Classificação dos metais ferrosos e não ferrosos.

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Controle de Processos Químicos
Ciência dos Materiais
Prof Ailton
Metais Não Ferrosos
8.1 - Introdução
Denominam-se metais não ferrosos, os metais em que não haja ferro ou em que o
ferro está presente em pequenas quantidades, como elemento de liga
Os metais não ferrosos são mais caros e apresentam maior resistência à corrosão,
menor resistência mecânica, pior resistência a temperaturas elevadas e melhor resistência
em baixas temperaturas que o aço carbono.
Os principais serviços com metais não ferrosos são os serviços de corrosão e de não
contaminação pelo produto da corrosão, como em situações extremas de temperaturas
baixas e altas.
Abaixo faremos uma exposição dos principais metais não ferrosos utilizados em
equipamento de processos.
8.2 – Cobre e ligas de cobre
São usualmente utilizados cerca de 50 tipos de cobre e ligas em equipamento de
processos, os quais podem ser classificados em: cobre comercial, latões, bronzes e cobre-
níquel
8.2.1 - Cobre comercial
O cobre comercial apresenta pelo menos 95% de cobre (veja tabela 8.1). A principal
fraqueza desse material e o descaimento de sua resistência mecânica em temperaturas
elevadas, permitem-se o uso do cobre comercial até a temperatura de 200O
C. A temperatura
máxima de utilização e seu elevado custo restringem a utilização deste material. Devido sua
estrutura CFC, o cobre não apresenta transição dúctil-frágil e pode ser utilizado sem teste
de impacto até a temperatura de – 200O
C.
A resistência do cobre comercial à corrosão assim como as ligas de cobre é
conseqüência da formação de uma camada passivadora de vários compostos de cobre,

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diferindo da camada passivadora de óxidos dos aços. Deve-se lembrar que o cobre e suas
ligas são altamente catódicos em relação ao aço carbono, a união cobre aço carbono,
causará uma intensa corrosão galvânica na presença de meios eletrolíticos.
O cobre comercial apresenta excelente resistência à corrosão atmosférica úmida e
poluída, e também às águas salobras e salgada, aos meios não oxidantes, aos compostos
orgânicos (álcoois, aldeídos, cetonas, hidrocarbonetos, ácidos graxos, etc). Apresenta baixa
resistência a corrosão em meios ácidos oxidantes fortes (nítrico, sulfúrico, crômico, entre
outros). Tanto o cobre como suas ligas apresentam corrosão sob tensão em meios onde
houver a presença de amônia, aminas, sais amoniacais, cianetos entre outros compostos
nitrogenados.
Não se pode utilizar o cobre e suas ligas em serviços com o acetileno, pois há a
formação de um produto explosivo.
Tabela 8.1
Composição quimica Especificação da ASTM
numeração
CDA
Material
Cobre Elementos
L R
Kg
mm2
Chapas
Tubos
para
água
Tubos
sem
costura
Tubos
condensadores
C 12200 Cobre
Fosforoso
99,9 P: 0,015-0,040 21 B-11 B-88 B-75 B-111
C 14100 Cobre
arsenical
99,4 As: 0,15-0,50 21 B-11 B-75 B-111
C 14200 Cobre
fordoroso
-arsenical
99,4 P: 0,015-0,040
As: 0,15-0,50
21 B-11 B-75 B-111
8.2.2 - Latões
Os latões são ligas de cobre com até 40% de zinco e pequenas concentrações de
outros elementos (veja tabela 8.2). O aumento da quantidade de zinco na solução sólida

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diminui o custo do mateial e também diminui a resistência à corrosão. Para quantidades
superiores a 15% ocorrerá grave dezincificação (ver tópico de formas de corrosão), o que
pode ser observado pela mudança de cor do latão que passa do amarelo para o vermelho
cobre. A dezincificação pode ser controlada com a adição de As ou Sb.
Os latões são usados, principalmente para tubos e espelhos de troca de calor, bem
como para válvulas de pequeno diâmetro, sempre que o serviço for realizado em baixas
pressões, devido à pequena resistência mecânica dos latões.
Tabela 8.2
Composição química Normas ASTM
Numeraçã
o CDA
Nome
Cu Zn Outros
LR
Kg/m
m2 Chapas
Tubos troca
de calor
Pça
Fundi
da
C44300
Latão
almirantado
70-73 25-28
Sn: 0,9-1,2
Fé, Pb, AS
32 B-111
C44500 70-72 25-28
Sn: 0,9-1,2
Fé, Pb, P
31,5 B-111
C46400 Latão naval 59-62 36-39
Sn: 0,5-1
Pb: 0,2
35 B-171
C28000
Metal
Muntz
59-63 36-40
Pb: 0,3
Fe
35 B-111
C68700
Latão de
alumínio
76-79 18-22
Al: 1,8-2,5
Fé, Pb, As
35 B-111
C85200
Latão de
fundição
70-74 17-20 Sn: 0,7-2 Pb: 1,5-3,7 21 B-146
C23000
Latão
vermelho
84-86 13-17 Pb: 0,06 25
C33000
Latão
chumbo
62-66 33-37 Pb: 0,5 30
Os elementos sem especificação de porcentagem são adicionados em pequenas
quantidades.

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8.2.3 - Bronzes
Os bronzes são ligas de cobre criadas com o intuito de melhorar a resistência à
temperatura e a resistência mecânica. Os elementos de liga associados ao cobre (85-95%)
são: Sb, Al, P, Si. Como sabemos os elementos Si e Al são desoxidantes sendo o Al mais
utilizado em equipamentos de processos. Os bronzes industriais podem ser utilizados entre
as temperaturas de -200O
C a 370O
C.
A resistência dos bronzes são similares a do cobre comercial e também estão
sujeitos a corrosão sob tensão em presença de amônia, aminas, sais amoniacais, e mercúrio.
São empregados para a construção de válvulas pequenas e para o mecanismo interno
de válvulas grandes e paras os espelhos de trocadores de calor.
8.2.4 – Cobre-Níquel
O níquel e o cobre possuem tamanhos atômicos próximos, assim a liga cobre níquel
formam soluções sólidas substitucionais praticamente em qualquer proporção.
Os cobre níquel possuem melhor resistência à corrosão e à temperaturas elevadas,
mas também eleva o preço do material. A resistência mecânica do cobre-níquel é
semelhante a do bronze e sua resistência à corrosão é semelhante a do cobre comercial.
São usados principalmente para feixes tubulares de trocadores de calor, onde circula
água salgada ou outras águas agressivas e para tubulações de águas agressivas e de ácidos
diluídos com pequenos diâmetros, onde não é possível o uso do aço carbono.
8.3 - Alumínios e suas ligas
O alumino é um metal de baixa densidade e alta condutividade térmica e baixa
resistência mecânica. Com uma estrutura CFC o alumínio pode ser utilizado para serviços
até próximo do zero absoluto, pois não apresenta a transição dúctil-frágil, sua resistência
mecânica (LR e LE especificamente) aumenta com a diminuição da temperatura.. Para
temperaturas elevadas a resistência mecânica do alumínio decai tornando seu uso impróprio
para temperaturas acima de 150O
C.

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O alumínio forma uma fina camada passivadora de óxido muito estável e tenaz,
sendo praticamente inerte à atmosfera e apresentando uma boa corrosão às águas salinas,
alcalinas e acidas. Apresenta também boa corrosão nos seguintes meios corrosivos:
Oxigênio, água oxigenada,
acido nítrico, amônia e compostos amoniacais, álcoois ésteres, éteres, cetonas,
aminas, ácidos orgânicos, hidrocarbonetos; todos em temperatura ambiente
Enxofre, H2S, SO2, sulfetos e produtos sulfurosos provenientes dos hidrocarbonetos,
em altas temperaturas.
CO, CO2, ácido carbono
Acetileno , HCN, amônia anidra ou hidratada.
O alumínio é altamente atacado quimicamente (corrosão química) por acido
minerais não oxidante (HCl, HF, H2SO4, etc) pela soda e potassa cáusticas, e por soluções
fortemente alcalinas. O mercúrio e compostos mercuriais causam corrosão sob tensão no
alumínio
Graças ao seu excelente desempenho em baixas temperaturas o Alumínio é usado
para serviços criogênicos com gases liquefeitos e serviços a baixa temperatura em que as
condições de corrosão e segurança o permitam.
8.4 Níquel e ligas
Tanto o níquel quanto suas ligas apresentam excelente resistência a corrosão e
resistência mecânica em temperaturas elevadas e baixas. Na tabela 8.3 pode-se observar
várias ligas de níquel patenteadas e suas principais propriedades.
O custo elevado das ligas de níquel fazem que estes matérias sejam poucos usados a
baixa temperatura, onde se prefere usar materiais mais baratos como o alumínio e os aços
austeníticos. Normalmente emprega-se o níquel em ambientes corrosivos severos de
cáusticos sendo oníquel 201 o mais empregado para esses serviços em temperaturas de
300O
C.
De todas as ligas de níquel o metal monel é o mais utilizado em equipamentos de
processos, sendo usados para tubulações e válvulas de pequeno diâmetro , para tubulações
de trocadores de calor e como material de revestimento anticorrosivo.

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Os Inconel e os Incoloys foram criados para serviços severos: oxidantes ou
redutores, em temperaturas elevadas.
Os Hasteloy são ligas de níquel de alto custo com grandes quantidade de Mo,
podendo também conter Cr, Co, W, V e outros metais, são classificados em tipos B, C, D, e
G. Os hasteloy tipo B é uma das ligas industriais mais resistentes à corrosão que existe.
O custo extremamente elevado destas ligas inclusive ao custo do Titânio, limita seu
emprego em alguns casos excepcionais, quando não houver outras alternativas. São usados
em trocadores de calor e peças pequenas.
Tabela 8.3