A norma ABNT NBR14643 define a corrosão atmosférica como a capacidade de uma atmosfera corroer um determinado material [21]. A corrosão atmosférica úmida é um dos processos de corrosão mais comuns, uma vez que basta a interação entre o material com uma atmosfera corrosiva para que o processo de deterioração se inicie. Neste modelo, a corrosão se dá por natureza eletroquímica uma vez que o processo corrosivo se inicia a partir da condensação da umidade atmosférica sobre a superfície do metal formando uma fina camada de eletrólito [2, 22, 23]. A reação de corrosão se processa através do equilíbrio entre as reações anódicas e catódicas na superfície do metal [24,25]. A reação de oxidação sempre está acompanhada pela reação de redução onde o meio em questão é receptor de elétrons.
O processo corrosivo atmosférico depende de diversos fatores, tais como, a presença de material poluente, temperatura, umidade relativa, tempo de exposição, radiação solar, pressão entre outros [23, 26, 27]. A atmosfera, tanto em grandes centros industriais quanto centros urbanos, possuem alta concentração de gases poluentes como SO2, SO3, SO4, H2S, CO2 e NOx. Estes
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gases, na presença de umidade, são os principais precursores de corrosão em estruturas metálicas [22, 28, 29]. Enquanto, em regiões litorâneas o agente da deterioração de materiais metálicos é a presença de íons cloreto na atmosfera [26, 29].
É importante salientar que, segundo a literatura [6], os principais meios corrosivos estão o atmosférico, águas naturais, solo e produtos químicos. Sendo que as principais variáveis utilizadas nos estudos de corrosão atmosférica são a umidade relativa, partículas corrosivas, temperatura e tempo de exposição [22, 23]. Em relação à umidade relativa do meio, os processos de corrosão atmosférica podem ser subdivididos quanto ao grau de umidade presente na superfície metálica [6]:
- Corrosão atmosférica seca: a reação ocorre em atmosfera sem nenhuma umidade presente e consequentemente sem a formação de um eletrólito. Os vapores e gases são os agentes corrosivos. Geralmente as reações envolvidas são lentas e se trata de um mecanismo puramente químico.
- Corrosão atmosférica úmida: a reação ocorre em atmosfera onde a umidade relativa é inferior a 100 %, onde a precipitação de vapores forma uma camada fina de eletrólito na superfície do eletrodo. A velocidade do processo corrosivo é proporcional à umidade relativa e concentração de agentes corrosivos.
- Corrosão atmosférica molhada: a reação ocorre em atmosfera onde a umidade relativa está próxima a 100 % e tem a condensação do eletrólito sobre toda a superfície metálica.
A condensação e formação de uma película de água ocorrem mesmo em ambientes com baixa umidade. Attwood [30] relatou que em um ambiente com umidade de 60 % já é suficiente para ocorrer à formação dessa
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película. Entretanto, outros autores relatam que a corrosão atmosférica do aço carbono só é observada quando a umidade relativa está acima de 80%. Sendo assim, em uma atmosfera nestas condições há a formação de um filme eletrolítico responsável pelo processo de corrosão atmosférica [2, 31, 32]. As Equações de 1 a 4 podem ser utilizadas como exemplos nos processos corrosivos de estruturas metálicas de aço expostas a atmosfera na presença de oxigênio e umidade [6].
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Considerando que as reações atmosféricas ocorrem apenas com os elementos apresentados, a Equação 1 representa a reação global do sistema onde o ferro, elemento majoritário de uma liga de aço, está na presença de oxigênio e água. Enquanto as Equações 2 e 3 representam a reação de oxidação (anódica) onde a dissolução do ferro gera íons metálicos. Por outro lado, a reação de redução (catódica), a Equação 4, representa a redução do oxigênio na presença de água.
Thee et al. [33] empregaram EIS para estudar a corrosão de uma liga de aço em um filme de eletrólito em ciclos de umidade e secagem, simulando uma atmosfera costeira em uma temperatura de 30 ºC e umidade relativa de 60 %. O objetivo era investigar o efeito da espessura do eletrólito na
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evolução da corrosão a cada ciclo. Os autores concluíram que a cada ciclo de secagem, a taxa de corrosão aumentava durante o processo de secagem, devido a um aumento na concentração de íons cloreto e a um aumento na difusão de oxigênio pelo afinamento do filme eletrolítico.
O produto de corrosão formado conhecido popularmente como ferrugem é composto por óxidos de ferro. Contudo em uma atmosfera onde há a presença de gás oxigênio e umidade, os produtos da corrosão atmosférica do ferro podem ser compostos formados por oxihidróxidos (a goetita α-FeOOH; lepidocrocita γ-FeOOH; akaganeita β-FeOOH), o óxido ferroso-férrico (Fe3O4, magnetita) e o hidróxido ferroso (Fe (OH)2). Entretanto, em uma atmosfera distinta, contendo outros agentes corrosivos como, por exemplo, ânions como cloreto, sulfetos, carbonatos há a formação de uma variedade de produtos de corrosão, dentre eles a formação de complexos de Fe2+ e Fe3+ [2, 34-37].
Oh et al. [35] realizaram um estudo para a caracterização do produto de corrosão formado em 6 diferentes amostras de aço em meios corrosivos distintos. As ligas de aço foram expostas em ambiente marinho, rural e industrial por 16 anos. Para as caracterizações foram utilizadas as técnicas de espectroscopia Mossbauer, Raman, raios X e microscopia óptica de varredura. Os testes indicaram a formação goetita, magnetita e lepidocrocita em todas as amostras. Os autores concluíram que a distribuição e a morfologia dos óxidos formados tinham papel importante no processo de corrosão. Em uma camada mais interna do produto de corrosão foi constatado a presença de goetita e magnetita, enquanto, em níveis mais externos a presença de goetita e lepidocrocita. Cristais grandes de goetita influenciaram na formação de uma camada de óxido compacta e protetiva. composta por partículas menores de magnetita e lepidocrocita. Outro resultado interessante foi a relação entre a composição química das amostras com o processo corrosivo. Uma liga metálica
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com maiores concentrações de silício e baixas concentrações de fósforo propiciaram a formação de goetita e, consequentemente, uma menor taxa de corrosão.
Em um trabalho semelhante, Antunes et al. [34] investigaram o produto de corrosão formado em amostras de aço expostas por até 3 meses nas áreas urbana, florestal e industrial no estado de São Paulo. As técnicas utilizadas para caracterização dos produtos corrosivos foram difração de raios X, microscopia Raman e microscopia eletrônica. As análises mostraram a formação de goetita e lepidocrocita. As imagens mostraram que em atmosferas mais agressivas a camada de óxido formada apresentava características irregulares e com mais rachaduras.