testes de rotina importam tanto quanto a escolha do produto.
Cupons de corrosão. Cupons pré-pesados dos metais do seu sistema (tipicamente aço carbono e cobre) são montados em um rack de derivação, expostos à água em fluxo por um período definido (comumente 30 a 90 dias), depois limpos, repesados e reportados como uma taxa de corrosão em mils por ano (MPY). Como referências gerais de campo, taxas de aço carbono abaixo de cerca de 3 MPY são geralmente consideradas aceitáveis e abaixo de 1 MPY boas, enquanto taxas de ligas de cobre abaixo de cerca de 0,5 MPY são aceitáveis e abaixo de 0,2 MPY boas. Fique atento à corrosão por pites, bem como à taxa média: pites localizados podem falhar um tubo rapidamente mesmo quando o MPY geral parece baixo, o modo de falha que um inibidor anódico subdosado produz.
A recomendação prática: opere um rack de cupons com aço e cobre, mantenha os residuais de inibidor no alvo com controle de alimentação confiável e revise o programa sempre que um cupom retornar acima do seu limite de MPY ou apresentar pites.
Programas reais são misturas, não um único produto químico
Um tratamento de água de resfriamento ou de processo não é um único inibidor. Um programa típico de recirculação aberta opera um azol para os metais amarelos, um ou dois inibidores de aço (molibdato, fosfonato, zinco), um polímero dispersante e um biocida, todos balanceados ao pH, dureza, alcalinidade, cloreto, temperatura e ciclos em que o sistema opera. A escolha correta depende da metalurgia, da química da água e do restante do programa; as químicas aqui são os blocos de construção, mas o programa é a engenharia, confirmada por dosagem e cupons no seu próprio sistema.
Fornecimento de inibidores de corrosão
A RawSource fornece os blocos de construção de inibidores de corrosão para tratamento de água formuladores e usuários finais: azóis de metais amarelos (TTA, BTA, MBT), molibdato de sódio para o lado do aço, e os fosfonatos de dupla função (HEDP e PBTC), em tambores, IBCs e a granel com documentação de CoA. Informe-nos sua metalurgia, química da água de reposição (dureza, cloreto, alcalinidade), ciclos e regime de biocidas, e solicite uma amostra para qualificar o desempenho no seu próprio circuito. Para contexto do programa, veja nosso guia de tratamento de água de torre de resfriamento e o mais abrangente guia de produtos químicos para tratamento de água.
Perguntas frequentes
O que é um inibidor de corrosão?
Um inibidor de corrosão é um produto químico dosado na água em pequenas concentrações para retardar a taxa com que o metal corrói, mantendo um fino filme protetor na superfície do metal. Na água de resfriamento e de processo, ele interrompe a célula de corrosão eletroquímica no ânodo, no cátodo, ou em ambos, de modo que o metal perde muito menos material ao longo do tempo.
Qual é o melhor inibidor de corrosão para água de resfriamento?
Não existe um único melhor, porque um sistema de resfriamento geralmente contém mais de um metal. A resposta prática é uma mistura: um azol como o toliltriazol (TTA) para cobre e latão, mais um inibidor de aço (molibdato, um fosfonato ou zinco) para o aço carbono, balanceado à química e aos ciclos da sua água e confirmado com cupons de corrosão.
O que é um inibidor de corrosão de metal amarelo?
Um inibidor de corrosão de metal amarelo protege o cobre e suas ligas: latão, latão-almirantado, bronze e cobre-níquel. As químicas padrão são os azóis, a saber, toliltriazol (TTA), benzotriazol (BTA) e mercaptobenzotiazol (MBT). Eles quimissorvem na superfície do cobre e formam um fino filme que bloqueia o ataque de cloreto e sulfato e limita a dissolução do cobre, o que também protege o aço em outras partes do circuito contra pites galvânicos.
Qual é a diferença entre inibidores de corrosão anódicos e catódicos?
Inibidores anódicos (passivantes) formam um filme sobre os sítios anódicos onde o metal se dissolve, e incluem o molibdato e os antigos cromato e nitrito. Inibidores catódicos (precipitantes) formam um filme sobre os sítios catódicos onde o oxigênio é reduzido, e incluem o zinco. Inibidores anódicos protegem fortemente em doses econômicas, mas podem provocar pites localizados se subdosados; inibidores catódicos evitam esse risco de pites, mas oferecem menor proteção geral, razão pela qual as misturas de programa combinam ambos.
Por que os inibidores de cromato e nitrito foram substituídos em muitos sistemas?
O cromato proporcionava excelente controle de corrosão, mas introduzia cromo hexavalente (Cr(VI)), um agente tóxico reconhecido, e foi amplamente descontinuado em sistemas de resfriamento abertos por razões de toxicidade e descarte; confirme a situação regulatória atual para o seu local. O nitrito ainda é usado em alguns circuitos fechados, mas em sistemas abertos é oxidado a nitrato por bactérias nitrificantes, o que consome o inibidor e alimenta o crescimento microbiano. Muitos sistemas abertos agora usam misturas de molibdato, fosfonato e zinco com um azol, e verificam o desempenho com cupons de corrosão relatados em mils por ano (MPY).
Nota editorial. Este artigo é uma orientação técnica geral para profissionais de tratamento de água, água de resfriamento e água de processo. A química, a dosagem e o alvo residual corretos do inibidor de corrosão dependem da sua metalurgia específica, da química da água de reposição, dos ciclos de concentração, da temperatura, do regime de biocida e dos requisitos de descarte, e devem ser validados no seu próprio sistema, inclusive com cupons de corrosão; o Certificado de Análise rege o grau que você compra. A situação regulatória de químicas herdadas, como cromato e nitrito, varia conforme a jurisdição e a aplicação e deve ser confirmada em relação às regras atuais e à sua licença de descarte. Vários desses produtos químicos são corrosivos ou perigosos de outras formas; consulte a Ficha de Dados de Segurança (FDS) atual e use os EPIs apropriados antes do manuseio. Os produtos são vendidos apenas para uso industrial e profissional e não são oferecidos para tratamento de água potável, a menos que especificado e documentado separadamente. Nada aqui constitui uma alegação médica, de saúde, de segurança ou ambiental. A RawSource não oferece nenhuma garantia, expressa ou implícita, e não assume nenhuma responsabilidade pelo uso destas informações.