CORROSÃO ATMOSFÉRICA INTRODUÇÃO A corrosão atmosférica é um caso particular de corrosão, conhecido como uma uma das das form formas as de dete deteri rior oraç ação ão mais mais desa desast stro rosa sa sobr sobre e o pont ponto o de vist vista a econômico. A maioria das instalações industriais, estruturas e peças metálicas ficam expostas à atmosfera e os prejuízos causados por este meio corrosivo é muitas vezes maior do que os decorrentes por qualquer outro meio. Dependendo do desenvolvimento do local e das suas características, o ar atmosf atmosféri érico co pode deposi depositar tar tempor temporaria ariamen mente te ou até contin continuam uament ente e pequen pequenos os filmes de meios corrosivos extremamente agressivos, sobre a superfície metálica. A corrosão atmosférica não manifesta-se apenas em metais expostos ao ar livre, mas também em metais abrigados, não protegidos. A agressividade do ar atmosférico depende das condições específicas do local. CARACTERÍSTICAS DA CORROSÃO ATMOSFÉRICA Chama-se Chama-se corrosão atmosférica atmosférica os processos processos corrosivos em que o meio é o ar atmosférico. Os valores médios dos constituintes do ar atmosférico, QUANDO SECO, são aproximadamente os seguintes: 0,03% de gás carbônico, 0,01% de neônio + hélio + hidrogênio, 21,02% de oxigênio e 78% de nitrogênio, ou de maneira simplificada 22% de oxigênio oxigênio e 78% de nitrogênio. nitrogênio. Experiências Experiências sobre a agressividad agressividade e de um meio assim composto mostram uma taxa de corrosão muitas vezes menor do que a registrada na corrosão atmosférica de todos os metais, inclusive o aço carbono. Esta constatação mostra que a agressividade do ar atmosférico não é devida a seus constituintes constituintes padrões, mas sim devido devido à presença presença de componentes componentes que são introduzidos introduzidos no ar atmosférico, atmosférico, pelas característi características cas regionais, regionais, industrias e pelos gases gerados após a queima de combustíveis. Assim, é de se esperar que metais metais,, exatamen exatamente te iguais, iguais, apresen apresentem tem taxas taxas de corrosão corrosão diferen diferentes tes quando quando expostos em locais com outras características regionais, pois os meios corrosivos serão diferentes. Os principais componentes que, presentes no ar, interferem na taxa de corrosão dos metais são: - A umidade relativa do ar; - O tipo e a quantidade de poluentes; - O tipo e a quantidade de sais em suspensão; - A variação da temperatura; - O índice de chuvas; - A intensidade e direção dos ventos. Dos componentes citados acima os dois que tem maior influência na taxa de corrosão são a umidade relativa do ar e os poluentes que serão melhor avariados a seguir. A umidade relativa re lativa do ar é uma relação entre a quantidade q uantidade de d e vapor d’água existente existente no ar e o valor máximo admissível admissível numa determinada temperatura, temperatura, que
expresso em porcentagem representa basicamente a quantidade de vapor d’água existente no ar. Deve ser ressaltado, que o valor da umidade relativa do ar muda com a temperatura, pois a quantidade máxima de vapor d’água admissível no ar é diretamente proporcional a ela. Considerando apenas os valores da umidade relativa do ar, as atmosferas costumam ser classificadas como mostra a tabela abaixo. UMIDADE RELATIVA DO AR ( % ) até 30 30 a 60 60 a 90 acima de 90
CLASSIFICAÇÃO DAS AGRESSIVIDADE EM ATMOSFERAS EM FUNÇÃO DA RELAÇÃO AO AÇO UMIDADE RELATIVA DO AR CARBONO SECA NORMAL ÚMIDA MOLHADA
BAIXA MÉDIA ALTA ALTA
Classificação das atmosferas em função da umidade relativa do ar. OBS. Na prática ocorre uma variação dessas atmosferas num mesmo dia e local.
Experiências têm mostrado que para todos os metais existe um valor de umidade relativa em que a taxa de corrosão tem um crescimento abrupto. A esse valor de umidade relativa chama-se de UMIDADE RELATIVA CRÍTICA DO AR (a crítica significa alta taxa de corrosão). O valor da umidade relativa crítica varia entre 50 e 70% para a grande maioria dos metais. Por exemplo: para o aço carbono esse valor é de aproximadamente 60%. A figura abaixo mostra a influência da umidade relativa crítica do ar na taxa de corrosão.
UMIDADE RELATIVA CRÍTICA DO AR (ESTE VALOR ESTÁ ENTRE 50 E 70 % PARA A MAIORIA DOS METAIS)
UMIDADE RELATIVA DO AR ( % )
Influência da umidade relativa do ar na taxa de corrosão. Considerando-se, apenas a presença dos poluentes e sais dissolvidos no ar temos uma outra maneira de classificar as atmosferas, como mostrado na tabela.
CLASSIFICAÇÃO DAS ATMOSFERAS EM FUNÇÃO DOS POLUENTES E SAIS DISSOLVIDOS NO AR
PRINCIPAIS CARACTERÍSTICAS
AGRESSIVIDADE EM RELAÇÃO AO AÇO CARBONO
área afastada dos grandes RURAL centros urbanos, da orla marítima e das indústrias área dentro dos grandes URBANA centros urbanos, mas afastada da orla marítima e afastada das indústrias de base área próxima das indústrias INDUSTRIAL de base, com quantidades apreciáveis de SO2,, H2S, NH3 , NO2 e cinzas em suspensão área próxima da orla MARINHA marítima, com grandes quantidades de cloretos de sódio em suspensão. Classificação das atmosferas em função dos poluentes.
BAIXA MÉDIA
ALTA
ALTA
OBS. Na prática existe uma combinação de mais de uma dessas atmosferas, como por exemplo, na COSIPA, (localizada na cidade de Cubatão) onde a atmosfera é industrial e marinha.
A figura abaixo mostra a influência conjunta da umidade relativa do ar e dos poluentes na taxa de corrosão. ATMOSFERA INDUSTRIAL
ATMOSFERA RURAL
UMIDADE RELATIVA CRÍTICA
UMIDADE RELATIVA DO AR (%)
Influência dos poluentes na corrosão atmosférica. As figuras abaixo mostram o resultado de experiências feitas com a exposição de corpos de prova em aço carbono sem proteção, em atmosferas marinha e industrial, respectivamente.
0 5 1
g m ( A S S A M E D O H N A G
0 0 1
U.R. = 58% U.R. = 80% U.R. = 97%
0 5
0
0
10
20
30
40
TEMPO ( dias ) Corrosão do aço carbono sem proteção, exposto a uma atmosfera marinha.
) 120 2 m d / 100 g m ( A 80 S S A 60 M E D 40 O H 20 N A G 0
U.R. = 90% + 0% SO2 U.R. = 70 % + 0,01%SO2 U.R. = 99% + 0,01% SO2
0
10
20
TEMPO ( dias )
30
40
Corrosão do aço carbono sem proteção, exposto a uma atmosfera industrial, com diferentes teores de Umidade Relativa do ar e SO 2. A influência da temperatura apresenta resultados que se contrapõem. Se por um lado, um aumento de temperatura acelera o processo corrosivo aumentando as velocidades das reações eletroquímicas, por outro, favorece a evaporação mantendo seca a superfície metálica. As chuvas também apresentam resultados conflitantes: favorecem o processo corrosivo devido ao molhamento da superfície metálica, mas também tem efeito de lavá-la, removendo os poluentes e material particulado depositado. Com os ventos, o resultado é similar: ao mesmo tempo em que seca a superfície metálica, pode trazer poluentes e deposita material particulado para a superfície metálica. A composição química dos metais tem fundamental interferência na taxa de corrosão como já foi descrito anteriormente. Elementos químicos, como: cobre, cromo e níquel aumentam a resistência a corrosão dos aços. Quando se está preocupado em melhorar a resistência à corrosão atmosférica, dois tipos de aço são os mais recomendados: os AÇOS PATINÁVEIS ou os INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS. A figura abaixo mostra, de maneira comparativa, a taxa de corrosão dos aços carbono e patináveis (aço carbono com 0.25 % de Cu). 0,1 A R 0,09 U 0,08 S S 0,07 E P ) 0,06 S m E 0,05 m E ( 0,04 D 0,03 A 0,02 D R 0,01 E P 0
AÇO PATINÁVEL AÇO CARBONO
0
200
400
600
800
1000
TEMPO (dias)
Comparação da corrosão dos aços carbono e patinável, sem proteção, numa atmosfera industrial, com Umidade Relativa do Ar entre 70 e 80%. A seguir serão descritas algumas das conclusões do boletim 57 do IPT (Instituto de Pesquisas Tecnológicas), sobre uma série de experiências de corrosão atmosférica feita entre janeiro de 1986 e agosto de 1988, em várias regiões do Estado de São Paulo, varrendo locais com vários tipos de atmosferas: ◊
Os aços patináveis apresentam alto desempenho em atmosferas tipicamente rurais, urbanas e industriais contaminadas com H 2S ou com H2S e SO2. Em atmosferas com alta concentração de material particulado,
e extremamente úmidas contendo SO 2, a utilização dos aços patináveis deve ser feita com proteção adicional; ◊
Os aços inoxidáveis austeníticos apresentam excelente desempenho frente a todos os tipos de atmosferas, desde que se tenha garantia da passivação de sua superfície. Isto é possível expondo-se superfícies trabalhadas que facilmente se passivam, eliminando-se as carepas por decapagem, ou submetendo-se a superfície do metal a processos de passivação;
◊
O cobre apresenta desempenho insatisfatório quando exposto a atmosferas contaminadas com H 2S ou com H2S e SO2. A utilização do cobre neste tipo de ambiente deve ser somente com proteção adicional;
◊
As ligas de alumínio apresentam desempenho satisfatório frente a todos os tipos de atmosferas testadas. Este desempenho é garantido quando a superfície do alumínio é constantemente lavada, devido ao acesso livre das chuvas.
A figura abaixo compara a vida útil de alguns tipos de revestimentos metálicos utilizados para a proteção do aço carbono em atmosferas industriais. a t d s o p o t x n e e a m e i r c á e a r ) a d s p a % o n a o 5 ( a m r e a p m o e p g m u e r r t e f
50 45 40
ALUMÍNIO ZINCO CÁDMIO
35 30 25 20 15 10 5 0 0
0,2
0,4
0.6
0,8
massa do revestimento (Kg/m2) Comparação da vida útil de revestimentos metálicos aplicados sobre o aço carbono em atmosferas industriais.
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