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1 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIALNível 1

Módulo VI

Corrosão

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Sumário

1. CORROSÃO ............................................................................................................................................................................. 7

2. IMPORTÂNCIA DA CORROSÃO .........................................................................................................................................10

3. CÉLULAS DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA ................................................................................................................... 12

4. PRINCIPAIS TIPOS DE CÉLULAS OU PILHAS .................................................................................................................14

5. MEIOS CORROSIVOS ......................................................................................................................................................... 20

5.1 Principais meios corrosivos e respectivos eletrólitos .................................................................................... 20

6. FORMAS E TAXAS DE CORROSÃO .................................................................................................................................... 21

6.1 Formas de corrosão ................................................................................................................................................... 21

6.2 Taxas de corrosão ......................................................................................................................................................22

7. TIPOS DE CORROSÃO .........................................................................................................................................................23

7.1 Corrosão uniforme .....................................................................................................................................................23

7.2 Corrosão por pites e alvéolos ...............................................................................................................................24

7.3 Corrosão por concentração diferencial ...............................................................................................................24

7.4 Corrosão galvânica ....................................................................................................................................................25

7.5 Corrosão seletiva .......................................................................................................................................................26

7.6 Corrosão associada ao escoamento de fluidos ................................................................................................26

7.7 Corrosão intergranular .............................................................................................................................................27

7.8 Fissuração por corrosão ...........................................................................................................................................27

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8. TÉCNICAS DE AMPLIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO OU DE PROTEÇÃO ANTICORROSIVA .................... 30

8.1 Princípios básicos da resistência à corrosão e da proteção anticorrosiva ............................................. 30

9. RESISTÊNCIA PRÓPRIA DO MATERIAL À CORROSÃO .................................................................................................32

10. CONTROLE DE CORROSÃO NA FASE DE PROJETO .....................................................................................................33

10.1 Práticas a serem evitadas ......................................................................................................................................33

10.2 Práticas que devem ser previstas .......................................................................................................................34

11. INIBIDORES DE CORROSÃO ............................................................................................................................................35

12. TÉCNICAS DE MODIFICAÇÃO DO MEIO CORROSIVO .................................................................................................37

13. REVESTIMENTOS PROTETORES .................................................................................................................................... 38

13.1 Mecanismo de proteção .........................................................................................................................................39

13.2 Revestimentos metálicos ......................................................................................................................................39

13.3 Revestimentos não-metálicos inorgânicos ..................................................................................................... 40

13.4 Revestimentos orgânicos ...................................................................................................................................... 41

14. PROTEÇÃO CATÓDICA E ANÓDICA ............................................................................................................................... 49

1 Princípios básicos de proteção catódica ............................................................................................................... 50

2 Métodos de aplicação da proteção catódica ........................................................................................................522.1 Proteção catódica com anodos galvânicos ...................................................................................................522.2 Proteção catódica por corrente impressa .....................................................................................................55

15. EXERCÍCIOS ........................................................................................................................................................................57

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Lista de figurasFigura 01 – Ciclo dos Metais ..................................................................................................................................................8

Figura 02 – Pilha de Corrosão Eletroquímica ................................................................................................................. 13

Figura 03 – Pilha Galvânica .................................................................................................................................................14

Figura 04 – Pilha de Ação Local ......................................................................................................................................... 17

Figura 05 – Pilha Ativa – Passiva ........................................................................................................................................18

Figura 06 – Pilha de Concentração Iônica Diferencial .................................................................................................18

Figura 07 – Pilha de Concentração Diferencial de Oxigênio (Aeração Diferencial) .............................................19

Figura 08 – Esquemas das Formas de Corrosão ..........................................................................................................22

Figura 09 – Princípios Básicos de Proteção Catódica ..................................................................................................52

Figura 10 – Proteção Catódica com Anodos Galvânicos de uma estrutura enterrada .......................................53

Figura 11 – Esquema de um Sistema de Proteção Catódica por Corrente Impressa ...........................................55

Lista de tabelasTABELA 01 – Potenciais Eletroquímicos de Oxidação de Alguns Metais ................................................................15

TABELA 02 – Série Galvânica de Materiais no Solo ......................................................................................................15

TABELA 03 – Série Galvânica de Materiais na Água do Mar .......................................................................................16

TABELA 04 – Diferenças entre Proteção Catódica e Anódica .................................................................................... 50

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6 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

APRESENTAÇÃO

Das medidas existentes para a prevenção da corrosão, sem dúvida alguma, a aplicação de revestimento para recobrimento das estruturas, dificultando o acesso do meio corrosivo, é a técnica de maior aplicação prática.

Dentre os diferentes tipos de revestimentos, o revestimento por tintas, denominado normalmente por pintura industrial é sem dúvida a mais importante forma de proteção anticorrosiva, principalmente no que diz respeito à facilidade de aplicação e aos seus custos, tanto de produto como de utilização.

Com isto, a pintura industrial e sua manutenção possuem um grande destaque no investimento necessário à construção das unidades industriais, garantia de sua integridade estrutural e continuidade operacional.

Assim, a atividade de inspeção de pintura se torna fundamental para o controle do processo e do produto final, bem como para o acompanhamento da vida dos sistemas aplicados. Os inspetores são os responsáveis por todo o processo de qualidade, evitando que haja não conformidades que possam gerar o comprometimento da proteção anticorrosiva.

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1CORROSÃO

A corrosão consiste na deterioração dos materiais, principalmente metálicos, pela ação química ou eletroquímica do meio, podendo estar ou não associado a esforços mecânicos.

Ao se considerar o emprego de materiais na construção de equipamentos ou instalações é necessário que estes resistam à ação do meio corrosivo, além de apresentar propriedades mecânicas adequadas e características de fabricação apropriadas.

A corrosão pode incidir sobre diversos tipos de materiais, sejam metálicos como os aços ou as ligas de cobre, por exemplo, ou até mesmo não metálicos, como plástico, cerâmico ou concreto. A ênfase deste trabalho será sobre a corrosão dos materiais metálicos. Esta corrosão é denominada corrosão metálica.

Dependendo do tipo de ação do meio corrosivo sobre o material, os processos corrosivos podem ser classificados em dois grandes grupos, abrangendo todos os casos deterioração por corrosão:

◼ Corrosão Eletroquímica;

◼ Corrosão Química.

Os processos de corrosão eletroquímica são mais frequentes na natureza e, portanto, os mais importantes, principalmente para finalidade deste trabalho, caracterizando-se basicamente por ocorrerem:

◼ Necessariamente na presença de água no estado líquido;

◼ Em temperaturas abaixo do ponto de orvalho da água, sendo a grande maioria na temperatura ambiente;

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◼ Com a formação de pilhas ou células de corrosão, com a circulação de elétrons na superfície metálica e íons no eletrólito.

Em face da necessidade do eletrólito conter água líquida, a corrosão eletroquímica é também denominada corrosão em meio aquoso.

Nos processos de corrosão, os metais reagem, através de um processo eletroquímico, com os elementos não metálicos presentes no meio, O2, SO2, SO3, H2S, CO2, entre outros, produzindo compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos. Conclui-se, portanto, que nestes casos a corrosão corresponde ao inverso dos processos metalúrgicos, como ilustra a figura 01.

Figura 01 – Ciclo dos Metais

Os processos de corrosão química são por vezes, denominados corrosão ou oxidação em altas temperaturas. Estes processos

são menos frequentes na natureza, envolvendo operações onde as temperaturas são elevadas, especialmente no interior de

equipamentos que trabalham em temperaturas elevadas como: fornos, caldeiras, motores de combustão interna, turbinas, dentre outros.

Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:

Ausência da água líquida;

Temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho de água;

Figura 01 – Ciclo dos Metais

Os processos de corrosão química são por vezes, denominados corrosão ou oxidação em altas temperaturas. Estes processos são menos frequentes na natureza, envolvendo operações onde as temperaturas são elevadas, especialmente no interior de equipamentos que trabalham em temperaturas elevadas como: fornos, caldeiras, motores de combustão interna, turbinas, dentre outros.

Tais processos corrosivos se caracterizam basicamente por:

◼ Ausência da água líquida;

◼ Temperaturas, em geral, elevadas, sempre acima do ponto de orvalho de água;

◼ Interação direta entre o metal e o meio corrosivo.

Como na corrosão química não se necessita de água líquida, ela também é denominada de corrosão em meio não aquoso ou corrosão seca.

Existem processos de deterioração de materiais que ocorrem durante a sua vida em serviço, que não se enquadram na definição de corrosão. Um deles é o desgaste devido à erosão, que remove

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mecanicamente partículas do material. Embora esta perda de material seja gradual e decorrente da ação do meio, tem-se um processo eminentemente físico e não químico ou eletroquímico. Pode-se, entretanto ocorrer, em certos casos, ação simultânea da corrosão e da erosão, constituindo o fenômeno da corrosão-erosão. Há ainda outros processos que ´podem estar associados com ação mecânica tais como: corrosão fadiga, corrosão sobtensão, fragilização por hidrogênio, etc..

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10 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

2IMPORTÂNCIA DA CORROSÃO

Os problemas da corrosão são frequentes e ocorrem nas mais variadas atividades, como por exemplo, nas indústrias químicas, petroquímicas, petrolíferas, naval, construção civil, mineração e metalurgia, automobilísticas, nos meios de transporte aéreo, ferroviário e marítimo, em sistemas de telecomunicações, na odontologia (restaurações metálicas, aparelhos de prótese), na medicina (uso em implantes cirúrgicos na ortopedia), na preservação de monumentos históricos e em todas as circunstâncias onde houver material metálico e possibilidade de ação do meio.

Com o avanço tecnológico custo da corrosão se eleva, tornando-se um fator de grande importância. Essa importância pode ser traduzida pelo custo da corrosão, que é avaliado em cerca de 3,0% a 3,5% do PIB de um determinado país (Produto Interno Bruto).

Para se ter uma ideia mais precisa destes custos, nos Estados Unidos, por exemplo, o custo anual da corrosão aproxima-se dos 300 bilhões de dólares, enquanto que no Brasil poderíamos estimar em cerca de 200 bilhões de reais.

Na avaliação econômica dos processos corrosivos não devem ser levadas em considerações apenas as perdas diretas, mas também as indiretas.

São perdas diretas: custo de substituição de peças ou equipamentos que sofreram corrosão, incluindo-se energia e mão de obra, e custo e manutenção dos métodos de proteção (revestimentos anticorrosivos, proteção catódica, etc.).

As perdas indiretas são mais difíceis de serem avaliadas, por esta razão são chamadas de intangíveis, mas pode-se afirmar que em muitos casos totalizam custos mais elevados do que aqueles causados por perdas diretas. Pode-se citar, por exemplo, de perdas indiretas:

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◼ Paralisações acidentais devido a perda de integridade em estruturas e em equipamentos, como por exemplo, para limpeza de permutadores ou trocadores de calor ou para substituição de tubos corroídos, onde os custos dos materiais podem ser baixos, mas a parada da unidade representa grandes custos no valor da produção;

◼ Perdas de produto, como perdas de óleo, gás ou água através de tubulações corroídas;

◼ Perda de eficiência proveniente da diminuição da transferência de calor através de depósitos ou produtos de corrosão, como no caso de caldeiras de trocadores de calor;

◼ Perda de carga em tubulações de condução de água devida a depósitos de tubérculos de óxidos de ferro;

◼ Contaminação de produtos por sais metálicos provenientes da corrosão de embalagens metálicas ou tubulações metálicas;

◼ Super dimensionamento nos projetos de reatores, oleodutos, tanques de armazenamento, vasos de pressão, etc.

Em alguns setores, embora a corrosão não seja muito representativa em termos de custo direto, deve-se levar em consideração o que ela pode representar em:

◼ Questões de segurança: corrosão localizada muitas vezes resulta em fraturas repentinas de partes críticas de estruturas, equipamentos, aviões e pontes causando além das perdas materiais perda de vidas humanas;

◼ Interrupções de comunicações: corrosão em cabos telefônicos e em sistemas de telecomunicações;

◼ Preservações de monumentos de valor histórico inestimável: corrosão atmosférica acelerada pelos poluentes atmosféricos como óxidos de enxofre que formam ácidos sulfurosos e sulfúricos, componentes das chuvas ácidas que não só atacam materiais metálicos, mas também ocasionam a deterioração de materiais não metálicos como mármore e argamassa de cimento usado em obras de grande importância histórica.

◼ Inconvenientes para o ser humano: a odontologia e diferentes setores da medicina utilizam diferentes materiais metálicos sob a forma de instrumental cirúrgico, restaurações, próteses e implantes cirúrgicos para consolidação de fraturas ósseas, que devem resistir a ação corrosiva do soro fisiológico (solução aquosa com cerca de 1% de cloreto de sódio).

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12 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

3CÉLULAS DE CORROSÃO ELETROQUÍMICA

As células ou pilhas de corrosão eletroquímica são constituídas de quatro elementos fundamentais:

◼ Área anódica: superfície onde se verifica a corrosão (reações de oxidação);

◼ Área catódica: superfície protegida onde não há corrosão (reações de redução);

◼ Eletrólito: solução iônica condutora que envolve simultaneamente as áreas anódica e catódica;

◼ Ligação elétrica entre as áreas anódica e catódica.

A figura 02 mostra esquematicamente uma pilha de corrosão eletroquímica.

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13 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

Figura 02 – Pilha de Corrosão Eletroquímica

O aparecimento das células de corrosão é consequência de potenciais eletroquímicos diferentes, em dois pontos da superfície

metálica, com a devida diferença de potencial entre eles.

Um conceito importante aplicável às células de corrosão é o da reação de oxidação e redução. As reações da corrosão

eletroquímica envolvem sempre reações de oxi-redução.

Na área anódica onde se processa a corrosão ocorrem reações de oxidação, sendo a principal a de passagem do metal da forma

reduzida para a forma iônica. A reação anódica é, portanto:

M Mn+ +ne; onde:

M = Metal qualquer;

Mn+ = Íon do metal

ne = nº de elétron envolvidos.

Na área catódica, que é uma área protegida (não ocorre corrosão). As reações são de redução de íons do meio corrosivo, onde

as principais são:

Figura 02 – Pilha de Corrosão Eletroquímica

O aparecimento das células de corrosão é consequência de potenciais eletroquímicos diferentes, em dois pontos da superfície metálica, com a devida diferença de potencial entre eles.

Um conceito importante aplicável às células de corrosão é o da reação de oxidação e redução. As reações da corrosão eletroquímica envolvem sempre reações de oxi-redução.

Na área anódica onde se processa a corrosão ocorrem reações de oxidação, sendo a principal a de passagem do metal da forma reduzida para a forma iônica. A reação anódica é, portanto:

M ⇄ Mn+ +ne; onde:

M = Metal qualquer;

Mn+ = Íon do metal

ne = nº de elétron envolvidos.

Na área catódica, que é uma área protegida (não ocorre corrosão). As reações são de redução de íons do meio corrosivo, onde as principais são:

◼ Em meios aerados – caso normal de água do mar e naturais

H2O + 1 / 2 O2 + 2 e → 2 OH-

◼ Em meios desaerados – caso comum em águas doces industriais

2 H2O + 2 e → H2 + 2 OH-

Serão discutidas a seguir as principais causas de aparecimento de pilhas de corrosão com as respectivas denominações das pilhas formadas.

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14 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

4PRINCIPAIS TIPOS DE CÉLULAS OU PILHAS

Pilhas de eletrodo diferente: esta pilha é também denominada de pilha galvânica e surge sempre que dois metais ou ligas metálicas diferentes são colocados em contato elétrico na presença de um eletrólito. A diferença de potencial da pilha será tão mais acentuada quanto mais distante estiverem os materiais nas tabelas de potenciais no eletrólito considerado. A figura 03 mostra os potenciais de dois materiais muito diferentes com possibilidade de formação de uma forte pilha galvânica e as tabelas 01, 02 e 03 apresentam séries galvânicas de alguns materiais, da seguinte forma: Tabela 01 - Potenciais Eletroquímicos Padrões de Oxidação, Tabela 02 - Série Galvânica de Materiais no Solo, Tabela 03 - Série Galvânica de Materiais na Água do Mar.

Em meios aerados – caso normal de água do mar e naturais

H2O + 1 / 2 O2 + 2 e → 2 OH-

Em meios desaerados – caso comum em águas doces industriais

2 H2O + 2 e → H2 + 2 OH-

Serão discutidas a seguir as principais causas de aparecimento de pilhas de corrosão com as respectivas denominações das

pilhas formadas.

3.0 PRINCIPAIS TIPOS DE CÉLULAS OU PILHAS Pilhas de eletrodo diferente: esta pilha é também denominada de pilha galvânica e surge sempre que dois metais ou ligas

metálicas diferentes são colocados em contato elétrico na presença de um eletrólito. A diferença de potencial da pilha será tão

mais acentuada quanto mais distante estiverem os materiais nas tabelas de potenciais no eletrólito considerado. A figura 03

mostra os potenciais de dois materiais muito diferentes com possibilidade de formação de uma forte pilha galvânica e as tabelas

01, 02 e 03 apresentam séries galvânicas de alguns materiais, da seguinte forma: Tabela 01 - Potenciais Eletroquímicos Padrões de

Oxidação, Tabela 02 - Série Galvânica de Materiais no Solo, Tabela 03 - Série Galvânica de Materiais na Água do Mar.

Figura 03 – Pilha Galvânica

TABELA 01 – Potenciais Eletroquímicos de Oxidação de Alguns Metais

Figura 03 – Pilha Galvânica

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15 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

TABELA 01 – Potenciais Eletroquímicos de Oxidação de Alguns Metais

METAL / ÍONS (EXTREMIDADE

ANÓDICA)

POTENCIAL EM RELAÇÃO AO

HIDROGÊNIO (V)METAL / ÍONS

POTENCIAL EM RELAÇÃO AO

HIDROGÊNIO (V)(EXTREMIDADE ANÓDICA) Co → Co+ -0,277

Li → Li+ -3,045 Ni → Ni2+ -0,250K → K+ -2,925 Mo → Mo3+ -0,200

Ba → Ba2+ -2,906 Sn → Sn2+ -0,136Ca → Ca2+ -2,866 Pb → Pb2+ -0,126Na → Na+ -2,714 H2 → H+ +0,000

Mg → Mg2+ -2,363 Cu → Cu2+ +0,337Al → Al3+ -1,662 Fe2+ → Fe3+ +0,771Ti → Ti2+ -1,628 Hg → Hg2+ +0,788

Nb → Nb3+ -1,100 Ag → Ag+ +0,799Zn → Zn2+ -0,763 Pd → Pd2+ +0,987Cr → Cr3+ -0,744 Pt → Pt2+ +1,200Fe → Fe2+ -0,440 Au → Au3+ +1,420Cd → Cd2+ -0,403

(EXTREMIDADE CATÓDICA)Ti → Ti+ -0,336

TABELA 02 – Série Galvânica de Materiais no Solo

MATERIAL POTENCIAL (V) (1)Magnésio comercialmente puro -1,75

Liga de Magnésio (6%A1, 3%Zn, 0,15%Mn) -1,60Zinco -1,10

Liga de alumínio (5% Zn) -1,05Alumínio comercialmente puro -0,80

Aço (limpo) -0,50 a -0,80Aço enferrujado -0,20 a -0,50

Ferro Fundido (não grafitizado) -0,50Chumbo -0,50

Aço em concreto -0,20Cobre, bronze, latão -0,20

Ferro Fundido com alto teor de silício -0,20Titânio, Carbono, Grafite, Coque. +0,30

(1) Potenciais típicos normalmente observados em solos neutros e água, medidos em relação ao eletrodo de Cu / CuSO4. Valores um pouco diferentes podem ser encontrados em diferentes tipos de solos.

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16 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

TABELA 03 – Série Galvânica de Materiais na Água do Mar

EXTREMIDADE ANÓDICA (MENOS NOBRE)1- Magnésio e suas Ligas2- Zinco3- Alumínio comercialmente puro4- Cádmio5- Liga de alumínio (4,5 Cu, 1,5 Mg, 0,6 Mn)6- Aço carbono7- Ferro Fundido8- Aço inoxidável (13 Cr ativo)9- Ni-Resist (ferro fundido com alto níquel)10- Aço inoxidável (ativo) AISI-304 (18-8 Cr-Ni)11- Aço inoxidável (ativo) AISI-316 (28-10-2 Cr-Ni-Mo)12- Liga de chumbo e estanho (solda)13- Chumbo14- Estanho15- Níquel (Ativo)16- Inconel (ativo)17- Latões (Cu-Zn)18- Cobre19- Bronze (Cu-Zn)20- Cupro níqueis (60-90 Cu, 40-10 Ni)21- Monel (70 Ni, 30 Cu)22- Solda prata23- Níquel (passivo)24- Inconel (passivo)25- Aço inoxidável ao cromo (11-13 Cr passivo)26- Aço inoxidável AISI-304 (passivo)27- Aço inoxidável AISI-316 (passivo)28- Prata29- Titânio30- Grafite31- Ouro32- Platina

EXTREMIDADE CATÓDICA (MAIS NOBRE)

Pilhas de ação local: esta pilha é provavelmente a mais frequente na natureza, ela aparece em um mesmo metal devido a heterogeneidades diversas, decorrentes de composição química, textura do material, tensões internas, dentre outras. As causas determinantes da pilha de ação local são:

a. Inclusões, segregações, bolhas, trincas;

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17 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

b. Estados diferentes de tensões de deformações;

c. Acabamento superficial da superfície;

d. Diferença no tamanho e contornos de grão;

e. Tratamentos térmicos diferentes;

f. Materiais de diferentes épocas de fabricação;

g. Gradiente de temperatura.

A figura 04 mostra de forma esquemática a pilha de ação local.

Pilhas de ação local: esta pilha é provavelmente a mais frequente na natureza, ela aparece em um mesmo metal devido a

heterogeneidades diversas, decorrentes de composição química, textura do material, tensões internas, dentre outras. As causas

determinantes da pilha de ação local são:

a. Inclusões, segregações, bolhas, trincas;

b. Estados diferentes de tensões de deformações;

c. Acabamento superficial da superfície;

d. Diferença no tamanho e contornos de grão;

e. Tratamentos térmicos diferentes;

f. Materiais de diferentes épocas de fabricação;

g. Gradiente de temperatura.

A figura 04 mostra de forma esquemática a pilha de ação local.

Figura 04 – Pilha de Ação Local

Pilhas ativa / passiva: esta ocorre nos materiais formadores de película protetora, como por exemplo: o cromo, o alumínio, os aços

inoxidáveis, titânio, dentre outros. A película protetora se constitui numa fina camada do produto de corrosão que passiva a superfície

metálica. Se a película for danificada em algum ponto por ação mecânica e, principalmente pela ação de íons halogenetos (especialmente

Figura 04 – Pilha de Ação Local

Pilhas ativa / passiva: esta ocorre nos materiais formadores de película protetora, como por exemplo: o cromo, o alumínio, os aços inoxidáveis, titânio, dentre outros. A película protetora se constitui numa fina camada do produto de corrosão que passiva a superfície metálica. Se a película for danificada em algum ponto por ação mecânica e, principalmente pela ação de íons halogenetos (especialmente cloreto), será formada uma área ativa (anódica) na presença de uma grande área passiva (catódica) com o consequente aparecimento de uma forte pilha, que proporciona corrosão localizada. A figura 05 representa este tipo de pilha.

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18 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

cloreto), será formada uma área ativa (anódica) na presença de uma grande área passiva (catódica) com o consequente aparecimento de

uma forte pilha, que proporciona corrosão localizada. A figura 05 representa este tipo de pilha.

Figura 05 – Pilha Ativa – Passiva

Pilhas de concentração iônica diferencial: esta pilha surge sempre que um material metálico é exposto a concentrações diferentes de

íons, principalmente de seus próprios íons. Ela ocorre porque o eletrodo torna-se mais ativo quando decresce a concentração de seus

íons no eletrólito. Esta pilha é muito frequente em frestas quando o meio corrosivo é líquido. Neste caso, o interior da fresta recebe pouca

movimentação de eletrólito, tendendo a ficar mais concentrado em íons de metal (área catódica), enquanto que a parte externa da fresta

fica menos concentrada (área anódica), com consequente corrosão da fresta. A figura 06 mostra de forma esquemática uma pilha iônica.

Figura 05 – Pilha Ativa – Passiva

Pilhas de concentração iônica diferencial: esta pilha surge sempre que um material metálico é exposto a concentrações diferentes de íons, principalmente de seus próprios íons. Ela ocorre porque o eletrodo torna-se mais ativo quando decresce a concentração de seus íons no eletrólito. Esta pilha é muito frequente em frestas quando o meio corrosivo é líquido. Neste caso, o interior da fresta recebe pouca movimentação de eletrólito, tendendo a ficar mais concentrado em íons de metal (área catódica), enquanto que a parte externa da fresta fica menos concentrada (área anódica), com consequente corrosão da fresta. A figura 06 mostra de forma esquemática uma pilha iônica.

Figura 06 – Pilha de Concentração Iônica Diferencial

Pilhas de aeração diferencial: esta pilha é formada por concentrações diferentes de oxigênio. De forma idêntica à pilha de concentração

iônica diferencial, esta pilha também ocorre com frequência em frestas. Apenas as áreas anódicas e catódicas são invertidas em relação

àquela. Assim, o interior da fresta, devido a maior dificuldade de renovação do eletrólito, tende a ser menos concentrado em oxigênio

(menos aerado), logo, área anódica. Por sua vez a parte externa da fresta, onde o eletrólito é renovado com facilidade, tende a ser mais

concentrada em oxigênio (mais aerado), logo, área catódica. O desgaste se processará no interior da fresta. A figura 07 mostra de forma

esquemática a pilha de aeração diferencial.

Figura 06 – Pilha de Concentração Iônica Diferencial

Pilhas de aeração diferencial: esta pilha é formada por concentrações diferentes de oxigênio. De forma idêntica à pilha de concentração iônica diferencial, esta pilha também ocorre com frequência em frestas. Apenas as áreas anódicas e catódicas são invertidas em relação àquela. Assim, o interior da fresta, devido a maior dificuldade de renovação do eletrólito, tende a ser menos concentrado em

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19 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

oxigênio (menos aerado), logo, área anódica. Por sua vez a parte externa da fresta, onde o eletrólito é renovado com facilidade, tende a ser mais concentrada em oxigênio (mais aerado), logo, área catódica. O desgaste se processará no interior da fresta. A figura 07 mostra de forma esquemática a pilha de aeração diferencial.

Figura 07 – Pilha de Concentração Diferencial de Oxigênio (Aeração Diferencial)

4.0 MEIOS CORROSIVOS

Os meios corrosivos em corrosão eletroquímica são responsáveis pelo aparecimento do eletrólito. O eletrólito é uma solução

eletricamente condutora constituída de água contendo sais, ácidos ou bases.

Principais meios corrosivos e respectivos eletrólitos a. Atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriais, poeira, etc. O eletrólito constitui-se da água que condensa na

superfície metálica, na presença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem

acelerar o processo corrosivo;

b. Solos: os solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. O

eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos;

Figura 07 – Pilha de Concentração Diferencial de Oxigênio (Aeração Diferencial)

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20 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

5MEIOS CORROSIVOS

Os meios corrosivos em corrosão eletroquímica são responsáveis pelo aparecimento do eletrólito. O eletrólito é uma solução eletricamente condutora constituída de água contendo sais, ácidos ou bases.

5.1 Principais meios corrosivos e respectivos eletrólitosa. Atmosfera: o ar contém umidade, sais em suspensão, gases industriais, poeira, etc. O eletrólito

constitui-se da água que condensa na superfície metálica, na presença de sais ou gases presentes no ambiente. Outros constituintes como poeira e poluentes diversos podem acelerar o processo corrosivo;

b. Solos: os solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos;

c. Águas naturais (rios, lagos e do subsolo): estas águas podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentes diversos e gases dissolvidos. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos. Os outros constituintes podem acelerar o processo corrosivo;

d. Água do mar: a água do mar em virtude da presença acentuada de sais é um eletrólito por excelência. Outros constituintes como gases dissolvidos, podem acelerar os processos corrosivos;

e. Produtos químicos: os produtos químicos, desde que em contato com água ou com umidade e formem um eletrólito, podem provocar corrosão eletroquímica.

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21 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

6FORMAS E TAXAS DE CORROSÃO

6.1 Formas de corrosãoAs formas segundo as quais a corrosão pode manifestar-se são definidas principalmente pela aparência da superfície corroída, sendo as principais:

◼ Corrosão uniforme: quando a corrosão se processa de modo aproximadamente uniforme em toda a superfície atacada. Esta forma é comum em metais que não formam películas protetoras, como resultado do ataque;

◼ Corrosão por placas: quando o produto de corrosão forma-se em placas que se desprendem progressivamente. É comum em metais que formam película inicialmente protetora, mas que, ao se tornarem espessas, fratura e perde aderência, expondo o metal a novo ataque;

◼ Corrosão alveolar: quando o desgaste provocado pela corrosão se dá de forma localizada, com o aspecto de crateras. É frequente em metais formadores de películas semi-protetoras ou quando se tem corrosão sob depósito, como no caso da corrosão por aeração diferencial;

◼ Corrosão por pite: quando o desgaste se dá de forma muito localizada e de alta intensidade, geralmente com profundidade maior que o diâmetro e bordos angulosos. A corrosão por pite é frequente em metais formadores de películas protetoras, em geral passivas, que, sob a ação de certos, agentes agressivos, são destruídas em pontos localizados, os quais tornam-se ativos, possibilitando corrosão muito intensa. Exemplo comum é representado pelos aços inoxidáveis austeníticos em meios que contêm cloretos;

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22 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

◼ Corrosão intergranular ou intercristalina: quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis austeníticos sensitizados, expostos a meios corrosivos;

◼ Corrosão transgranular ou transcristalina: quando o fenômeno se manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos grãos do material, como no caso da corrosão sobtensão de aços inoxidáveis austeníticos.

As diversas formas de corrosão são apresentadas na figura 08.

Corrosão intergranular ou intercristalina: quando o ataque se manifesta no contorno dos grãos, como no caso dos aços inoxidáveis

austeníticos sensitizados, expostos a meios corrosivos;

Corrosão transgranular ou transcristalina: quando o fenômeno se manifesta sob a forma de trincas que se propagam pelo interior dos

grãos do material, como no caso da corrosão sobtensão de aços inoxidáveis austeníticos.

As diversas formas de corrosão são apresentadas na figura 08.

Figura 08 – Esquemas das Formas de Corrosão

5.2 TAXAS DE CORROSÃO

As taxas de corrosão expressam a velocidade do desgaste verificado na superfície metálica. A avaliação correta das taxas de

corrosão é, de modo geral, de grande importância para a determinação da vida útil provável de equipamentos e instalações industriais.

Corrosão uniforme Corrosão por placas

Corrosão por pitesCorrosão alveolar

Corrosão intergranular Corrosão transgranular

Figura 08 – Esquemas das Formas de Corrosão

6.2 Taxas de corrosãoAs taxas de corrosão expressam a velocidade do desgaste verificado na superfície metálica. A avaliação correta das taxas de corrosão é, de modo geral, de grande importância para a determinação da vida útil provável de equipamentos e instalações industriais. Os valores das taxas de corrosão podem ser expressos por meio da redução de espessura do material por unidades de tempo, em mm / ano ou em perda de massa por unidade de área, por unidade de tempo, por exemplo: mg/dm²/dia (mdd). Pode ser expressa ainda em milésimos de polegada por ano (mpy). O cálculo das taxas de corrosão em mm/ano, quando se conhece a perda de massa pode ser dada pela seguinte expressão:

Os valores das taxas de corrosão podem ser expressos por meio da redução de espessura do material por unidades de tempo, em mm /

ano ou em perda de massa por unidade de área, por unidade de tempo, por exemplo: mg/dm²/dia (mdd). Pode ser expressa ainda em

milésimos de polegada por ano (mpy). O cálculo das taxas de corrosão em mm/ano, quando se conhece a perda de massa pode ser

dada pela seguinte expressão:

mm ano � 3,65 � ∆mS � t � �

Onde:

mm / ano = é a perda de espessura, mm por ano;

∆m = perda de massa, em mg (miligrama);

S = área exposta, em cm²;

t = tempo de exposição, em dias;

ρ = massa específica do material, em g / cm³.

Para se obter o desgaste em mpy basta proceder a conversão de unidades para o sistema inglês.

6.0 TIPOS DE CORROSÃO

Os processos corrosivos de natureza eletroquímica apresentam mecanismos idênticos porque sempre serão constituídos por

movimento de elétron e uma corrente de íons. Entretanto a perda de massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas

diferentes.

Serão abordados neste item alguns tipos de corrosão, e os seus mecanismos específicos, dentro desta abordagem das

características do ataque corrosivo e das formas de desgaste.

Onde:

mm / ano = é a perda de espessura, mm por ano;

Δm = perda de massa, em mg (miligrama);

S = área exposta, em cm²;

t = tempo de exposição, em dias;

ρ = massa específica do material, em g / cm³.

Para se obter o desgaste em mpy basta proceder a conversão de unidades para o sistema inglês.

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23 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

7TIPOS DE CORROSÃO

Os processos corrosivos de natureza eletroquímica apresentam mecanismos idênticos porque sempre serão constituídos por movimento de elétron e uma corrente de íons. Entretanto a perda de massa e modo de ataque sobre o material dá-se de formas diferentes.

Serão abordados neste item alguns tipos de corrosão, e os seus mecanismos específicos, dentro desta abordagem das características do ataque corrosivo e das formas de desgaste.

7.1 Corrosão uniformeA corrosão uniforme consiste no ataque de toda a superfície metálica em contato com o meio corrosivo com a consequente diminuição da espessura. Este tipo de corrosão ocorre em geral devido a micro pilhas de ação local e é, comum nos processos corrosivos de estruturas expostas à atmosfera e outros meios que ensejam uma ação uniforme sobre a superfície metálica.

A corrosão uniforme é uma forma de desgaste de mais fácil acompanhamento, em especial quando se trata de corrosão interna em equipamentos ou instalações, tendo em vista que a perda de espessura é aproximadamente a mesma em toda a superfície metálica.

É um tipo de corrosão importante do ponto de vista de desgaste, podendo levar o equipamento ou instalação a falhas significativas, limitando a sua vida útil.

Os outros tipos de ataque corrosivo onde há um local preferencial para a ocorrência da corrosão, resultando numa perda localizada de espessura são denominados corrosão localizada.

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24 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

7.2 Corrosão por pites e alvéolos A corrosão por pites e alvéolos são tipos de corrosão localizada que consistem na formação de cavidades, de pequena extensão e grande profundidade no caso dos pites e maior extensão e razoável profundidade no caso dos alvéolos. Ocorre em determinados pontos da superfície enquanto que o restante pode permanecer praticamente sem ataque.

É um processo corrosivo característico dos materiais metálicos formadores de películas protetoras (passiváveis) e resulta, de modo geral, da atuação da pilha ativa passiva nos pontos nos quais a camada passiva é rompida.

Constitui-se em um processo de corrosão de mais difícil acompanhamento quando ocorre no interior de equipamentos e instalações já que o controle da perda de espessura não caracteriza o desgaste verificado.

Nos materiais passiváveis a quebra da passividade ocorre, em geral, pela ação dos chamados íons halogenetos (Cl-, Br-, I-, F-) e esta dissolução localizada da película gera uma área ativa que diante do restante passivado provoca uma corrosão muito intensa e localizada. Uma grandeza importante neste caso é o potencial em que haja a quebra de passividade. Na verdade o que ocorre é a alteração na curva de polarização anódica.

A presença dos íons halogenetos, principalmente os cloretos, provoca alteração nas curvas de polarização anódica, tornando a quebra da passividade mais provável.

Outro aspecto importante é o mecanismo de formação dos pites já que a falha se inicia em pontos de fragilidade da película passivamente (defeitos de formação) e o pH no interior do pite se altera substancialmente no sentido ácido o que dificulta a restituição da passivação inicial. Resulta daí que a pequena área ativa formada diante de uma grande área catódica provoca a corrosão intensa e localizada.

7.3 Corrosão por concentração diferencialOs processos corrosivos ocasionados por variação na concentração de determinados agentes no meio provocam também, de um modo geral corrosão localizada. São resultantes da ação de pilhas de concentração iônica diferencial e pilhas de aeração diferencial.

Os principais processos corrosivos por concentração diferencial são: a corrosão por concentração iônica diferencial, a corrosão por aeração diferencial e a corrosão em frestas.

a) CORROSÃO POR CONCENTRAÇÃO IÔNICA DIFERENCIAL

Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de íons do metal no eletrólito. Como resultado ter-se-á potenciais eletroquímicos diferentes e consequentemente uma pilha onde a área em contato com menor concentração funcionará como anodo e a área em contato com maior concentração como catodo.

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25 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

b) CORROSÃO POR AERAÇÃO DIFERENCIAL

Este tipo de corrosão ocorre toda vez que se tem variações na concentração de oxigênio no eletrólito. Como o potencial eletroquímico de um material metálico torna-se cada vez mais catódico quanto maior for a concentração de oxigênio no meio ao seu redor, as áreas com contato com maior concentração de oxigênio serão catódicas, enquanto que aquelas com contato com menor concentração serão anódicas. A corrosão por aeração diferencial ocorre com muita frequência na interface de saída de uma estrutura do solo ou da água para a atmosfera.

c) CORROSÃO EM FRESTAS

As festas estão sujeitas a formação de pilhas de aeração diferencial e de concentração iônica diferencial. Quando o meio é líquido ocorre preferencialmente as pilhas de concentração iônica diferencial e quando o meio é gasoso tende a ocorrer as pilhas de aeração diferencial. Frestas ocorrem normalmente em juntas soldadas com chapas sobrepostas, em juntas rebitadas, em ligações flangeadas, em ligações rosqueadas, em revestimentos com chapas aparafusadas, e em outras situações geradores de frestas. De qualquer forma as frestas deverão ser evitadas ou eliminadas por serem regiões preferenciais de corrosão.

7.4 Corrosão galvânicaDenomina-se corrosão galvânica o processo corrosivo resultante do contato elétrico de materiais diferentes ou dissimilares. Este tipo de corrosão será tão mais intenso quanto mais distante forem os materiais na tabela de potenciais eletroquímicos, ou seja, em termos de nobreza no meio considerado.

Terá também grande influência a relação entre a área catódica e anódica. A relação deverá ser a menor possível a fim de se obter um desgaste menor e mais uniforme na área anódica.

Outro aspecto importante é a presença de íons metálicos no eletrólito, quando estes íons forem de materiais mais catódicos que outros materiais aonde venham haver contato, poderá ocorrer corrosão devido a redução dos íons do meio com a consequente oxidação do metal do equipamento ou instalação.

Por exemplo, a presença de íons Cu²+ em um eletrólito em contato com aço tenderá ocorrer a seguinte reação:

Fe + Cu++ → Fe²+ CuHavendo, portanto, a correção do ferro e a redução (deposição) de Cu.

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26 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

7.5 Corrosão seletivaOs processos corrosivos denominados de corrosão seletiva são aqueles em que se tenha a formação de um par galvânico devido a grande diferença de nobreza entre dois elementos de uma liga metálica. Os dois principais tipos de corrosão seletiva são a grafítica e a dezincificação.

a) CORROSÃO GRAFÍTICA

Designa-se corrosão grafítica o processo corrosivo que ocorre nos ferros fundidos cinzentos e no ferro fundido nodular. O ferro fundido é normalmente usado para tubulações de água, de esgotos, drenagem, dentre outras. Sendo o grafite um material muito mais catódico que o ferro, os veios ou nódulos de grafite do ferro fundido agem como área catódica enquanto o ferro age como área anódica transformando-se em produto de corrosão. Observa-se então em tubos velhos de ferro fundido, que se pode com uma faca ou canivete desagregar com facilidade a parede do tubo à semelhança de um bloco de grafite.

A corrosão grafítica, em geral, não contraindica a utilização dos tubos de ferro fundido para os usos normais, porque as exigências de pressões pequenas e o tubo suportam bem, mesmo quando corroído. Para minimizar os problemas de corrosão grafítica é prática usual revestir os tubos, internamente com argamassa de cimento e externamente com um revestimento adequado por tubulações enterradas.

b) CORROSÃO POR DEZINCIFICAÇÃO

Designa-se por dezincificação ao processo corrosivo que se observa nas ligas de zinco, especialmente latões, utilizados em trocadores de calor (resfriadores, condensadores, etc.), tubulações para água salgada, dentre outras. Do processo de corrosão resulta a destruição do zinco (material mais anódico) restando o cobre e produtos de corrosão. Observa-se maior tendência a dezincificação nos latões com alto teor de zinco, como por exemplo: latão alumínio (76% Cu, 22% Zn e 2% Al), latão amarelo (67% Cu e 33% Zn). O processo corrosivo pode se apresentar mesmo em ligas mais resistentes, como o latão vermelho (85% Cu e 15% Zn), caso a liga não seja bem homogênea. A dezincificação pode ser evitada com tratamento térmico de solubilização da liga e com uso das ligas que contenha elementos inibidores como As e o Sb.

7.6 Corrosão associada ao escoamento de fluidosNo escoamento de fluídos pode-se ter a aceleração dos processos corrosivos em virtude da associação do efeito mecânico com a ação corrosiva. Os principais tipos de corrosão associada com o escoamento do fluído são:

◼ Corrosão – erosão;

◼ Corrosão com cavitação;

◼ Corrosão por turbulência.

Abordaremos apenas a corrosão-erosão.

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27 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

a) CORROSÃO-EROSÃO

Erosão de um material metálico é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida líquida ou gasosa. A ação erosiva sobre um material metálico é mais frequente nos seguintes casos:

◼ Quando se desloca um material sólido;

◼ Quando se desloca um líquido contendo partículas sólidas;

◼ Quando se desloca um gás contendo partículas líquidas ou sólidas;

No caso de líquidos e gases ação erosiva ocorre normalmente, em tubulações, em permutadores, em pás de turbinas. A erosão provoca o desgaste superficial capaz de remover as películas protetoras constituídas de produtos de corrosão. Desta forma, um processo corrosivo torna-se mais intenso quando combinado com erosão. A corrosão produz a película de produto de corrosão, o processo remove expondo a superfície a novo desgaste corrosivo. O resultado final será de um desgaste muito maior do que se apenas o processo corrosivo ou erosivo agisse isoladamente.

7.7 Corrosão intergranularA corrosão intergranular acontece quando existe um caminho preferencial para a corrosão na região dos contornos de grão. Observando-se que os grãos vão sendo destacados à medida que a corrosão se propaga. O principal fator responsável pela diferença na resistência à corrosão da matriz (material no meio do grão) e do material vizinho ao contorno é a diferença que apresentam na composição química nestes locais. Deste modo, mesmo que a alteração na composição química não seja suficiente para eliminar totalmente a capacidade de formação da camada passiva, verifica-se que existe uma concorrente de corrosão devido à diferença de potencial ocasionada pelas características diferentes dos materiais.

7.8 Fissuração por corrosãoAs trincas formadas pela corrosão intergranular, como visto no item anterior, não requerem a ação de esforços externos. Neste caso a fissuração decorre da corrosão segundo um estreito caminho preferencial.

Neste item são abordados mecanismos de corrosão que produzem trincas e que estão associados com esforços mecânicos, sejam aplicados sobre o material, sejam decorrentes do processo de fabricação, como tensões residuais, ou seja, ainda consequência do próprio processo corrosivo.

Os tipos de trincas podem ser intergranular ou transgranular, e podem ou não estar associadas a inclusões ou segundas fases presentes.

A propagação das trincas associadas aos processos de corrosão é geralmente lenta, até que seja atingido o tamanho crítico para a ocorrência da fratura frágil. Nesta situação, em função dos esforços atuantes, pequenas trincas podem nuclear fraturas de grandes proporções, deflagradas de modo praticamente instantâneo.

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28 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

a) CORROSÃO SOB TENSÃO

A corrosão sobre tensão acontece quando um material, submetido a tensões de tração (aplicadas ou residuais), é colocado em contato com um meio corrosivo específico. As condições metalúrgicas do material, como dureza, encruamento, fases presentes, são fatores frequentemente decisivos. A tensão de tração de vê necessariamente ser superior a certo valor limite.

Neste tipo de corrosão formam-se trincas no material, sendo a perda de espessura muitas vezes desprezível. As trincas decorrentes da corrosão sobtensão podem ser intergranular ou transgranular. A corrosão sobtensão intergranular ocorre quando a direção preferencial para a corrosão é o contorno de grão geralmente devido à precipitação de segundas fases nos contornos ou à existência de segregações neste local.

A propagação de trinca por corrosão sobtensão é geralmente lenta, até atingir o tamanho crítico para uma ruptura brusca.

b) FISSURAÇÃO INDUZIDA PELA PRESSÃO DE HIDROGÊNIO

O hidrogênio no estado nascente (atômico) tem grande capacidade de difusão em materiais metálicos. Dessa forma se o hidrogênio for gerado na superfície de um material, ele migra para o interior e acumula-se em falhas existentes. O hidrogênio acumulado passa da forma nascente a molecular e provoca o aparecimento de altas pressões no interior da falha.

As tensões oriundas da pressão do gás poderão ser suficientes para escoar o material e, nesse caso, os danos são irreversíveis, ou apenas para torná-lo mais frágil e, neste caso com a eliminação do hidrogênio antes da solicitação, o material voltará as suas condições normais.

Quando o acúmulo de hidrogênio é em falhas próximas à superfície, a deformação pode provocar empolamentos, sendo comum denominar este processo de empolamento pelo hidrogênio.

As principais causas do aparecimento de hidrogênio podem ser:

◼ Processos de decapagem ácida;

◼ Decomposição da umidade e água de cristalização contida em alguns tipos de revestimento de eletrodo que gera hidrogênio atômico no processo de soldagem por eletrodo revestido;

◼ Reações de corrosão que liberam hidrogênio como a seguinte: Fe = H2 → FeS + H2, observada no processamento de petróleo contendo enxofre;

◼ Reações catódicas em estruturas protegidas catodicamente;

◼ Ação de gases ricos em hidrogênio.

c) CORROSÃO-FADIGA

A fadiga de um material é a progressão de uma trinca a partir da superfície até a fratura, quando o material é submetido a solicitações mecânicas cíclicas. A fadiga inicia-se em uma imperfeição superficial que é um ponto de concentração de tensões e progride perpendicularmente a tensão. A progressão da trinca dá-se pela deformação plástica verificada na base da trinca associada ao constante aumento de concentração de tensões. Após atingir um tamanho crítico na trinca, este se rompe bruscamente causando a falha por fadiga dos equipamentos.

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29 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

A resistência à fadiga dos materiais é determinada através das curvas de fadiga. Observa-se que para os materiais ferrosos há um limite de tensão abaixo do qual por mais que se aumente o número de ciclos não haverá fadiga, a este valor de tensão chama-se limite de fadiga. Os metais não ferrosos de modo geral não apresentam limite de fadiga.

Um processo corrosivo pode ser a causa do surgimento da trinca superficial por onde se inicia a fadiga. A base da trinca é uma região tencionada e encruada que age como área anódica em relação ao restante do material, logo a presença de um eletrólito no interior da trinca provoca corrosão e acelera a progressão da mesma.

A associação dos dois efeitos causa a falha do material em um número muito menor de ciclos do que se o fenômeno de fadiga ou corrosão isoladamente.

Com a ocorrência dos dois efeitos as curvas de fadiga ficam profundamente modificadas e mesmo para os metais ferrosos desaparece o limite de fadiga quando se tem corrosão fadiga.

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30 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

8TÉCNICAS DE AMPLIAÇÃO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO OU DE PROTEÇÃO ANTICORROSIVA

Os materiais metálicos podem ter resistência própria à corrosão ou tê-la ampliada pela utilização dos métodos ou técnicas de proteção anticorrosiva. A tecnologia hoje existente permite a utilização dos materiais em praticamente todos os meios corrosivos com a durabilidade dentro da extensão desejada.

8.1 Princípios básicos da resistência à corrosão e da proteção anticorrosiva

A resistência à corrosão dos materiais metálicos está associada ao fato dos mesmos serem expostos ao meio corrosivo, apresentando taxas de corrosão baixas e controladas. Esta resistência pode decorrer de características próprias do material ou ser conferida por métodos de proteção anticorrosiva. Controlar a corrosão consiste, portanto em se obter o controle das velocidades de corrosão, ou seja, do funcionamento das pilhas no caso da corrosão eletroquímica e do crescimento da película no caso da corrosão química ou oxidação a altas temperaturas.

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Controlar a corrosão eletroquímica significa, portanto, paralisar ou diminuir a intensidade das pilhas de corrosão. Os fenômenos mais importantes na resistência à corrosão são a polarização (modificação do potencial eletroquímico na interface com o meio) e a passivação (formação da película de produto de corrosão com ação protetora). Os fenômenos de polarização que acompanham os processos corrosivos podem ser acelerados por técnicas tais como o uso de inibidores, proteção catódica, revestimentos dentre outros, enquanto que os fenômenos de passivação conferem ao material um comportamento de maior nobreza e podem ser acelerados pelo uso de proteção anódica e modificadores no meio corrosivo, como, por exemplo, o controle de pH.

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9RESISTÊNCIA PRÓPRIA DO MATERIAL À CORROSÃO

Os materiais metálicos podem possuir resistência própria a determinados meios corrosivos. Esta resistência está associada à passivação do material em um determinado meio corrosivo, a qual é função da composição química do material.

Dentre os elementos que formam a camada passiva podemos citar: alumínio, cromo, titânio, níquel, entre outros.

Desta forma um material é resistente à corrosão em certo meio, quando ele é capaz de passivar e de se manter passivado no referido meio.

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10CONTROLE DE CORROSÃO NA FASE DE PROJETO

O aumento da resistência à corrosão através de práticas de proteção anticorrosiva adotadas na fase de projeto é uma das mais importantes formas de controle de corrosão. Este aumento de resistência pode ser obtido de duas formas, a primeira adotando práticas que minimizem os problemas de corrosão e a segunda utilizando as técnicas de proteção anticorrosiva.

As práticas de projeto mais importantes a serem observadas são:

10.1 Práticas a serem evitadas ◼ Evitar frestas: desta forma evita-se o aparecimento de pilhas de aeração diferencial e

concentração diferencial as frestas devem ser eliminadas por emassamento ou por solda de vedação;

◼ Evitar metais dissimilares: desta forma evita-se o aparecimento de pilhas galvânicas;

◼ Evitar grande relação entre área catódica e área anódica: quando existir em áreas anódicas e catódicas as áreas anódicas devem ser substancialmente maiores que as catódicas, a fim de assegurar um desgaste menor e mais uniforme nas áreas anódicas;

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◼ Evitar cantos vivos: os cantos vivos são regiões onde os revestimentos e películas protetoras são mais facilmente danificáveis, sendo, portanto boa prática evitá-los, arredondando-se os cantos internos e externos;

◼ Evitar mudanças bruscas de direção no transporte de fluidos contendo sólidos em suspensão: fluidos contendo sólidos em suspensão provocam erosão em regiões onde haja mudanças bruscas de direção. O desgaste do material pode ser ainda mais acelerado quando o processo erosivo é acompanhado de corrosão;

10.2 Práticas que devem ser previstas ◼ Prever sobre espessura de corrosão: equipamento devem ser projetado prevendo-se uma

sobre espessura de material a ser consumida durante a vida útil do equipamento em virtude dos processos corrosivos. A sobre espessura de corrosão é importante quando o equipamento ou instalação sofre um processo corrosivo uniforme e generalizado. Quando a corrosão se processa de forma localizada, a sobre espessura perde totalmente o significado, não oferecendo qualquer garantia de funcionamento ao equipamento;

◼ Prever fácil acesso ás áreas susceptíveis à corrosão para inspeção e manutenção: o equipamento ou instalação deve possuir acesso às regiões sujeitas a corrosão, a fim de que possam ser inspecionados periodicamente e realizados os trabalhos de manutenção necessários;

◼ Prever soldas bem acabadas: soldas com falta de penetração e outros defeitos superficiais poderão propiciar o acúmulo de fluidos, depósitos de sólidos, além de contribuírem ao aparecimento de concentração de tensões. Como se sabe as soldas são regiões mais propensas à corrosão por três aspectos principais: em primeiro lugar o metal de adição possui quase sempre características diferentes de metal de base e em segundo lugar as tensões introduzidas pela soldagem junto ao cordão de solda tornam essa região mais propensa à corrosão e finalmente há alterações na microestrutura do matéria na zona termicamente afetada (ZTA);

◼ Prever drenagem de águas: as águas pluviais, ou de qualquer outra origem, quando retidas em contato com a superfície metálica aceleram os processos corrosivos. A fim de evitar a presença de água deve-se prever declividade nas chaparias planas e perfis, posicionar corretamente os perfis a fim de não coletarem água, prever furos para escoamento da água, etc.;

◼ Prever a aplicação das técnicas de proteção cabíveis e adequadas a cada caso.

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11INIBIDORES DE CORROSÃO

O aumento da resistência à corrosão pelo uso dos inibidores de corrosão constitui-se em uma técnica muito utilizada, especialmente quando o meio corrosivo é líquido e trabalha em circuito fechado.

Os inibidores são compostos químicos que, quando adicionados ao meio corrosivo, diminuem a sua agressividade, por um dos seguintes mecanismos:

◼ Inibição anódica (inibidores anódicos): são compostos que formam produtos insolúveis nas áreas anódicas, produzindo uma polarização anódica. Estes inibidores são também chamados de passivadores.

Exemplos: hidróxidos, carbonatos, fosfatos, silicatos, boratos de metais alcalinos, nitrito de sódio e cromatos de potássio e sódio.

◼ Inibição catódica (inibidores catódicos): são compostos que formam produtos insolúveis nas áreas catódicas, produzindo uma polarização catódica.

Exemplos: sulfatos e zinco, magnésio ou níquel.

◼ Inibição por barreira (inibidores por adsorção): são compostos que têm a propriedade de formar películas por adsorção à superfície metálica, criando uma película protetora sobre as áreas anódicas e catódicas.

Exemplos: sabões de metais pesados, aminas, ureia, etc.

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◼ Sequestradores de oxigênio: são compostos que reagem com o oxigênio promovendo a desaeração do meio:

Exemplos: Sulfito de sódio (Na2SO3 + 1/2 O2 → Na2SO4)

Hidrazina (N2H4 + O2 → N2 + 2H2O)

As principais aplicações dos inibidores são:

◼ Destilação de petróleo;

◼ Tratamento de água (caldeira, refrigeração e de injeção);

◼ Limpeza química e decapagem ácida;

◼ Sistemas de oleodutos e gasodutos;

◼ Teste hidrostático;

◼ Sistema de embalagem;

◼ Área de perfuração, produção, fluido e acidificação

Os critérios básicos para seleção de inibidores são:

◼ Deve ser compatível com o processo;

◼ Deve ser solúvel e estável (incluindo temperatura e pressão);

◼ Não deve formar resíduo ou espuma;

◼ Não deve ser poluente e tóxico;

◼ Custo baixo, inclusive de despejo.

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12TÉCNICAS DE MODIFICAÇÃO DO MEIO CORROSIVO

Além dos inibidores que agem através do meio corrosivo há outras técnicas importantes de modificação do meio, dentre elas vale destacar a desaeração e o controle do pH. A desaeração consiste na retirada de oxigênio do meio, sendo o oxigênio um agente despolarizante, com a sua retirada favorece-se a polarização catódica com a consequente diminuição da intensidade do processo corrosivo.

Os processos de retirada do oxigênio podem ser químicos ou mecânicos. O processo químico é realizado pelos sequestradores de oxigênio, enquanto que a retirada do processo mecânico é feita em desaeração por arraste do oxigênio por um outro gás, comumente vapor, ou em câmara de vácuo onde a descompressão, propicia a saída de gases.

O controle de pH visa favorecer a passivação dos metais, que se tornam passivos com o pH ligeiramente básico. Cuidados especiais deve-se ter com o metais anfóteros que perdem a resistência à corrosão em meios muito básicos e com a precipitação de compostos de cálcio e magnésio que se tornam insolúveis em pH elevado, podendo trazer problemas de incrustação. Estes dois métodos de aumento da resistência à corrosão são muito utilizados em sistemas de água de refrigeração, água de caldeira, água de injeção em poços de petróleo, em fluidos diversos como os de perfuração de poços de petróleo e os de complementação.

Destacam-se ainda, como métodos que reduzem as taxas de corrosão o controle de velocidade relativa metal/eletrólito e o controle de temperatura.

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13REVESTIMENTOS PROTETORES

Os revestimentos constituem-se em películas interpostas entre o metal e o meio corrosivo, ampliando a resistência a corrosão do material metálico. Esta película pode dar ao material um comportamento mais nobre, como é o caso das películas metálicas mais catódicas que o metal de base, ou protegê-lo por ação galvânica, ou ainda, se constituem numa barreira entre o metal e o meio e desta forma aumentar a resistência de contato das áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão.

Os revestimentos podem ser: metálicos, não metálicos inorgânicos ou orgânicos, e a sua utilização pode ser no aumento da resistência à corrosão atmosférica, na imersão e na corrosão pelo solo.

Os principais mecanismos de proteção dos revestimentos são:

◼ Proteção por Barreira, presente em praticamente todos os revestimentos;

◼ Proteção por ação galvânica (proteção catódica galvânica), presente nos revestimentos metálicos mais anódicos, como o zinco na galvanização e nas tintas ricas em zinco;

◼ Proteção por inibição ou passivação, presente nos revestimentos por tintas de fundo com pigmentos inibidores ou passivadores como fosfato de zinco, por exemplo.

Os revestimentos protetores são, portanto, películas aplicadas sobre a superfície metálica e que dificultam o contato da superfície com o meio corrosivo, objetivando minimizar a degradação da mesma pela ação do meio.

O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo de revestimento (natureza química), das forças de coesão e adesão, da sua espessura e da permeabilidade à passagem do eletrólito através da película. Influenciará também, neste tempo, o mecanismo de proteção. Assim,

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se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo corrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica ou proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento.

13.1 Mecanismo de proteçãoOs revestimentos, quando aplicados a superfície metálica tendem a separar a superfície do meio corrosivo. Esta separação será tão mais longa quanto maior for o tempo que o eletrólito chegue ao metal protegido. Esta proteção é denominada de proteção por barreira ou por retardamento do movimento iônico. Em virtude da porosidade da película, depois de algum tempo o eletrólito chegará à superfície metálica e iniciará um processo corrosivo. Desta forma, a falha do revestimento dá-se sempre por corrosão embaixo da película, com exceção, é claro, dos casos em que a própria película é atacado pelo meio corrosivo ou danificado por ações mecânicas.

A duração de um revestimento pode ser ampliada quando ele possui pigmentos inibidores ou passivadores, como é o caso das tintas de fundo contendo zarcão, cromato de zinco, fosfato de zinco, dentre outros, os quais conferem um mecanismo de inibição anódica ou passivação anódica. Outra forma de ampliar a vida de um revestimento é quando ele possui um mecanismo adicional de proteção denominado proteção catódica. Neste caso, forma-se uma pilha galvânica entre o metal de base e o metal ou pigmento metálico do revestimento. Este fato ocorre quando se utilizam revestimentos metálicos menos nobres que o metal a se proteger, ou tintas com pigmentos de zinco.

13.2 Revestimentos metálicosConsistem na interposição de uma película metálica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger. Os mecanismos de proteção das películas metálicas podem ser: por formação de produtos insolúveis, por barreira, por proteção catódica, dentre outros. As películas metálicas protetoras, quando constituídas que o metal de base, devem ser perfeitas, ou seja, isentas de poros, trincas, etc., para que se evite que diante de uma eventual falha provoquem corrosão na superfície metálica do metal de base ao invés de evitá-la.

As películas mais anódicas podem ser imperfeitas porque elas conferem proteção catódica à superfície do metal de base. Os processos de revestimentos metálicos mais comuns são:

◼ Deposição por imersão a quente: pela imersão a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também denominado de galvanização;

◼ Metalização: o processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície previamente preparada camadas de materiais metálicos. Os metais de deposição são fundidos em uma fonte de calor gerada no bico de uma pistola apropriada, por meio de combustão de gases, arco elétrico, plasma e por detonação. O metal fundido é pulverizado e aspergido sobre o substrato

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a proteger. Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio, chumbo, estanho, cobre e diversas ligas;

◼ Eletrodeposição: consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum revestir-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e, principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é empregado como revestimento aplicado por este processo;

◼ Deposição química: consiste na deposição de metais por meio de um processo de redução química. Por este processo é comum revestir-se com cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos, muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de reentrâncias;

◼ Cladização: os clads constituem-se de chapas de um metal ou ligas, resistentes à corrosão, revestindo e protegendo um outro metal com função estrutural. Os clads mais usados nas indústrias químicas, petroquímica e de petróleo são os de monel, aço inoxidável e titânio sobre aço carbonado.

13.3 Revestimentos não-metálicos inorgânicosConsistem na interposição de uma película não-metálica inorgânica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger. Os mecânicos de proteção são, essencialmente, por barreira e por inibição anódica.

◼ Anodização: consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais, especialmente no alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da anodização;

◼ Cromatização: consiste na reação da superfície metálica com soluções ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos passivante aumenta resistência à corrosão da superfície metálica que se quer proteger;

◼ Fosfatização: consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade. A fosfatização é um processo largamente empregado nas indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a fosfatização, seguindo-se a pintura;

◼ Revestimento com argamassa de cimento: consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica. Este revestimento é muito empregado na parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O revestimento interno com cimento é empregado em tubulações para transporte de água salgada, em água de refrigeração, tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados os aspectos técnicos e econômicos, o revestimento com argamassa de cimento e areia é a melhor solução para tubulações transportando água salgada;

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◼ Revestimento com vidro: consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma película de alta resistência química, muito utilizada na indústria química;

◼ Revestimento com esmalte vítreo: consiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro + cargas + pigmentos) aplicada soba forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Este revestimento é usado em alguns utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar, etc.;

◼ Revestimento com material cerâmico: consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado principalmente para revestimentos de pisos e canais de efluentes.

13.4 Revestimentos orgânicosConsiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo. Os principais revestimentos orgânicos são os seguintes:

◼ Pintura Industrial: é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle da corrosão em estruturas aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas. O revestimento por pintura é empregado para estruturas submersas que possam sofrer manutenção periódica em dique seco, tais como navios, embarcações, boias, etc. Só em casos especiais é empregado em estruturas enterradas, pela dificuldade de manutenção apresentada nesses casos. Em se tratando de estruturas aéreas, é normalmente a melhor alternativa em termos técnicos e econômicos para proteção anticorrosiva. A pintura é um revestimento de pequena espessura, situando-se na faixa de 120 a 500 mm, sendo que, somente em casos muito especiais, pode-se chegar a 1000 mm.

O conceito de pintura industrial, é desta forma estendido, de modo geral, a revestimentos com espessuras inferiores a 1mm, aplicados em instalações industriais, instalações portuárias, embarcações, estruturas metálicas diversas etc. Os revestimentos orgânicos de espessura superior a 1mm têm emprego mais específico, para condições de maior agressividade.

A pintura industrial é aquela cuja finalidade principal é a proteção anticorrosiva. Apresenta, porém, outras finalidades complementares, tais como:

◼ Finalidade estética: torna a apresentação agradável;

◼ Auxílio na segurança industrial;

◼ Impermeabilização;

◼ Diminuição de rugosidade de superfícies;

◼ Facilitar a identificação de fluidos em tubulações ou reservatórios;

◼ Impedir a aderência de vida marinha ao casco das embarcações e bóias;

◼ Permitir maior ou menor absorção de calor;

◼ Identificação promocional.

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No que diz respeito a desempenho e custo, a pintura é o método de controle de corrosão praticamente absoluto para estruturas aéreas, sendo também empregado com excelentes resultados em estruturas submersas (caso de embarcações) e ainda em alguns casos para estruturas enterradas.

O revestimento aqui caracterizado como pintura é, na sua grande maioria, de natureza orgânica, havendo, no entanto, algumas poucas famílias de tintas de natureza inorgânica.

Estes revestimentos são aplicados sob a forma de tinta, que são composições líquidas ou em pó, capazes de formar película sólida após a secagem ou cura.

Características Fundamentais e Características Específicas de Película

A película de tinta deve apresentar as seguintes características fundamentais:

◼ coesão: consiste na coesão entre os diversos constituintes do revestimento, de forma a apresentar uma película contínua, isenta o mais possível de falhas, como poros, bolhas, crateras, trincas etc.;

◼ adesão ao substrato: consiste na perfeita e permanente aderência á superfície a ser protegida. A aderência ao substrato é obtida em maior grau pela ancoragem mecânica da tinta nas irregularidades da superfície e, em parte pelas forças de atração de natureza molecular.

Além das características fundamentais, que são mandatórias em qualquer película de tinta, há uma série de características específica que ela poderá apresentar em maior ou menor grau, dentre as quais pode-se destacar:

◼ Absorção e transferência de umidade: há duas situações a considerações quanto á presença de umidade na película. Em primeiro lugar, a simples absorção de água, ou seja, a penetração de água nas moléculas ou por entre as moléculas. Neste caso, a água contribui para a diminuição da resistividade, devido a maior passagem do eletrólito. Em segundo lugar, a penetração de água através da película, que dependerá, entre outros fatores, da permeabilidade, da aderência e dos fenômenos de osmose e eletrosmose, que serão abordados no item seguinte;

◼ Resistência química: consiste na capacidade da película de resistir ao ataque de agentes químicos existentes no meio corrosivo;

◼ Resistência a abrasivos: consiste na resistência ao desgaste provocado pela ação mecânica do meio;

◼ Resistência ao intemperismo: diz respeito á capacidade da película de resistir á ação dos agentes naturais, como sais, chuvas e ventos, com reduzida perda de brilho, de cor e de espessura;

◼ Resistência á ação bacteriana: consiste na capacidade da película de resistir á ação de bactérias que atuam sobre matérias orgânicas;

◼ Resistência á temperatura: refere-se á ação de temperaturas sem amolecer ou mesmo sofrer outros processos de degradação, como escurecimento e queima.

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Esquema de Pintura

A aplicação das tintas obedece, em geral, ao seguinte esquema:

◼ Preparação da superfície metálica: visa, primeiramente, remover óleos, graxas, gorduras e principalmente produtos de corrosão (óxidos). A limpeza da superfície é uma fase de grande importância porque as tintas sempre exigem, em maior ou menor grau, uma preparação da superfície, para que haja um perfeito contato entre a tinta de fundo e a superfície que está sendo protegida. Além disso, a preparação da superfície objetiva criar um perfil de rugosidade, capaz de facilitar a adesão mecânica da tinta;

◼ Aplicação da tinta de fundo ou primer: as tintas de fundo ou primer são aplicadas em uma ou mais demãos e são normalmente responsáveis pela proteção anticorrosiva. Estas tintas são, na sua grande maioria, pigmentadas com pigmentos de propriedades anticorrosivas, que garante, no seu contato com a superfície metálica, a maior eficácia da proteção contra a corrosão. Em alguns casos, a tinta de fundo objetiva tão somente facilitar a adesão ou a aplicação do esquema de pintura.

◼ Aplicação da tinta intermediária: entre a da tinta fundo e a aplicação da tinta de acabamento, pode ser usada, em alguns casos, a aplicação de uma tinta intermediária. Esta tinta intermediária visa tornar mais barato o esquema de pintura, através do aumento da espessura total com o uso de uma tinta de menor custo, facilitar a aplicação ou permitir a necessária compatibilização entre a tinta de fundo com a de acabamento (facilitar a adesão, por exemplo).

◼ Aplicação da tinta de acabamento: as tintas de acabamento são também aplicadas em uma ou mais demãos e, além de destinarem-se a conferir a cor final ao equipamento ou á instalação, funcionam como uma primeira barreira entre o eletrólito e a tinta de fundo.

É conveniente que as películas de acabamento sejam as mais impermeáveis possíveis. São ainda utilizadas para:

◼ Minimizar ganhos de calor, dificultando as perdas por evaporação de produtos voláteis;

◼ Identificação de equipamentos;

◼ Identificação promocional;

◼ Sinalização aeronáutica;

◼ Auxilio na segurança industrial;

◼ Estética;

◼ Diminuição da rugosidade das superfícies;

◼ Identificação de fluidos.

Espessuras de Películas Recomendáveis

Para que a película de tinta cumpra a sua finalidade de proteção anticorrosiva, deve apresentar uma espessura mínima. Esta espessura é função da natureza das tintas usadas e da agressividade do meio corrosivo, e pressupõe a seleção adequada do esquema de pintura para o meio considerado.

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Como primeira orientação, para superfícies sem corrosão, as espessuras mínimas usuais recomendáveis para os diversos ambientes corrosivos, sem corrosão prévia, são:

◼ Atmosfera altamente agressiva - 250µm;

◼ Imersão permanente (imersão em água salgada) - 300µm

◼ Superfície quentes – 75 a 120µm;

◼ Atmosfera medianamente agressiva - 160µm;

◼ Atmosfera pouco agressiva - 120µm.

Causas de Falhas de Películas de Tinta

A película de revestimento por tintas constitui-se em uma barreira que deverá ser aderente ao substrato e a mais impermeável possível à passagem do eletrólito. Quando o eletrólito chega à superfície metálica inicia-se o processo corrosivo e deste tempo de migração dependerá a durabilidade da proteção.

Os fatores que podem acelerar falhas de uma película de revestimento por tintas podem estar relacionados à qualidade da própria película, ao substrato ou a detalhes construtivos.

Fatores relacionados à qualidade da película

As películas de tinta devem ser selecionadas para resistir adequadamente os ambientes corrosivos, não devem ser porosas. Os usos indiscriminados de solventes, por exemplo, pode ser uma causa de porosidade. Por outro lado, as películas devem ter espessuras suficientes para um bom desempenho.

Fatores relacionados ao substrato

Os principais aspectos do substrato que aceleram a passagem do eletrólito estão relacionados com a presença de sais na superfície, alguns autores fixam o resíduo salino máximo em 1,5 µg/cm2. O Excesso de rugosidade, que proporciona pouca espessura sobre os picos é também uma causa importante.

Fatores relacionados aos detalhes construtivos

Os principais detalhes construtivos que influenciam na pintura são:

◼ As frestas que ensejam células de aeração diferencial;

◼ Os cantos internos, externos, bordas e arestas que são locais de afinamento da película;

◼ Cordões de solda que são também locais de afinamento da película;

◼ Flanges e parafusos que são locais de frestas que ensejam células de aeração diferencial e de afinamento da película;

◼ Suportação de tubulações que são locais de frestas que ensejam células de aeração diferencial;

◼ Locais sem adequada drenagem que ensejam acúmulo de água.

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Abordagem Sistêmica

A pintura industrial é um sistema e, portanto, deve ser vista como tal. Esta visão sistêmica estabelece cinco etapas importantes, baseadas em normas, procedimentos e padrões, que irão definir os critérios de qualidade a serem observados em cada uma delas. Todas as etapas devem ser acompanhadas de modo à retroalimentar o sistema e, em especial, aprimorar normas, procedimentos e padrões.

A visão sistêmica orienta para a adequação de cada etapa, buscando a melhoria global. Não há interesse em aperfeiçoar apenas uma determinada etapa e sim o conjunto que constitui o sistema.

A pintura industrial é um sistema e, portanto, deve ser vista como tal. Esta visão sistêmica caracteriza cinco fases importantes:

◼ Caracterização da corrosividade do meio (definição dos microclimas)

◼ Seleção adequada dos esquemas de pintura;

◼ Aquisição técnica das tintas;

◼ Ações preventivas e controle da qualidade na aplicação ;

◼ Inspeção e acompanhamento da pintura.

Revestimento com borrachas: consiste o recobrimento da superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização. É um revestimento que pode assumir diversas durezas dependendo do tipo de borracha e do processo de vulcanização. Este revestimento é utilizado na indústria química em equipamentos e tubulações que trabalham com meios altamente corrosivos, especialmente ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas características de agressividade;

Revestimentos para tubulações enterradas ou submersas: as tubulações enterradas ou submersas, oleodutos, gasodutos, adutoras, etc. são, em geral, protegidos contra a corrosão por revestimentos de alta espessura. O mecanismo básico de proteção é por barreira entre o metal e o meio corrosivo. Por melhor que seja o revestimento, a eficiência é sempre inferior a 100%, surgindo, então, a necessidade de complementação com uso de proteção catódica. As espessuras dos revestimentos situam-se na faixa de 400 µm e 8 mm, sendo mais frequentes o uso de espessuras entre 3 e 6 mm.

Estes revestimentos devem possuir uma série de características para que possam cumprir as suas finalidades. Dentre elas podem ser mencionadas:

◼ Boa e permanente aderência ao tubo;

◼ Baixa taxa de absorção de água;

◼ Boa e permanente resistência elétrica (resistividade elétrica);

◼ Boa resistência mecânica;

◼ Boa resistência à água, vapor e produtos químicos;

◼ Boa estabilidade sob efeito de variação de temperatura;

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46 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

◼ Resistência a acidez, alcalinidade, sais e bactérias do solo;

◼ Boa reflexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos revestidos e as dilatações e contrações do duto;

◼ Permitir fácil aplicação e reparo;

◼ Durabilidade;

◼ Economicidade.

É praticamente impossível encontrar um revestimento que atenda a todas estas características com perfeição. Os melhores são aqueles que atendem ao maior número delas.

Os principais tipos de revestimentos empregados para tubulações enterradas ou submersos sãos:

a) REVESTIMENTOS COM ESMALTE DE ALCATRÃO DE HULHA (COAL-TAR):

É um revestimento atualmente em desuso, ele é aplicado em duas espessuras, uma de 3 a 5 mm, chamada revestimento simples, e outra de 6 a 8 mm, chamada de revestimento duplo. O revestimento simples é usado de modo geral em meios de média a baixa agressividade, e o duplo em eletrólitos altamente agressivos (mangues, águas do mar, solos de baixa resistividade, etc.) e em condições severas de correntes de interferência.

O revestimento de dutos submersos ou enterrados por meio de esmaltes de alcatrão de hulha vem tendo sua utilização sensivelmente diminuída pelos seguintes motivos:

◼ Sua resistividade elétrica decai a cerca de 60% nos primeiros 10 anos depois de aplicado, demandando maior solicitação do sistema de proteção catódica;

◼ Elevada incidência de reparos devido a danos ocorridos durante o manuseio, o transporte, o armazenamento e o lançamento dos tubos revestidos;

◼ Sérios problemas de poluição ambiental, devido ao desprendimento de gases tóxicos durante a aplicação, o que tem limitado sensivelmente a sua utilização em países com rigorosa legislação em termos de preservação do meio ambiente e da vida humana;

◼ Degradação devido à ação dos raios solares quando armazenado por períodos de tempo superiores a 6 meses;

◼ Aparecimento de revestimentos modernos à base de polímeros.

Quando aplicados no revestimento de dutos enterrados em terrenos impregnados com pedras, requer uma proteção contra danos mecânicos.

b) REVESTIMENTOS COM ASFALTOS:

Os revestimentos com asfaltos aplicados a quente e reforçados com tecidos de fibra de vidro e feltro asfáltico é empregado em dutos enterrados, à semelhança do esmalte de alcatrão de hulha. O asfalto apresenta como desvantagem as perdas de propriedades com maior rapidez do que esmalte de alcatrão de hulha, devido à oxidação e à absorção de água. Tem, entretanto, menor preço do que aquele. Seu uso está em declínio, por razões idênticas às do alcatrão de hulha.

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47 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

c) REVESTIMENTO COM FITAS PLÁSTICAS:

As fitas plásticas mais utilizadas em revestimentos são:

◼ Fitas de polietileno (as mais utilizadas, devido a seu melhor desempenho);

◼ Fitas de PVC;

◼ Fitas de poliéster.

As fitas são aplicadas helicoidalmente em torno do tubo a ser protegido com uma sobreposição de 50% entre camadas. A aplicação pode ser manual ou mecânica. Geralmente, antecede a aplicação das fitas uma limpeza da superfície e a aplicação de um primer capaz de melhorar a adesão da fita. Apresentam como grande vantagem a aplicabilidade no campo, porém, como a possibilidade de falha na sobreposição é considerável, constituem-se em um revestimento de qualidade inferior. As fitas são recomendadas apenas para pequenas tubulações e obras de pouca responsabilidade. São também particularmente aplicáveis a reparos no campo.

A aplicação em duas ou mais camadas constitui-se em um recurso para obter-se melhoria de desempenho.

d) REVESTIMENTO COM ESPUMA RÍGIDA DE POLIURETANA:

A espuma rígida de poliuretano é utilizada quando se requer que o revestimento anticorrosivo possua também boa capacidade de isolação térmica (dutos operando a alta ou a baixa temperatura). É normalmente aplicada com espessura em torno de 50 mm, sendo o revestimento complementado normalmente com camisa de polietileno extrudado, para conferir propriedades anticorrosivas (a espuma, possuindo 10% de células abertas, não é impermeável);

e) REVESTIMENTO POR TINTA EPÓXI BETUMINOSO:

A pintura com epóxi betuminosa é usada em uma espessura da ordem de 500 µm. Possui pouca resistência mecânica, sendo, portanto, um revestimento precário em tubulações enterradas. Como a manutenção do revestimento em estruturas enterradas ou submersas é muito difícil, a utilização de revestimento por tinta à base de coal tar epóxi não tem sido mais utilizada pela insalubridade

f) REVESTIMENTO COM TINTA EPÓXI EM PÓ (FUSION BONDED EPÓXI):

É também um moderno sistema de proteção anticorrosiva de dutos enterrados e submersos. Constitui-se de uma camada de 400 a 450 micrometros de espessura, à base de resina epóxi termocurada, aplicada a pó, pelo processo eletrostático. Suas principais propriedades são: a excelente adesão e a proteção anticorrosiva.

A tinta epóxi aplicada a pó pelo processo eletrostático, portanto sem solvente, não está sujeita a muitos poros e assim possui impermeabilidade (proteção por barreira) ainda superior às tintas epóxis convencionais. A película de 400 micrometros tem elevada dureza e, portanto, baixa resistência ao impacto, o que acarreta uma razoável incidência de reparos durante o lançamento do duto. É o melhor sistema de proteção anticorrosiva de dutos que durante o lançamento sofrerão grande flexionamento ou curvamento. É particularmente aplicável a lançamentos submarinos.

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48 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

g) REVESTIMENTO COM POLIETILENO EXTRUTURADO:

Trata-se de um moderno revestimento, que utiliza o polietileno de baixa densidade, extrudado sobre o tubo que se quer proteger. A aplicação é feita normalmente em três camadas, sendo a primeira de epóxi em pó aplicado eletrostaticamente, a segunda um adesivo à base de polipropileno e a terceira o revestimento em si de polipropileno.

A extrusão é feita em conjunto com o adesivo também a base de polietileno (modificado), a uma temperatura da ordem de 200ºC. Requer um preparo de superfície com grau de limpeza de 2,1/2 (jateamento ao metal quase branco). É aplicado com espessura variando de 3 a 5 mm.

Além da impermeabilidade, que lhe confere excelente resistência à corrosão, possui excelente resistência a danos mecânicos, o que lhe propicia baixa incidência de reparos durante o lançamento do duto. Outra excelente propriedade que possui é a boa resistência ao deslocamento catódico (Cathodic Disbound).

h) REVESTIMENTO COM POLIPROPILENO EXTRUDADO:

Trata-se de um revestimento semelhante ao polietileno, só que utilizando o polímero polipropileno. A aplicação é feita normalmente em três camadas, sendo a primeira de epóxi em pó aplicado eletrostaticamente, a segunda um adesivo à base de polipropileno e a terceira o revestimento em si de polipropileno.

Tem aplicação e propriedades semelhantes ao polietileno, porém sua temperatura limite de utilização é de 120ºC (a do polietileno é de 60ºC) e sua resistência ao descolamento catódico é também superior. Tem maiores problemas de perda de adesão em baixas temperaturas (inferiores a 10ºC).

I) REVESTIMENTO COM EPÓXI EM PÓ - POLIETILENO OU POLIPROPILENO (TRIPLA CAMADA)

Constitui-se na combinação de revestimentos com epóxi em pó, polietileno ou polipropileno, sendo uma camada de epóxi e duas de polietileno ou polipropileno.

É um revestimento de alta eficiência e atualmente o mais usado no Brasil.

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14PROTEÇÃO CATÓDICA E ANÓDICA

A proteção catódica é um método de aumento da resistência à corrosão, que consiste em tornar a estrutura a proteger em catodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica, forçando um alto grau de polarização catódica.

Proteção catódica é empregada para estruturas enterradas ou submersas. Não pode ser usado em estrutura aérea, em face da necessidade de um eletrólito contínuo, o que não se consegue na atmosfera.

A proteção anódica é um método de aumento da resistência à corrosão que consiste na aplicação de uma corrente anódica na estrutura a proteger. A corrente anódica favorece a passivação do material dando-lhe resistência à corrosão. A proteção anódica é empregada com sucesso somente para os metais e ligas formadores de películas protetoras, especialmente o titânio, o cromo, ligas de ferro-cromo, ligas de ferro-cromo-níquel. O seu emprego encontra maior interesse para eletrólitos de alta agressividade (eletrólitos fortes), como por exemplo, um tanque metálico para armazenamento de ácidos.

A proteção anódica não só propicia a formação da película protetora mais principalmente mantém a estabilidade desta película.

As principais diferenças entre proteção catódica e anódica podem ser vistas na tabela 04.

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50 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

TABELA 04 – Diferenças entre Proteção Catódica e Anódica

Proteção Catódica Proteção AnódicaAplica-se a estruturas enterradas e submersas:

solos, água doce e água do mar.Aplica-se a estruturas submersas em meios

muito agressivosA estrutura é transformada em catodo A estrutura é transformada em anodo

Aplica-se a qualquer material Aplica-se somente a materiais passiváveis no meio considerado

O material fica imune a corrosão O material fica com a corrosão controlada

1 Princípios básicos de proteção catódicaQuando uma instalação metálica encontra-se enterrada ou submersa, existe sempre um fluxo de corrente, através do eletrólito, desde a área anódica até a área catódica, sendo que o retorno da corrente se processa por intermédio do circuito externo, que no caso das tubulações enterradas é constituído pelos próprios tubos.

Na região onde a corrente deixa o anodo ou área anódica e penetra no eletrólito, produz uma reação eletroquímica na sua superfície. Essa reação envolve íons positivos do metal nas áreas anódicas e os íons negativos existentes no eletrólito, resultando, como produto de corrosão, no composto do metal.

A corrente migra através do eletrólito e penetra na área catódica, sendo que nessa região os íons positivos provenientes da solução são liberados, geralmente sob a forma de hidrogênio atômico. Em uma etapa posterior o hidrogênio atômico passa a molecular e consequentemente há o desprendimento de hidrogênio gasoso, podendo, ainda, através de reações secundárias, haverá formação de outros compostos tais como hidróxidos, carbonatos e cloretos.

Assim sendo, nas áreas catódicas as reações não se processam com o material metálico e, sim, com o eletrólito, razão pela qual existe ausência de corrosão. A formação de hidrogênio e outros compostos sobre a superfície do catodo é conhecida como “polarização catódica”, fenômeno que tende a reduzir a atividade da pilha de corrosão. Entretanto, agentes despolarizantes, tais como o oxigênio, combinam-se com o hidrogênio, formando íons hidroxila ou água, o que mantém a atividade das pilhas de corrosão.

As reações típicas que ocorrem, para o caso do aço, são as seguintes:

◼ Reação que ocorre com o metal:

Fe → Fe2+ + 2e

◼ Reações que podem ocorrer no meio:

Meio neutro desaerado

2H2O + 2e → H2 +2 0H-

Meio ácido desaerado

2H+ + 2e → H2

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51 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

Meio ácido aerado

2H+ + 1/2 O2 + 2e → H2O

Meio neutro aerado

H2O + 1/2 O2 + 2e → 2 OH-

◼ Evolução das Reações em Meio Aerado até a Formação da Ferrugem:

Fe2+ + 20H- → Fe (OH)2

2Fe (OH)2 + H2O + 1/2 O2 → 2 Fe (OH)3

- H2O

2 Fe (OH0)3 → 2FeO.OH ou Fe2O3.H2O

Em função dessas considerações, pode-se concluir que, fazendo-se com que toda a superfície de uma instalação metálica, enterrada ou submersa, adquira comportamento catódico, a estrutura não sofrerá ataque corrosivo, ficando completamente protegida pela ação da “proteção catódica”.

Isso pode ser conseguido provendo-se a estrutura de um fluxo de corrente de proteção, proveniente de uma fonte externa, com uma intensidade tal que seja capaz de anular as correntes de corrosão das diversas pilhas existentes na superfície metálica.

Quando a estrutura ficar totalmente polarizada, a corrosão cessará. Na realidade, as reações de oxidação não são eliminadas, mas sim transferida para uma área anódica artificial adequadamente projetada para essa finalidade.

Para melhor entender o fenômeno da proteção catódica, examinemos a equação fundamental da corrosão, mostrada abaixo:

2Fe (OH)2 + H2O + 1/2 O2 → 2 Fe (OH)3

- H2O

2 Fe (OH0)3 → 2FeO.OH ou Fe2O3.H2O

Em função dessas considerações, pode-se concluir que, fazendo-se com que toda a superfície de uma instalação metálica,

enterrada ou submersa, adquira comportamento catódico, a estrutura não sofrerá ataque corrosivo, ficando completamente protegida

pela ação da “proteção catódica”.

Isso pode ser conseguido provendo-se a estrutura de um fluxo de corrente de proteção, proveniente de uma fonte externa, com

uma intensidade tal que seja capaz de anular as correntes de corrosão das diversas pilhas existentes na superfície metálica.

Quando a estrutura ficar totalmente polarizada, a corrosão cessará. Na realidade, as reações de oxidação não são eliminadas,

mas sim transferida para uma área anódica artificial adequadamente projetada para essa finalidade.

Para melhor entender o fenômeno da proteção catódica, examinemos a equação fundamental da corrosão, mostrada abaixo:

I Ea Ec

R

Onde:

I = corrente de corrosão, que flui do anodo para o catodo (A);

Ea – Ec = diferença de potencial entre o anodo e o catodo (V);

R = somo da resistência de saída da corrente do anodo para o eletrólito, com a resistência de entrada da corrente do eletrólito para o

catodo (Ohm).

Pela equação, verificamos que quando existe a diferença de potencial “Ea - Ec” sobre a superfície de uma estrutura enterrada e

quando a resistência “R” possui um valor finito, a corrente de corrosão “I” flui, com o aparecimento do processo corrosivo, na área

Onde:

I = corrente de corrosão, que flui do anodo para o catodo (A);

Ea – Ec = diferença de potencial entre o anodo e o catodo (V);

R = somo da resistência de saída da corrente do anodo para o eletrólito, com a resistência de entrada da corrente do eletrólito para o catodo (Ohm).

Pela equação, verificamos que quando existe a diferença de potencial “Ea - Ec” sobre a superfície de uma estrutura enterrada e quando a resistência “R” possui um valor finito, a corrente de corrosão “I” flui, com o aparecimento do processo corrosivo, na área anódica. Portanto, proteger catodicamente a estrutura significa evitar que a corrente continue fluindo, fazendo com que a diferença de potencial entre as áreas anódica e catódica seja nula.

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52 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

Outra maneira de anular-se a corrente de corrosão, como é fácil concluir, consiste em aumentar infinitamente o valor da resistência “R”. O que teoricamente poderia ser conseguido mediante a aplicação de um revestimento “perfeito” sobre a superfície da estrutura. Esta solução, no entanto, é inviável na prática, uma vez que um revestimento perfeito é de custo extremamente elevado.

Para a proteção com a máxima economia são usados, com muita frequência, os sistemas mistos de proteção anticorrosiva, utilizando-se um revestimento de custo vantajoso, com boas qualidades isolantes, complementando com a instalação de um sistema de proteção catódica de custo bastante baixo.

anódica. Portanto, proteger catodicamente a estrutura significa evitar que a corrente continue fluindo, fazendo com que a diferença de

potencial entre as áreas anódica e catódica seja nula.

Outra maneira de anular-se a corrente de corrosão, como é fácil concluir, consiste em aumentar infinitamente o valor da

resistência “R”. O que teoricamente poderia ser conseguido mediante a aplicação de um revestimento “perfeito” sobre a superfície da

estrutura. Esta solução, no entanto, é inviável na prática, uma vez que um revestimento perfeito é de custo extremamente elevado.

Para a proteção com a máxima economia são usados, com muita frequência, os sistemas mistos de proteção anticorrosiva,

utilizando-se um revestimento de custo vantajoso, com boas qualidades isolantes, complementando com a instalação de um sistema de

proteção catódica de custo bastante baixo.

Raciocinando-se de outra maneira, podemos dizer que a proteção catódica consiste em tornar positivo o potencial do solo ou

água que envolve a estrutura metálica que a proteger, de tal maneira que as correntes de corrosão não possam mais abandonar,

diretamente para o solo, a superfície do metal. A figura 09 ilustra o mecanismo de proteção catódica.

Figura 09 – Princípios Básicos de Proteção Catódica

Figura 09 – Princípios Básicos de Proteção Catódica

Raciocinando-se de outra maneira, podemos dizer que a proteção catódica consiste em tornar positivo o potencial do solo ou água que envolve a estrutura metálica que a proteger, de tal maneira que as correntes de corrosão não possam mais abandonar, diretamente para o solo, a superfície do metal. A figura 09 ilustra o mecanismo de proteção catódica.

2 Métodos de aplicação da proteção catódicaExistem dois métodos para a aplicação de um sistema de proteção catódica: o método galvânico, ou por anodos de sacrifício, e o método por corrente impressa. Em qualquer dos dois existe um suprimento de corrente contínua em quantidade tal que, penetrando, por exemplo, em uma tubulação enterrada, é suficiente para eliminar as pilhas de corrosão normalmente nela existentes.

A escolha, na prática, do método a ser utilizado, depende da análise de várias considerações técnicas e econômicas, sendo que cada qual tem suas vantagens e desvantagens.

2.1 Proteção catódica com anodos galvânicosOs anodos galvânicos, ou anodos de sacrifício, são normalmente os escolhidos quando se precisa de pouca quantidade de corrente para proteger a estrutura (revestimento de boa qualidade e estruturas de pequenas dimensões) e quando o meio possui baixa resistividade elétrica.

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53 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

As principais vantagens da utilização de anodos galvânicos para proteger, uma estrutura enterrada ou submersa, são as seguintes:

◼ Não requer suprimento de corrente alternada no local;

◼ Os custos de manutenção, após o sistema instalado, são mínimos;

◼ Raramente aparecerão problemas de interferência com outras instalações metálicas enterradas;

◼ Não oferece risco de superproteção;

◼ Os custos de instalação são baixos.

Por outro lado, as desvantagens são as seguintes:

◼ A quantidade de corrente fornecida à estrutura é limitada pela diferença de potencial, bastante baixa, entre os anodos e a estrutura;

◼ A proteção ficará muito mais difícil se as resistividades elétricas do meio no local não forem suficientemente baixas (no máximo 6000 ohm.com);

◼ Se o revestimento não for muito bom, ou se a estrutura, tubulação, por exemplo, tiver grande diâmetro e grande comprimento, pois a proteção com anodos galvânicos, neste caso, ficará muito cara, devido a grande quantidade de anodos a ser utilizada.

Se a estrutura, ou tubulação, por exemplo, estiver influenciada por correntes de fuga, provenientes de sistemas eletrificados de tração, dificilmente os anodos galvânicos serão eficientes.

Quando for um anodo galvânico é ligado a uma estrutura metálica surge uma pilha galvânica, conforme mostrado na figura 10.

A quantidade de corrente fornecida à estrutura é limitada pela diferença de potencial, bastante baixa, entre os anodos e a estrutura;

A proteção ficará muito mais difícil se as resistividades elétricas do meio no local não forem suficientemente baixas (no máximo 6000

ohm.com);

Se o revestimento não for muito bom, ou se a estrutura, tubulação, por exemplo, tiver grande diâmetro e grande comprimento, pois a

proteção com anodos galvânicos, neste caso, ficará muito cara, devido a grande quantidade de anodos a ser utilizada.

Se a estrutura, ou tubulação, por exemplo, estiver influenciada por correntes de fuga, provenientes de sistemas eletrificados de

tração, dificilmente os anodos galvânicos serão eficientes.

Quando for um anodo galvânico é ligado a uma estrutura metálica surge uma pilha galvânica, conforme mostrado na figura 10.

Figura 10 – Proteção Catódica com Anodos Galvânicos de uma estrutura enterrada

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54 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

O anodo galvânico é constituído de um metal eletronegativo em relação à estrutura e, quando ligado a ela, dentro de um eletrólito como o solo ou a água, adquire comportamento anódico, liberando a corrente de proteção.

A corrente emitida pelo anodo penetra na tubulação através do solo ou da água, bloqueia as correntes de corrosão e retorna ao seu ponto inicial, fechando o circuito por intermédio da ligação do anodo com a estrutura.

Para a utilização em solos, o magnésio e o zinco são bastante eficientes, principalmente o primeiro, sendo que para a água do mar o zinco e o alumínio são os melhores anodos, para água doce o magnésio é o mais indicado. Esses metais, utilizados em ligas apropriadas, são eletronegativos em relação ao aço, podendo protegê-lo com facilidade.

Os anodos galvânicos, quando empregados enterrados são envoltos em uma mistura de gesso, bentonita e sulfato de sódio, que é utilizada como enchimento condutor. Esse enchimento permite a diminuição da resistividade elétrica anodo/solo, reduz os efeitos da polarização do anodo e distribui uniformemente o seu desgaste.

As características mais importantes de um anodo galvânico são o seu potencial em circuito aberto (potencial medido em relação ao meio, utilizando um eletrodo de referência), a sua capacidade de corrente (expressa normalmente em A. hora/kg) e sua eficiência (expressa em %).

Quando se dimensiona um sistema de proteção catódica com anodos de sacrifício, uma das primeiras preocupações do projetista é o cálculo de sua vida, uma vez que em função dela serão considerados os aspectos econômicos para a decisão sobre a utilização.

A vida dos anodos galvânicos é proporcional ao seu peso, à capacidade de corrente do material utilizado e inversamente proporcional à corrente liberada.

Os anodos galvânicos podem ser instalados isoladamente ou em grupos que recebem o nome de “leitos”. Assim sendo, outra preocupação do projetista é determinar a quantidade da corrente que um leito de anodos poderá liberar para a proteção da estrutura.

Os principais fatores que influenciam essa determinação são as dimensões e condições do revestimento da estrutura a ser protegida. O número e espaçamento dos anodos utilizados, o potencial da estrutura em relação ao meio e a composição química do metal empregado, sendo esta última fundamental, inclusive para o desempenho do anodo. Caso seja enterrada, a sua profundidade é também importante.

As composições químicas dos anodos precisam ser controladas com rigor, mediante especificações existentes, sob pena de o sistema projetado falhar totalmente se forem adquiridos e utilizados anodos com composição química fora de determinados limites para alguns elementos importantes. Esse aspecto nos leva à necessidade de escolher com rigor o fabricante do material a ser utilizado.

Com relação à escolha do tipo de anodo a ser utilizado, precisa-se analisar tanto o aspecto técnico quanto o econômico. De um modo geral, dependendo da flutuação do mercado, o custo por quilo do magnésio é maior que o custo por quilo do zinco. Por outro lado, o anodo de magnésio, por ter o seu potencial em circuito aberto mais alto, possui a propriedade de liberar mais corrente, podendo ser usado em solos com resistividade elétrica um pouco mais alta.

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55 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

Como indicação geral, pode-se dizer que os anodos de zinco são mais econômicos quando utilizados em solos com resistividade elétrica abaixo de 1000 ohm.cm. Como as resistividades elétricas que temos encontrado, na maioria das regiões onde realizamos medições de campo, raramente se situam abaixo desse valor, podemos adiantar que, para instalações terrestres, os anodos de magnésio são muito mais utilizados que os de zinco. Os anodos de zinco possuem maior aplicação na proteção anódica de estruturas de aço no mar.

Os anodos de alumínio têm sido muito usados, com resultados excelentes, melhores, inclusive, que os anodos de zinco, na proteção de estruturas de aço no mar, como, por exemplo, nas embarcações e plataformas de petróleo.

2.2 Proteção catódica por corrente impressaOs sistemas de proteção catódica por corrente impressa aplicados para prevenção da corrosão de instalações metálicas enterradas ou submersas utilizam uma fonte externa de força eletromotriz.

As fontes externas de força eletromotriz, largamente utilizadas na prática são os retificadores, equipamentos extremamente simples que alimentados por intermédio de um circuito de corrente alternada fornecem a quantidade de corrente contínua necessária para a eliminação das pilhas de corrosão existentes na superfície metálica que se deseja proteger.

Além dos retificadores de corrente, podem também ser utilizadas, como fontes de f.e.m. embora menos comuns, as unidades geradoras alimentadas a gás, os geradores termoelétricos, os geradores movidos a vento, ou outro tipo qualquer de equipamento capaz de fornecer a corrente contínua necessária ao sistema de proteção catódica.

Em conjunto com a fonte de corrente contínua, o método por corrente impressa usa anodos, tanto quanto possível inertes no solo ou na água. A figura 11 mostra de forma esquemática um sistema por corrente impressa.

As fontes externas de força eletromotriz, largamente utilizadas na prática são os retificadores, equipamentos extremamente simples que

alimentados por intermédio de um circuito de corrente alternada fornecem a quantidade de corrente contínua necessária para a

eliminação das pilhas de corrosão existentes na superfície metálica que se deseja proteger.

Além dos retificadores de corrente, podem também ser utilizadas, como fontes de f.e.m. embora menos comuns, as unidades

geradoras alimentadas a gás, os geradores termoelétricos, os geradores movidos a vento, ou outro tipo qualquer de equipamento capaz

de fornecer a corrente contínua necessária ao sistema de proteção catódica.

Em conjunto com a fonte de corrente contínua, o método por corrente impressa usa anodos, tanto quanto possível inertes no solo

ou na água. A figura 11 mostra de forma esquemática um sistema por corrente impressa.

Figura 11 – Esquema de um Sistema de Proteção Catódica por Corrente Impressa

Figura 11 – Esquema de um Sistema de Proteção Catódica por Corrente Impressa

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56 QUALIFICAÇÃO PARA INSPETOR DE PINTURA INDUSTRIAL Nível 1Módulo VI Corrosão

As vantagens para a aplicação do método por corrente impressa são as possibilidades de:

◼ Fornecer maiores quantidades de corrente às estruturas;

◼ Controlar as quantidades e correntes fornecidas;

◼ Ser aplicáveis em qualquer meio, mesmo, mesmo naqueles cujo eletrólito seja de elevada resistividade elétrica;

◼ Ser aplicável com eficácia, para a proteção de estruturas nuas ou pobremente revestidas;

◼ Ser aplicável com economia, para a proteção de instalações metálicas de grande porte;

◼ Ser aplicável com eficácia onde há correntes de interferência.

As desvantagens para a utilização desse método são as necessidades de manutenção periódica, ainda que de fácil realização, o dispêndio com a energia elétrica consumida, embora de pouca monta, e a possibilidade de criar problemas de interferência com muitas estruturas metálicas enterradas nas proximidades, o que pode ser evitado com facilidade.

No sistema por corrente impressa, uma pilha eletrolítica é gerada, na qual se faz com que a estrutura a ser protegida funcione como catodo e o leito de anodos utilizado libere corrente para o meio. Os metais utilizados na prática são construídos de grafite ou de ligas metálicas, como as de ferro e silício, e as de chumbo, antimônio e prata, sendo que as hastes de titânio ou nióbio com revestimento muito fino de platina ou de óxidos especiais são também utilizadas.

A grande vantagem desse método é a possibilidade de poder-se regular, com extrema facilidade, em função das medições dos potenciais estrutura/meio, a corrente de proteção liberada pelos anodos, mediante ajuste na saída do retificador.

O retificador constitui-se, basicamente, de um transformador que abaixa a tensão de alimentação para o valor desejado no circuito de proteção catódica. Possui ainda uma coluna retificadora, construída com placas de diodos de silício, de instrumentos para as medições das voltagens e das correntes de saída de um horímetro. Finalmente contém dispositivos de proteção elétrica, como para-raios, fusíveis e disjuntores, além de relés, para a regulagem da tensão de saída em corrente contínua.

Os anodos são instalados na posição vertical ou horizontal, sendo comum, no caso de solos o uso de enchimento condutor de coque metalúrgico moído ou preferencialmente coque calcinado de petróleo. Quando o coque é convenientemente compactado em torno do anodo, obtém-se menor resistência de saída da corrente para o solo, além da diminuição do consumo do anodo, uma vez que boa parte da corrente é descarregada através do enchimento.

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15EXERCÍCIOS

Responda as questões a seguir:

1 – Conceitue corrosão e explique porque os processos corrosivos são espontâneos.

2 – Conceitue corrosão eletroquímica e destaque a sua importância.

3 – Apresente as principais diferenças entre corrosão eletroquímica e corrosão química.

4 – Apresente os componentes de uma célula eletroquímica de corrosão.

5 – Quais são os tipos de pilhas de corrosão eletroquímica?

6 – Conceitue pilha galvânica e pilha de ação local.

7 – Conceitue a pilha ativa-passiva.

8 – Quais são as diferenças entre as pilhas de concentração iônica diferencial e a pilha de aeração diferencial?

9 – Quais são os tipos de pilhas presentes em frestas?

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10 – Indique os meios corrosivos onde o revestimento por tintas é mais utilizado e mostre como se forma o eletrólito em cada um deles.

11 – Quais são as principais formas de corrosão?

12 – Cite cinco tipos de corrosão.

13 – Qual é o princípio básico de seleção de materiais resistentes à corrosão?

14 – Por que as soldas são regiões mais propensas à corrosão e por que devem ser bem acabadas e sem defeitos superficiais?

15 - Cite três práticas de projeto que devem ser evitadas e três que devem ser previstas.

16 – Conceitue inibidores de corrosão e mencione o que são inibidores anódicos, catódicos e de adsorção.

17 – Indique quatro práticas de modificação de meios corrosivos.

18 – Conceitue revestimentos e indique os mecanismos de proteção.

19 – Quais são revestimentos mais anódicos e mais catódicos em relação ao aço – Explique o porquê de serem assim considerados.

20 – Quais são os métodos mais frequentemente utilizados para aplicação de revestimento com zinco e com alumínio?

21 – Cite cinco características fundamentais para os revestimentos de tubulações enterradas ou submersas.

22 – Mencione alguns revestimentos em desuso e aqueles mais utilizados ultimamente.

23 – Cite cinco finalidades do revestimento por tintas, além da proteção anticorrosiva.

24 – Quais são os componentes de um esquema de revestimento por tintas?

25 – Quais os mecanismos de proteção presentes nas tintas de acabamento e nas tintas de fundo?

26 – Quais são as diferenças entre proteção catódica e proteção anódica?

27 – Quais são os tipos de proteção catódica? Conceitue-os.

28 – Quais os anodos galvânicos mais indicados nas seguintes situações: Tanque enterrado, Permutador de calor (água doce), Tanques de lastro (água salgada)?

29 – Apresente duas vantagens dos sistemas galvânicos e dos sistemas por corrente impressa.

30 – Do ponto de vista de proteção anticorrosiva há diferença entre proteger com sistema galvânico ou por corrente impressa? Justifique a resposta.

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AGRADECIMENTO

A Associação Brasileira de Corrosão - ABRACO agradece aos seus instrutores pelo apoio na elaboração deste material