CONSTRUÇÃO DE CÂMARA DE CORROSÃO ACELERADA POR NÉVOA SALINA
P. L. C. e Moraes¹; S. C. Pereira¹ P. D. Frighetto¹;
¹Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia de São Paulo, R. Américo Ambrósio, 269 - Jardim Canaã, Sertãozinho - SP, 14169-263
E-mail: paulofrighetto@uol.com.br
RESUMO
A construção de uma câmara de corrosão por névoa salina surgiu de uma necessidade por equipamentos para ensaios de corrosão dentro do IFSP-Sertãozinho. Este trabalho detalha os componentes presentes em tal equipamento, bem como a sua construção de modo que possa ser replicado. O protótipo foi realizado com base na norma ASTM-B-117 que abrange e regulariza esse tipo de ensaio, além de utilizar como referência trabalhos similares de outras instituições. Ao término da montagem, foi realizado um ensaio de teste para averiguar o equipamento com corpos de provas de aço laminado SAE 1010. Obteve-se uma perda média de massa igual a 0,7255 gramas, um valor bem próximo aos limites acetáveis da norma para equipamentos calibrados e presentes no mercado (0,7585 a 0,8758 gramas).
Palavras-chave: ensaio de corrosão, ensaio de corrosão acelerada, névoa salina, ASTM-B-117.
1. INTRODUÇÃO
Os ensaios de corrosão em laboratório se tornaram bem populares por apresentarem resultados em espaços de tempo muito curtos em comparação aos ensaios realizados em campo, além de dispor do controle dos fatores responsáveis pelos ataques de corrosão, sendo assim possível um estudo isolado desses agentes e a repetibilidade do processo [1].
O ensaio acelerado utilizando a névoa salina é o mais antigo dos ensaios em câmaras fechadas, sendo desenvolvido entre 1910 e 1920 e padronizado pela ASTM-B-117 em 1939. A priori projetado para simular atmosferas marítimas, passou a ser utilizado como critério de aprovação para outras atmosferas. O ensaio consiste na exposição dos corpos de ensaio a uma névoa com 5% da massa em cloreto de sódio e o restante em água, temperatura constante de 35ºC e umidade relativa próximos ao 100%. Devido a sua simplicidade outros equipamentos foram desenvolvidos pelas necessidades na precisão dos ensaios. Atualmente os mais modernos possuem inúmeros agentes controláveis, como ciclos de secagem, umidificação e de temperatura, exposição a radiações e outras soluções corrosivas, visando sempre uma melhor correlação com o real [1].
Para contribuir com a instituição de ensino (IFSP), foi proposta para o auxílio das aulas práticas de corrosão a construção de um protótipo de câmara de ensaio por névoa salina, descrevendo seus componentes e possuindo baixo custo construtivo.
2. MATERIAIS E MÉTODOS
A construção do equipamento foi dividida em etapas (itens 2.1 a 2.7), referentes aos vários componentes necessários para o funcionamento do mesmo. Foram utilizados como base a norma regulamentadora ASTM-B-117 e projetos similares de outras instituições [1 a 5]. Um esquema geral do conjunto pode ser visto na figura 1.
Figura 1: Equipamento de ensaio montado.
As numerações na figura indicam os seguintes elementos: (1) Câmara de ensaio, (2) Controladores de temperatura da câmara e torre umidificadora, (3) Coletores de amostra de névoa, (4) Torre atomizadora, (5) Bico pulverizador, (6) Reservatório de manutenção de nível na torre atomizadora, (7) Reservatório de salmoura, (8) Calço para desnível do reservatório, (9) Torre umidificadora, (10) Entrada de ar comprimido, (11) Reservatório dos coletores de amostra de névoa, (12) Reservatório de escoamento do condensado da câmara, (13) Bancada.
2.1. CÂMARA DE ENSAIO
Em seu interior os corpos de prova são fixados e expostos a névoa salina. A temperatura interna é mantida acima do ambiente através de lâmpadas de halogêneo instaladas nas laterais com controle de temperatura. A câmara em si, figura 2 e 3, possui as dimensões de 600x500x600mm, e foi construída em resina e fibra de vidro por serem ótimos isolantes térmicos, inertes a névoa e de baixo custo. A tampa, de mesmo material, possui um ângulo de abertura de 120º de modo que o condensado
escorra pelo material evitando o gotejamento nas amostras durante o ensaio. A vedação da câmara é feita através de um rebaixo preenchido por água.
Figuras 2 e 3: Câmara de corrosão – Interior e Exterior.
2.2. TORRE ATOMIZADORA
A torre se localiza no interior da câmara, construída em tubo PVC de Ø75x500mm, sendo responsável pela produção e dispersão da névoa. Em seu topo a extremidade é fechada com uma placa de polietileno, possuindo recortes nas laterais para emissão da névoa. A nebulização da solução é feita por um bico pulverizador de bomba manual de inseticida, fixada em um tarugo de nylon de 45mm através de abraçadeiras, como ilustra a figura 4.
2.3. TORRE UMIDIFICADORA
O ar pneumático de entrada deve ser umidificado de modo que garanta uma eficiente nebulização da solução salina, evitando a evaporação espontânea das gotículas de solução dentro da câmara. Assim sendo, fez se o uso de um reservatório de água aquecido, para não interferir na temperatura interna da câmara durante o ensaio. Por ela é previamente borbulhado o ar pneumático.
A construção do mesmo foi feita com um cilindro de alumínio com capacidade de 8 litros, possuindo nas extremidades duas chapas de aço devidamente pintadas e fixadas fortemente por 8 barras roscadas de 1/4”, figura 5. A vedação foi realizada por dois pedaços de lençol de borracha com adição de silicone. Na chapa superior foram instalados através de buchas de redução: manômetro, válvula de segurança, sensor de temperatura, saída de ar por engate rápido de 8mm (conectado a torre atomizadora por tubo de poliuretano) e entrada de água, através de bujão plástico de 1/2”. Na parte inferior, figura 6, foram fixados: a resistência elétrica 1600 watts através de duas arruelas lisas de 16mm e registro esfera com cotovelo de 6mm para entrada de ar (através de tubo de poliuretano). Na lateral também, foi instalado uma mangueira de nível, pois é crucial que a resistência esteja totalmente submersa, evitando assim a queima da mesma.
2.4. CONTROLE DE TEMPERATURA
A temperatura é controlada por dois kits independentes que possuem sensores de temperatura NTC (os quais apresentam uma queda de resistência com o aumento da temperatura) e controle de temperatura ajustável. O kit possui alimentação de 12 volts e faixa de medição de -50ºC a 150ºC, com precisão de 0,1ºC. Ambos sensores e controladores são protegidos da nevoa por invólucros de plásticos.
2.5. RESERVATÓRIO
O reservatório de solução salina possui capacidade de 50 litros, sendo esse um recipiente reutilizado. Para controle de nível foi instalado uma mangueira de nível com a ajuda de dois cotovelos plásticos, espigões, porcas e contra porcas. A alimentação do reservatório é feita pela parte superior retirando-se a tampa, enquanto a saída por uma torneira plástica na parte inferior. Para o controle de vazão da salmoura, foi intercalado entre o reservatório e a câmara de ensaio um pequeno recipiente com uma válvula conectada a uma bóia de nível. As ligações das mangueiras no percurso também fazem uso de espigões, porcas e contra porcas de plástico.
2.6. COLETORES DE AMOSTRA DA NÉVOA
Caso haja a necessidade de uma análise química da névoa, foi instalado no interior da câmara dois coletores de amostra, compostos por funil, tubo PVC de 400mm de altura e base em polietileno. Os funis são conectados a um reservatório em comum através de mangueiras de plástico.
2.7. SUPORTES DOS CORPOS DE PROVA
Para a suspensão dos corpos de ensaio, duas placas de acrílico foram recortadas com medidas de 50x480x5mm. Rasgos foram feitos nas mesmas com inclinação de 30º para alocar as chapas de ensaio.
As placas por sua vez são encaixadas em trilhos, também feitos em acrílico com medida de 10x500x50mm, fixadas na câmara por abraçadeiras plásticas.
2.8. CUSTO TOTAL
A tabela 1 ilustra o valor individual e total dos componentes do equipamento de ensaio.
Tabela 1 – Custo total. Itens Preço Câmara R$ 328,00 Torre atomizadora R$ 45,00 Torre de umidificação R$ 344,40 Sistema de abastecimento R$ 63,30 Coletores R$ 46,80
Suporte dos corpos de prova R$ 33,60
Bancada R$ 127,60
Total R$ 988,70
2.9. ENSAIO DE TESTE
Para avaliar o equipamento de ensaio construído, foi elaborado um roteiro de ensaio com base na norma ASTM-B-117, utilizando 4 placas de aço laminado SAE 1010 com 76x127x1mm.
• Composição da salmoura: Composta com 95% em massa de água destilada e 5% em massa de cloreto de sódio.
• Temperaturas de ensaio: 35º±1ºC (dentro da câmara de ensaio) e 45º±1º (dentro da torre de umidificadora).
• Duração do ensaio: 48h ininterruptas.
• Antes do ensaio: Limpeza com água destilada e pesagem das chapas. • Após o ensaio: Limpeza das chapas em água corrente, secagem,
submerção em solução 50% de ácido hidroclórico e 50% de água destilada por 10 min, levagem em água corrente, secagem e pesagem.
3. RESULTADOS E DISCUSSÂO
Seguindo o esquema geral, o equipamento foi montado, como ilustra a figura 7 e 8.
Figuras 7 e 8: Conjunto montado e interno da câmara.
Foram realizados os testes com os controladores de temperatura, como ilustra as figuras 9 e 10, alcançando os valores estipulados para o ensaio de forma rápida.
O sistema de atomização produziu uma névoa fina e densa com valores bem pequenos de pressão, em torno de 4 a 6 PSI. A figura 11 ilustra o interior da câmara durante o ensaio de teste.
Figura 11: Amostras durante o ensaio.
Em relação ao ensaio, os corpos de provas demostraram efeitos nítidos de corrosão uniforme após as 48h de exposição como mostra a figura 12.
Após o ensaio, seguindo o roteiro, os corpos de provas foram limpos e pesados. A tabela 2 demonstra a variação de massa antes e após a exposição à névoa salina.
Tabela 2 – Perda de massa dos corpos de prova.
Amostra Peso antes do ensaio (g) Peso após o ensaio (g) Perda de massa (g)
Nº 1 86,594 85,866 0,728
Nº 2 86,051 85,337 0,714
Nº 3 86,426 85,637 0,789
Nº 4 84,435 83,764 0,671
4. CONCLUSÃO
O protótipo demonstrou funcionar como o esperado, obtendo-se uma perda de massa média dos corpos de provas na ordem de 0,7255 gramas. Apesar de ainda não promover valores dentro do predefinido em norma, 0,8170±0,0588 gramas, havendo assim a necessidade de melhorias do equipamento como alteração do design da torre atomizadora para melhor circulação da névoa ou acréscimo de ciclos de secagem e umidificação para que outros tipos de ensaios possam ser realizados.
Assim, o equipamento se mostrou funcional e apto a ser utilizado como uma ferramenta auxiliar em aulas explanatórias e práticas de corrosão para fins didáticos.
5. REFERÊNCIAS
1. ASSIS, S. L. Estudo comparativo de ensaios acelerados para simulação da corrosão atmosférica. Dissertação (Mestrado em Ciência na Área de Reatores Nucleares de Potência e Tecnologia do Combustível Nuclear) - IPEN, Autarquia Associada à Universidade de São Paulo. São Paulo. 2000.
2. ASTM B117-11, N. Standard practice for operating salt spray (fog) apparatus. Arerican Society for Testing and Marerials. [S.l.], p. 1-12. 2011.
3. GENTIL, V. Corrosão. 4ª. ed. Rio de Janeiro: LTC, 2003.
4. RAMOS, Luis. Diseño y construcción de una cámara de niebla salina para ensayos de corrosión. El Salvador. Universidade de El Salvador, 2012.
5. LAVERDE, Víctor L. Diseño y fabricacion de una camara salina para realizar analisis de corrosion en materiales. Bogotá. Universidade Nacional da Colômbia.
CONSTRUCTION OF SALT SPRAY CORROSION CHAMBER
ABSTRACT
The construction of a salt spray corrosion chamber arose from a need for corrosion testing equipment within the IFSP-Sertãozinho. This work details the components present in such equipment, as well as their construction so that it can be replicated. The prototype was based on the ASTM-B-117 standard that covers and regularizes this type of test, as well as using similar works from other institutions as a reference. At the end of the assembly, a test run was performed to check the equipment with SAE 1010 laminated steel proof bodies. A mean mass loss of 0.7255 grams was obtained, a value very close to the acceptable limits of the standard for equipment calibrated and present on the market (0.7585 to 0.8758 grams).
