Afundamento do terreno Uma das trincas após a limpeza ... · a camada de recobrimento do concreto...

RECUPERAR • Março / Abril 20034

CORROSÃO

Tubulação em concreto protendido viroumania nacional industrial. Nosso crescentesistema de esgotos é um dos que mais rece-be este tipo de tubulação. No setor indus-trial petroquímico então, já há algumas de-zenas de anos, recebe linhas de tubos destanatureza, invariavelmente para trabalharenterradas. Sua função? Conduzir líquidosde toda natureza.A questão da proteção da superfície do con-creto, no entanto, volta à tona e é questio-nada. É correto dimensionar tubulações deconcreto protendido sem qualquer proteçãopara os fios do aço, acreditando apenas quea camada de recobrimento do concreto seráum santo revestimento impermeável? Evi-dentemente que não. No entanto, sete entredez projetistas ainda pensam assim, ou seja,que o aço é protegido pelo meio alcalino

com craxá entre 12 e 13, ficando eterna-mente em estado passivo. Ilusão gigantes-ca. O concreto, seja armado ou protendido,

GLOSSÁRIO

Eletrólito – solução química que contém íons quemigram do anodo para o catodo.Íon – um átomo ou grupo de átomos que ganha-ram ou perderam um ou mais elétrons (da cama-da externa ou de valência), passando a carregaruma carga elétrica.pH – um número que denota o grau de acidez oude alcalinidade. 7 é o valor neutro. A acidez au-menta com a diminuição deste valor. De formacontrária, valores superiores a 7 aumentam a al-calinidade.

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Tubulação desprotegida, interna e externamente, rompe em váriostrechos devido à corrosão. Conheça os detalhes de sua recuperação.

Fios espiralados protendidos Ø 7 mmEspessuraparede deConcreto150 mm

2,00m

2,30m

Desenho da seção reta da tubulação queconduz esgotos.

Corrosão e vazamentos interrompemlinha de efluentes em concreto protendido.Corrosão e vazamentos interrompemlinha de efluentes em concreto protendido.Corrosão e vazamentos interrompemlinha de efluentes em concreto protendido.

Uma das trincas após a limpeza.Afundamento do terrenodevido aos vazamentos.

Escavação em um trecho comprometido.

Marcelo Schultz


RECUPERAR • Março / Abril 2003 5

TUBOS PROTEGEMO AMBIENTE...

TUBOS PROTEGEMO AMBIENTE...

... E QUEM PROTEGEOS TUBOS?

... E QUEM PROTEGEOS TUBOS?

Tubulações em concreto armado/

protendido conduzem líquidos de

toda a espécie, invariavelmente

agressivos às armaduras ou fios

protendidos. Assim, é só uma

questão de tempo para surgirem

vazamentos, prejuízos, contami-

nação ambiental e paralização do

sistema. Proteção Catódica (PC)

é a única solução eficaz no trata-

mento da corrosão de armaduras,

fios e cabos de protensão. TAG

garante sua estrutura de forma

clara e monitorada, sem qualquer

chance para a corrosão, condu-

za a tubulação qualquer tipo de

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com fumo de sílica, escória ou cinzas, ain-da é suficientemente permeável, significan-do dizer que o líquido que corre na tubula-ção também corre nas veias do concreto.Falando de forma objetiva, poder-se-á di-zer que o aço passivado, sob os efeitos daalcalinidade do concreto, possuirá potenci-ais (voltagem) que variam de +100 a -250mV em relação a uma semi-pilha de co-bre-sulfato de cobre (CPV-4).Água, esgotos, efluentes industriais ácidosou básicos, tudo que flui dentro (e fora) datubulação de concreto, descamisado de pro-teção específica a cada um daqueles líqui-dos, também circula dentro dos vazios oucapilares do concreto. Pior, chega à pele dos

fios de aço altamente tensionados. Ora, es-quecemos que o aço é um metal compos-to por noventa e tantos por cento de ferroque, por si só é extremamente reativo empresença de líquidos. Adicione-se algunsoutros metais em sua composição e aí tere-mos, em presença daqueles belos eletróli-tos, mais reatividade turbinada agora porpilhas de corrosão, cujo processo chama-se corrosão galvânica. Bastante caracterís-tica do metal chamado aço. A visão micros-cópica da superfície dos fios de aço, assimneste estado, evidenciará ou mostrará mi-lhares de regiões anódicas e catódicas, sen-do que nas primeiras observar-se-á o ferrosendo dissolvido na solução (Fe++) ali pre-

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sente. Na região catódica, além do líquidopresente, está o oxigênio, indivíduo com-petente e principal mandante de tudo queocorre lá na região anódica.



Fax consulta nº 03

GLOSSÁRIO

Semi-pilha – ou eletrodo de referência, é um ele-trodo cujo potencial de corrosão é constante sobcondições similares de medição. É usado para me-dir potenciais relativos a outros metais.Anodo de sacrifício – um metal ou liga metálicamenos nobre do que o aço da construção e quesofre corrosão galvânica ao ser ligada ao aço.Resistividade – significa dificuldade no transportede corrente. Quanto menor a resistividade, maiora condutividade ou o transporte de corrente. So-los corrosivos são aqueles que contém grandes con-centrações de sais solúveis que otimizam a con-dutividade elétrica. O conhecimento da resistivi-dade do solo informa o seu grau de corrosividade.O conhecimento do fluxo e nível da água subter-rânea, assim como o pH do solo, complementama pesquisa. Regiões do solo com diferentes pH,por si só, provocam diferenças de potenciais noaço e corrosão.Sulfeto de hidrogênio (H2S) – gás ácido corro-sivo e venenoso que tem como característica o chei-ro de ovo podre.Halogênio – denominação dada aos elementoscloro, flúor, bromo e iodo, devido a grande facili-dade com que formam substâncias salinas ao com-binarem-se com elementos eletropositivos como ocálcio.


Corrosividade do solo(Resistividade)

A corrosividade do solo é praticamente proporcional à diminuição de sua resistividade. E esta é uma indicaçãode que muita umidade e sais dissolvidos estão presentes.


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Mas o que fazer então?

É praxe revestir (particularmente com epó-xis do tipo novolac) por fora e por dentro,as tubulações de concreto protendido (e ar-mado), de modo a impedir que o líquidoque irá fluir dentro da linha adentre nos ca-pilares do concreto e faça contato com osfios protendidos. Da mesma forma, exter-namente, procura-se impedir que a água fre-ática e o próprio solo façam contato diretocom o concreto. Com relação ao solo, de-ver-se-á checar sua resistividade, pois va-

lores baixos, ou seja, menores do que2.000ohm.cm, induzirão corrosão no con-creto. Solos permeáveis que apresentem flu-tuação do lençol freático ou apenas movi-mentação da água subterrânea, envolven-do ou não a tubulação, promovem a lixivi-ação dos íons cálcio e hidroxilas da matrizcimentícia, reduzindo seu pH. Algumasnormas já prognosticam corrosão para so-los com as seguintes condições:• Solos ácidos, com pH igual ou menor que 5.• Teor de sulfatos maior do que 6000ppm.• Teor de magnésio maior do que

50.000ppm.• Alto teor de CO2 livre na água freática.

A verdade é que mesmo todo e qualquerrevestimento, seja epóxico, poliuretano,

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GLOSSÁRIO

Corrente galvânica – corrente elétrica que fluientre metais condutivos. Base da chamada prote-ção catódica por corrente galvânica.Corrente impressa – pertence à chamada pro-teção catódica por corrente impressa. É correntedireta, fornecida por aparelhagem ligada à redeelétrica, que chega ao aço da estrutura a ser pro-tegida.



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Levantando os potenciais de corrosão pelo próprio terreno

1)meça o potencial solo-tubulação na esta-ção 41, com a CPV-4.

2)meça o potencial solo-solo, com a ajuda deum segundo eletrodo entre as estações 41 e42. Adicione (algebricamente) a leitura obti-da anteriormente (em 1). Com isso obtem-se a leitura solo-tubulação para a estação 42.

3)ande, com a semi-pilha, duas estações:

meça o potencial solo-solo entre 42 e 43.4)meça o potencial solo-solo entre 43 e 44.5)ande, com a semi-pilha, duas estações: meça

o potencial solo-solo entre 44 e 45.6)meça o potencial solo-tubulação na 45. Erros,

por ventura encontrados, poderão ser distri-buidos, ou, se pequenos, ignorados. Por exem-plo poder-se-á fazer a seguinte planilha:

estervinílico etc, não é 100% impermeávele, em se tratando de peças estruturais en-terradas é temeroso apenas atribuir ao re-vestimento a proteção necessária aos fiosde aço tensionados. A solução final é a pro-teção catódica com corrente galvânica, ouseja, utilizando-se anodos de sacrifício. Autilização de proteção catódica com corren-te impressa apresenta uma relação custo-benefício pouco interessante em relação acom corrente galvânica, para estes casos.

A proteção catódica com correntegalvânica (PCCG)

Proteger catodicamente uma estrutura deconcreto armado-protendido enterrada, sig-nifica aplicar um potencial (voltagem) ne-gativo nos fios de aço, de modo que todaárea de sua superfície atue como catodo. Éa única maneira de impedir que a superfí-cie do aço funcione como anodo, além de,adicionalmente, repelir íons corrosíivos ne-gativos (por exemplo o Cl–) constantemen-te presentes e provenientes tanto do líqui-do que flui dentro da tubulação como dobinômio solo/água subterrânea. Este meca-nismo de tratamento, a PCCG, é particu-larmente interessante quando da existên-cia de tubulações com presença de corro-são nos fios de aço protendidos. Este tipode situação tem a ver com o total compro-metimento do concreto, que apresenta-setotalmente contaminado com íons clore-tos, sulfatos etc, de modo que a solução,assim ricamente “alimentada”, que correem seus capilares, funciona como a águade coco para o sedento e ávido processode corrosão do aço.

Semi-pilha CPV-4 (voltímetro e eletrodo) aplicado nosolo.

A

B

C

D

E

F

Observe que utilizam-se dois eletrodos a partir da estação 42. Dever-se-á manter distânciaentre os eletrodos, de modo a evitar erros devido a pequenas diferenças entre eles.

41 ..................................................................................................................... – 310mV42 ........................................................ –35 ..................................................... – 345mV43 ........................................................ +20 ..................................................... – 325mV44 ........................................................ –10 ..................................................... – 335mV45 ........................................................ –10 ..................................................... – 345mV

Erro = +5mV

Como funciona a proteção catódica emtubulações de concreto protendido (ou armado)

As áreas vermelhas, na tubulação de concreto, sig-nificam presença de corrosão nos fios protendidos.Repare a saída dos íons Fe++ (setas azuis) ou seja,a desintegração do aço antes da proteção catódica.

Ligaçãoanodo-fio protendido

Anodos

Tubulação

O X em vermelho representa a eliminação da corrente decorrosão do aço nas áreas anódicas, devido a abundân-cia da corrente de proteção (setas amarelas) promovidapelos anodos de sacrifício. As setas amarelas ao longoda tubulação “viajam” pelas armaduras e retornam aosanodos de sacrifício pela emenda (ponto azul).

Um exemplo típico

A título de exemplo, apresentamos o casode uma linha enterrada, em concreto proten-dido, com apenas 8 anos de vida, que reco-lhe efluentes domésticos e industriais para

uma estação de tratamento, tendo velocida-de de fluxo máxima de 2,4m3/segundo. Cadatubo da linha possui comprimento de 5,5me tem diâmetro interno de 2,00m. As juntassão do tipo macho-fêmea com borracha devedação. Na última revisão feita foram cons-tatados trechos com vazamentos, trincas esinais de corrosão ao longo da linha, comrompimento dos fios protendidos.

PLANTA

CORTE



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Os detalhes da investigação

Primeiramente foi investigados a resistivi-dade do solo, a presença de correntes decorrosão vagabundas e, é claro, os potenci-ais de corrosão próximos as áreas sintomá-ticas, que totalizam 15% da linha. Destaanálise, concluiu-se que 60% apresentavapotenciais benéficos e 40% com corrosão.Durante as escavações, constatou-se que oterreno era bastante úmido, apesar de o ní-vel máximo do lençol d’água ficar, em mé-dia, a cerca de 2,00m do fundo da linha.Como referência, pode-se afirmar que po-tenciais entre +50mV e –250mV, medidoscom o CPV-4, são indicadores de um esta-do de passividade no aço, ou seja, ausênciade corrosão. Por outro lado, potenciais maisnegativos que –300mV poderão significarque os fios de protensão estão em processode corrosão ou submetidos a perigosas cor-rentes vagabundas. A medição dos poten-ciais nos trechos escavados foi feita posici-onando-se o eletrodo da semi-pilha CPV-4

diretamente na superfície do concreto e ooutro terminal preso no fio de aço. Em di-versos outros trechos foram feitas mediçõesdos potenciais pelo método tradicional usa-do em tubulações enterradas, sem a neces-sidade de escavação, posicionando-se o ele-trodo diretamente no solo e o outro termi-nal ligado no fio de aço através de uma “ja-nela” aberta na parte superior da tubulação.A boa prática exige a instalação de peque-nas estações de testes que ajudam e simpli-ficam muito o monitoramento (obrigatório)contra a corrosão da estrutura enterrada. Nobox abaixo há mais informações a respeito

destas estações.A figura ao lado mostra o levantamento doestado de corrosão da tubulação, através dospotenciais obtidos com semi-pilha posici-onada diretamente no solo. Está evidencia-da a localização de uma área ativa (anódi-ca) de corrosão. O box na página anteriordá uma canja e mostra os procedimentospara obter o diagrama dos potenciais dis-postos na forma de isostáticas de corrosão.O posicionamento do eletrodo de referência

Diagrama do campo de potenciais circundantes deuma região anódica. Regiões anódicas são facilmentedetectadas através da técnica do posicionamento doeletrodo CPV-4 diretamente no solo.

Nas modernas linhas de tubulações de con-creto protendido (e armado) já se projetam eexecutam, ao longo da linha, estações paraobservação da condição da corrosão do açoprotendido. Na figura abaixo, apresentamosesquemas de instalação da estação, que deveser erguida em intervalos regulares. A vanta-gem desta estação é que, uma vez feita nãoserá mais necessário promover escavações eabrir “janelas” para fazer a ligação com osfios de aço de modo a se checar os potenci-ais. Note que se utiilza um fio de cobre per-feitamente isolado, fixado ao aço de proten-são através de uma “solda” com pó de alumí-

As estações permanentes para testes após a proteção catódica

nio ou com um adesivo especial condutivo,fechando-se esta “janela” com argamassa po-limérica. O outro fio (vermelho) é o de liga-ção com os anodos de sacrifício. A ligação dosanodos com o fio protendido é feita na caixade PVC. Os fios de cobre isolados são levados

Estação permanente emforma de ralo com 2 contatos apenas.

à superfície, até uma altura média de 1,5m,por dentro de um tubo, conectados dentro deuma pequena caixa de PVC com tampa deproteção. Um outro modelo de estação é oque fica situado ao nível do solo (desenhomenor).Instalação assim executada, permite adequara polarização e a estabilização da corrente deproteção. A corrente é regulada através deresistor adequado dentro da caixa de PVC.Torna-se obrigatório, também, checar os po-

tenciais solo-tubulação conforme box dapágina 8.

GLOSSÁRIO

Corrente direta – fluxo de eletrons em apenasuma direção através de um determinado caminhoelétrico.Potencial de corrosão – o potencial (voltagem),com relação a uma semi-pilha, de uma superfíciedo aço, em estado de corrosão, submetido à umasolução (eletrólito) presente nos vazios e poros doconcreto. É também chamado de potencial de cir-cuito aberto.Correntes de corrosão vagabundas – corro-são resultante de fluxos de corrente direta, prove-nientes de instalações vizinhas e que circulam pelosolo e/ou pelo concreto. A instalação de anodosde sacrifício contínuos e paralelos à tubulação neu-tralizam qualquer manifestação destas correntes.



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O reforço estrutural com barras de fibra de carbono, anterior à instalação dosanodos de sacrifício.

deverá ser feito no solo, exatamente sobre atubulação enterrada. Em solos muito secos,poder-se-á borrifar água para umedecê-lo,muito embora não seja muito aconselhado.Nos trechos onde a tubulação estiver ao ar,naturalmente, a leitura dos potenciais seráfeita sobre a superfície do concreto.

Reforçando a estrutura

As conseqüências do estado de corrosão têmque ser tratadas. Nas regiões onde ocorre-ram trincas com ou sem rompimento dos fiosde protensão foram feitos serviços de refor-ço estrutural utilizando-se a técnica da fibrade carbono, tanto na forma de barra quanto

Detalhe dasbarrasutilizadasde 10mmdediâmetro.

A abertura do sulco com serra delâminas paralelas preenchidas,posteriormente, com epóxi aplicadocom cartucho.

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na de manta. Estatecnologia está sen-do empregada nomundo inteiro, exa-tamente pela rapidezque a caracteriza. Astrincas, em situaçõeshorizontais, forammonolitizadas previ-amente com META-CRILATO e nas si-tuadas nas paredesverticais e no fundoda tubulação foi in-jetado epóxi de bai-xa e alta viscosida-de, dependendo daabertura da trinca.Durante a aplicaçãodo reforço foi feitoo tensionamentocompressivo das se-ções da tubulação.

Instalando a proteção catódica

Cada um dos tubos de 5,5m, que compõema linha, estava isolado eletricamente dosdemais pela junta macho-fêmea e pelaborracha de vedação. Desta forma, o di-

GLOSSÁRIO

Densidade de corrente – a corrente que flui deou para uma unidade de área de uma superfíciedo aço.

Outro trecho sendo reforçado com barras de fibrade carbono inseridas em sulcos preenchidos comepóxi.

mensionamento da proteção catódica foifeito considerando-se apenas cada tubo.A área das superfícies dos fios protendi-dos existentes em cada tubo que necessi-tavam ser protegidos contra a corrosão to-talizou cerca de 30m2. A densidade de cor-


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Checando a proteção catódicaApós a instalação da proteção catódica, ouseja, após a polarização do aço, poder-se-áaproveitar a existência das estações de testepara verificar se o aço protendido da tubula-ção permanece protegido com o correr dosanos. É universalmente aceito que uma es-trutura estará protegida catodicamente se seupotencial ficar situado em torno de –850mVem relação ao eletrodo de cobre-sulfato decobre da semi-pilha CPV-4, posicionado nosolo sobre a tubulação. Toda a estrutura es-tará protegida, claro, se este critério for ver-

dadeiro em cada ponto da superfície. O se-gundo critério estabelecido pela NACE (Natio-nal Association Corrosion Engineers) estabe-lece a diferença de, pelo menos, 300mV entreo potencial original e o após a proteção cató-dica. O outro critério estabelecido pela NACEé o da queda da polarização (100mV). De ummodo geral, a tubulação estará protegida seos potenciais obtidos ao longo do seu compri-mento produzir uma curva (potenciais X dis-tância ao longo da tubulação) que esteja sem-pre acima de –700mV.

Fax consulta nº 07

Para ter maisinformações sobreCorrosão.

REFERÊNCIAS• Marcelo Schultz é engenheiro elétrico, especia-

lista em corrosão.

A ligação do anodo de sacrifício com o fioprotendido.

Medindo o potencial e a corrente entre o anodo desacrifício e o fio protendido. A linha do anodo foiposteriormente coberta com material condutivo.

rente estabelecida foi de 1mA/m2, natu-ralmente com uma intensidade de corren-te de 30mA. Foram utilizados anodos gal-vânicos, marca Terra-Anodo G. Depen-dendo da resistividade do solo, em cadatrecho tratado, foram utilizados diferen-tes tipos de anodos de sacrifício. A pre-visão da vida útil, em função da correnteatuante, é de 25 anos.

O fio de cobre isolado sendo conectado ao anodo de sacrifício. Repare que primeiramente foiutilizado um bracelete de aço fixado com alicate de pressão. A seguir, é feito o isolamento com fitaisolante polimerizável. A continuidade elétrica do anodo é mantida por seu miolo com fio de aço.

Próxima Ediçăo

“Barragem emBrasília, com

vazamentos, étratada com

injeções de superespuma e super

gel.”

GLOSSÁRIO

Polarização – é a mudança do potencial de cor-rosão devido a passagem de corrente originadapela aplicação do anodo de sacrifício.

Posicionamento dosanodos de sacrifício e

sua ligação aos fiosprotendidos.

O maçarico derrete oanodo, descobrindo omiolo de aço, o qual é

soldado no novo rolo deanodo.



CORROSÃO

Evandro Salles Pinto

Estruturas aéreas de concreto armado/protendi-do já dispõem de sistemas que, efetivamente,controlam processos de corrosão. São eles a pas-tilha Z, a tela galvânica G, o zinco termo proje-tado (ZTP), a manta aderida de zinco (MAZ) eo zinco líquido puro (ZLP). Todos bastante efe-tivos no controle da corrosão do aço, seja elecomposto por armaduras ou cabos protendidos.Estruturas enterradas, no entanto, têm uma for-ma toda particular de contraírem corrosão, exa-tamente pelo contato com solos e água freáticacontaminada com dióxido de carbono, clore-tos, sulfatos, nitratos etc. Mas, à medida quevaria o nível do lençol freático, o oxigênio sefaz presente, viabilizando processos de cor-rosão nas armaduras e cabos de protensão, de- Ruína de estacas e pilares devido a corrosivida-

de do solo.

Terra-Anodo G.Terra-Anodo G.

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Como interromper a corrosão em estacasenterradas de concreto armado?Como interromper a corrosão em estacasenterradas de concreto armado?

Estacas enterradas de concreto armado/protendido também sofremcom a corrosão. Pequeno anodo de sacrifício enterrado junto à estaca,garante a proteção necessária, tanto em obras novas quanto antigas.

Estacas enterradas de concreto armado/protendido também sofremcom a corrosão. Pequeno anodo de sacrifício enterrado junto à estaca,garante a proteção necessária, tanto em obras novas quanto antigas.


Age galvanicamente com armaduras, fios e cabos de protensão, impedindo-

os de corroer por 20 ou 30 anos, seja em solos de baixa ou de alta

resistividade. Os anodos TAG são fornecidos em diversos modelos, para

todo tipo de solo. Atua em cintas, blocos e sapatas ou em estacas enterradas

de qualquer profundidade, em qualquer tipo de fundação. Instalação

extremamente fácil e rápida, sem necessidade de escavação. É necessário

apenas um contato com a estrutura a ser protegida. Não arrisque mais sua

estrutura. Proteja sua fundação com seu melhor amigo.

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TTTTTerra-erra-erra-erra-erra-Anodo G (TAnodo G (TAnodo G (TAnodo G (TAnodo G (TAAAAAG)G)G)G)G)Proteção eficiente em qualquer estrutura enterrada?Proteção eficiente em qualquer estrutura enterrada?Proteção eficiente em qualquer estrutura enterrada?Proteção eficiente em qualquer estrutura enterrada?Proteção eficiente em qualquer estrutura enterrada?


também foi contaminado com 3,5% em pesode sal comum (NaCl). Todos os corpos deprova ficaram parcialmente enterrados nosolo saturado e contaminado (figura 1). Es-tes testes tiveram um período de 3 meses.Cada uma das barras foi monitorada, demodo a se obter seu potencial e a densida-de de corrente respectivas. Para tanto, porquestões de precisão, fixou-se pequenassemi-pilhas de titânio ativado (TA) em cadauma das barras. Mais uma vez ressaltamosque o objetivo do teste foi conhecer a altu-ra em que as barras estariam protegidas pelaproteção catódica imposta com o terra-anodo G também enterrado.

Resultados

Todos os testes foram realizados com semi-pilha de calomelano saturado (CS). Antesda aplicação da proteção catódica, ou seja,antes da ligação do terra-anodo G às bar-ras, os corpos de prova não contaminadosapresentavam potenciais de corrosão livreem torno de –220mV e os corpos de provade concreto contaminados com 3% de clo-

vido a criação de ciclos de sa-turação e secagem no interiordo concreto e, naturalmente, emcontato com o aço das estacasenterradas. É indiscutível a efi-ciência da proteção catódica naregião enterrada das estacas,particularmente em solos comresistividade baixa que apresentam conta-minação por sais. Partindo deste pressupos-to, foram realizados testes no Instituto dePatologias da Construção, com o objetivode se analisar, agora, a altura que poderáchegar a corrente da proteção catódica naregião desenterrada da estaca. Para tanto,utilizou-se uma pequena amostra do Terra-anodo G.

Como funciona este anodo?

Com objetivo de analisar o funcionamentodeste anodo de sacrifício, feito com metalanódico específico para aplicações em es-tacas de estruturas enterradas submetidas aciclos de saturação e secagem, de modo ase estabelecer até onde irá a altura da pro-teção contra a corrosão, executaram-seensaios onde peças de concreto armado,prismáticas com 15cm x 15cm x 150cm,simulando estacas de fundação sem qual-quer contaminação e também contamina-das. Ao concreto contaminado foi adicio-nado cloreto de cálcio (CaCl2) na água deamassamento da mistura. O solo, saturado,

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aço deseja contra a corrosãodurante pelo menos 15 anos.Cocada boa é PASTILHA Z.

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Conjunto de estacas em ruína.

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retos apresentavam potenciais de corrosãolivre em torno de –390mV.Durante 3 meses, o terra-anodo G perma-neceu ligado nos corpos de prova, polari-zando (catódicamente) as barras que com-punham as estacas. Em todos os testes, querdizer, com corpos de prova contaminadosou não, as barras enterradas (nº 1) apresen-taram valores próximos ao do terra-ano-

bem superiores aos não contaminados.Veja a figura 3. A corrente total fornecidapelo terra-anodo G nos corpos de provacom concreto contaminado girou em tor-no de 35mA/m2 enquanto que nos corposde prova com concreto sem contaminaçãoficou entre 3mA/m2. Apesar das diferen-ças encontradas nas densidades de correnteentre concreto sem e com contaminação,a distribuição da corrente, veja figura 4,foi essencialmente a mesma para ambosos casos, quer dizer, cada uma das barrasrecebeu porcentagens proporcionais dacorrente total enviada pelo terra-anodo G,considerando-se uma determinada altura.No resumo da ópera, as barras 2 e 3, emambos os casos, consumiram a maior par-te da corrente enviada para fora do solo

○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○

do G (-1010mV), o que já era esperado.Veja a figura 2. As barras de nº 2, 10cmacima do nível do solo, apresentaram valo-res não tão negativos em torno de –880mVpara a situação contaminado e –800mV paraa não contaminado. Como já se imaginava,os potenciais das barras mais altas eviden-ciaram voltagens decrescentes. Contudo,para todos os testes realizados, contamina-dos ou não, ainda assim, ocorreram valo-res mais negativos que as medidas origi-nais, antes da proteção catódica.Paralelamente, mediu-se a corrente (densi-dade) circulante em cada uma das barrasprotegidas pelo terra-anodo G, verifican-do-se que, para uma determinada altura,os corpos de prova com concreto conta-minado apresentaram valores de corrente

Só existe uma maneira

ReatividadeÁlcali-Sílica...

...em estruturas existentes

RENEWLITHIUM FÓRMULA

...em estruturas a serem executadas

LIFETIMELITHIUM FÓRMULA

®

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RENEW/LIFETIMETele-atendimento(0XX21) 2493-6862fax (0XX21) [email protected] consulta nº 10

de interromper a

GLOSSÁRIO

Depolarização – a eliminação ou redução dapolarização por meios físicos ou mecânicos. A de-polarizaçaõ resulta no aumento da corrosão. Ocorrecom a remoção do fluxo de corrente de proteçãoaplicado.Densidade de corrente – corrente dividida pelaárea da superfície do metal. São usados os termosdensidade de corrente anódica e catódica, signifi-cando a corrente dividida pelas áreas do anodo edo catodo, respectivamente.Polarização – é a mudança do potencial de cir-cuito aberto da armadura (em seu estado originalde corrosão) pela introdução de uma corrente atra-vés da interface concreto/armadura.Cloretos – denominação dos sais do ácido clorí-drico (HCl). Os cloretos mais importantes são ocloreto de sódio (NaCl), parte principal do sal ma-rinho, o sal gema (NaCl) extraído do solo, o clore-to de cálcio (CaCl2), o cloreto de potássio (KCl) ecloreto de cal [CaCL(ClO)], também chamado decal clorada, pó branco, obtido da reação do clorocom o hidróxido de cálcio.Semi-pilha – metal padronizado imerso em umeletrólito apropriado ou adequado, destinado amedir o potencial (voltagem) do aço.Polarização catódica – é a mudança do poten-cial de uma interface em direção a valores maisnegativos, devido ao fluxo de corrente atuante.Potencial de corrosão livre – potencial de cor-rosão na ausência de imposição de fluxo de cor-rente elétrica para a superfície do aço. Tambémchamado de potencial de circuito aberto.


Figura 1 - Representação esquemática dos corpos de prova com 15cm x 15cm x 150cm, em concretoarmado sem contaminação e contaminados com cloretos, simulando a continuação das estacas defundação enterradas em solo também contaminado com cloretos, para testes de proteção catódica como Terra-anodo G. O objetivo destes testes foi verificar a altura do tratamento na parte desenterrada daestaca. A barra nº 1 encontra-se enterrada. A barra nº 2 encontra-se a 10cm do solo. O concreto foidosado com o equivalente a 350kg de cimento portland, para cada metro cúbico de concreto, tendo fatorA/C de 0,50.

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RECUPERAR • Março / Abril 200316 RECUPERAR • Março / Abril 200316

Figura 2 - Polarização (potencial) das barras versus tempo para as diversas alturas no teste com concre-to não contaminado (a) e contaminado (b). Repare que a polarização imposta pelo Terra-Anodo G alterouos potenciais das armaduras para valores mais negativos, diminuindo sua influência com a altura.

Figura 4 - A distribuição de corrente de proteção no concreto sem, e com contaminação, em função daaltura das barras. As barras imersas praticamente não receberam corrente, nesta situação.

Figura 3 - Densidade de corrente circulante pelas barras, em função do tempo, no concreto livre decontaminação (a) e contaminado (b).

(a) Tempo (meses) (b) Tempo (meses)

pelo anodo de sacrifício. Menos de 15%da corrente total de proteção alcançou abarra acima de 40cm. Nas barras mais al-tas do concreto contaminado, obtiveram-se alguns valores negativos de corrente, ouseja, corrente anódica, evidenciando o de-senvolvimento de correntes de corrosão.

Testando a proteção catódica

O teste para a verificação do comportamen-to da proteção catódica, utilizando-se a cor-rente galvânica do Terra-anodo G, foi fei-to depolarizando-se o sistema, ou seja, des-ligando-se o anodo de sacrifício dos cor-pos de prova e medindo-se a polarizaçãoresidual em três verificações. A figura 5 evi-dencia a distribuição dos potenciais das bar-ras, considerando-se as diversas alturas em

que estavam, após o período de 3 meses. Aprimeira verificação foi feita imediatamenteapós o desligamento do terra-anodo G e échamada de potencial “instant off” (Eoff). Asegunda é feita quatro horas após (Eoff 4h)e a terceira após 24 horas (Eoff 24h). O cri-tério comumente aceito no meio internaci-onal é o da “queda mínima dos 100mV”. Adiferença Eoff 4h – Eoff , em cada barra, re-presenta a queda de 4 horas, enquanto a di-ferença Eoff 24h - Eoff , a de 24 horas. A fi-gura 5 retrata uma queda de 4 horas muitoalta nas barras inferiores do concreto semcontaminação, passando de cerca de–1000mV no Eoff para cerca de –500mVquatro horas após (Eoff 4h), evidenciandouma queda (4 horas) de 500mV.

A queda de 4 horas para as barras situadasacima de 60cm foi menor que 100mV. Nogeral, pode-se ver que a queda após 24 ho-ras está bastante semelhante àquela encon-trada a apenas 4 horas, deixando claro quea diferença potenciais foi quase insignifi-cante.As armaduras no concreto contaminadocom cloretos evidenciaram quedas de po-tencial menores do que no concreto ausen-te de contaminação, isto se considerarmosas mesmas alturas. Verificando o compor-tamento das barras durante a depolarização,através dos gráficos de polarização versusdensidade de corrente (figura 7), observa-se que as armaduras de ambos os concretosseguem o padrão de uma típica curva depolarização (catódica). As duas figuras su-gerem que a variação dos potenciais obtidadurante a depolarização é rigidamente go-

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vernada pela mudança na densidade de cor-rente (catódica) que cada barra recebia daligação galvânica, após o desligamento doTerra-anodo G. Quer dizer, as correntesresultantes da troca galvânica, anterior aodesligamento, mantinham uma polarizaçãocatódica nas barras, sugerindo que cadabarra tinha potencial diferenciado, após odesligamento. Ou seja, as correntes de pro-teção impostas durante a P.C. mantinhampolarizações catódicas residuais nas barras.

Resultados

A proteção catódica aplicada ao concretoé, normalmente, considerada efetiva se for

Figura 5 - Comportamento dos potenciais nas armaduras com concreto não contaminado (a) e contami-nado (b) durante os testes de depolarização. O comportamento dos potenciais obtidos no exato instantedo desligamento do anodo de sacrifício (Eoff) apresenta-se com linha azul. Após 4 horas desligado, comlinha vermelha e após 24 horas desligado, com linha verde.

Figura 6 - Teste de depolarização feito no concreto armado com e sem contaminação, 3 meses após aaplicação da PC. Potencial e densidade de corrente mudam com o tempo e com as diversas alturas emque as barras se encontram.


O critério da queda da polarizaçãoA efetividade de um sistema de proteçãocatódica é verificada por testes que se in-serem dentro de um contexto denomina-do “critério”. Dos três critérios ordenadospela NACE (National Association of Cor-rosion Engineers) através do seu StandardRecommended Practice RPO 290-90, omais utilizado é o dos 100mV.Segundo este critério, a região da arma-dura a ser protegida deve ser polarizadacom um mínimo de 100mV. Quando se usao método da queda da polarização, suadeterminação é obtida interrompendo-seo envio da corrente de proteção, forneci-da pelo anodo de sacrifício, e o imediatomonitoramento do potencial da armaduracom uma semi-pilha tipo CPV-4. Quando a cor-rente é interrompida, imediatamente a volta-

ser incluída na medida da polarização. Ouseja, IR é aquele incremento de voltagem“desnecessário”. O potencial da armaduraimediatamente após aquela mudança brus-ca, deverá ser usado como leitura inicialpara a medida da polarização. A queda dapolarização é calculada subtraindo-se o po-tencial “off” do “final”. O critério deve serencontrado no período de 4 ou 24 horas.

* Lembre-se da lei de OHm, E = IR. Quer dizer, a corren-

te que circula vezes a resistividade que o concreto ou

solo oferece é igual a um potencial. Repare também que,

pela lei, a corrente é inversamente proporcional à resistivida-

de do meio.

gem cai. Esta mudança brusca é provocada pelaeliminação da chamada “queda IR”* e não pode

Po

lari

za

çã

o(m

V)

Tempo (horas)

-200

0

-100

-300

-400

-500

-600

-700

-800

-900

-1000

-1100

-4 0 4 8 12 16 20 24

Concreto contaminadob



Torna-se obrigatório o uso de anodos de sacrifícioem solos industriais para proteção das estacas eblocos de fundação.

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RECUPERAR • Março / Abril 200318 RECUPERAR • Março / Abril 200318

obtido o critério da queda mínima de100mV, ou seja, se tivermos uma queda de,pelo menos 100mV durante um período de4 ou 24 horas. Na verdade, este critério étanto aplicado em serviços de proteção ca-tódica, isto é, na aplicação de correntes ca-tódicas para interromper completamente avelocidade da corrosão em estruturas comeste problema, quanto na prevenção cató-dica, quer dizer, na aplicação de correntecatódica para armaduras passivas, mas quetenham tendência a ficar com seu concretocontaminado em ambientes propícios, demodo a impedir tal fenômeno.Com os testes realizados, verificou-se que o

Fax consulta nº 12


REFERÊNCIAS

• Evandro Salles Pinto é engenheiro metalúr-gico especialista em corrosão.

• Instituto de Patologias da Construção Relató-rio 041/T2/2002 de novembro de 2002.

• K.W.J. Treadaway, Aspects of the electroche-mistry of steel in concrete. Nature 297.

• H. Arup, The Mechanisms of the Protection ofSteel by Concrete, in Corrosion of Reinforce-ment in Concrete Construction.

• J.R. Davis, Ed., Corrosion of Steel in Soils,ASM Specialty Handbook.

Terra-anodo G atua eficientemente nas ar-maduras de pilares e estacas enterradas. Masainda, a proteção catódica oferecida peloTerra-anodo G é também eficiente para asarmaduras

Figura 7 - Relação entre polarização e densidade de corrente durante o teste de depolarização, após 3 meses de proteção catódica com o Sub-Anodo G. a)Concreto não contaminado. b) Concreto com 3% de cloretos em relação ao peso de cimento empregado. Os símbolos maiores evidenciam valores medidosantes do desligamento do Terra-Anodo G. Observa-se que as medidas obtidas nas diferentes barras tendem a coincidirem ou se sobreporem, seguindo omodelo típico de uma curva de polarização catódica (RECUPERAR nº 47, pag 28).

Os contaminantes existentes no soloA deterioração, por agentes externos, das estruturasde concreto armado enterradas, é um importante as-pecto pertinente a durabilidade, que nenhuma atençãorecebeu no passado, e pouca no presente momento.Tubulações enterradas e peças de fundação são, espe-cificamente, os elementos a que nos referimos. O nívelde contaminação ambiental em canais, lagoas, rios eno próprio solo motivado pela acidez da chuva, res-ponde por tal preocupação. Com base em inúmeroscasos de ruína destes elementos, o American ConcreteInstitute publicou no ACI-318, Building Code Require-ments for Reinforced Concrete, os efeitos da corrosivi-dade do solo, que apresentamos ao lado.

* Referência: M. Romanoff, Underground Corrosion.

** Solos altamente alcalinos, no entanto, são corrosivos.

Concentração (em ppm) Grau de corrosividade

(a) (b)

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tam a corrosão, como o conhecimento doambiente, são facilmente levantados e, umavez associados ao dimensionamento das con-dições físicas da estrutura, comoo tensõesmecânicas, desgaste etc, que também aumen-tam os efeitos corrosivos, trarão a desejadae obrigatória compatibilidade para as estru-turas metálicas e de concreto armado.

Características da corrosão doaço e de suas ligas

Todos os materiais, incluindo os metais esuas ligas, plásticos e cerâmicas são sus-

A melhor forma de evitar a corrosão é com-patibilizar o ambirnte com a liga metálica aser empregada, seja ala aço carbono, aço debaixa liga, aço inox, liga de alumínio etc.Esta compatibilidade, na verdade, inclui ascondições quimicas do ambiente, as carac-teristicas físicas da estrutura ou equipamen-to e os pouco difundidos métodos abrigató-rios de prevenção da corrosão. As condiçõesde uma edificação ou de uma planta indus-trial devem ser, respectivamente, otimizadaspara a melhor performance e máxima pro-dução com o mínimo de recuperação e in-terrupção. Os parâmetros químicos que afe-

A melhor forma de evitar a corrosão é com-patibilizar o ambirnte com a liga metálica aser empregada, seja ala aço carbono, aço debaixa liga, aço inox, liga de alumínio etc.Esta compatibilidade, na verdade, inclui ascondições quimicas do ambiente, as carac-teristicas físicas da estrutura ou equipamen-to e os pouco difundidos métodos abrigató-rios de prevenção da corrosão. As condiçõesde uma edificação ou de uma planta indus-trial devem ser, respectivamente, otimizadaspara a melhor performance e máxima pro-dução com o mínimo de recuperação e in-terrupção. Os parâmetros químicos que afe-

Hermínia Gonçalves Brandão

CORROSÃO

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tam a corrosão, como o conhecimento doambiente, são facilmente levantados e, umavez associados ao dimensionamento das con-dições físicas da estrutura, comoo tensõesmecânicas, desgaste etc, que também aumen-tam os efeitos corrosivos, trarão a desejadae obrigatória compatibilidade para as estru-turas metálicas e de concreto armado.

Características da corrosão doaço e de suas ligas

Todos os materiais, incluindo os metais esuas ligas, plásticos e cerâmicas são sus-

Ligas Metálicas.Você tem idéia do que está comprando?Ligas Metálicas.Você tem idéia do que está comprando?Ligas Metálicas.Você tem idéia do que está comprando?

Interior de uma aciária(onde se produz o aço).

GLOSSÁRIO

Força eletromotriz – o mesmo que potencialelétrico ou voltagem.Série das forças eletromotrizes – lista de me-tais montada de acordo com seu potencial padrão,posicionando-se como positivos os metais “nobres”,como o ouro e, como negativos, os metais “ati-vos”, como zinco.Série galvânica – lista de metais e ligas metáli-cas montada de acordo com seus potenciais decorrosão relativos a um determinado ambiente, porexemplo, a água do mar.


Aprenda a conhecer as ligas que têm forçafísica, são baratas, mas tão frágeis contra acorrosão como um picolé que derrete.




ceptíveis de corrosão ou de alguma formade degradação. Nenhum material, por maissimples e barato que seja, um exemplo é oaço carbono, deve ser especificado de for-ma genérica. Se fosse assim, não haveriarazão para existir essa formidável quanti-dade/diversidade de outros metais. Ao serusado em ambientes corrosivos, como emcontato com a água salgada, à beira-mar ouem ambientes industriais, seja compondoconcreto armado/protendido ou, simples-mente estruturas metálicas, necessitar-se-áde uma forma de proteção eficiente contraa corrosão. Ressaltamos eficiente porque háinúmeros sistemas ditos contra a corrosãomas que, na verdade, são pouco ou nadaeficazes. Isto pode ser comprovado com omais simples equipamento de monitora-mento, o qual irá atestar o controle da cor-rosão. Estes sistemas de proteção caem, in-variávelmente , nas tintas ou revestimen-tos, que se esforçam para fazer barreira àação do eletrólito inimigo contra a superfí-cie do aço, ou seja, separando as fases rea-gentes (eletrólito e a superficie do aço) e

na tecnologia da proteçãocatódica, que reduz ou eli-mina a reatividade destasfases. Ambos os sistemaspodem atuar também jun-tos. Já percebemos que, naverdade, é melhor e maisbarato conhecer os diver-sos tipos de ligas de açoque são oferecidos no mer-cado, assim como suas ca-racteristicas de corrosão, jáque apresentam diferençasde comportamento para esta patologia.

Os aços carbono

O carbono é adicionado à liga de modo atorná-la forte. Apenas os chamados aços do-ces ou de baixo carbono, com 0,08 a 0,28%de carbono (C) são considerados resisten-tes à corrosão. De um modo geral, estas li-gas ferrosas são bem mais resistentes à cor-rosão que os aços de médio carbono (0,28a 0,55% C) e os de alto carbono (0,50 a 1%

C). Os aços carbono re-cebem em sua compo-sição cerca de 2% deoutros metais, com ointuito de otimizar suaspropriedades mecâni-cas. Com níveis tão al-

tos de resistência física e tremendamentebarato, o aço carbono é um prato cheio paraos calculistas da construção civil e indus-trial. Ocorre que sua resistência eletroquí-mica é extremamente baixa. Por isso, natu-ralmente necessitam de proteção adicionalquando em ambientes corrosivos. Na ver-dade, mesmo em ambientes consideradosnão corrosivos, como no interior do país,longe de indústrias, em ambiente rural, ha-

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O forno elétrico. Conduzin-do o aço fundente.

Metal misterioso?Ninguém tem pista...

Use o identificador de metais LAB 1899.

Em alguns segundos, sem necessidade de remoção da peça, você identifica ligasde aço, pinturas metálicas, ouro, chumbo, magnésio, prata, zinco, enxofre, açosinoxidáveis, ligas de alumínio, latão, bronze etc. O identificador LAB 1899 é apro-vado pela ASTM (ASTM E1476-95) e também faz teste de passivação.



Fax consulta nº 14

A foto maior é a de um tubo de grande diâmetro, em aço carbono, situadopróximo à presença de fluídos ricos em cloretos, em uma indústria. O resultadosão fissuras, diagnosticado como corrosão sob tensão, de acordo com a fotomenor, uma seção em corte do tubo. É bastante comum o uso de metaisinespecíficos a ambientes impróprios.

Não fique achando. Tenha certeza.

LAB 1899

GLOSSÁRIO

Aço – o ferro é o componente principal do aço.Quando o carbono, um não metal, é adicionadoao ferro em quantidades inferiores a 2%, o resul-tado é uma liga chamada aço.Metais não ferrosos – Termo errôneo, signifi-cando que “não contém metal ferroso”. Isto não éverdade, pois mesmo as ligas não ferrosas con-tém alguma quantidade de ferro que funciona comoum agente de ligação. Metais não ferrosos são alu-mínio, níquel, cobalto, cobre, cromo, molibidênio,zinco, magnésio, zircônio, titânio e as superligas abase de metais resistentes ao calor, como o níquele cobalto.Metais puros – outro termo enganoso. Todo metalcontém alguma impureza, que varia de pequenosfragmentos de poeira dos chamados elementos va-gabundos. Por exemplo, o fósforo e o enxofre sãoelementos vagabundos no aço. A pureza, no en-tanto, pode chegar a 99,9%.



O aço carbono torna-se passivo quando emambiente alcalino, seja imerso num concre-to ou em uma solução de pH alto. No en-tanto, não se pode esquecer que o concre-to, por ser um pseudo-sólido, é facilmentecontaminado, estabelecendo micro regiõescom diferentes PHs que, apenas por isso,potencializa pilhas de corrosão. Mesmo autilização de espessas camadas de recobri-mento nas estruturas de concreto armado,com o intuito de “proteção definitiva” é er-rônea, pois apenas atrasa a “frente corrosi-va”, seja ela inpulsionada pela carbonata-ção (abaixamento do PH), pelos íons clo-retos ou por outros íons contaminantes.A proteção do aço carbono poderá ser fei-ta por barreiras, que impedem o contato dasolução com o aço, através de tintas espe-cíficas, tornando-se obrigatório para as es-truturas metálicas o uso de busca-furos

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vendo água e oxigênio, condição básicapara o início do processo, ter-se-á corro-são, mas a velocidades insignificantes. Éisto que engana as pessoas. Mesmo assim,em regiões tão “puras”, havendo conside-rável umidade relativa, ter-se-á incremen-tos na velocidade. Estruturas de concretoarmado ou metálicas, que estocam ou con-

duzem água potável, como reservatórios etubulações sofrem, invariavelmente, de pro-cessos cíclicos de corrosão. Estas estrutu-ras apresentam pequena velocidade de cor-rosão quando totalmente cheias. No entan-to, à medida que alternam entre submersa eparcialmente cheias (ou vazias), incremen-ta-se substancialmente aquele parâmetro.Um detalhe importante, neste tipo de es-trutura, que não pode ser esquecido, tem aver com a qualidade da água potável , es-pecificamente a quantidade bastante varia-da de cloretos (na forma de cloreto de calou cal clorada) que são introduzidos paraobtenção da potalidade. A corrosão reduz,de forma crescente, a capacidade de cargado aço pela perda de sua seção, seja na for-ma uniforme ou por pites. Esta última for-ma de corrosão, além de provocar a redu-ção da seção do aço, tem a particularidadede levar a tiracolo “detonadores de tensões”que, literalmente, iniciam trincas ou fissu-ras. Diversidade de produtos em aço inoxidável.

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Identificador de Aços InoxidáveisTodos os 300 tipos de aço inoxidável se parecem. Você nãopode comprar gato por lebre. Pagar caro e depois ter corro-são é duro. Em menos de 1 minuto, sem necessidade de re-moção da peça, identifica-se o tipo de aço inóx presente. Esteequipamento é aprovado pela norma ASTM E1476-95.



Fax consulta nº 15

A foto acima é uma microfotografia eletrônica da varredura de uma seçãoreta de uma peça em aço inóx 304 com fragilização devido a tensõestérmicas causadas pela presença de zinco em sua composição, quando emoperação a 350ºC. Um aço inóx inadequado.

Teste de Passivação do Aço InóxPara eliminar qualquer chance de aparecimento de manchasde ferrugem sobre a superfície do aço inóx, torna-se necessá-rio testá-lo para completa passivação. A presença do ferro livrena composição destas ligas é fatal. O TESTE DE PASSIVAÇÃO2026 detecta a perda de passivação em serviço, em poucosminutos. É aprovado pela especificação Federal Americana.



Fax consulta nº 16

(LAB 1822)

LAB 1822 LAB 2026

GLOSSÁRIO

pH – concentração de íons hidrogênio na solução.Medida da acidez ou alcalinidade da solução.Passivo – estado de um deteminado território dasuperfície metálica caracterizada por baixas velo-cidades de corrosão.Correntes de corrosão – é formada pela cor-rente anódica (ia), que nada mais é do que a velo-cidade de geração de elétrons no anodo e pelacorrente catódica (ic), simplesmente a velocidadede consumo dos elétrons no catodo. Numa pilhade corrosão formada, a corrente anódica literal-mente sai da superfície metálica na forma de íonsFe++, e a corrente catódica é representada pelofluxo de entrada daqueles conhecidos elementosno catodo, ou seja, o oxigênio na forma de gás(O2) e o hidrogênio ionizado (H+), potentes puxa-dores de elétrons lá do anodo.



(Holiday Detector), pois as falhas nas pin-turas potencializam enormes correntesanódicas de corrosão. A utilização de pro-teção catódica com anodos de sacrifício naforma líquida é uma excelente opção.

Aços liga

Aços liga (ou de baixo carbono) enqua-dram-se na categoria de materiais ferrososcom propriedades mecânicas e resistênciaa corrosão superior aos aços carbono, de-vido a adição de outros metais como cro-mo, molibdênio e níquel. A liga assim for-mada, usualmente, possui um teor total de-tes metais que varia de 0,5 a 1%, só per-dendo para os aços inoxidáveis. Por exem-plo, os aços cromo-molibdênio, de uso bas-tante específico, são muito resistentes àcorrosão. Possuem concentrações de cro-mo que variam de 1 a 9% e de molibdêniode 0,5 a 1%. Os aços de alta resistência,como os empregados em protendidos, per-tencem a esta categoria. Os níveis de altaresistência desejados pelo cliente são obti-dos com o resfriamento rápido (têmpera),endurecimento com precipitação e trabalhoa frio. À medida que os níveis de resistên-cia à tração aumentam, particularmente aci-ma de 1000 MPa, a surgência de fissurasou de “danos causados pelo hidrogênio”(DCH), motivados por ambientes corrosi-vos específicos, torna-se extremamente pre-ocupante. Em ambientes ricos em sulfetode hidrogênio (H2S), como os dos esgotose de alguns efluentes, o nível de DCH co-meça a partir de 700 MPa.

Aços inoxidáveis

Os aços inoxidáveis são ligas ferrosas ondeo cromo é presença obrigatória, fazendo afesta com no mínimo 11%. À medida queaumenta a quantidade de cromo e varia aquantidade de, pelo menos 15 outros ele-mentos, este aço adquire enorme resistên-cia à corrosão. Os aços inoxidáveis são ca-tegorizados em diferentes famílias, de acor-do com sua estrutura cristalina e dos ele-

mentos participantes da liga. Cada famíliaexibe sua própria característica de resis-tência mecânica e rà corrosão. O tendãode Aquiles dos aços inoxidáveis é sua sus-ceptibilidade a diversas formas de corro-são localizada, fortemente afetada pelo seudimensionamento, fabricação e condicio-namento da superfície. A seleção para es-colha do tipo de aço inox a ser empregadoenvolve muitos fatores cujo principal é aresistência à corrosão. O Instituto de Pato-logias da Construção (IPC) fornece aos lei-tores, gratuitamente, tabelas das proprieda-des dos inúmeros tipos de aços inoxidáveis.O mecanismo da resistência à corrosão dosaços inox diferem dos aços carbono e aços-liga, já que possuem um fino filme prote-tor sobre suas superfícies. Com este estadoprotetor adicional, torna-se passivo e per-manecerá assim enquanto durar aquele fil-me. Qualquer rutura no filme provocará cor-rosão localizada, que poderá ser por pitesou frestas. A velocidade de corrosão nosaços inox são extremamente baixas.

Ligas de níquel

São bastante utilizadas em indústrias quí-micas e refinarias, pois são extremamenteresistentes à corrosão, bem adequadas àmaioria dos ambientes corrosivos presen-tes nestes locais. A velocidade da corrosãonestas ligas, mesmo em contato com áci-dos, é muito baixa, principalmente quan-do há adição de cobre, molibdênio e tun-gstênio. A adição de cromo, praticamentetorna-as imunes à corrosão. No mercadohá o níquel puro (comercial), as ligas deníquel-cobre, níquel-molibdênio, níquel-cromo-ferro, níquel-cromo-ferro-molibdê-nio e, finalmente, as ligas de níquel-ferro-cromo-alumínio-molibdênio.

Ligas de cobre

O cobre tem baixa tendência termodinâ-mica à corrosão, já que apresenta poten-ciais relativamente nobres nas tabelas depotenciais padrão das forças eletromotri-

A microestrutura heterogênea da liga de alumínio2024 e 7074 mostrou-se susceptível à corrosão porfadiga nos aviões Boing que servem de tanque decombustíveis à força aérea americana. O contatocom o combustível desenvolveu corrosão por pites,além de sitomas de fadiga na liga. Modificações naliga tornaram-na mais resistente.

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GLOSSÁRIO

Aço rápido – são aços com elevado conteúdo deliga, cuja composição tem 0,90% ou mais de car-bono, +4% de cromo, até 18% de tungstênio ecertas quantidades de vanádio, cobalto e molibdê-nio.Passividade - Condição na qual o aço, devido auma cobertura impenetrável de óxido ou outrasubstância, fica com um potencial muito mais po-sitivo do que aquele que caracteriza seu estadoativo de corrosão.

zes e da série galvânica. Desta forma, ocobre e suas ligas são resistentes à corro-são atmosférica e a ambientes aquososnão oxidantes. O contato com soluçõesde ácidos fortes e ácidos oxidantes ata-cam o cobre. No entanto, com a introdu-ção de outros metais na liga esta resistên-cia é alcançada. No mercado há o cobre co-mercialmente puro, o latão, composto pelaadição de 10 a 40% de zinco, o que melho-ra sua resistência mecânica e baixa seu pre-ço, o latão amarelo composto de 30% dezinco (o mais comum), o bronze, compos-to com 8 a 10% de estanho e pequenasquantidades de fósforo, o bronze-alumínio,no qual introduz-se 5 a 12% de alumínio eas ligas cobre-níquel, com 30% de níquel,bastante resistentes à corrosão.

Ligas de alumínio

O alumínio é um metal reativo, porém devesua resistência à corrosão à fina película deóxidos protetores em sua superfície. Estaestabilidade à corrosão ocorre quando emcontato com o ar ou com soluções aquosasneutras de PH 4 a 8,5. Os produtos de suacorrosão são incolores e atóxicos. A pre-sença de íons cloretos, entretanto, desesta-biliza e quebra aquela película protetora,dando lugar a pites de corrosão semelhan-tes aos que ocorrem no aço inox. Contudo,é resistente à água do mar, desde que suasuperfície se mantenha limpa, pois o acu-mulo dos produtos de corrosão fazem bai-xar o PH a valores inferiores àqueles apre-

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sentados acima. O alumínio é reativo quan-do em contato com a maioria dos metais, oque é confirmado pela tabela da série gal-vânica. Quer dizer, uma vez em contato comoutros metais, funciona como anodo, en-trando em corrosão acelerada. À medidaque se introduz outros metais na liga, di-minui sua resitência à corrosão, aumentan-do, no entanto, suas propriedades mecâni-cas.O IPC fornece aos leitores, gratuitamente,a relação das ligas existentes de alumíniocom as respectivas resistências à corrosão.

Como identificar aços e ligas demetais não ferrosos

Para a identificação e verificação do esta-do de passivação de ligas de aço e ligas não

ferrosas, assim como a presença de ferronestas últimas, o método mais indicado é oque consiste na análise química. Já existemkits metalográficos portáteis, de fácil e rá-pido uso, possibilitando, em minutos, estatarefa sem maiores conhecimentos.Assim, qualquer tipo de liga, ferrosa ou não,todos os tipos de alumínio, latões, bronzes,aços inoxidáveis etc, são passíveis de iden-tificação e verificação do seu estado de pas-sivação. Estes testes são particularmente in-teressantes para todos os tipos de aços ino-xidáveis, de modo a verificar se a resistên-cia à corrosão do metal está intacta.Algunsdestes aparatos dispõem de pequeno dispo-sitivo eletrônico para leitura, combinandoquímica analítica, eletroquímica e metalúr-gica em um só kit, ideal para serviços decontrole de qualidade, setores de manuten-ção, consultorias etc.

fSurvey Practice

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Alumíniomisterioso?

Com o identificador de ligas de alumínio LAB 1513 acabou-se o problema deidentificação do tipo de alumínio nas situações de reposição, soldagem e recu-peração. O LAB 1513 também identifica cobre, magnésio, manganês e zinco. Éaprovado pelo ASTM 1476-95. Em segundos, sem necessidade de treinamento.



Fax consulta nº 18

Balde vertendo oaço em fornoelétrico.

REFERÊNCIAS

• Hermínia Gonçalves Brandão é engenheirametalúrgica.

• Corrosion, Vol. 13, ASM Handbook.• Corrosion data survey - nonmetals section, 5th

ed, NACE.• D.L. Graver, ED., Corrosion data Survey -

Metals Section 6th. ed. NACE.

Fax consulta nº 17


LAB 1513



A partir da alquimia, toma rumo o estudo dos metais e, no início doséculo passado, nasce a consciência do que significa a corrosão.

Joaquim Rodrigues

CORROSÃO

corrosãoA história

da(((((II)))))

(final)corrosão

A históriada

(((((II)))))(final)

“Sir” Willian FettesDouglas, um dosmais importantesalquimistas doséculo 19.

Adrian Van Ostade(1610-85) OAlqumista, 1757.

Na edição anterior, apresentamos as etapas pelas quais ohomem passou, desde a pré-história até a era da alquimia,descobrindo e convivendo com problemas advindos do usodos metais. Nesta edição, daremos continuidade a partirdos tempos da alquimia, localizada na Idade Média, aosprimeiros estudos e análises do fenômeno da corrosão, nofinal do século XVIII, com o desenvolvimento da químicade LAVOSIER. O desenvolvimento e o uso dos fenômenoselétricos pela e através da química, desenvolvidos por VOL-TA, DAVY e FARADAY, na primeira metade do séculoXIX deram um enorme tranco à ciência da corrosão.Como se sabe, corrosão é um fenômeno relacionado à des-truição de um metal, devido a uma reação com o ambientecircundante.



Trabalho na siderúrgica.Funcionário verte o gusa líquido

na panela de vazamento.

Da alquimia à química

O ano é 1790 e tínhamos o legado de novemetais – ouro, cobre, prata, chumbo, esta-nho, ferro, zinco, platina, mercúrio – nacarteira. Mais, Leonardo Da Vinci (1452-1519) já tinha tentado explicar as causasda ferrugem em algumas de suas anotaçõesdesta forma: “O ferro, uma vez abandona-do ou submetido à água parada, perde suapureza...”Já havia métodos de produção, se-

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Visão da época. Ordenação das uni-dades formadoras das ligações en-tre interfaces num aço martensítico.

contorno do pacote estrias de martensitas

Bloqueio

Contorno pré-austenítico

Visão, em 1722, da estrutura multinível de um açotemperado (rapidamente resfriado) martensítico. Opesquisador propunha que se um grão de aço fosseaumentado 50X, um conjunto de “moléculas” (M) evazios (V) seriam revelados (fig. 5). Para maioresampliações (fig. 6), as moléculas apresentariam umanova subestrutura, em escala mais ampla (fig. 7), comum novo arranjo de esferas (fig. 8). Acreditava-se, há300 anos, que se trabalhássemos bem o aço, nãohaveria muitos vazios ou porosidades.

paração e purificação de metais, a partir dareação com diferentes soluções ácidas, bá-sicas etc. A palavra metalurgia já era em-pregada, particularmente nos livros “De remetallica” e “De la pirotechnica” respecti-vamente dos italianos Georgius Agrícola(1558) e Vannocio Biringuccio. Em Nápo-

les, Itália, já existia desde 1.600 a primeirasociedade científica, fundada por Giambat-tista Della Porta, que especializava-se noconhecimento e desenvolvimento de novosmetais e ligas, inclusive um chamado pla-tina, trazido das Américas pelos espanhóis,a partir de 1500. Adentrando nesta socie-dade, naquele início de século, vemos al-quimistas ou propriamente “químicos” dis-solvendo (literalmente provocandocorrosão) a platina com o princi-pal oxidante até então conhecido,

GLOSSÁRIO

Aços martensíticos – aços que podem ser feitosmuito duros e com grande resistência à rutura (te-nazes) através de tratamento a quente com rápi-do resfriamento.Coque – combustível proveniente da destilaçãoda hulha.Gusa – produto siderúrgico obtido em alto fornomediante fusão do minério de ferro com coque oucarvão de madeira.Hulha – combustível mineral fóssil, sólido, prove-niente de vegetais.Galvanização – pilha galvânica. Aplicação de zin-co em superfícies ferrosas por galvanização a frioou quente (mergulho).Termodinâmica – estudo genérico de processosque envolvam troca de energia, particularmenteaqueles afetados por mudanças de temperatura.Conversão de uma forma de energia para outra.


Hidrofugante para o concreto aparente com inibidor iônico que protege contra a corrosão.Você ainda usa verniz no concreto aparente? Você merece um futuro melhor.

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Fax consulta nº 25

“O concreto aparente terá um futuro brilhantesem qualquer presença de corrosão”

“O concreto aparente terá um futuro brilhantesem qualquer presença de corrosão”


a “água regia” (mistura de 3 partes de áci-do clorídrico com 1 parte de ácido nítrico)a quente. As ligas de zinco e cobre, conhe-cidas desde os tempos remotos na Grécia,Egito e Roma estavam, então, em processode aperfeiçoamento com a purificação dozinco, somente agora realizada. Experiên-cias e mais experiências já demonstravama rápida corrosão do zinco quando em con-tato com soluções ácidas ou bastante alca-linas. Em 1791, o italiano Luigi Galvanifazia experimentos com dois diferentesmetais ligados ao músculo da perna de umarã e percebia que havia geração de um ne-gócio que ele chamou de “corrente elétri-ca”. Este experimento fez Galvani famosoe, até hoje, seu nome está ligado à metalur-gia por uma de suas principais matérias, aconhecida corrosão galvânica, que ocorreentre metais diferentes. Apenas quatro anosse passaram, em 1794, e Alessandro Giu-seppe Antonio Anastasio Volta, também ita-liano, ficava famoso ao desmistificar a “cor-rente elétrica”, até então somente ligada aanimais, de acordo com Galvani, e criava a

água pura.“Sir” Humphrey Davy, em 1820,chamou aquela solução de “eletró-lito” e foi mais além, colocando emprática aquela brilhante idéia italiana nosnavios de guerra ingleses, cujos cascos eramexternamente revestidos com lâminas decobre, simplesmente fixando anodos de zin-co ao cobre. Por volta de 1830, naquela so-ciedade italiana, Augusto Arthur De La Rivecomeçou a demonstrar que barras de zin-co, com impurezas (outros metais) imersas

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primeira “pilha elétrica” interligando umapequena placa de zinco a uma de cobre comum grosso papel absorvente bem molhado.A chamada “pilha voltaica”, a primeira fon-te verdadeira de eletricidade. Em 1801, ale-mães, ingleses, suecos e russos concluíamque o fenômeno galvânico, aperfeiçoadopor Volta, era o resultado de reações quí-micas entre diferentes metais em contatocom “soluções”, simplesmente porque aágua pura não conduzia a tal corrente, ouseja, a pilha voltaica não funcionava com

Óxido de ferro

Esforço mecânico

Alto forno

REFINO

CORROSÃO

Forno Bessemer

Barra de aço

Corrosão da barra

Óxido de ferro

Processo de criação, refino e corrosão do aço. O ferro é sempre encontrado no estado oxidado, querdizer, é retirado da mina na forma de minério. Uma vez jogado dentro do alto forno, a energia chamadacalor remove o oxigênio e “limpa” o ferro que passa ao estado líquido. A seguir, adiciona-se novosmetais a esta maçaroca, entornando-a no forno Bessemer. Daí em diante é só esforço mecânico paraformar barras (refino). Uma vez desprotegidos ou submetidos a ambientes corrosivos, o aço retorna àssuas origens.

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O início e o fim do aço

A volta de“Os segredosda corrosão.”

Próxima Ediçăo



truosa a ordem de problemas e gastos rela-cionados à corrosão desta liga.O cientista americano Josiah Willard Gibbs,juntamente com seu colega alemão Her-mann Ludwig Ferdinand Von Helmholtz,desenvolveu no período de 1876 a 1882,uma das mais importantes equações da ter-modinâmica ligada à corrosão, a chamadaenergia livre de Gibbs:

∆∆∆∆∆G = ∆∆∆∆∆H - T∆∆∆∆∆S

∆G é a variação de energia livre∆H é a variação de entalpiaT∆S é a energia de organização

em solução ácida, dissolviam (corroíam)mais rapidamente do que barras de zincopuras, liberando um estranho gás (hidrogê-nio). Pipocavam “indústrias” de eletrogal-vanização ou simplesmente galvanização portoda a Europa. Michael Faraday, paralela-mente, explicava ao meio científico à rela-ção entre a corrente elétrica e as reações quí-micas pertinentes, embora sem base mate-mática. Ou seja, a eletroquímica. Para se teruma idéia, hoje, qualquer processo de cor-rosão pode ser monitorado, com medidoreseletroquímicos, determinando-se potenciaise a velocidade da corrosão através da cor-rente circulante. Tudo graças a Faraday que,em 1834, introduziu as palavras eletrodo,anodo, catodo, íon e eletrólise. Em 1836, oquímico alemão Christian Schönbein expli-cava o conceito de “ferro passivo”. Por vol-ta de 1850, incorporavam-se mais 13 novosmetais à lista existente em 1790. Os novosmetais foram cromo, titânio, tungstênio,manganês, berílio, zircônio, telúrio, neônio,ítrio, urânio, molibdênio e bismuto.Repare que, num prazo de apenas 60 anos,dobrou-se o número de metais conhecidos.Naturalmente, mais corrosão para analisar.Nesta altura, Antoine – Laurent Lavosier re-conheceu o oxigênio como elemento, bati-zando-o e explicando que qualquer reaçãocom este gás seria uma “reação química deoxidação”. Quer dizer, metais reagem comum componente reativo do ar, chamado oxi-gênio e sofrem oxidação (corrosão). Logo,logo com a compreensão da reação de oxi-dação assimilou-se as pertinentes reações deredução onde, na verdade, os materiais com-binavam-se com o oxigênio, alimentando oprocesso de corrosão. Nesta altura, já estavano sangue dos químicos o fenômeno da cor-rosão como um “processo químico”, embo-ra, conceitualmente, nesta época, ainda nãoexistisse tal nível de clarividência. Estavanascendo a “ciência da corrosão”.Em 1856, com a invenção do ConversorBessemer, enorme forno basculante em cujofundo se encontram orifícios pelos quaispassa o ar sob pressão através da forja dogusa líquido, foi possível transformar o fer-ro em aço. A partir daí, bilhões de tonela-das de aço começaram a ser fabricadas, de-vido ao seu baixo preço, tornando mons-

A oxirredução na superfície do aço.Trata-se de um fenômeno que ocorre de for-ma simultânea na superfície de um aço emcontato com uma solução. Quer dizer, sem-pre que há oxidação na região anódica (ouseja, perda de elétrons: átomos de ferro,com valência zero Fe0, perdem 2 elétrons eoxidam, transformando-se, por ionização, noíon ferroso Fe++), há também redução naregião catódica, pela chegada daqueles doiselétrons (por exemplo, a água, H2O, pre-

sente na superfície catódica, reage comaqueles 2 elétrons e produz íons OH– e gáshidrogênio H2). É fácil perceber que o ele-mento oxidado ferro, Fe, que perdeu elétronsage, na verdade, como um agente redutorlá no catodo, e a substância reduzida água,H2O, age como um perfeito agente oxidantelá no anodo, alimentando ali a corrosão. Asimultaneidade destas duas reações (oxirre-dução) é que provoca a corrosão.

Michael Faraday - 1791 - 1867.

Visão ampliada das interfaces de oxidação e alimentação (redução) que provocam a destruição da armadu-ra no concreto armado. No anodo, átomos de ferro ao perderem seus elétrons ganham carga positiva. Estatransação chama-se corrosão. Como íons metálicos na interface, os Fe2+ esperam os íons hidroxilas OH–

para formar produtos de corrosão do tipo Fe(OH)2. Os elétrons “abandonados” imediatamente fluem atra-vés da armadura para regiões catódicas onde, em contato com a solução, “oferecem” suas cargas elétricasao oxigênio, à água e ao hidrogênio ali presentes que, com o troca-troca, promoverão reações de reduçãono oxigênio e no hidrogênio, formando íons hidroxilas (OH–) e gás hidrogênio(H2). Caso a água, nos vaziosdo concreto, contenha outros íons, poder-se-á formar além do hidróxido ferroso Fe(OH)2, no anodo, outrassubstâncias como FeO, Fe2O3, Fe3O4 etc. Para manter a neutralidade da carga, os íons hidroxila OH– migramdo catodo para o anodo através da solução interfacial, para reagir com os íons Fe++. O que vemos, então, éum fluxo de elétrons através da armadura e um fluxo de íons pela solução interfacial concreto-armadura.

GLOSSÁRIO

Derivar – operação matemática que expressa ataxa de acréscimo de uma variável, função de ou-tra, e do conseqüente acréscimo.Metalurgia – ciência e tecnologia dos metais.



teção Catódica, usada corrente-mente na forma de corrente gal-vânica (anodo de sacrifício) namarinha inglesa desde 1824, era a quemais chamava a atenção, muito embo-ra algumas indústrias daquele país já utili-zassem proteção catódica por corrente im-pressa (matéria também ministrada no cur-so), desenvolvida por K. Cohen em 1902.Em 1928, o americano Robert J. Kuhn apre-sentava o primeiro critério a ser emprega-do em serviços de proteção catódica: o po-tencial elétrico precisa ser mais negativoque –0,85 Volts, utilizando-se uma semi-pilha de cobre-sulfato de cobre, inventada10 anos antes por Mccallum.Em 1934, o alemão Von Wolzogen Kühr eo dinamarquês Van Der Vlugt, ao micros-cópio, mostravam que microorganismos,como a bactéria redutora de sulfatos (BRS),no solo, provocavam a chamada corrosãoinduzida por microorganismos (CIM).A partir de 1935, métodos cinéticos e ter-modinâmicos, à luz de equipamentos recémlançados no mercado, começam a ser em-pregados para desvendar processos de cor-rosão. Em 1938, Marcel Pourbaix, um físi-

Em 1889, o pesquisador alemão WaltherHermann Nernst sugeriu que o processo decorrosão no aço, quando em contato comuma solução ou eletrólito, desenvolvia a re-ação anódica de corrosão deste metal, as-sim representada

Fe Fe2+ + 2e–,significando a remoção de um átomo deferro da superfície do aço com a conse-qüente formação de um íon ferroso (Fe2+)para a solução. Instantaneamente, paracada íon ferroso desprendido, dois elétronspartem em direção à região catódica. Umavez nas regiões catódicas, que “alimen-tam” a corrosão, poderemos ter reações(catódicas) diversas, com a participaçãodireta dos elétrons fugitivos, para o casode haver solução sem presença de oxigê-nio dissolvido,

2H2O + 2e– H2 + 2OH–

e, também, quando houver a introdução deoxigênio, o que é muito comum,

H2O + ½O2 + 2e– 2OH–

Conclui-se que, qualquer mudança na con-centração das espécies presentes na solu-ção, na temperatura e nas pressões atuan-tes modificarão o potencial (voltagem) dasuperfície do aço e sua posição na sériedas forças eletromotrizes, relacionando afórmula

E = E0 + (RT/zF)Ln (aox/ared)Onde:

E - é o potencial do aço E0 - é o potencial padrão do aço R - constante de um gás aox e ared - concentração das espécies T - temperatura absoluta Z - o número de elétrons transferidos F - constante de Faraday

Esta equação também ajudou Pourbaix, maistarde, em seus famosos diagramas. Em 1905,o pesquisador alemão Julius Tafel confirmou,

experimentalmente, a equação teórica tra-çada por Butler e Volmer, considerada aprincipal equação da cinética eletroquími-ca e que associa a overvoltagem aplicadacom a velocidade de corrosão no metal.Esta equação é muito utilizada na determi-nação da velocidade de corrosão em pro-cessos eletroquímicos de corrosão.Durante o áureo período de 1900 a 1934onde, efetivamente, floresceu a ciência dacorrosão, ficou comprovado que a corro-são desenvolvida nos metais submetidos aeletrólitos, ocorre de acordo com mecanis-mos eletroquímicos. Exatamente em 1929,Ulick R. Evans, com base nesta asserção,introduziu a relação entre potencial elétri-co e corrente elétrica, através do conheci-do diagrama de Evans, enquanto que SirRobert Hadfield mostrava ao mundo os pri-meiros estudos sobre prejuízos provocadospela corrosão. Começava neste ano a cons-cientização do que representa este fenôme-no, ao mesmo tempo em que surgia o pri-meiro curso sobre corrosão na Universida-de de Cambridge. Uma das matérias, Pro-

A energia livre de Gibbs ou a relaçãoentre energia química e a elétrica.

A força necessária para o desenvolvimentode uma reação química não depende apenasda natureza química das espécies presentesno eletrólito mas também da concentraçãodestas espécies e dos produtos da reação(da corrosão). As pilhas comuns nos mos-tram que é possível transformar um tipo deenergia (química) em outra (elétrica). Gibbse Helmholtz perceberam isto em 1882 e de-rivaram a relação entre a energia elétrica pro-duzida por uma pilha e a energia química

consumida por ela. Pelo fato da energia quí-mica de um processo ser igual ao calor des-prendido, qualquer interferência externa, arelação entre a energia elétrica e o calor dareação significa que haverá, na verdade, umarelação entre a energia química e a elétrica.Quer dizer, a quantidade máxima de energiaque se pode obter de uma reação química,sob forma de energia elétrica, é igual à vari-ação da “energia livre” da reação.

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Próxima Ediçăo

“Barragem emBrasília: a maior

impermeabilizaçãofeita com injeção de

resinas.”


co-químico belga, desenvolveu cálculos ter-modinâmicos para obter a situação de equi-líbrio do ferro em contato com a água, ba-seando-se naquelas equações de Nernst eGibbs-Helmholtz. Este importante cálculopermitiu inventar seus famosos diagramaspotencial elétrico – pH, abrindo a porta paraa compreensão das condições da corrosão,passividade e imunidade do ferro em con-tato com a água. Pourbaix, posteriormente,criou diagramas para todos os metais emcontato com a água, incluindo a presençade alguns contaminantes e publicou-os no“Atlas de equilíbrios eletroquímicos”.Neste mesmo ano de 1938, os alemães C.Wagner e W. Trand desenvolviam a teoriado potencial misto, baseando-se no com-portamento de inúmeros processos de cor-rosão superpostos em processos eletroquí-micos. Não precisa dizer que este achado

REFERÊNCIAS• Joaquim Rodrigues é engenheiro civil, mem-

bro de diversos institutos nos EUA, em assun-tos de patologia da construção. É editor e dire-tor da RECUPERAR, além de consultor técni-co de diversas empresas.

• L. Beck, Geschichte des Eisens, Vierweg &Sohn, Braunschweig 1884/1903.

• U.R. Evans, Eiführeeng in die Korrosion dermetalle. Historischer Überblick.

Fax consulta nº 27


Os diagramas de PourbaixEstes famosos diagramas são representaçõesgráficas do domínio da estabilidade dos íonsmetálicos, óxidos e outras espécies, quandopresentes na solução em contato com o me-tal. As linhas que mostram o limite entre doisdomínios evidenciam o valor do potencial deequilíbrio entre duas ou mais espécies em fun-ção da concentração dos íons hidrogênio, ouseja do pH. São a expressão gráfica da lei deNernst. Estes diagramas também dão o equilí-brio das reações ácidas e básicas sem que seformem elétrons e, conseqüentemente, sãoinsensíveis à variação dos potenciais , o quepode ser visualizado pelas retas verticais pre-sentes no diagrama. Permitem visualizar, semrelance, as espécies estáveis presentes na so-lução em contato com o aço, para condiçõesespecíficas de potencial de pH. O diagrama éo mapa das regiões de imunidade, passivida-de e corrosão do ferro. Este metal tende a dis-solver-se, dependendo Fe++, corrosão, no dia-grama do ferro, em função do pH e do poten-cial. Os diagramas de Pourbaix foram inventa-dos levando em conta as reações de equilíbrioem água. Conseqüentemente, o diagrama E -pH da água deverá, sempre, ser considerado,em qualquer outra situação. É representadopelas duas linhas tracejadas (a) e (b) onde,acima da linha (b) a água tende a se decom-por por oxidação,

2H2O O2 + 4H+ + 4e-

potencializando todo o processo de corrosão.Abaixo da linha (a), a água tende a se de-compor por redução.

2H2O + 2e- H2 + 2OH-

Entre as linhas (a) e (b) a água é termodina-micamente estável. Dentro da região de pas-sividade e corrosão, no diagrama do ferro, estemetal tende a dissolver-se dependendo Fe++,aumentando a concentração deste íon na in-terface do metal com a solução. Na região deimunidade, a estabilidade do ferro metálico

aumenta e a capacidade do Fe++ é mínima, ouseja, o ferro torna-se imune. Esta região depotenciais negativos abrange todo o domíniodo pH, de ácido a alcalino. Por exemplo, abai-xo, no diagrama simplificado potencial - pHdo ferro, visualiza-se que o aço é um metal

B

Corrosão

C

Passivo

A

Corrosão

Imunidade

Pote

nci

al(V

)

2,0

1,6

1,2

0,8

0,4

0,0

-0,4

-0,8

-1,2

-1,6

-2 0 2 4 6 8 10 12 14 16

Fe++

Fe

PH

Fe(OH)3

Fe(OH)2

HFeO2

–

Fe+++

Condições teóricas de corrosão, imunidadee passivação do ferro.

relativamente ativo e corrói, quando submeti-do a soluções fortemente ácidas (pH de -2 a2), onde há intensa, moderada e leve condi-ção oxidante atuando nos catodos ou seja “ali-mentando” a corrosão. Quando submetido asoluções levemente ácidas (pH de 2 a 5) cor-rói em condições moderadas e leves. Subme-tido a soluções consideradas neutras (pH de5,5 a 9) e moderadamente alcalina (pH de 9 a13,5) o ferro não corrói porque torna-se, na-turalmente, imune quando sua superfície sedesintegra (perda de muitos elétrons) rapida-mente e passivo, quando submetido a condi-ções mais oxidantes (ganho de muitos elé-trons). Ironicamente, quando o ferro fica emcontato com soluções fortemente alcalinas (pHsuperior a 14) não corrói, exceto para umapequena região de potenciais e pH onde seformam produtos alcalinos de corrosão solú-veis.

clareou os fundamentos para as técnicas deaplicação dos testes da corrosão eletroquí-mica. Daí para diante foi uma sucessão denovas descobertas:

• Em 1942, Hickling bolou um aparelhoelétrico que controlava o potencial, o qualchamou de potenciostato.

• Em 1950 começaram a ser utilizados osaços inoxidáveis.

• Em 1954, C. Edeleom introduziu a pro-teção anódica para metais com compor-tamento ativo-passivo como o aço.

• Em 1956, J.L. Rosenfeld definiu os pri-meiros conceitos sobre corrosão atmos-férica.

• Em 1957, M. Stern e A.L. Geary desen-volveram a técnica de polarização linear,de modo a medir-se, rapidamente, a ve-locidade da corrosão eletroquímica.

A corrosão em tempos modernos(1960-2003)

A partir de 1960, com tanto prejuízo acu-mulado a cada ano pela corrosão, os gran-des centros iniciaram a inevitável (e inteli-gente) estratégia denominada “monitora-mento da corrosão”, com a utilização deequipamentos e métodos, objetivando o le-vantamento periódico do fenômeno. Em1961, com a importância deste fenômeno,acontecia o 1° Congresso Internacional deCorrosão, em Londres. Como se vê, corro-são, efetivamente, virou preocupação na-cional em todos os países, já que seu custo/ano, invariavelmente, ronda entre 2 a 5%do produto interno bruto. Como? Simples-mente, porque o alavancador de todo o nos-so progresso ficou restrito a uma simples ebarata liga metálica chamada aço. Esque-cemos que este metal é extremamente rea-tivo e que cerca de 50% daquele prejuízoanual poderia e pode ser evitado se tomar-mos medidas eficientes (e não enganosas)para sua proteção.

“Recentesrecomendações do

ACI para as estruturasde concreto queestocam líquidos

corrosivos.”

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Afundamento do terreno Uma das trincas após a limpeza ... · a camada de recobrimento do concreto...

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