MÉTODO DE PROCESSAMENTO E ANÁLISE DE IMAGENS APLICADOS À AVALIAÇÃO DA CORROSSÃO POR PITES

O processamento de imagem é uma sequência de várias operações em uma imagem simples ou em uma série de imagens, conduzindo a um novo grupo ou a uma imagem simples. As imagens são manipuladas a fim de reprimir informação perdida, extrair elementos necessários, melhorar a qualidade ou tornar legível a imagem ou simplesmente encontrar uma impressão artística espetacular. Assim, o processamento de imagem é amplamente empregado em uma grande variedade de atividades humanas. O processamento de imagem na maioria dos casos é desenvolvido usando computadores e software apropriado (WOJNAR, 1988).

Por outro lado, a análise de imagens é um processo de transformação de dados da própria imagem, levando a algumas ações, decisões ou conclusões.

O método de processamento e análise de imagens associado às técnicas de microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura vem sendo empregado para estudar a corrosão por pites em ligas de titânio, Ti-6Al-4V; em aços inoxidáveis dos tipos: ABNT 304 e 310S; em ligas de alumínio: Al 2024 e Al 7050, de alta resistência mecânica, expostas nos meios agressivos de diferentes concentrações de cloretos (NAKAZATO et al., 2001; CODARO et al., 2002; CODARO et al., 2003, RIBEIRO, 2004; SILVA et al., 2005).

O método de processamento digital e análise de imagens tem sido uma técnica desenvolvida para classificar a forma, avaliar os tamanhos e os parâmetros morfológicos dos pites. É de particular interesse em situações onde a inspeção visual e as medidas de perda de massa não são técnicas apropriadas para avaliar a corrosão localizada, especialmente onde a profundidade de penetração ou a perda de área da seção transversal do material é o parâmetro mais importante. A análise de imagens pode ser uma ferramenta alternativa para avaliar a corrosão por pites, através da determinação dos números de pites e suas características morfológicas (CODARO et al., 2002).

Segundo Codaro et al. (2002) apesar de todas as investigações conduzidas durante os últimos 15 anos contribuírem ao conhecimento do mecanismo da corrosão

por pites, algumas questões ainda permanecem não bem compreendidas acerca das condições que devem ser preenchidas para obter pites de uma forma particular. Parece que a forma dos pites depende principalmente dos processos eletroquímicos na interface metal/eletrólito e da distribuição do potencial dentro das cavidades. Além disso, é possível classificar aparentemente os pites estáveis pela forma na qual eles se apresentam em pites irregulares ou regulares geometricamente.

Os pites geometricamente regulares, poliedros com orientação cristalográfica e outras formas geométricas simples tais como cônicas, hemisféricas e cilíndricas têm sido citadas por Shreir, (1978); Smialowska, (1999). Em particular, a forma hemisférica parece ser um estágio inicial de crescimento que quando desenvolvido tende à transição da hemisférica para a cilíndrica ou cônica (ERNST et al., 1997).

Relativo ao método de processamento e análise de imagens os parâmetros de forma, tamanho e população associados à corrosão por pites seguiram a terminologia como apresentado por Guillaumin e Gueriau (1995):

a) Parâmetros de tamanho:

- profundidade do pite (h); - perímetro real do pite (p);

- perímetro convexo do pite (pc) e, - área do pite (As).

b) Parâmetros de forma ou morfológicos:

- circularidade: parâmetros sensíveis aos pites arredondados (R= p2/4πAs);

- razão de perímetro: parâmetros a fim de revelar as anomalias sobre os contornos dos pites (H= p2/pc2) e,

- alongamento: parâmetros sensíveis para os pites alongados (E= h2/As).

c) Parâmetros específicos :

- raio na boca do pite (rm); - raio máximo do pite (rM);

- área total do pite (AT). Proporcional a perda de massa local e a corrente faradaica determinada por métodos eletroquímicos e,

- razão de aspecto (ar), ar = h/2rm, usada para geometrias simples e (ar) é independente do tamanho dos pites.

d) Parâmetros Populacionais (ASTM G 46-94; ISO 11463): - densidades dos pites, m-2, (A);

- média de am/mm2 (B) e, - média de h/mm (C).

Estes últimos parâmetros somente oferecem uma descrição quantitativa para avaliar o grau da corrosão localizada.

No método de processamento digital, é sugerido outro parâmetro de forma conhecido como área-box (AB) ou retangularidade. O parâmetro (AB) é definido como a relação entre área transversal do pite e a menor área do retângulo adjacente em que o pite se inscreve. Com o objetivo de testar a eficiência deste e de outros parâmetros na classificação geométrica dos pites, foi elaborada uma figura digital nas cores preta e branca (Figura 4).

Esta figura digital é formada pelas seguintes famílias: a) triângulos: representando os pites cônicos, b) retângulos: representando os pites cilíndricos, c) círculos ou semi-círculos: representando os pites esféricos ou pites hemisféricos, baseados em um comprimento padrão de referência de 50 pixels. O comprimento de referência foi definido pela face horizontal de todos os retângulos, triângulos na Figura 4, e o diâmetro dos círculos truncados. Como uma medida de retangularidade, o parâmetro adotado AB tem como finalidade a separação ou determinação das três formas geométricas (famílias), resultando numa distribuição com três modos distintos (Figura 5 a)). Entretanto, isto não foi observado para os outros parâmetros de forma citados, que não permitem identificar estas famílias em formas diferentes (Figuras 5 b, 5 c e 5 d).

a

a_{a) Parâmetro retangularidade (AB) b) Parâmetro alongamento (E)}

c) Parâmetro circularidade d) Parâmetro razão de perímetro Figura 5. Distribuição das formas geométricas para a imagem teste, de acordo com a figura 4 (CODARO et al., 2002)

Os três grupos populacionais correspondem às seguintes distribuições, como se observa na Figura 5 a):

a) Valores de retangularidade (AB) em torno de 0,5, correspondem ao fator geométrico, AB, para os triângulos, simulando os pites cônicos;

b) Valores de retangularidade (AB) em torno de π /4, correspondem ao fator AB teórico para os círculos e semi-círculos, relacionado aos pites esféricos ou hemisféricos;

c) Valores de retangularidade (AB) iguais a 1, correspondem ao fator AB esperado para os retângulos, representando os pites cilíndricos.

As distribuições em torno dos valores teóricos são devidas aos critérios de vizinhança e imagens digitalizadas (pixels), gerando descrições de curvas não precisas que afetam a computação das áreas semicirculares ou triangulares.

Para descrever o tamanho dos pites, tanto a profundidade (h) com a largura (w) descritas pelo mesmo retângulo adjacente ao pite usado para computar o fator AB, podem ser usadas para avaliar o crescimento dos pites (NAKAZATO et al., 2001 b)). A largura (w) corresponderá à “boca” do pite (2rm) para os pites cilíndricos e cônicos e para a maioria dos pites hemisféricos, com exceção dos pites em forma de “garrafa” que são um caso de corrosão sub-superficial. A relação entre a razão de aspecto (AR), ou razão largura/profundidade, e a retangularidade ou fator (AB), pode estabelecer os limites para descrição geométrica dos pites individuais, como mostra a Figura 6.

O diagrama da Figura 6 tem como objetivo classificar a morfologia dos pites de uma liga num determinado meio corrosivo. Para os pites fechados e esféricos, define- se a razão de aspecto (Largura/Profundidade) como sendo menor ou igual a 2 e a retangularidade (Área-Box) ao redor de π/4, os pites cilíndricos apresentam valores (AB) próximos de 1 e os cônicos próximos de 0,5. Os pites hemisféricos possuem a razão de aspecto maior que 2 e a retangularidade ao redor de π/4, os pites na geometria irregular ou não definida apresentam valores menores que 0,5 (CODARO et al., 2002). Um valor de (Largura/Profundidade) mínimo de 13,96 para os pites mais largos afetados pela rugosidade da superfície tem sido calculado. Este valor foi obtido dos parâmetros profundidade C-1 e tamanho B-5 da Standard Rating Charts para pites (ASTM G 46-94, 1999; ISO 11463, 1995).

As regiões de transição A (pites quase-cônicos ou quase-hemisféricos) e B (pites quase-hemisféricos ou quase-cilíndricos) são representadas por pites no estado evolutivo que tendem para geometrias mais definidas. As diferentes morfologias dependem da forma original dos defeitos da superfície, por exemplo: trincas, poros e fases. Os pites podem modificar essas morfologias durante seu desenvolvimento de acordo com o mecanismo de crescimento, microestrutura local e a natureza do ambiente corrosivo.

Figura 6. Diagrama para classificação geométrica dos pites. Diagrama razão de aspecto (AR) versus retangularidade (AB) (CODARO et al., 2002)