Publicado em 02 Jun 2020

A avaliação da proteção de superfícies em aço contra a corrosão

Redação

A formação da ferrugem é um muito desagradável e apesar de não se entender bem como acontece, sabe que isso conduzirá inevitavelmente à reparação ou troca do material metálico. Este fenômeno ocorre no aço, no ferro e em muitas ligas ferrosas como os aços-carbono quando expostos à atmosfera ou submersos em águas naturais. Como estes aços são os materiais mais utilizados na forma de chapas, placas, barras e tubos, pelas indústrias metalomecânicas e da construção civil, resultam os exemplos mais claros do que se chama corrosão que pode ser definida basicamente como a deterioração de um metal ou liga, a partir de sua superfície, pelo meio no qual está inserido. O processo envolve reações de oxidação e de redução (redox) que convertem o metal ou componente metálico em óxido, hidróxido ou sal. Para entender melhor este processo é necessário iniciar o estudo conhecendo o material e o meio. Os aços-carbono comuns contêm mais de 97% de Fe, até 2% de C e outros elementos remanescentes do processo de fabricação. Deve-se entender uma metodologia de avaliação do poder protetivo contra a corrosão por exposição a atmosferas úmidas, em condições normalizadas, de películas de protetivos temporários aplicados sobre a superfície do aço.

Da Redação – 

Os metais raramente são encontrados no estado puro. Eles quase sempre são encontrados em combinação com um ou mais elementos não metálicos presentes no ambiente. Minérios são, de modo geral, formas oxidadas do metal. Com raras exceções, quantidades significativas de energia devem ser fornecidas aos minérios para reduzi-los aos metais puros.

A fundição e a conformação posterior do metal envolvem processos onde mais energia é gasta. A corrosão pode ser definida, de modo simples, como sendo a tendência espontânea do metal produzido e conformado de reverter ao seu estado original, de mais baixa energia livre. Uma outra definição, amplamente aceita, é a que afirma que corrosão é a deterioração de propriedades que ocorre quando um material reage com o ambiente.

De uma perspectiva puramente termodinâmica, a tendência de decréscimo energético é a principal força encorajadora da corrosão metálica. A corrosão afeta a sociedade de várias maneiras: utilização de maiores coeficientes de segurança, necessidade de manutenção preventiva (por exemplo por pintura) e corretiva, utilização de materiais mais nobres e caros, parada temporária da utilização do equipamento ou da estrutura, contaminação de produto, perda de eficiência, perda de credibilidade, etc. Obviamente todos estes itens envolvem aspectos econômicos.

Assim, existem muitas razões para se evitar a corrosão que pode ocorrer por meio de variadas formas e sua classificação pode ser feita através da aparência do metal corroído. As formas mais comuns de corrosão que acometem o aço carbono são a uniforme, a galvânica, a por frestas e a por pites, menos comum.

Os fenômenos de corrosão de aço e outros metais envolvem uma grande variedade de mecanismos que podem ser reunidos em quatro grupos, a saber: a corrosão em meios aquosos (90%); a oxidação e corrosão quente (8%); a corrosão em meios orgânicos (1,8%); a por metais líquidos (0,2%). A corrosão em meios aquosos é a mais comum, e isto é esperado, uma vez que a maioria dos fenômenos de corrosão ocorre no meio ambiente, onde a água é o principal solvente.

A própria corrosão atmosférica, uma forma generalizada de grande incidência, ocorre através da condensação da umidade na superfície do metal. É aceito, atualmente, que os dois primeiros grupos são caracterizados por processos essencialmente eletroquímicos. Já a natureza dos processos que ocorrem nos dois últimos grupos não pode ser precisada, uma vez que os seus mecanismos ainda não foram devidamente estabelecidos.

A NBR 10255 de 04/2016 - Protetivos temporários contra corrosão — Avaliação da proteção de superfícies de aço contra a corrosão por exposição em câmara úmida estabelece o método de avaliação do poder protetivo contra a corrosão por exposição a atmosferas úmidas, em condições normalizadas, de películas de protetivos temporários aplicados sobre a superfície do aço.

São especificados dois procedimentos de ensaio. O procedimento 1 é mais agressivo que o procedimento 2, e a escolha será indicada por especificação do material ou por acordo entre as partes interessadas. A avaliação do poder protetivo por exposição às atmosferas úmidas não é considerada indicativo do poder de proteção a quaisquer condições de uso. Sua importância maior é verificação do padrão de qualidade de um determinado protetivo ou a comparação do desempenho de um determinado protetivo com padrões predeterminados.

Para o procedimento 1, deve-se aplicar o protetivo nos corpos de prova conforme a NBR 9103 e deixá-los envelhecer suspensos na posição vertical durante 24 h, em condições não agressivas. Suspender os corpos de prova na câmara em posição vertical, mantendo a distância mínima de 50 mm entre as faces.

Expor os corpos de prova de maneira continua à atmosfera de umidade saturada, mantendo as condições da câmara conforme a NBR 8095. Examinar os corpos de prova a cada 24 h, quanto ao aparecimento de corrosão do metal base. Considerar início de corrosão o aparecimento de um ponto de corrosão em cada um de pelo menos dois dos corpos de prova ensaiados.

Não é considerada para fins de exame a faixa de 5 mm a partir das bordas não protegidas. Por acordo entre as partes, o ensaio pode ser continuado, nas mesmas condições estabelecidas, até ter sido alcançado um grau de corrosão (acordado entre as partes, por exemplo, 10 %, 20 % ou 30 % da superfície ensaiada) nos corpos de prova.

Para o procedimento 2, aplicar o protetivo nos corpos de prova conforme NBR 9103 e deixá-los envelhecer suspensos na posição vertical durante 24 h, em condições não agressivas. Suspender os corpos de prova na câmara em posição vertical, mantendo a distância mínima de 50 mm entre as faces.

Expor os corpos de prova de maneira intermitente com ciclos de 24 h, iniciando com 8 h em atmosfera saturada, mantendo as condições da câmara conforme a NBR 8095, e 16 h na câmara aberta e desligada. Examinar os corpos de prova a cada 24 h quanto ao aparecimento de corrosão do metal base. Considerar início de corrosão o aparecimento de um ponto de corrosão em cada um de pelo menos dois dos corpos de prova ensaiados.

Não é considerada para fins de exame a faixa de 5 mm a partir das bordas não protegidas. Por acordo entre as partes, o ensaio pode ser continuado, nas mesmas condições estabelecidas, até ter sido alcançado um grau de corrosão (acordado entre as partes, por exemplo, 10 %, 20 % ou 30 % da superfície ensaiada) nos corpos de prova.

A proteção contra a corrosão é uma consideração essencial na seleção de um aço para uma aplicação estrutural específica. A corrosão pode reduzir a capacidade de carga de um componente pela redução do seu tamanho (seção transversal) ou por ataque localizado (pitting) que além de reduzir a seção transversal na região atacada pode aumentar a tensão iniciando a formação de trincas.

Todas as medidas preventivas que impedem ou eliminam a corrosão irão aumentar a vida do componente e sua confiabilidade. Os fatores a considerar para a seleção do método de proteção são: condições ambientais, custo, grau de proteção necessário e consequências de falha imprevista em serviço

A proteção pode ser feita das seguintes formas: a criação de uma barreira impermeável entre o aço e o meio corrosivo; introduzindo uma substância que inibe a ação química da corrosão; induzindo uma atividade galvânica que atua contra a atividade galvânica da corrosão

Existem inúmeros tipos de revestimentos, variando desde a simples lubrificação da superfície com óleo, que é uma medida protetiva de baixo custo, até a eletrodeposição de multicamadas de cobre níquel cromo que dá uma aparência metálica brilhante e proteção superior aos efeitos da corrosão. O custo deve ser equilibrado com o grau de proteção desejado.

A proteção temporária pode ser feita para efeitos de transporte e estocagem. Consiste em cobrir o aço com óleo mineral, com solventes combinados com inibidores e formadores de filme, com emulsões de revestimentos a base de petróleo ou mistura de água e ceras.

Estes revestimentos são aplicados após a limpeza em banho ácido ou entre procedimentos de aplicação de coberturas. Este procedimento é uma proteção de curto prazo.

A limpeza é o requisito mais importante do processo de revestimento. Quaisquer óxidos sobre a superfície do aço devem ser removidos por banho ácido ou por processo mecânico. A superfície deve ser desengraxada com vapor de limpeza alcalino ou emulsão limpante.

Os processos de cobertura por meio de banho quente são adequadas para a aplicação de alumínio, chumbo, estanho, zinco e suas ligas. O processo consiste em mergulhar o aço num banho de metal líquido. A cobertura com zinco, denominada galvanização, protege o aço galvanicamente porque o zinco é anódico ao metal de base e portanto é preferencialmente corroído na maioria dos ambientes.

A eletrodeposição é talvez o processo mais caro para revestimento do aço. Os eletrodepósitos são utilizados quando a aparência e a soldabilidade ou outro requisito pede um revestimento metálico. Se somente é desejada a proteção à corrosão, muitos revestimentos não metálicos permitem uma proteção eficiente a custo mais baixo. Todos os eletrodepósitos convencionais podem ser aplicados ao aço.

Os revestimentos por spray térmico (aspersão) permitem uma proteção efetiva em um grande número de ambientes corrosivos. Eles são aplicados por vários métodos, incluindo a aspersão térmica com arame consumível, por chama autofluxante e por arco elétrico. Os materiais mais comuns usados para o revestimento do aço são o zinco, o alumínio e as ligas zinco-alumínio.

Os revestimentos redutores ou conversores oferecem pequena proteção se não forem cobertos com outro sistema. São eficientes quando cobertos por tinta. Revestimentos fosfatados e revestimentos conversores cromatados são bastante usados como bases de pintura tanto em aços sem revestimento como em aços galvanizados.

Os revestimentos orgânicos finos são os mais usados para proteção à corrosão devido ao baixo custo para o grau de proteção conseguido. Um bom sistema de pintura inclui uma limpeza adequada, a aplicação de uma base e uma camada externa de acabamento. A aplicação dos vários revestimentos pode ser feita com pistola, banho, ou deposição eletroforética.

Artigo atualizado em 02/06/2020 04:53.

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