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Capítulo 5 – Proteção contra a Corrosão. 5.1- Motivação Apresentar algumas técnicas utilizadas para proteger o substrato aumentando a vida útil do equipamento e a integridade e segurança. 5.1.1- Revestimentos Protetores
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Capítulo 5 – Proteção contra a Corrosão 5.1- Motivação Apresentar algumas técnicas utilizadas para proteger o substrato aumentando a vida útil do equipamento e a integridade e segurança. 5.1.1- Revestimentos Protetores Os revestimentos protetores são películas aplicadas sobre a superfície metálica e que dificultam o contato da superfície com o meio corrosivo, objetivando minimizar a degradação da mesma pela ação do meio.
O principal mecanismo de proteção dos revestimentos: • barreira • -inibição anódica • -proteção catódica • \
O tempo de proteção dado por um revestimento depende do tipo: • de revestimento (natureza química); • das forças de coesão e adesão; • da sua espessura e • -da permeabilidade à passagem do eletrólito através da película.
Obs: se a proteção é somente por barreira, tão logo o eletrólito chegue à superfície metálica, iniciará o processo corrosivo, enquanto que, se houver um mecanismo adicional de proteção (inibição anódica ou proteção catódica), haverá um prolongamento da vida do revestimento. 5.2- Revestimentos Metálicos Consistem na interposição de uma película metálica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger.
Finalidade Revestimento mais utilizados Decorativa Au, Ag, Ni, Cr, Pt Resistência à corrosão em contatos elétricos Sn, Ag, Au, Rh Endurecimento superficial Cr Resistência à corrosão Cr, Ni, Al, Zn, Cd, Sn, ...
Os processos de revestimentos metálicos mais comum são: 5.2.1- Cladização Os clads constituem-se de chapas de um metal ou ligas, resistentes à corrosão, revestindo e protegendo um outro metal com função estrutural. Como se aplica: _Por pressão, laminação; _Solda ponto e _Explosão. Ex: Os clads mais usados nas indústrias químicas, petroquímica e de petróleo sãos de monel, aço inoxidável e titânio sobre aço carbono.
Cladização: é uma laminação sobre um metal base no qual se quer proteger. O processo pode ser feito de três maneiras: • através de uma pequena explosão; • laminação conjunta à quente de chapas do metal com o revestimento; • por solda.
Aços inoxidáveis austeníticos:Possuem uma ampla aplicação de uso do níquel, que está presente em cerca de dois terços dos aços inoxidáveis produzidos, onde se inclui o inox mais comum, AISI 304 18Cr - 8Ni . Possui melhor ductlidade, boa soldabilidade, como também resistência mecânica e proteção à corrosão e à oxidação a altas temperaturas; além disso, possui ainda tenacidade a baixas temperaturas. Os aços inoxidáveis austeníticos são normalmente empregados nas indústrias petroquímicas para combater os ataques corrosivos causados pela combustão de gases, vapor e processos químicos. Os tipos de aplicação são numerosas e as temperaturas envolvidas podem chegar a 1000ºC ou mais.
Ligas binárias:Das categorias que compõem as ligas binárias, a mais comum é a liga Ni-Cu, também conhecida como Monel. A liga Monel também apresenta pequenas quantidades de Al, Fe e Ti. As ligas Ni-Cu diferem do Níquel 200 e do Níquel 201 pelo fato de suas resistência mecânica e dureza aumentarem devido ao endurecimento por envelhecimento, embora possuam aspectos comuns em termos de resistência à corrosão, aos níqueis comercialmente puro, sua resistência aos ácidos sulfúrico e fluorídrico e à salmoura é melhor, como também devemos ressaltar sua resistência ao trincamento atribuído à corrosão sob tensão em meios clorosos. Os equipamentos submetidos a água salgada ou água salobra, são as principais aplicações.
5.2.2- Deposição por imersão a quente Pela imersão( do material metálico em um banho do metal fundido)a quente obtém-se, entre outras, as superfícies zincadas e as estanhadas. O processo de zincagem por imersão é também denominado de galvanização. Importância: -tempo de imersão; -temperatura do fundido; -forma de imersão; -fundentes Casos mais conhecidos: Aço galvanizado e folhas de flandres.
Materiais:Zn, Sn, Pb e Al • 5.2.3- Metalização • O processo por meio do qual se deposita sobre uma superfície previamente preparada camadas de materiais metálicos. Como? Os metais de deposição são fundidos em uma fonte de calor gerada no bico de uma pistola apropriada, por meio de combustão de gases, arco elétrico, plasma e por detonação. O metal fundido é pulverizado e aspergido sobre o substrato a proteger.
Figura – Estrutura típica de revestimento obtido por aspersão térmica
Figura - Desenho esquemático do processo HVOF “High Velocity Oxy-Fuel Thermal Spray” é um processo de aplicação de revestimentos metálicos e cerâmicos por spray a alta temperatura e elevada velocidade.
Por metalização faz-se revestimentos com zinco, alumínio, chumbo, estanho, cobre e diversas ligas. Problemas: Poros e trincas Óxidos A presença de óxidos proporciona baixa passividade e corrosão por frestas e diminuição da estabilidade eletroquímica. Rugosidade superficial.
Figura - Representação esquemática dos diferentes tipos de poros e trincas. Tipo 1: poro/trinca passante, Tipo 2: poro/trinca aberto e não-passante, Tipo 3: poro/trinca fechado e restrito inteiramente no revestimento, Tipo 4: poro/trinca fechado e contíguo ao substrato, Tipo 5: poro/trinca fechado e penetrante no substrato.
5.2.4- Eletrodeposição Consiste na deposição de metais que se encontram sob a forma iônica em um banho. A superfície a revestir é colocada no catodo de uma célula eletrolítica. Por eletrodeposição é comum revestir-se com cromo, níquel, ouro, prata, estanho e, principalmente, cádmio, que por ser um metal muito tóxico é empregado como revestimento aplicado por este processo. Características dos depósitos: espessuras, dureza, brilho, ductilidade, camadas multiplas, deposição de ligas, fases nos eletrodepositos.
Problemas: preparação da superfície; preparação do banho; manutenção do banho; condição de deposição (embritement) Cuidados: poder de penetração,nivelamento, abrilhantamento, queima de depósitos, depósitos amorfos ou cristalinos e tamanhos de grãos.
Cromo Duro: é um revestimento com alta dureza e elevada resistência ao desgaste. O elemento químico Cromo [Cr] é depositado eletroliticamente sob a forma metálica a partir de eletrólitos aquosos, gerando camadas normalmente microfissuradas e com dureza de 600 a 1400 HV, sendo que a faixa do cromo brilhante, a mais empregada, situa-se entre 900 a 1100 HV.
5.2.5- Deposição química Consiste na deposição de metais por meio de um processo de redução química. Por este processo é comum revestir-se com cobre e níquel. São os denominados cobre e níquel químicos, muito utilizados em peças com formato delicado e cheias de reentrâncias.
Níquel Químico: é a deposição por redução química a partir de composto de fósforo, que se codeposita o níquel, determinando características especiais ao revestimento, obtendo-se, assim, uma camada extremamente uniforme, independentemente de sua forma.A natureza química do processo sem corrente proporciona um acabamento perfeito em qualquer forma geométrica, como, por exemplo, cantos vivos, furos, canais profundos, roscas, e ainda mantém as características de textura da superfície-base.Resistente à corrosão e à abrasão, o níquel químico também garante uma uniformidade sobre a superfície-base, evitando-se, assim, usinagens ou retificação após o tratamento. A camada da liga Ni-P atinge uma dureza, passível a transformação aplicando-se tratamento térmico, gerando uma dureza que se equipara à cromo-duro.
5.2.6- Cementação- Difusão A deposição de um metal sobre a superfície a proteger pode ser acompanhado de um tratamento térmico formando ligas entre o deposito e o substrato. Ex. O material metálico é colocado em um tambor rotativo com mistura do pó metálico. O conjunto é aquecido, permitindo a difusão do metal. pó Al, óxido Al a 1000°C ---> aço alonizado pó Zn, óxido Zn a 350-400°C ---> sherardização
5.3- Revestimentos Não- Metálicos Inorgânicos Consistem na interposição de uma película não- metálica inorgânica entre o meio corrosivo e o metal que se quer proteger. 5.3.1- Anodização consiste em tornar mais espessa a camada protetora passivante existente em certos metais, especialmente no alumínio. A oxidação superficial pode ser por banhos oxidantes ou processo eletrolítico. O alumínio é um exemplo muito comum da anodização
5.3.2- Cromatização consiste na reação da superfície metálica com soluções ligeiramente ácidas contendo cromatos. A camada de cromatos passivante aumenta a resistência à corrosão da superfície metálica que se quer proteger.
5.3.3- Fosfatização Consiste na adição de uma camada de fosfatos à superfície metálica. A camada de fosfatos inibe processos corrosivos e constitui-se, quando aplicada em camada fina e uniforme, em uma excelente base para pintura, em virtude da sua rugosidade. A fosfatização é um processo largamente empregado nas indústrias automobilísticas e de eletrodomésticos. Após o processo de desengraxe da superfície metálica, aplica-se a fosfatização, seguindo-se a pintura.
É um processo de proteção de metais, que consiste em recobrir as peças metálicas, de zinco, ferro e manganês. Como os fosfatos desses elementos são pouco solúveis em água, depositam-se sobre a superfície metálica em contato com soluções e fosfatos, quando forem atingidas por determinadas condições, sob a forma de fina camada de cristais. A velocidade de deposição, o retículo e a forma do revestimento dependem da germinação e crescimento dos cristais.
5.3.4- Revestimento com argamassa de cimento Consiste na colocação de uma camada de argamassa de cimento, com espessura da ordem de 3 a 6 mm, sobre a superfície metálica. Este revestimento é muito empregado na parte interna de tubulações e, neste caso, é aplicado normalmente por centrifugação. Em tubulações de grande diâmetro é comum usar-se um reforço com tela metálica. O revestimento interno com cimento é empregado em tubulações para transporte de água salgada, em água de refrigeração, tubulações de água de incêndio e água potável. Se considerados os aspectos técnicos e econômicos, o revestimento com argamassa de cimento e areia é a melhor solução para tubulações transportando água salgada.
5.3.5- Revestimento com vidro Consiste na colocação de uma camada de vidro sobre a superfície metálica. Esta camada é aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Consegue-se uma película de alta resistência química, muito utilizada na indústria química;
5.3.6- Revestimento com esmalte vítreo Consiste na colocação de uma camada de esmalte vítreo (vidro + cargas + pigmentos) aplicada sob a forma de esmalte e fundida em fornos apropriados. Este revestimento é usado em alguns utensílios domésticos, em fogões, máquinas de lavar e etc.
5.3.7- Revestimento com material cerâmico Consiste na colocação de uma camada de material cerâmico, geralmente silicoso, de alta resistência a ácidos, utilizado principalmente para revestimentos de pisos e canais de efluentes.
5.4- Revestimentos Revestimentos Orgânicos Consiste na interposição de uma camada de natureza orgânica entre a superfície metálica e o meio corrosivo. **Atende um altíssimo percentual de problemas de corrosão.
Estes revestimentos devem possuir uma série de características para que possam cumprir as suas finalidades. • boa e permanente aderência ao tubo; • baixa taxa de absorção de água; • boa e permanente resistência elétrica (resistividade elétrica); • boa resistência a água, vapor e produtos químicos; • boa resistência mecânica; • boa estabilidade sob efeito de variação de temperatura; • resistência a acidez, alcalinidade, sais e bactérias do solo; • boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos; boa flexibilidade de modo a permitir o manuseio dos tubos revestidos e as dilatações e contrações do duto; • permitir fácil aplicação e reparo; • durabilidade e • economicidade.
5.4.1- Revestimento com borrachas Consiste em recobrir a superfície metálica com uma camada de borracha, utilizando-se o processo de vulcanização. Como funciona? É um revestimento que pode assumir diversas durezas dependendo do tipo de borracha e do processo de vulcanização. Onde usar? Na indústria química em equipamentos e tubulações que trabalham com meios altamente corrosivos, especialmente ácidos. O tipo de borracha é selecionado em função destas características de agressividade. .
5.4.2- Pintura industrial é um revestimento, em geral orgânico, largamente empregado para o controle de corrosão em vários tipos de estruturas e também em estruturas aéreas e, em menor escala, em superfícies enterradas ou submersas. Aplicabilidade: • estruturas submersas que possam sofrer manutenção periódica em dique seco, tais como navios, embarcações, bóias, carros, tubulações, tanques e etc. • pouco utilizada estruturas enterradas, pela dificuldade de manutenção apresentada nestes casos.
A pintura é um revestimento de pequena espessura, situando-se na faixa de 120 a 500 m, sendo que, somente em casos muito especiais, pode-se chegar a 1.000 m.
Para entendermos melhor os fatores que deterioram um filme de tinta, podemos dividir as causas dos danos de pintura em 4 tipos principais, ou seja: 1- Danos mecânicos, causados por exemplo por batidas de pedras; riscos; pequenos choques; máquinas de lava-rápido; materiais aderidos tais como cimento, piche, etc. 2- Danos pela ação natural do tempo, tais como descoloramento, perda de brilho, corrosão, microfissuras, etc. 3- Danos pela ação de agentes químicos, causados pela poluição industrial e urbana, ultimamente muito sobre carregada, ou mesmo por ação direta de outros agentes agressores como ácidos, produtos cáusticos e solventes orgânicos. 4- Danos por ação biológica, como os causados por gotas de resinas que caem das árvores ou por folhas soltas da vegetação ou ainda por secreções de insetos e pássaros aderidas à pintura.
