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GIULLIANO POLITO
CORROSO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: CAUSAS, MECANISMOS,
PREVENO E RECUPERAO
Belo Horizonte
Universidade Federal de Minas Gerais
Janeiro / 2006
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GIULLIANO POLITO
CORROSO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: CAUSAS, MECANISMOS,
PREVENO E RECUPERAO
Belo Horizonte
Universidade Federal de Minas Gerais
2006
Trabalho de concluso de curso apresentado a
Universidade Federal de Minas Gerais como
requisito parcial para obteno do ttulo de
especialista em Avaliao e percia.
Orientador: lvio Mosci Piancastelli
3
SUMRIO
1. INTRODUO................................................................................................................15
1.1. Os sintomas ..............................................................................................................16
1.2. Os mecanismos.........................................................................................................16
1.3. A origem...................................................................................................................17
1.4. As causas ..................................................................................................................17
2. CORROSO ....................................................................................................................19
2.1. Definies e classificaes da corroso metlica .....................................................19
2.1.1. Definies.........................................................................................................19
2.1.2. Classificaes ...................................................................................................20
2.2. Mecanismos..............................................................................................................26
2.2.1. Definies.........................................................................................................26
2.2.2. ons, oxidao, reduo ....................................................................................27
2.2.3. Reaes de oxirreduo (Redox)......................................................................28
2.2.4. Mecanismos de oxirreduo .............................................................................29
2.2.5. Potencial de eletrodo ........................................................................................29
2.2.6. Potencial de eletrodo padro.............................................................................30
2.2.7. Eletrodo de referncia.......................................................................................32
2.2.8. Tabela de potenciais .........................................................................................34
2.2.9. Diagramas de pourbaix.....................................................................................35
2.2.10. Potenciais de eletrodos irreversveis.................................................................38
2.2.11. Tabela prtica ...................................................................................................39
2.2.12. Pilha eletroqumica ...........................................................................................40
2.2.12.1. Tipos de pilhas..............................................................................................42
2.2.13. Velocidade de corroso ....................................................................................48
2.2.14. Polarizao .......................................................................................................53
2.2.15. Influncia da polarizao na velocidade de corroso .......................................58
2.2.16. Passivao.........................................................................................................59
3. CORROSO DA ARMADURA DE CONCRETO ........................................................61
4
3.1.1. Micro estrutura do concreto..............................................................................62
3.1.2. Camada de passivao......................................................................................64
3.1.3. Mecanismo .......................................................................................................67
3.1.4. Modelo de vida til de Tutti .............................................................................73
3.2.1. Ao dos ons de Cloreto (CL-)........................................................................74
3.2.1.1. Mecanismo de transporte..............................................................................76
3.2.1.2. Limite crtico de cloretos..............................................................................80
3.2.1.3. Fatores influentes na contaminao por cloretos..........................................83
3.2.1.3.1. Composio, tipo e quantidade de cimento ..................................................83
3.2.1.3.2. Relao gua / cimento, adensamento e cura ...............................................84
3.2.1.3.3. Grau de saturao dos poros e concentrao de ons de cloreto...................86
3.2.1.3.4. Efeito especfico do ction que acompanha o on de cloreto .......................86
3.2.1.3.5. Fissuras .........................................................................................................86
3.2.1.3.6. Carbonatao ................................................................................................87
3.2.1.3.7. Temperatura..................................................................................................88
3.2.1.4. Medida da profundidade de alcance dos ons cloreto...................................88
3.2.2. Carbonatao ....................................................................................................89
3.2.2.1. Mecanismo de ocorrncia.............................................................................89
3.2.2.2. Fatores influentes na velocidade e profundidade .........................................94
3.2.2.2.1. Fatores ambientais ........................................................................................94
3.2.2.2.1.1. Concentrao de CO2................................................................................94
3.2.2.2.1.2. Umidade relativa do ambiente e saturao dos poros...............................95
3.2.2.2.1.3. Temperatura..............................................................................................98
3.2.2.2.2. Caractersticas do Concreto ..........................................................................98
3.2.2.2.2.1. Tipo e quantidade de cimento...................................................................98
3.2.2.2.2.2. Relao gua/cimento.............................................................................100
3.2.2.2.2.3. Condies de cura...................................................................................101
3.2.2.2.2.4. Fissuras ...................................................................................................103
3.2.2.2.2.5. Clculo da velocidade de penetrao do CO2 no concreto.....................104
3.2.2.2.2.6. Medida da profundidade de carbonatao ..............................................106
3.3. Perodo de propagao ...........................................................................................108
3.3.1. Eletrlito .........................................................................................................108
3.3.2. Diferena de potencial ....................................................................................108
3.3.3. Oxignio .........................................................................................................108
5
3.3.4. Agentes agressivos .........................................................................................109
3.4. Micro e macro pilha................................................................................................110
3.5. Produtos de corroso ..............................................................................................111
3.6. Efeitos e sintomatologia .........................................................................................114
3.7. Fatores intervenientes Acelerantes .........................................................................117
3.7.1. Cobrimento .....................................................................................................117
3.7.2. Temperatura....................................................................................................118
3.7.3. Tipo de cimento e adies ..............................................................................119
3.7.4. Tipos de ao....................................................................................................120
3.7.5. Fissurao .......................................................................................................122
3.7.6. Relao A/C....................................................................................................123
3.7.7. Permeabilidade e Absoro ............................................................................124
3.7.8. Resistividade Eltrica .....................................................................................127
3.8. Influncia do meio ambiente ..................................................................................130
3.8.1. Caractersticas dos diversos meios .................................................................135
3.8.1.1. Atmosfera rural...........................................................................................136
3.8.1.2. Atmosfera Urbana ......................................................................................136
3.8.1.3. Atmosfera Marinha.....................................................................................137
3.8.1.4. Atmosfera Industrial ...................................................................................140
3.8.1.5. Atmosfera Viciada......................................................................................140
3.8.1.6. Normalizao nacional ...............................................................................141
3.9. Mtodos de proteo e recuperao........................................................................144
3.9.1. Proteo fsica da armadura revestimentos .................................................146
3.9.1.1. Galvanizao ..............................................................................................146
3.9.1.2. Resinas epxi..............................................................................................148
3.9.2. Proteo qumica (inibidores de corroso) .....................................................150
3.9.3. Tcnicas eletroqumicas .................................................................................153
3.9.3.1. Proteo catdica........................................................................................155
3.9.3.1.1. Proteo catdica Galvnica.......................................................................156
3.9.3.1.2. Proteo catdica por corrente impressa ....................................................156
3.9.3.2. Realcalinizao...........................................................................................159
3.9.3.3. Extrao de cloretos....................................................................................161
3.9.4. Modificao de propriedades da armadura.....................................................164
3.9.4.1. Inoxidvel ...................................................................................................164
6
3.9.4.1.1. Influncia de principais elementos de liga .................................................165
3.9.4.1.2. particularidades da corroso .......................................................................166
3.9.4.2. Fibras plsticas ...........................................................................................169
3.9.5. Ao resistente a corroso................................................................................171
3.10. Tcnicas modernos de recuperao ....................................................................173
3.10.1. Erros de recuperao ......................................................................................174
3.10.2. Pastilhas de zinco ...........................................................................................177
3.10.3. Zinco termo projetado (ZTP)..........................................................................179
3.11. Tcnicas para monitoramento, avaliao e estudo .............................................183
4. CONCLUSO................................................................................................................185
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LISTA DE ABREVIATURA
IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)
Fem - fora eletro motriz
Redox Reao de reduo-Oxidao
CEB - Comit Euro-Internaiconal du Beton
DIN Deutsches Institut fur Normung
ACI American Concrete Institute
JASS Japan Arquitectural Society
BS Britsh Standars
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LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - Processo Metalrgico ..........................................................................................20
FIGURA 2 Corroso Uniforme em chapa de ao carbono....................................................22
FIGURA 3 Pites em tubo de ao carbono .............................................................................23
FIGURA 4 Corroso transgranular........................................................................................24
FIGURA 5 Corroso intergranular ........................................................................................24
FIGURA 6 - Tipos de corroso e fatores que provocam..........................................................26
FIGURA 7 Variao do nmero de oxidao .......................................................................27
FIGURA 8 - Eletrodo normal de hidrognio............................................................................31
FIGURA 9 Medio de potencial padro do zinco ...............................................................32
FIGURA 10 - Eletrodo de referncia cobre-sulfato de cobre Saturado ...................................33
FIGURA 11 - Diagrama de Pourbaix para o ferro ..................................................................37
FIGURA 12 Pilha eletroqumica de ao espontnea. ..........................................................42
FIGURA 13 Pilha galvnica entre o ferro e cobre ................................................................43
FIGURA 14 Corroso galvnica em tubo de ao carbono em com vlvula de lato ............44
FIGURA 15 Trecho do gasoduto com perfuraes devidas a corrente de fuga ....................48
FIGURA 16 Curvas representativas de velocidades de corroso..........................................50
FIGURA 17 Influncia de oxignio na velocidade de corroso...........................................51
FIGURA 18 Decrscimo da velocidade de corroso ............................................................52
FIGURA 19 Efeito do pH na taxa de corroso do ferro........................................................53
FIGURA 20 Representao da polarizao de dois metais (zinco e cobre). .........................55
FIGURA 21 Diagrama de polarizao de uma pilha eletroqumica de zinco e cobre...........55
FIGURA 22 - Variao do potencial em funo da corrente circulante: polarizao..............56
FIGURA 23 Curva de polarizao por concentrao............................................................57
FIGURA 24 Esquematizao da influncia da forma das curvas de polarizao .................59
FIGURA 25 Curvas de polarizao clssicas .......................................................................61
FIGURA 26 Representao esquemtica da zona de transio.............................................62
FIGURA 27 Zona de transio pasta / agregado de um concreto convencional tpico.........64
FIGURA 28 Diagrama da Pourbaix de equilbrio termodinmico........................................65
FIGURA 29 Correlao entre o pH e a taxa de corroso ......................................................67
FIGURA 30 Pilha eletroqumica de corroso no concreto armado........................................69
FIGURA 31 Diferenas de potencial originadas...................................................................70
9
FIGURA 32 Efeito do maior ou menor acesso de oxignio..................................................70
FIGURA 33 Experincia de par galvnico............................................................................71
FIGURA 34 Resultados evidenciando reas deformadas......................................................72
FIGURA 35 Diferenas de potencial originadas...................................................................72
FIGURA 36 Modelo de vida til de tuutti.............................................................................73
FIGURA 37 Fotos tiradas da superfcie de um ao ao MEV. ................................................74
FIGURA 38 Fotos tiradas da superfcie do ao ao microscpio eletrnico de varredura. .....76
FIGURA 39 Distribuio do tamanho de poros na pasta de cimento endurecida..................77
FIGURA 40 Perfil tpico de concentrao dos cloretos. ........................................................79
FIGURA 41 Esquema de variao do teor de cloretos...........................................................81
FIGURA 42 Efeito da relao a/c na penetrao de cloretos .................................................85
FIGURA 43 Efeito da cura e da relao gua/cimento ..........................................................85
FIGURA 44 Microfotografia eletrnica de varredura (CaCO3).............................................91
FIGURA 45 Frente de carbonatao ......................................................................................93
FIGURA 46 Avano do processo de carbonatao, segundo CEB-BI 152 (1984)................93
FIGURA 47 Carbonatao do concreto em funo da umidade relativa ...............................96
FIGURA 48 Representao esquemtica de carbonatao parcial do concreto.....................96
FIGURA 49 Representao esquemtica de carbonatao ....................................................97
FIGURA 50 Representao esquemtica de carbonatao ....................................................97
FIGURA 51 Influncia do tio de cimento e sua quantidade por m3.......................................99
FIGURA 52 Influncia da relao gua cimento sobre a profundidade de carbonatao....100
FIGURA 53 Profundidade de carbonatao em funo do tempo e da relao a/c .............100
FIGURA 54 Influncia da relao a/c na profundidade de carbonatao ............................101
FIGURA 55 Influncia do perodo de cura inicial sobre a profundidade de carbonatao..102
FIGURA 56 Profundidade de carbonatao.........................................................................102
FIGURA 57 Profundidade de carbonatao.........................................................................103
FIGURA 58 Representao esquemtica de penetrao do CO2 no concreto .....................104
FIGURA 59 Mongrafo para estimar a profundidade de carbonatao...............................105
FIGURA 60 Fenolftalena aplica em corpo de prova...........................................................106
FIGURA 61 Indicador qumico de pH .................................................................................107
FIGURA 62 Influncia da umidadee do teor de cloretos na resistividade do concreto. ......109
FIGURA 63 Volumes relativos do ferro e de alguns de seus produtos de corroso ............112
FIGURA 64 Microfotografia da interface ao corrodo-argamassa.....................................113
FIGURA 65 Micrografia interface ao corro;ido-argamassa. ..............................................113
10
FIGURA 66 Esforos produzidos que levam fissurao e ao destacamento ....................114
FIGURA 67 Representao esquemtica das patologias tpicas ..........................................115
FIGURA 68 Influncia de cantos e bordas externos ............................................................116
FIGURA 69 Vista de um pilar com destacamento do cobrimento.......................................116
FIGURA 70 Valores de espessura de cobrimento de armaduras .........................................118
FIGURA 71Taxa de corroso gravimtrica mdia das barras de ao ..................................121
FIGURA 72 Morofologia tpica de um pasta de cimento Portland......................................124
FIGURA 73 Efeito da relao gua cimento na permeabilidade da pasta de cimento.........125
FIGURA 74 Relao entre a resistividade eltrica e a relao gua/cimento ......................128
FIGURA 75 Influncia da temperatura sobre a agressividade ambienta .............................131
FIGURA 76- Amplitude trmica mensal mdia registrada no perodo..................................132
FIGURA 77 Primeiro mapa brasileiro de chuva dirigida ano-base 2004..........................135
FIGURA 78 Influncia do microclima.................................................................................136
FIGURA 79 Efeito da umidade relativa e impurezas do ar..................................................137
FIGURA 80 Apresentao das distintas regies agressividade s estruturas de concreto
armado ............................................................................................................................139
FIGURA 81 Formao de cido sulfrico em coletores de esgoto ......................................141
FIGURA 82 Sistemas de proteo e reparo da corroso das armaduras ..............................145
FIGURA 83 Corroso devido a ruptura do filme de resina em uma armadura....................149
FIGURA 84- Intensidade de corroso aos 90 dias aps mistura com gua salina .................152
FIGURA 85 Representao esquemtica dos diferentes processos .....................................158
FIGURA 86 Princpio de realcalinizao.............................................................................160
FIGURA 87 Conexo eltrica da armadura e malha metlica (anodo)................................161
FIGURA 88 Princpio da dessalinizao..............................................................................162
FIGURA 89 Teor de cloretos antes e aps a dessalinizao ................................................163
FIGURA 90- Extrao de cloretos em shopping center de Londres. ....................................163
FIGURA 91- Fratura em ao inoxidvel devido a corroso sob tenso tenso fraturante .....166
FIGURA 92 Trinca transgranular em ao inoxidvel verificada em anlise metalogrfica 167
FIGURA 93 Corroso sob tenso fraturante em ao inoxidvel em presena de cloretos...168
FIGURA 94- Armadura de plstico reforado com fibra.......................................................171
FIGURA 95 MEV de nanocamadas de austenita entre lamelas de mastensitas livre de
carbonetos.......................................................................................................................172
FIGURA 96 Ensaio de resistncia corroso ......................................................................173
FIGURA 97 Aumento da velocidade de corroso com a recuperao executada................175
11
FIGURA 98 Relao entre rea andica e catdica .............................................................176
FIGURA 99 Armadura tratada com epxi e armadura sem tratamento ...............................177
FIGURA 100 Mecanismo de ao da pastilha e colocao da pastilha no concreto............178
FIGURA 101 composio da pastilha ..................................................................................179
FIGURA 102 Proteo correto de recuperao localizada...................................................180
FIGURA 103-Durabilidade do ZTP para estruturas metlicas ..............................................181
FIGURA 104 Aplicao de pelcula de ZTP........................................................................182
FIGURA 105 Instalao da semi-pilha permanente.............................................................184
12
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - Potenciais de eletrodos de referncia .................................................................34
TABELA 2 Potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo de hidrognio .....................36
TABELA 3 Tabela prtica de nobreza em gua do mar........................................................41
TABELA 4 Corroso de ferro acoplado a outros metais.......................................................45
TABELA 5 Teor limite de cloretos proposto por diversas normas........................................82
TABELA 6 Quantidades de cloretos livres em relao a diversos teores de C3A .................84
TABELA 7 Relao entre abertura mxima de fissura e agressividade ambiental................87
TABELA 8 Principais fatores que condicionam a velocidade de penetrao da frente
carbonatao .....................................................................................................................94
TABELA 9 Classificao da agressividade do ambiente sobre as armaduras .......................95
TABELA 10 Classificao da agressividade do ambiente.....................................................95
TABELA 11 Caractersticas de indicadores de pH mais utilizados.....................................107
TABELA 12 Abertura de fissuras em relao ao ambiente .................................................122
TABELA 13 Critrios da permeabilidade gua do concreto.............................................126
TABELA 14 Critrios de avaliao da absoro de gua do concreto ................................126
TABELA 15 Critrios de avaliao da resistividade ...........................................................127
TABELA 16 Propriedades eltricas tpicas do concreto ......................................................129
TABELA 17 Taxa mdia de corroso em ao galvanizado .................................................147
TABELA 18 Contedo crtico para os aos inoxidveis em comparao com outros.........168
TABELA 19 Comparao das propriedades mecnicas das armaduras de plstico reforado
com fibras com as armaduras de ao carbono. ...............................................................170
13
LISTA DE GRFICOS
GRFICO 1 Comparativo entre a umidade relativa externa e interna................................133
LISTA DE QUADROS
QUADRO 1 Dimenso do clima.........................................................................................130
QUADRO 2 Composio medis da chuva cida no municpio de So Paulo.....................133
QUADRO 3 Faixas de agressividade, .................................................................................134
QUADRO 4 Faixas de agressividade ..................................................................................138
QUADRO 5 Tipos de agressividade e valores limites ........................................................142
QUADRO 6 Classe de agressividade ambiental .................................................................143
QUADRO 7 Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto.......143
QUADRO 8 Correspondncia entre classe de agressividade ambiental e cobrimento . .....144
QUADRO 9 Mtodos complementares de proteo das armaduras ...................................145
QUADRO 10 Comparao entre os revestimentos aplicados nas armaduras .....................149
QUADRO 11 Relao entre agressividade do meio e teores de NaNO2............................152
QUADRO 12 - Ao de alguns inibidores de corroso de concreto .....................................154
QUADRO 13 Caractersticas dos diferentes mtodos eletroqumicos................................155
QUADRO 14 Comparao entre os sistemas galvnicos e por corrente impressa .............159
QUADRO 15 Reaes dos elementos principais da liga de ao inoxidvel despassivado .166
QUADRO 16 Tipos de ao inoxidvel para as diferente condies de exposio..............169
14
RESUMO
O presente trabalho faz uma reviso bibliogrfica a respeito da corroso de armaduras de
concreto armado. Num primeiro momento so analisados a eletroqumica envolvida no
processo de corroso, os mecanismos, a origem e as causas deste fenmeno. No capitulo
seguinte, so descritos os processos que envolvem a corroso da estrutura de concreto
armado, suas particularidades, suas principais causas, os fatores intervenientes, que aceleram
o processo, os meios de se evitar sua ocorrncia, bem como os mtodos de proteo e
recuperao efetivamente eficientes. Ainda neste captulo feita uma crtica s recuperaes
que so executadas de forma errnea, e que muitas vezes s fazem agravar o problema, e
descrevemos algumas tcnicas que vem sendo utilizadas na atualidade para se tratar a
corroso de armadura. E finalmente so apresentadas as concluses a respeito do assunto,
destacando a importncia de se tratar da durabilidade da estrutura ainda na fase de projeto,
onde as melhorias so muito menos onerosas para o cliente e tambm a importncia de
entender o carter eletroqumico da corroso e como tal trat-la.
Palavras-chave: corroso de armadura, corroso, patologias.
15
1. INTRODUO
Desde o incio da utilizao do concreto armado, nos meados do sculo XIX, as obras de arte,
os edifcios, as represas, entre outras, vem resistindo s mais diversas sobrecargas e aes
ambientais.
O concreto chegou a ser considerado durante muito tempo como um material praticamente
eterno. Entretanto, nos meados do sculo XX comeou a apresentar manifestaes patolgicas
de significativa intensidade e incidncia, sempre acompanhada de elevados custos de
recuperao. As patologias sempre comprometem o aspecto esttico, e na maioria das vezes,
comprometem tambm a capacidade resistente, podendo levar at ao colapso parcial ou total
de estrutura.
Esta incidncia de patologias pode ser atribuda a dois fatores. Primeiro. O aumento da
esbeltez das estruturas, reduzindo as dimenses das peas estruturais e o cobrimento das
armaduras e incrementando as tenses de trabalho, favorecendo a tendncia fissurao e
reduzindo a proteo das armaduras. Segundo. O aumento da agressividade do meio
ambiente, causado principalmente pela industrializao.
Diante desse quadro observa-se, geralmente, atitudes inconseqentes, que conduzem em
alguns casos simples reparaes superficiais, e em outros s demolies e reforos
desnecessrios. Nenhum dos extremos recomendado, principalmente com a existncia de
conhecimento tecnolgico e grande quantidade de tcnicas.
Dentre as patologias encontradas no concreto armado, a corroso de armadura se mostra como
uma das mais freqentes e talvez a que envolve maiores risco a segurana. O processo de
corroso das armaduras um processo de deteriorao da fase metlica existente, que implica
em crescente perda de seo de barras e a formao de produtos expansivos que
invariavelmente fissuram o concreto. Este processo evolutivo e tende a ser agravar com o
tempo.
Normalmente o concreto apresenta boas condies de proteo ao ao contra a corroso.
Entretanto, esta condio perdida medida que o concreto atacado por substncias
16
agressivas existentes no meio ambiente. As principais so o CO2, que causa a carbonatao do
concreto e conseqentemente queda do seu pH e quebra da pelcula passivante, e os cloretos,
que aumentam a condutividade do concreto e tambm atacam a camada passivante.
A patologia pode ser definida como o seguimento da engenharia que estuda os sintomas, os
mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das obras civis, ou seja, o estudo das partes
que compe o diagnstico do problema.
A terapia corresponde ao estudo da correo e da soluo dos problemas patolgicos. Para
que se tenha sucesso nas medidas teraputicas, de recuperao e preveno necessrio que o
diagnstico tenha sido bem feito, que se conhea muito bem as vantagens e desvantagens de
cada material, e para cada situao particular a melhor alternativa de soluo. A terapia a ser
aplicada, nada mais do que a conseqncia do processo investigativo.
O diagnstico adequado aquele que contempla todos os aspectos do problema, que so:
1.1. Os sintomas
Os problemas patolgicos, salvo raras excees, apresentam manifestaes externas
caractersticas, a partir das quais podemos deduzir qual a natureza, a origem e os mecanismos
dos fenmenos envolvidos, assim como estimar as provveis conseqncias.
1.2. Os mecanismos
Todo problema patolgico, chamado em linguagem jurdica de vcio de construo, ocorre
atravs de um mecanismo. No caso da corroso de armadura os mecanismos principais so a
carbonatao e a contaminao por cloretos.
Conhecer os mecanismos envolvidos no problema essencial para uma terapia adequada.
17
1.3. A origem
O processo de construo pode ser dividido em cinco grandes etapas: planejamento, projeto,
fabricao, execuo e utilizao. Apesar de grande parte das patologias ocorrerem durante a
etapa de utilizao, a maioria delas tem a sua origem na etapa de projeto, e justamente l
que as intervenes apresentam os melhores resultados, com os menores custos. A
especificao correta do concreto a ser empregado, sua relao A/C, o tipo de cimento, a
adequada espessura de cobrimento em relao ao ambiente, a utilizao de meios adicionais
para proteo das armaduras, so algumas das medidas que se tomadas na fase de projeto,
melhoram significativamente a durabilidade das estruturas corroso de armadura.
Hoje as exigncias de projeto j no esto voltadas apenas para atender s resistncias
mecnicas, mas tambm aos critrios de durabilidade e vida til.
1.4. As causas
Os agentes que causam os problemas patolgicos podem ser vrios. No caso da corroso de
armadura podem ser destacados: o CO2; os sais, principalmente o cloreto; a incompatibilidade
de metais.
Entender a interao entre as estruturas e o meio ambiente, do ponto de vista fsico qumico,
bem como modelar os fenmenos nela presentes, de grande importncia para municiar os
projetistas para que possam adequar seus projetos aos aspectos de durabilidade. Para a
corroso de armadura de primordial importncia a compresso do carter eletroqumico que
envolve o processo.
Os objetivos do presente trabalho so:
Realizar uma abordagem sinttica e elementar do fenmeno da corroso metlica,
para o melhor entendimento da corroso de armadura;
Fazer uma reviso bibliogrfica sobre a corroso de estrutura de concreto armado,
suas causas, os fatores intervenientes e acelerantes do processo;
18
Apresentar os mtodos de preveno e recuperao existentes;
Descrever algumas tcnicas que vem sendo desenvolvidas mais recentemente.
Desta maneira, ser abordado no captulo 2, estudos sobre a eletroqumica envolvida no
processo de corroso. No capitulo 3, ser abordado a corroso especfica no concreto armado,
suas causas, seus mecanismos, os fatores intervenientes e acelerantes do processo, como se
processa sua evoluo , mtodos de proteo, a influncia do clima e do micro-clima , os
mtodos de proteo e recuperao, e tcnicas atuais de recuperao. No captulo 4
apresentamos as concluses do trabalho baseada nos elementos colhidos nos captulos
anteriores.
19
2. CORROSO
2.1. Definies e classificaes da corroso metlica
Iniciaremos nosso estudo com a definio e classificao do processo de corroso.
2.1.1. Definies
Dentre os vrios autores pesquisados, parece existir um consenso sobre as definies do
processo de corroso.
Para HELENE (1986), corroso uma interao destrutiva de um material com o ambiente,
seja por reao qumica, ou eletroqumica.
A afirmao anterior semelhante de Panossian1, (citado por CASCUDO, 1997) que define
corroso metlica como sendo a transformao de um metal em on metlico pela sua
interao qumica ou eletroqumica com o meio em que se encontra.
Para BAUER (1994), A corroso transformao no intencional de um metal, a partir de
suas superfcies expostas, em compostos no aderentes, solveis ou despersveis na ambiente
em que o metal se encontra.
GENTIL (2003), tem uma definio muito semelhante s anteriormente citadas e acrescenta
que a corroso, em alguns casos, se assemelha ao inverso do processo metalrgico (FIG. 1). E
completa:
[...] o produto da corroso de um metal bem semelhante ao minrio do
qual originalmente extrado. O xido de ferro mais comumente encontrado
na natureza a hematita, Fe2O3, e a ferrugem o Fe2O3 hidratado, Fe2O3.
nH2O, isto , o metal tendendo a retornar a sua condio de estabilidade
(GENTIL, 2003, p. 1).
1 PANOSSIAN, Z. Corroso e proteo contra corroso em equipamentos e estruturas metlicas. 1 ed. So
Paulo, Instituto de Pesquisas Tecnolgicas, 1993. v.1.
20
Os metais nobres (prata, ouro e platina) so estveis e se encontram na natureza sob a forma
metlica. Todos os outros metais so encontrados sob a forma de minrios e, portanto em
condies de maior estabilidade. Neste segundo caso, necessrio a utilizao do processo
metalrgico, afim de fornecer energia e transform-lo em metal. Desta forma, estando o metal
em um equilbrio meta estvel, ao existir condies propcias perda da energia, haver a
corroso e o retorno sua composio original estvel.
Composto + energia Metal
Corroso FIGURA 1 - Processo Metalrgico
Fonte: GENTIL, 2003, p.6
Ao definirmos a corroso, j obtemos algumas pistas sob como podemos control-la.
FORTES (1995), afirma que para que o metal sujeito corroso permanea em equilbrio
estvel, faz-se necessrio a cesso contnua de energia em quantidade adequada, feita atravs
de mtodos de proteo.
Devemos atentar que no necessariamente a corroso um fenmeno indesejvel. No caso de
uma proteo catdica, por exemplo, um metal menos nobre colocado propositadamente
para oxidar-se, afim, de proteger estruturas produzidas de metais mais nobre e custo mais
elevado. Portanto neste caso a corroso um fenmeno bem vindo.
2.1.2. Classificaes
A corroso pode ser classificada segundo a natureza do processo e segundo sua morfologia.
Segundo a natureza do processo, classificamos a corroso em qumica e eletroqumica.
A primeira chamada corroso seca ou oxidao e ocorre por uma reao gs-metal e forma
uma pelcula de xido. Apesar de existir consenso entre os autores consultados sobre esta
definio, ela no unanimidade:
21
Alguns autores afirmam que a corroso qumica tambm eletroqumica,
embora em menor escala por apresentar menor quantidade de eletrlito, e
no concordam, portanto com o termo corroso seca, bem como diferenciam
corroso qumica de oxidao (CASCUDO, 1997, p.18).
Tambm consenso entre os autores consultados que esse processo extremamente lento e
no provocam deteriorao substancial das superfcies metlicas, exceto se existirem gases
extremamente agressivos na atmosfera.
Segundo HELENE (1986), Este fenmeno ocorre preponderantemente, durante a fabricao
das barras. Ocorre a formao sobre a superfcie de uma pelcula compacta, uniforme e pouco
permevel, podendo at servir de proteo relativa contra a corroso de natureza
eletroqumica. Entretanto como HELENE (1986) afirma, um tipo de proteo dbil.
J a corroso eletroqumica ou em meio aquoso resultado da formao de uma clula de
corroso, com eletrlito e diferena de potencial entre pontos da superfcie. Se qualquer um
destes elementos for retirado, ou se impedirmos a entrada de oxignio o processo paralisado.
O eletrlito e representado pela umidade presente no interior do concreto. uma soluo
carregada ionicamente que permite ocorrerem s reaes e possibilita o fluxo inico. A
diferena de potencial entre dois pontos da superfcie pode ocorrer por diversos fatores: por
diferena de umidade, aerao, concentrao salina, tenso no concreto e no ao, falta de
uniformidade na composio do ao.
Segundo a morfologia, a corroso pode ter vrias classificaes, entretanto para o nosso
estudo, focado na corroso de estruturas de concreto, vamos nos concentrar em trs tipos:
Corroso uniforme, corroso por pite e corroso sob tenso fraturante.
Para GENTIL (2003), a caracterizao segundo a morfologia auxilia bastante no
esclarecimento do mecanismo e na aplicao de medidas adequadas de proteo.
A corroso uniforme, denominada por CASCUDO (1997) de generalizada, ocorre em toda a
extenso da superfcie, ocasionando perda uniforme de espessura.
22
O ataque uniforme uma forma de corroso eletroqumica que ocorre com
intensidade equivalente ao longo da totalidade de uma superfcie exposta,
freqentemente deixando para trs uma incrustao ou um depsito.
(CALLISTER, 2002, p. 399)
Podemos dizer que as reaes de oxidao e de reduo acontecem aleatoriamente por toda a
superfcie da barra (FIG. 2).
FIGURA 2 Corroso Uniforme em chapa de ao carbono
Fonte: GENTIL, 2003, p. 42
A corroso por pite, tambm conhecida como puntiforme, ocorre em pontos ou pequenas
reas localizadas. Evoluem aprofundando-se, podendo causar o rompimento pontual da barra.
Segundo GENTIL (2003), As cavidades apresentam o fundo em forma angulosa e
profundidade geralmente maior do que o seu dimetro. No incio a formao do pite lenta,
porem, uma vez formado, h um processo autocataltico que produz condies para um
contnuo crescimento. O autor aconselha, como forma de se verificar a extenso do processo
23
corrosivo, a determinao do nmero de pites por unidade de rea, o dimetro e a
profundidade.
CASCUDO (1997) afirma que, a corroso por pite ser muito mais intensa e perigosa quanto
maior for a relao rea catdica / rea andica. Entretanto, casos de pite clssico no so
registrados em ao-carbono utilizado no concreto. Na maioria dos casos, ao invs de pontos
de pequeno dimetro e grande profundidade ocorrem depresses mais rasas e de maior
dimetro, assemelhando-se a crateras, segundo o autor (FIG. 3).
FIGURA 3 Pites em tubo de ao carbono
Fonte: GENTIL, 2003, p. 42
CALLISTER (2002), supe que os pites tenham direo praticamente vertical, e sentido para
baixo devido fora da gravidade.
Finalmente, a corroso por tenso fraturante outro tipo de corroso localizada, que ocorre
concomitantemente com uma tenso de trao. Pode ocasionar o incio de propagao de
fissuras. Este fenmeno de natureza transgranular ou intragranular. Segundo GENTIL
(2003), no transgranular (FIG. 4) a corroso se processa nos gros da rede cristalina do
material metlico, fazendo com que perca suas propriedades mecnicas e podendo romper
quando solicitado ; no intergranular (FIG. 5) a corroso se processa entre os gros da rede
24
cristalina do material metlico, o qual perde suas propriedades mecnicas e tambm poder
fraturar quando solicitado.
Segundo CALLISTER (2002), a trincas se formam e se propagam em uma direo
perpendicular tenso aplicada e o material se comporta como se fosse frgil.
FIGURA 4 Corroso transgranular
Fonte: GENTIL, 2003, p. 42
FIGURA 5 Corroso intergranular
Fonte: GENTIL, 2003, p. 42
25
Segundo CASCUDO (1997), este tipo de corroso ocorre eminentemente em estruturas
protendidas, porem pode ocorrer tambm em estruturas de concreto armado j que com pelo
menos 10% do limite de resistncia do ao j possvel sua ocorrncia. Entretanto sua
incidncia maior e mais preocupante em ambientes ricos em cloretos e com altos nveis de
tenso.
Callister concorda com a afirmao acima quando diz:
[...] as trincas podem se formar em nveis de tenso relativamente baixos,
significativamente abaixo do limite de resistncia trao (CALLISTER,
2002, p. 403)
Este ltimo tipo de corroso ainda pouco conhecido, entretanto bastante perigoso, pois
rompe bruscamente, sem deformaes significativas e sem sintomas aparentes de corroso.
GENTIL (2003) faz um estudo comparativo entre as formas de corroso apresentadas e
conclui que as mais prejudiciais so as localizadas (pite, intragranular e intergranular), pois,
embora a perda de massa seja pequena, as perfuraes ou fraturas podem ocorrer em pouco
tempo e causar rpida perda de espessura, originando pontos de concentrao de tenses e
diminuindo a resistncia do material.
Os fatores que favorecem o surgimento de ataque localizado so: a relao entre a rea
catdica e andica, a aerao diferencial, a variao de pH e produtos de corroso presentes
na superfcie metlica. Entretanto, heterogeneidades do metal ou do meio tambm podem
ocasionar ataques localizados. No material pode ser oriundo de composio, impurezas,
tratamento trmico ou mecnico, depsitos, galvnica, descontinuidade de pelculas
protetoras. No meio podem ser oriundo de composio qumica, diferenas de concentrao,
temperatura, pH.
A corroso localizada por pites em estruturas de concreto causada
principalmente por cloretos. Na presena destes ons, dependendo da relao
Cl- / OH- , relata-se que o filme protetor pode ser destrudo pontualmente
mesmo para valores de pH consideravelmente acima de 11,5.Quando as
relaes molares Cl- / OH- so maiores que 0,6, o ao parece no estar mais
26
protegido contra a corroso, provavelmente porque o filme de xido de ferro
torna-se permevel ou instvel sob estas condies. Para dosagens tpicas de
concreto utilizadas normalmente na prtica, o limite de teor de cloreto para
iniciar a corroso dito na faixa de 0,6kg a 0,9 kg de cl- por metro cbico de
concreto" (MEHTA;MONTEIRO, 1994, p. 171).
CALLISTER (2002) afirma que a tenso que produz o trincamento no precisa necessria ser
externa, ela pode ser uma tenso residual resultante de bruscas mudanas de temperatura ou
de uma contrao desigual.
Corroso de armadura
Generalizada Localizada
CarbonataoCloretos
Sob tenso
Pites Fissuras
FIGURA 6 - Tipos de corroso e fatores que provocam
Fonte: CASCUDO, 1997, p.19
2.2. Mecanismos
Abordaremos neste item os aspectos bsicos do fenmeno eletroqumico em meio aquoso,
pois so fundamentais para o entendimento do processo de corroso.
2.2.1. Definies
27
2.2.2. ons, oxidao, reduo
Em qualquer tomo estvel o nmero de prtons igual ao de eltrons. Quando por um
motivo qualquer os nmeros forem diferentes, o sistema ficar eletricamente carregado. Isto
caracteriza o on. Quando houver a perda de eltrons tem-se on positivo ou ction, e quando
houver o ganho de eltron, on negativo ou nion.
Como os eltrons se localizam externamente ao tomo, somente haver a formao de on
pela variao de eltrons.
No conceito mais moderno, oxidao a perda de eltrons, ocasionando o aumento do
nmero de oxidao; Reduo por sua vez o ganho de eltrons, ocasionando a diminuio
do nmero de oxidao. Apresentamos a seguir dois exemplos de oxidao e reduo.
Podemos tambm representar a oxidao e a reduo atravs da variao do nmero de
oxidao (Nox), conforme a FIG. 7.
-5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5
Reduo
Oxidao FIGURA 7 Variao do nmero de oxidao
Fonte: GENTIL, 2003, p. 9
Fe Fe2+ + 2e ( Oxidao do ferro)
Cl2 + 2e 2Cl- (reduo do cloro)
28
2.2.3. Reaes de oxirreduo (Redox)
So reaes onde existe variao do nmero de oxidao, podendo em alguns casos, haver
perda ou ganho de eltrons. Os dois eventos so simultneos, ou seja, sempre que ocorre a
perda de eltrons (oxidao), tambm ocorre reduo (ganho de eltrons).
PINTO (2003) define redox como:
Fenmeno inseparvel formador do sistema onde eltrons so seqestrados
de um tomo (oxidao) e entregues a outro tomo (reduo). Como os
eltrons tm carga negativa, quem perde fica positivo, quem ganha fica
negativo. A fora que executa estas reaes patrocinada pelo potencial
eletroqumico.
Podemos exemplificar esta reao com o ferro sendo atacado por cido clordrico com a
seguinte equao qumica:
Neste processo existe o elemento redutor que responsvel pela reduo do outro elemento e
sofre oxidao, ou seja, perde eltrons; e existe o elemento oxidante que o responsvel pela
oxidao do outro elemento e sofre reduo, ou seja, recebe eltrons.
Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (Equao de oxirreduo)
Fe Fe2+ + 2e (Equao parcial de oxidao)
2H+ + 2e H2 (Equao parcial de reduo)
Fe + 2H+ Fe2+ + H2 (Equao inica total de oxirreduo)
29
2.2.4. Mecanismos de oxirreduo
Como exposto anteriormente, as reaes de oxirreduo normalmente ocorrem atravs da
transferncia de eltrons. Esta transferncia comprovada por algumas experincias.
GENTIL (2003) sugere uma experincia muito simples onde a reao entre magnsio e
soluo de cido sulfrico faz acender uma lmpada de 1,5volt.
Esta experincia demonstra que existe a transferncia de eltrons. Entretanto fundamental,
para o estudo da corroso, conhecermos o sentido desta transferncia, ou seja, quem perde e
quem ganha eltrons. Levando em considerao que o redutor quem perde eltrons,
podemos deduzir que o sentido dos eltrons ser do redutor para o oxidante.
2.2.5. Potencial de eletrodo
Segundo GENTIL (2003), os metais apresentam diferentes tendncias oxidao, portanto
muito til, afim de estudar e prever processos corrosivos, dispor os metais em uma ordem
preferencial de cesso de eltrons.
Um metal quando imerso em solues eletrolticas estabelece uma diferena de potencial
entre a fase slida (metal) e a fase lquida (eletrlito). Ela denominada diferena de
potencial eletroqumica e varia em funo de vrios fatores.
Tal diferena de potencial, que pode ser positiva, negativa ou nula, depende
da natureza do metal, das espcies presentes no eletrlito e de outras
variveis como temperatura, concentrao e presso, porem quando fixadas
as variveis ligadas ao eletrlito, o valor do potencial ser funo das
propriedades da cada metal (FORTES, 1995, p. 24).
GENTIL (2003) define eletrodo como o sistema formado pelo metal e pela soluo eletroltica
vizinha ao metal. Dutra & Nunes2 (citados por FORTES, 2003), denominam tambm como
meia pilha, meia clula ou semi-clula.
2 DUTRA, A .; NUNES, L.P. (1991) Proteo catdica - tcnicas de combate corroso, 2 ed, Rio de
Janeiro/RJ, Editora McKlausen.
30
Quando o metal imerso em uma soluo aquosa ocorre uma ionizao, desde que, o metal
passe soluo na forma de ons positivos. Existe a perda de energia espontnea at que se
atinja o equilbrio do sistema metal/soluo. Neste equilbrio eletroqumico representado pela
equao abaixo, estabelece-se uma diferena de potencial entre as duas camadas de cargas
eltricas de sinais contrrios (FORTES 1995).
Esta reao continua at que haja a saturao do eletrlito com os ctions do metal, prximo
interface metal/meio. Neste momento, molculas de gua polarizadas, devido a seus plos
positivos de hidrognio e plos negativos de oxignio, so atradas superfcie do metal. Com
a entrada de mais um on na soluo, induz-se reduo de outro que depositado no metal,
permanecendo o equilbrio de cargas.
A diferena de potencial, depois de atingido o equilibro entre o metal e o eletrlito
denominado potencial de equilbrio. Outra definio para o potencial de equilbrio :
[...] o potencial que se estabelece como resultado do equilbrio entre duas
tendncias: a dos tomos metlicos de deixarem o metal e passarem
soluo, ionizando-se e hidratando-se e a dos ctions de depositarem-se
sobre o metal (CASCUDO, 1997, p. 22).
Este equilbrio dinmico e a ele corresponde uma densidade de corrente (Ampres) de troca,
equivalente velocidade de dissoluo andica ou de deposio catdica; ambas de mesmo
valor.
2.2.6. Potencial de eletrodo padro
Afim de determinar o potencial, fixou-se a concentrao padro em 1 molal (1m), na prtica
uma soluo 1 molar (1M), Pois o potencial varia com a concentrao.
GENTIL (2003) definiu o eletrodo padro como um eletrodo ou meia pilha constituda do
elemento em contato com uma soluo 1M de seus ons. E para um metal M representado
por:
Mn+ (Soluo) + ne (metal) M (metal)
31
Uma medida de potencial no pode ser feita sem um valor de referncia. Os valores so
medidos ligando um voltmetro e tomando um outro eletrodo como referncia. Este eletrodo
padro foi arbitrado como sendo o de hidrognio e fixado como valor zero.
Este eletrodo, chamado eletrodo normal de hidrognio, constitudo por um fio de platina
coberto com platina finamente dividida (negro de platina) que adsorve o hidrognio em
grande quantidade, agindo como um verdadeiro eletrodo de hidrognio. Ele imerso em uma
soluo 1M de ons de hidrognio e borbulhado hidrognio gasoso sob presso de 1 atm e
temperatura de 25C. (FIG. 8)
Segundo CALLISTER (2002), a platina no participa da reao eletroqumica, ela somente
atua como uma superfcie onde, os tomos de hidrognio podem ser oxidados ou os ons de
hidrognio podem ser reduzidos.
gs H21 atm
Soluo aquosacida (1M)
(p.e H2SO4 ou Hcl )Placa de platina
fio de platina platinizado
FIGURA 8 - Eletrodo normal de hidrognio
Fonte: GENTIL, 2003. p. 16
Desta maneira podemos determinar o potencial de qualquer eletrodo atravs do voltmetro.
Como no exemplo abaixo para o eletrodo Zn;Zn2+ (1M).(FIG.9.)
M Mn+ (1M)
Ou
M;Mnn+ (1M)
32
gs H (g)1 atm
2
Soluo aquosa ZnSO4 Soluo aquosa H2 So41 molar de H / 25 C+
(Condio padro)
Ponte salinaZincoMetlico
0,76 V
FIGURA 9 Medio de potencial padro do zinco
Fonte: GENTIL, 2003, p. 16
2.2.7. Eletrodo de referncia
Existem tambm outros tipos de eletrodo de referncia, alm do eletrodo de hidrognio. So
exemplos: Camomelano, prata-cloreto de prata e cobre-sulfato de cobre.
O eletrodo de camomelano formado por mercrio em contato com cloreto mercuroso, e uma
soluo de cloreto de potssio.
O eletrodo de prata-cloreto de prata formado por um fio de platina revestido de prata, que
parcialmente convertido em AgCl ao mergulhar em soluo de cido clordrico diludo.
O eletrodo de cobre-sulfato de cobre formado por cobre metlico imerso em soluo
saturada de sulfato de cobre Cu;CuSO4 (sat), Cu2+ (FIG. 10). A equao de equilbrio a
seguinte:
Cu2+ + 2e- Cu0
33
Tubo dePlstico
Soluo saturadase sulfato de cobre
Rolha de vorracha
Basto de cobre
Cristais CuSo 5H O4 2
Capa protetorade Borracha
Madeira porosa oumaterial cermico
FIGURA 10 - Eletrodo de referncia cobre-sulfato de cobre Saturado
Fonte: GENTIL, 2003, p. 17
Embora esse eletrodo no seja to preciso quanto os anteriores, muito
usado devido a ser mais resistente a choques e tambm menos sujeito a erros
devidos polarizao [...] () muito usado no estabelecimento e controle de
sistemas de proteo catdica (GENTIL, 2003, p.17).
Por serem mais fceis de utilizar, preparar e manusear, pois no precisam de gs, os eletrodos
de referncia citados so mais utilizados do que o de hidrognio.
Os potenciais dos eletrodos de referncia so medidos ligando-os ao eletrodo normal de
hidrognio, ou tambm, lig-lo a um outro eletrodo cujo potencial ao eletrodo de hidrognio
conhecemos. Os potenciais desses eletrodos esto na tabela 1.
34
TABELA 1 - Potenciais de eletrodos de referncia
Hg, Hg2Cl2 KCl (0,1M) + 0,3337 V
Hg, Hg2Cl2 KCl (1M) + 0,2800 V
Hg, Hg2Cl2 KCl (Soluo saturada) + 0,2415V
Ag, AgCl KCl (0,1M) + 0,2881 VAg, AgCl KCl (1M) + 0,2224 V
Cu CuSO4, Cu2+
+ 0,3180 V
Fonte: GENTIL, 2003, p. 17
2.2.8. Tabela de potenciais
Chamamos um eletrodo de anodo quando ocorre nele uma reao de oxidao e chamamos de
catodo quando ocorre no eletrlito uma reao de reduo no eletrlito que o envolve.
Segundo GENTIL (2003) o anodo tem uma tendncia a: aumentar o nmero de eltrons livres
na fase metlica; aumentar a concentrao dos ons do metal na soluo em torno dele;
aumentar o nmero de ons em estado de oxidao mais elevado na soluo ao seu redor;
diminuir a massa do eletrodo (corroso). O catodo tem uma tendncia a: diminuir o nmero
de eltrons na fase metlica; diminuir o nmero de ons do metal na soluo em torno dele;
aumentar o nmero de ons em estado de oxidao menos elevado na soluo em torno dele;
aumentar a massa do catodo.
O que caracteriza uma pilha a diferena de potencial entre seus eletrodos em circuito aberto,
ou seja, sua fora eletro motriz (fem). Ela segue a conveno de sinais recomendada pela
International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) a seguir:
E pilha = E catodo - E anodo ou E pilha = E c - E a
Apresentamos abaixo a tabela de potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo padro de
hidrognio a 25C, 1 atm e com atividade unitria (Tabela 2). A tabela est seguindo os
critrios da IUPAC que recomenda escrever a equao no sentido da reduo e considera E
como o potencial de reduo. Por exemplo:
35
Potencial de oxidao:
Zn Zn2+
+ 2e (E = + 0,763)
Cu Cu2+
+ 2e (E = 0,337)
Potencial de reduo:
Zn2+
+ 2e Zn (E = 0,763 V)
Cu2+
+ 2e Cu (E = + 0,337 V)
Quanto mais elevado estiver o metal na tabela, maior a sua tendncia a perder eltrons, ou
seja, sofrer corroso. Podemos ento, com o uso da tabela, calcular a diferena de potencial
entre os metais que formam uma pilha eletroqumica e prever a espontaneidade das reaes
redox. Entretanto, segundo GENTIL (2003), P. 18:
A tabela de potenciais nos d a possibilidade de uma reao processar-se
mas no diz nada quanto velocidade da reao, isto , quanto cintica da
reao
2.2.9. Diagramas de pourbaix
Segundo GENTIL (2003), Pourbaix desenvolveu um mtodo grfico, relacionando potencial
e pH, que apresenta uma possibilidade para se prever as condies que podem induzir
corroso, imunidade ou possibilidade de passivao.
O diagrama de Pourbaix representa graficamente as reaes possveis a 25C e presso de
1atm entre os metais e a gua, para valores de pH usuais e diferentes potenciais de eletrodo. O
parmetro em relao ao potencial de eletrodo padro de hidrognio (EH) e pH. O eixo das
ordenadas EH e o eixo da abscissa o pH (FIG. 11).
36
TABELA 2 Potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo de hidrognio
Potencial de oxidao E
(V)Reao do eletrodo ou na meia clula (nome)
Potencial de reduo E
(V)3,090 (Nitrognio) -3,0903,045 (Ltio) -3,0452,925 (Potssio) -2,9252,925 (Rubdio) -2,9252,906 (Brio) -2,9062,890 (Estrncio) -2,8902,870 (Clcio) -2,8702,714 (Sdio) -2,7142,520 (Lantnio) -2,5202,480 (Crio) -2,4802,370 (Magnsio) -2,3702,370 (trio) -2,3702,080 (Escndio) -2,0802,070 (Plutnio) -2,0701,850 (Berlio) -1,8501,800 (Urnio) -1,8001,660 (Alumnio) -1,6601,630 (Titnio) -1,6301,530 (Zircnio) -1,5301,180 (Mangans) -1,1801,100 (Nibio) -1,1000,763 (Zinco) -0,7630,744 (Cromo) -0,7440,530 (Glio) -0,5300,440 (Ferro) -0,4400,403 (Cdmio) -0,4030,342 (ndio) -0,3420,336 (Titnio) -0,3360,277 (Cobalto) -0,2770,250 (Nquel) -0,2500,222 (Prata Cloreto de Prata)* -0,2220,200 (Molibdnio) -0,2000,136 (Estanho) -0,1360,126 (Chumbo) -0,1260,000 (Hidrognio) 0,000-0,153 (Cobre) 0,153-0,222 (Prata Cloreto de Prata)* 0,222-0,241 (Calomelano sat.(SCE))* 0,241-0,318 (Cobre/Sul. de cobre (CSE)* 0,318-0,337 (Cobre) 0,337-0,401 (gua aerada p/pH = 14) 0,401-0.615 (Mercrio/Sulfato de Hg)* 0,615-0,771 (Ferro) 0,771-0,788 (Mercrio) 0,788-0,799 (Prata) 0,799-0,800 (Rdio) 0,800-0,820 (gua aerada p/pH = 7) 0,820-0,854 (Mercrio) 0,854-0,987 (Paldio) 0,987-1,200 (Platina) 1,200-1,229 (gua aerada p/pH=0) 1,228-1,360 (Cloro) 1,360-1,500 (Ouro) 1,500
* Eletrodos de referncia, secundrios
3 2 2 3N e N+
Li e Li+ +
K e K+ +
Rb e Rb+ +
Ba e Ba2 2+ +
Sr e Sr2 2+ +
Ca e Ca2 2+ +
Na e Na+ +
La e La3 3+
+Ce e Ce3 3+
+Mg e Mg2 2+
+Y e Y3 3+
+Sc e Sc3 3+
+Pu e Pu3 3+
+Be e Be2 2+
+U e U3 3+
+Al e Al3 3+
+
Ti e Ti2 2+ +
Zr e Zr4 4+ +
Mn e Mn2 2+ +
Nb e Nb3 3+ +
Zn e Zn2 2+ +
Cr e Cr3 3+ +
Ga e Ga3 3+ +
Fe e Fe2 2+ +
Cd e Cd2 2+
In e In3 3+ +
Ti e Ti+ +
Co e Co2 2+ +
Ni e Ni2 2+ +
AgCl e Ag Cl+ +
M o e M o3 3+ +
Sn e Sn2 2+ +
Pb e Pb2 2+ +
2 2 2H e H+
+
Cu e Cu2 + ++
AgCl e Ag Cl+ +
Hg Cl e Hg Cl2 2 2 2 2+ +
CuSO e Cu SO4 422+ +
Cu e Cu2 2+
+O H O e OH2 22 4 4+ +
Hg SO e Hg SO2 4 422+ +
Fe e Fe3 2+
++Hg e Hg2
2 2 2+ +
Ag e Ag+
+Rh e Rh3 3+
+O H O e OH2 22 4 4+ +
Hg e Hg2 2+ +
Pd e Pd2 2+ +
Pt e Pt3 3+ +
O H e H O2 24 4 2+ ++
Cl e Cl2 2 2+
Au e Au3 3+
+
Fonte: GENTIL, 2003, p.19; CALLISTER , 2002, p. 391; CASCUDO, 1997, p.26
37
Reaes que dependem somente do pH so representadas por retas paralelas ao eixo das
ordenadas. Da mesma forma, as que dependem somente do potencial (EH), so representadas
por retas paralelas ao eixo das abscissas.
Segundo GENTIL (2003), existe uma limitao no diagrama acenada pelo prprio Pourbaix.
No possvel prever a velocidade das reaes de corroso atravs dele.
corroso
FeO 2-4
FeOH-+
corroso
Fe++
Passividade
Fe O2 3
Fe O3 4
Imunidade
Fe
0 2 4 6
20
b
4
2 10
9
53
11
628
26
78
17 27
13
241
23
a
Fe+++
HFeO2
2.221.81.61.41.210.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6-1.8
2.221.81.61.41.210.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6-1.8
FIGURA 11 - Diagrama de Pourbaix para o ferro : equilbrio potencial-pH para o sistema Fe-H2O a 25C
Fonte: GENTIL, 2003, p.22
Normalmente o diagrama de Pourbaix simplificado representando apenas as regies de
corroso, imunidade e passividade, mostrando de forma sumria o comportamento previsto
para um metal puro imerso em gua pura.
Os diagramas so grande importncia para o estudo das causas e da proteo contra corroso
dos metais em meio aquoso. Entretanto, eles:
Corroso
38
[...] no so suficientes para explicar todos os fenmenos qumicos e
eletroqumicos ocorrendo na interface metal-meio. necessrio tambm que
se faa um estudo cintico das reaes ocorrendo na superfcie do eletrodo,
assim como anlises dos produtos de corroso e observaes da superfcie
corroda (GENTIL, 2003, p. 23).
2.2.10. Potenciais de eletrodos irreversveis
Segundo FORTES (1995), Potenciais de eletrodo reversveis so os que correspondem ao
equilbrio entre o metal e seus ons que esto em soluo. Para cada valor de potencial
reversvel existe um estado definido de equilbrio entre o metal e seus ons correspondentes.
Eles so determinados pela equao de Nernst:
Em corroso, os potenciais de eletrodo que se estabelecem sobre um metal quando est em
contato com um eletrlito so de grande importncia para o processo de corroso. Devemos
conhecer trs aspectos: a natureza e grandeza dos potenciais iniciais dos metais nos diversos
casos de corroso; os potenciais iniciais que se distribuem sobre a superfcie do metal; a
variao dos potenciais dos eletrodos durante o processo corrosivo.
Na prtica, o mais importante determinar a diferena de potencial estabelecida ao atingir um
estado estacionrio pois, essas diferenas iro influenciar nas intensidades de corrente de
corroso.
Para o ferro, podemos admitir a seguinte reao de oxidao:
Neste caso, no chega a se formar um eletrodo reversvel, pois no atinge um ponto de
equilbrio, o que faria cessar o processo de oxidao do ferro. Isto acontece porque tambm
ocorre uma reao de reduo.
Mn+ + ne M
Fe Fe2+ + 2e
39
O OH- resultante reagir com os ons Fe2+ formando produtos insolveis: Fe(OH)2 ou
Fe(OH)3:
Eliminando, portanto o Fe2+, que equilibraria a reao. Os potenciais medidos nestas
condies so chamados potenciais de eletrodos irreversveis.
De Acordo com GENTIL (2003), o potencial de um metal em uma soluo depende de: valor
das correntes para possveis equilbrios; numero de reaes que podem ocorrer; formao de
pelcula; impurezas na soluo; temperatura.
2.2.11. Tabela prtica
Na prtica, dificilmente acontecem situaes padronizadas, existindo ons diversos e muitos
meios. Alm disso, na tabela de potenciais padro no esto includas as ligas.
Segundo FORTES (1995), esta dificuldade contornada com a utilizao de uma srie
galvnica especificada para cada meio, sendo que a mais conhecida a relativa gua do mar.
A tabela prtica de nobreza na gua do mar (TAB. 3), composta de metais e suas ligas, por
isso tem um emprego mais amplo na engenharia. Os materiais esto ordenados em funo do
seu comportamento em relao ao meio.
GENTIL (2003), chama a ateno para o fato de que as posies relativas dos metais em
comparao com a tabela 2 permanecem praticamente inalteradas, evidenciando a sua
importncia no estudo da corroso.
H2O + O2 + 2e 2OH -
Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2
2Fe(OH)2 + O2 + H2O 2Fe(OH)3
40
Normalmente as tabelas prticas omitem o valor numrico do potencial de seus elementos,
tendo em vista sua variabilidade devido ao grande nmero de fatores intervenientes.
Entretanto, a posio relativa dos materiais j atende sua finalidade.
Podemos interpretar a tabela 3 da seguinte forma: ao conectarmos eletricamente dois
materiais e mergulharmos na gua do mar, o que estiver acima do outro na tabela ser o anodo
da reao, sofrendo portando corroso. Quando maior for a distncia entre os materiais na
tabela, maior ser a corroso do anodo.
2.2.12. Pilha eletroqumica
No estudo da corroso o conhecimento sobre pilhas eletroqumicas essencial. A pilha
eletroqumica formada por:
a) Anodo - quem sofre a corroso e onde a corrente eltrica entra no eletrlito;
b) Eletrlito - o condutor que contm ons, normalmente um lquido, quem leva a
corrente do anodo para o catodo;
c) Catodo que sofre reduo provocada pelos eltrons sados do eletrlito;
d) Circuito metlico a ligao metlica entre o anodo e o catodo por onde passa os
eltrons do anodo para o catodo.
Qualquer um destes elementos que for retirado elimina a pilha e diminui a possibilidade de
ocorrer a corroso. O sentido correto dos eltrons do anodo para o catodo, porem,
convencionou-se que a corrente eltrica do catodo para o anodo.
Na representao de uma pilha, utilizamos o anodo sua esquerda e o catodo sua direita
(FIG. 12). Segundo GENTIL (2003) a fora eletromotriz (fem) representada pela conveno
de sinais da IUPAC, e igual a:
Epilha = Ecatodo Eanodo
Onde Ecatodo e Eanodo so os potenciais de reduo dos eletrodos.
41
TABELA 3 Tabela prtica de nobreza em gua do mar
Extremidade andicamenos nobre (corroso)
1.Magnsio2.Ligas de magnsio3. Zinco4 Alclad 385. Alumnio 3S6. Alumnio 61S7. Alumnio 63S8. Alumnio 529. Cdmio10. Ao doce11. Ao baixo teor liga12. Ao liga13. Ferro fundido14. Ao AISI 410 (ativo)15. Ao AISI 430 (ativo)16. Ao AISI 30417.Ao AISI 316 (ativo)18. Chumbo19. Estanho20. Nquel (ativo)22. Metal Muntz23. Lato Amarelo24. Lato Almirantado25. Lato Alumnio26. Lato Vermelho27. Cobre28. Bronze29.Cupro-Nquel 90/1030.Cupro-Nquel 70/30(baixo teor de ferro )31. Cupro-Nquel 70/30 (alto teor de ferro)32. Nquel (passivo)33. Inconel (passivo)34. Monel35. Hastelloy C36. Ao AISI 410 (passivo)37. Ao AISI 430 (passivo)38. Ao AISI 30439.Ao AISI 316 (passivo)40. Titnio41. Prata42. Grafite43. Ouro44. Platina
Extremidade Catdica mais nobre (proteo)
Mai
or te
ndn
cia
a co
rros
o Maior nobresa
Fonte: GENTIL, 2003, p. 24
42
Tomemos como exemplo uma pilha formada pelos eletrodos Fe; Fe2+ (1M) e Cu; Cu2+ (1M),
sua fora eletromotriz ser:
E= +0,337 (-0,44)
E= +0,777V
eletrodo
voltmetro
paredeporosa
eletrodo
soluo aquosa deAnSO4
soluo aquosa deAnSO4
soluo aquosa deCuSO4
soluo aquosa deCuSO4
paredeporosa
eletrodo(-) ou anodo
eletrodo(+) ou catodo
e- e-
voltmetro
a) Circuito aberto b) Circuito fechado
MetalZn0
MetalZn0
MetalCu0
MetalCu0
e- e- e-
e- e- e-e-
e-
So42- So4
2-
Zn2+
Zn2+
So42-So4
2- So42-
Cu2+ Cu2+
FIGURA 12 Pilha eletroqumica de ao espontnea com parede porosa
plana. Aps o fechamento do circuito ocorre corroso no zinco e deposio no
cobre.
Fonte: Feltre3, (citado por FORTES, 1995, p. 45)
2.2.12.1. Tipos de pilhas
De acordo com GENTIL (2003), podemos observar uma diferena de potencial entre dois
eletrodos, atravs da equao de Nernst quando: os eletrodos so de substncias diferentes,
3 FELTRE, Ricardo. (1993). Qumica Fisico-qumica. 3a ed., Editora Moderno Ltda. Volume 2. So Paulo/SP.
a) Circuito aberto b) Circuito fechado
43
portanto com potenciais diferentes; os eletrodos de mesma substncia porem com solues de
concentrao diferentes; os eletrodos de mesma substncia, solues de mesma concentrao,
porem submetidos a diferentes presses parciais de gases; eletrodos em temperaturas
diferentes.
a) Pilha de eletrodos diferentes
Este tipo de pilha ocorre quando dois metais diferentes entram em contato entre si e com um
mesmo eletrlito. denominada pilha galvnica. Como visto anteriormente, o metal mais
ativo na tabela de potencial de eletrodo desempenha o papel de anodo desta pilha.
GENTIL (2003) apresenta um exemplo de pilha galvnica formada por ferro em contato
metlico com cobre e imersos na gua salgada, funcionando como eletrlito (FIG 13).
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Fe2+
Fe2+
OH-
OH-
OH-
OH-
OH-
gua do mar
Fe O .H O2 3 2
Anodo
R
i
e-Catodo
Ferro
--
-
-O2 O2
FIGURA 13 Pilha galvnica entre o ferro e cobre
Fonte: GENTIL, 2003, p.31
44
Um exemplo prtico o caso de uma tubulao em ao carbono ligado a uma vlvula de lato
(liga de cobre e zinco) em presena de eletrlitos. A corroso mais acentuada prximo do
contato entre os dois metais, correndo o tubo de ao que funciona como anodo da pilha
formada. Isto acontece porque o ao ocupa uma posio mais elevada do que o lato (FIG.
14).
O fato de os pontos de corroso galvnica, geralmente ocorrerem no encontro dos dois metais
pode ser explicado da seguinte forma:
Processos mais severos de corroso galvnica ocorrem prximos do contato
anodo/catodo, pelo fato deste processo ser eletroqumico, o que significa
dizer que o fluxo da corrente eltrica ser caracterizado pelo comportamento
da condutividade do eletrlito. Logo, quanto mais dificuldade tiver a
corrente para circular, mais resistncia haver, resultando em menos
corroso na regio crtica de contato (ROCHA, 1999, p.14).
FIGURA 14 Corroso galvnica em tubo de ao carbono em com vlvula de lato
Fonte: GENTIL, 2003, p. 31
GENTIL comprova atravs de experincias a relatividade dos termos anodo e catodo, e
afirma:
45
[...] o ferro funciona como anodo (se corri) quando acoplado ao eletrodo
de cobre, mas permanece protegido quando acoplado ao eletrodo de zinco,
porque este ltimo que funciona como anodo (GENTIL, 2003, p. 32).
ROCHA (1999) chama a ateno para a importncia da influencia do ambiente sobre a
corroso galvnica. Ele afirma que o comportamento das pilhas menor em ambientes
internos e protegidos da variao de temperatura e umidade.
Quando a utilizao de metais diferentes no puder ser evitada, a escolha de metais prximos
na srie eletroqumica, resultar em pouca diferena de potencial, minimizando o problema.
Por exemplo, o ao e o ferro fundido.
GENTIL (2003) chama a ateno para a importncia da relao entre a rea andica e a
catdica. Se a rea catdica for muito maior do que a andica o risco alto, pois a corroso
ser tanto mais intensa quanto maior for a relao rea catdica/rea andica. Um exemplo
onde podemos utilizar este conceito na escolha do material de parafusos ou arrebites.
Devemos sempre utilizar arrebites de material catdico. Ele tambm apresenta uma tabela
com a corroso relativa de alguns metais acoplados ao ferro (TAB.4).
TABELA 4 Corroso de ferro acoplado a outros metais
Segundo Metal Ferro Segundo MetalMagnsio 0,0 3104,3Zinco 0,4 688,0Cdmo 0,4 307,9Alumnio 9,8 105,9Antimnio 153,1 13,8Tungstnio 176,0 5,2Chumbo 183,2 3,6Estanho 171,1 2,5Nquel 181,1 0,2Cobre 183,1 0,0
Corroso em Miligramas
Fonte: GENTIL, 2003, p. 80
Os prprios xidos metlicos que se formam durante a corroso funcionam como catodos em
relao aos metais de origem. Por isso, quando trocamos parte de uma tubulao, a parte nova
46
funciona como anodo, e a parte antiga, coberta pelo material de corroso, funciona como
catodo, formando uma pilha ativa-passiva. Isto faz a parte nova ter uma durao inferior ao
que poderamos esperar (GENTIL, 2003).
b) Pilha de ativa passiva
Existem metais e ligas que tem a tendncia a tornarem-se passivos por causa da formao de
uma pelcula de xido insolvel sobre sua superfcie. Podemos citar o alumnio, chumbo,
titnio, ferro e cromo. Esta passivao faz com que o material aja como rea catdica.
Entretanto ons, como o de cloreto, destroem este filme e eliminam esta passivao. Eles
penetram atravs de falhas da pelcula e dispersam a pelcula.
A destruio da pelcula pontual, formando pequenos pontos de anodo circundados por
grande rea de catodos, apresentando uma diferena de potencial da ordem de 0,5V.
c) Pilha de ao local
Uma pilha local uma pequena rea da superfcie metlica que contm as regies andica e
catdica, gerando corroso.
Suas causas determinantes so: incluses, segregaes, trincas, diferentes estados de teno,
polimento superficial, tratamento trmico diferenciado, diferena de temperatura e
iluminao.
d) Pilha de concentrao
Esta pilha ocorre quando temos um material metlico exposto a um eletrlito com diferentes
concentraes, chamada pilha de concentrao inica; ou com o mesmo eletrlito, porem com
teores de gases dissolvidos diferentes, chamada de pilha de aerao diferencial.
Analisando a pilha de concentrao inica de acordo com a equao de equilbrio, para um
eletrodo metlico temos:
Mn+ + ne M
(2)
(1)
47
GENTIL (2003), conclui que a parte do metal que estiver imersa no soluo mais diluda ser
o anodo e a parte que estiver imersa na soluo mais concentrada ser o catodo.
Na pilha de aerao diferencial, a concentrao de oxignio origina uma diferena de
potencial, sendo que, a parte do metal mais aerada ser o catodo e a parte do metal menos
aerada ser o anodo.
De acordo com GENTIL (2003), na prtica as pilhas de aerao diferencial no ocorrem em
metais inertes, mas sim em metais ativos como o ferro, zinco, alumnio, aos inoxidveis, etc.
e) Pilha de temperaturas diferentes
Neste caso a pilha formada por partes de um mesmo material metlico expostas a
temperaturas diferentes. tambm chamada de pilha termogalvnica. O aumento de
temperatura torna o processo corrosivo mais rpido. Entretanto existem casos onde a
velocidade da corroso diminui com o aumento da velocidade. Um deles quando a
temperatura ajuda na eliminao de gases dissolvidos .
Para HELENE (1993), numa barra de ao, embebida no concreto, pode ocorrer uma pilha,
originria da diferena de temperatura entre duas reas vizinhas ligadas por estribos. As
regies de menor temperatura sero os anodos e as de maior temperatura os catodos.
f) Pilha eletroltica
Este tipo de pilha ocorre quando uma diferena de potencial causada por de uma fonte de
energia de origem externa. um processo no espontneo.(FIG. 15)
Com base em experincias, GENTIL (2003) afirma que o anodo de uma pilha eletroltica
sofre um processo bem mais rpido de corroso do que no processo espontneo.
48
Neste processo no-espontneo o papel dos eletrodos pode mudar, bastando para isto mudar a
direo da corrente impressa. O metal catodo fica protegido no pelo consumo do anodo mas
pela corrente aplicada. Neste caso podemos utilizar um anodo inerte apenas para poder
completar o circuito. Esta afirmao explica o mecanismo da proteo catdica por corrente
impressa.
FIGURA 15 Trecho do gasoduto com perfuraes devidas a corrente de fuga
Fonte: GENTIL, 2003, p. 40
2.2.13. Velocidade de corroso
A velocidade de corroso pode ser classificada em velocidade mdia e velocidade instantnea
de corroso, segundo GENTIL (2003).
Todas as duas so muito importantes no estudo da corroso. A velocidade mdia nos permite
estimar o tempo de vida til de uma estrutura. J a velocidade instantnea, nos permitir
verificar a eficincia de um inibidor de corroso, por exemplo.
49
Podemos obter a velocidade mdia pela quantificao da perda de massa sofrida pelo material
ou pela determinao da concentrao de ons metlicos em soluo durante o intervalo de
tempo de exposio ao meio corrosivo.
Ramanathan4 (citado por CASCUDO, 1997, p.34) apresenta outras unidades para a
quantificao da velocidade de corroso. A perda de massa por unidade de rea exposta e por
unidade de tempo, dada em (mg/dm2mdia) ou mdd. E a penetrao por unidade de tempo,
dada em (milmetros por ano) ou mmpy. O autor justifica a escolha do mdd afirmando que a
perda de massa influenciada tanto pela rea exposta ao meio aquoso quanto pelo tempo de
exposio. J mmpy o autor justifica dizendo que ele indica a profundidade do ataque, fato
muito difcil de se visualizado pelo mdd.
O conjunto de medies da velocidade mdia ao longo do tempo segundo GENTIL (2003),
evidencia os seguintes aspectos (FIG. 16):
Curva A Velocidade de corroso eletroqumica onde, a superfcie metlica no varia, o
produto da corroso inerte e a concentrao do agente corrosivo constante.
Curva B Idntica situao anterior, porem, existe um perodo de induo relacionado ao
tempo gasto para atravessar a pelcula protetora.
Curva C Velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto de corroso
produzido. Caracteriza produto de corroso insolvel e aderente superfcie metlica.
Curva D Velocidade com crescimento rpido. Caracteriza produtos de corroso solveis. A
rea andica crescente.
Muito raramente a corroso tem valor constante, isto , a velocidade mdia igual
velocidade instantnea (curva A e B), por isso um valor isolado possui significado restrito.
4 RAMANATHAN, L.V. Corroso e seu controle. So Paulo, Hemus, s.d.
50
C A
DB
Tempo
Perd
a d
e m
ass
a
t
FIGURA 16 Curvas representativas de velocidades de corroso
Fonte: GENTIL, 2003, p. 106
Para medir a velocidade da corroso instantnea utilizam-se mtodos capazes de medir a
corrente de corroso, cujo valor podemos relacionar perca de massa pela lei de faraday:
Onde:
m = massa do metal que se dissolve
K = equivalente eletroqumico do metal
i = corrente de corroso
t = tempo
F = Faraday
Para GENTIL (2003) medir a corrente de corroso de um metal medir sua velocidade de
corroso.
Esta corrente de corroso igual corrente andica do metal no potencial de corroso (Ecor).
Entretanto, no podemos medi-la diretamente, porque no potencial de corroso circula
tambm uma corrente catdica, de mesmo valor e sentido contrrio. Portanto, a corrente
somente pode ser determinada por mtodos indiretos.
A despeito dos grandes avanos da Eletroqumica e da Eletrnica, o mtodo baseado na perda
de material o mais confivel.
M = Kit F
51
Os mtodos descritos acima so aplicveis somente em casos de corroso uniforme. GENTIL
(2003) afirma que devemos estar atentos ao fato que grande perda de peso significa que est
ocorrendo corroso intensa. Entretanto, se a corroso for por pite, apesar de ser intensa e
perfurar rapidamente o material, a perda de peso verificada ser mnima.
A velocidade da perda de massa pode ser mais bem compreendida com a firmao de
Hansson5 (citado por CASCUDO, 1997, p. 36) de que para uma densidade de corrente de
corrente de 1/m2 equivale a uma oxidao da superfcie do ao de 1,16 mmpy.
Segundo GENTIL (2003) diversos fatores podem influenciar a velocidade de corroso:
a) Efeito do oxignio dissolvido Para que a gua pura, em temperatura ambiente,
ataque o ferro preciso que haja oxignio dissolvido. A corroso no incio rpida e
tende a diminuir com a formao da camada de xido. Este camada funciona como
barreira difuso do oxignio. Quando no existe oxignio a corroso do ao nestas
circunstancias desprezvel. O aumento de velocidade se deve ao fato do oxignio
consumir os eltron gerados na reao ( 2H2O + O2 + 4e 4 OH-).
0 1 2 3 4 5 60
20
40
60
80
100
Velo
cid
ad
e d
e co
rros
o (m
dd
)
Concentrao de o dissolvido (ml/l)2
(A) (B)
FIGURA 17 Influncia de oxignio na velocidade de corroso.
Fonte: (A) GENTIL, 2003, p. 107; (B) PINTO, 2003 5 HLADKY, K.; DAWSON, J.L. The measurement of corrosion using electrochemical l/f noise. Corrosion
Science, v.22, n.3, p. 163-260, 1982.
52
No entanto, existe uma concentrao crtica na qual a velocidade de corroso decresce
(FIG.18). Em gua destilada esta concentrao crtica de 12ml de O2 por litro. Esse
valor aumenta na presena de sais dissolvidos, e decresce com o aumento do pH e da
velocidade do eletrlito. Com o pH em torno de 10 a concentrao crtica cai para 6ml
de O2 por litro.
80
60
40
20
0
Concentrao O dissolvido (ml/l) 2
Velo
cid
ad
e d
e c
orro
so
(md
d)
0 2 4 6 10 15 20 25
FIGURA 18 Decrscimo da velocidade de corroso relacionado com concentrao de oxignio.
Fonte: GENTIL, 2003, p.107
b) Efeito do pH Com o pH entre 4 e 10 a taxa de corroso independe do pH e depende
da rapidez com que o oxignio difunde para a superfcie do metal. A concentrao do
oxignio, a temperatura e velocidade do eletrlito que determinam a velocidade da
reao (FIG. 19).
Em regio cida, ou seja pH < 4, a velocidade de corroso incrementada devido pela
possibilidade de reduo do H+ alm do O2 presente no meio. O controle da
velocidade no se deve difuso do O2 e sim facilidade de desprendimento do
hidrognio. A velocidade tambm depende do tipo do ao: o ao de baixo teor de
carbono tem velocidade mais baixa do que de alto teor de carbono, devido a cementita
(Fe3C); aos trabalhados a frio so corrodos mais rapidamente do que os recozidos.
Em regio bsica, ou seja pH >10, a velocidade de corroso diminui, porque o ferro se
passiva na presena de lcalis e oxignio dissolvido. Com o pH > 10 o potencial do
53
ferro sobe de -0,4 V para + 0,1 V, ou seja, muito mais nobre. Entretanto, se o pH
aumentar muito a passividade pode ser destruda e atingir um potencial de -0,86V.
c) Efeito da temperatura de maneira geral o aumento de temperatura acelera a corroso
porque diminui a polarizao e a sobretenso, aumenta a condutividade do eletrlito e
a velocidade de difuso de ons. Entretanto pode retardar a corroso pois diminui a
solubilidade do oxignio na gua.
d) Efeito dos sais dissolvidos Os sais podem acelerar a reao porque so
despolarizantes, aumentam a condutividade. Entretanto podem tambm retardar
porque precipitam produtos de corroso coloidais, diminuem a solubilidade do
oxignio e tem ao passivadora.
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3pH
0,04
0,03
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