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Ensaio de corrosão em placa de aço
carbono comum e galvanizado para
determinação da taxa de corrosão
atmosférica na cidade de São Luís
Fernando Célio monte Freire filho1; Gabriel Alves Cantanhede2;
Edson Hiroharo Vieira Togawa3; Vallena Maria Macêdo Rezende4; Renata Medeiros Lobo Müller5; Claudemir Gomes de Santana6;
1 Estudante do Curso de Engenharia Civil da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco-UNDB;E-mail: f.freire02@gmail.com; 2 Estudante do Curso de Engenharia Civil da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco- UNDB; E-mail: gbrlt77@gmail.com; 3 Estudante do Curso de Engenharia Civil da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco-UNDB; E-mail: edsontogawa@gmail.com; 4 Estudante do Curso de Engenharia Civil da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco-UNDB; E-mail: vallenamaria@hotmail.com; 5 Professor da Unidade de Ensino Superior Dom Bosco-UNDB Líder do Grupo de Pesquisa; E-mail: r.lobomuller@hotmail.com; 6 Professor Unidade de Ensino Superior Dom Bosco-UNDB Líder do Grupo de Pesquisa; E-mail: csantana0405@gmail.com;
RESUMO
A corrosão é um problema que afeta toda uma sociedade, seja diretamente nos aparelhos pessoais, eletrônicos e eletrodomésticos ou indiretamente, como em rede de distribuição elétrica, placas cirúrgicas, entre outros. Este trabalho teve por objetivo avaliar e classificar a taxa de corrosão atmosférica dos diferentes ambientes agressivos na de São Luís - MA e, para tal, fez-se necessário a implementação de metodologia com exposição de corpos-de--prova padrões através de uma Painel de Intemperismo Natural, para que, por meio dessa metodologia, determinar a taxa de corrosão atmosférica bem como suas características, tipo de corrosão e ambiente de estudo sobre os corpos-de-prova.
Palavras-chave: Corrosão. Atmosfera. Intemperismo.
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Corrosion test on carbon steel plate and
galvanized carbon for determination of
the atmospheric corrosion rate in the
city of São Luís
ABSTRACT
Corrosion is a problem that affects a whole society, being directly or indirectly in the personal, electronics and electric appliances, such as in electric distribution system, surgical plates, among others. This work aims to evaluate and classify the atmospheric corrosion rate of different aggressive environments along São Luís - MA. It is consequently necessary to implement a methodology by exposing standard specimens through a Natural Weathering Panel, and through this methodology, determine the rate of atmospheric corrosion as well as its characteristics, type of corrosion and study environment on the specimens.
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1 INTRODUÇÃO
Todo metal, após o processamento, tem uma tendência natural de voltar ao seu es-tado inicial de minério. Esse processo afe-ta uma sociedade industrializada de várias maneiras e envolve aspectos econômicos relevantes, com muitas razões para ser evi-tada. Callister (2011) estima que aproxima-damente 5% do PIB de um país industria-lizado é gasto na prevenção, manutenção e/ou substituição de produtos perdidos ou contaminados como resultado dessas rea-ções de oxidação, sendo necessária a utili-zação de maiores coeficientes de segurança e materiais nobres e caros, parada temporá-ria da utilização do equipamento ou da es-trutura, contaminação de produtos, perda de eficiência, perda de credibilidade, riscos de graves acidentes, etc.
Segundo Gentil (2011), a “corrosão pode ser definida, de modo simples, como sendo a tendência espontânea do metal produzido e conformado de reverter ao seu estado ori-ginal, de mais baixa energia livre”. Já para Callister (2011) “corrosão é definida como o ataque destrutivo e não intencional a um metal; esse ataque é eletroquímico e come-ça normalmente pela superfície”, uma vez que é na superfície que ocorre maior con-tato do metal com os gases e compostos químicos que tem a capacidade de ativar o processo de corrosão.
Uma das maiores patologias associadas à Construção Civil se refere a esse assunto, problemática que está presente em todo e qualquer tipo de obra, principalmente em obras localizadas em regiões costeiras, onde
os efeitos de salinidade são mais intensos. Um quinto de toda a produção do aço no mundo é usado para repor ou solucionar os problemas de manutenção relacionados à corrosão, essa questão que afeta diretamen-te a economia mundial. Em São Luís – MA, os danos causados por essa patologia são ainda maiores tendo em vista que a cidade é uma ilha e que apresenta grande influên-cia da névoa salina, assoinfluên-ciado aos fatores das emissões dos veículos e indústrias, que potencializam a emissão de agentes quími-cos à atmosfera, contribuindo para intensi-ficação do processo corrosivo.
Segundo Costa apud Brambilla (2009), ma-teriais metálicos próximos à orla marinha, expostos ao aerossol, tem um potencial de corrosão 8 vezes maior que em outras localidades. Assim, o estudo das variáveis que influenciam no processo de corrosão atmosférica em regiões litorâneas, é de fun-damental relevância, haja vista que grande parte dos materiais presentes no cotidiano está suscetível ao processo de degradação. Tendo visto os danos causados por essa pro-blemática, o trabalho se dispõe a avaliar o índice de corrosão da cidade de São Luís – MA, trabalhando com a montagem de uma estação de monitoramento da corrosão, com a exposição de corpos de prova com-posto por placas de aço carbono comum e aço galvanizado, para obter o potencial corrosivo da cidade.
2 METODOLOGIA
Para avaliar o índice de corrosão atmosfé-rica na cidade de São Luís- MA, utilizou-se
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como metodologia padrão a Norma Brasi-leira, NBR 6209:2007, na montagem de um painel de exposição no qual foram instala-dos os corpos de prova de aço carbono e de aço galvanizado.
Construiu-se um painel com uma inclinação de 30˚ em relação ao solo, sendo o primeiro nível a uma altura de 1 metro. Verificou-se que a essas características os corpos de pro-va metálicos já não sofriam possíveis influ-ências do substrato, tais como: reflexão de raios solares, umidade, arraste eólicos e etc. Ainda segundo a norma já citada, o painel foi instalado em uma base de concreto, ve-rificando a ausência de qualquer vegetação rasteira nas proximidades. Optou-se por implantá-lo na cobertura de um prédio, ficando livre de influências de meios ex-ternos, tais como: canalização e/ou interfe-rências no fluxo normal do vento, sombras, reflexos de vidros, entre outros. A fixação dos corpos de provas se deu utilizando-se uma borracha fixa a um parafuso resistente a corrosão. Adotou-se esse tipo de material inerte com relação à influência da diferença de potencial sobre os corpos de prova. Os corpos de prova adotados para o moni-toramento da corrosão foram constituídos de placas de aço carbono comuns e aço galvanizado nas dimensões de 10 cm de largura, por 15 cm de comprimento a uma espessura 20 mm. Primeiramente, utilizou--se como metodologia de preparo e limpeza dos corpos de prova, os procedimentos es-tabelecidos pela norma técnica ABNT NBR N° 6210:1982 e o procedimento de limpeza das placas antes da exposição. Imergiu-se o
corpo de prova a uma solução de ácido clo-rídrico (HCl) a 10% por dois minutos. Em seguida, fez-se a limpeza das placas para a retirada das possíveis impurezas, utilizan-do, para tanto, uma palha de aço envolvida por carbonato de sódio, passando por toda superfície do corpo com movimentos de cima para baixo e logo se lavou com água para a retirada das substâncias.
O último processo foi o de secagem do cor-po de prova, em que, primeiramente, re-tirou-se o excesso de água utilizando um papel macio. Em seguida, introduziu-se em um recipiente contendo álcool, como agen-te desengraxanagen-te, para logo levá-los para a estufa por 30 minutos a temperatura de 100˚C. Finalizando o processo de secagem, os corpos de provas foram colocados em um dessecador durante 45 minutos, até a estabi-lização da temperatura. Verifica-se na figura 1 o antes e depois do processo de limpeza.
Figura 1: Placas de aço carbono comum
an-tes e pós-limpeza:
Fonte: Autores.
O processo de limpeza dos corpos de prova de aço carbono galvanizado segue o mesmo processo do aço carbono comum, no en-tanto não passa pela solução ácida, poden-do ser verificapoden-do seu resultapoden-do pela figura 2.
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Figura 2: Placas de aço carbono comum
an-tes e pós-limpeza:
Fonte: Autores.
Após o processo de limpeza do corpo de prova, identificou-se e pesou-se os mesmos em uma balança analítica a fim avaliar os processos de deposição e corrosão, com base na formação dos depósitos sobre a su-perfície dos corpos de prova, ganho de mas-sa e a corrosão após a remoção dos produ-tos de corrosão com perda de massa após a limpeza, obtendo-se o máximo de precisão possível na taxa de corrosão sofridas pelas placas de aço carbono e de aço galvanizado. A tabela 1 abaixo mostra os resultados obti-dos para cada corpo de prova.
Tabela 1: pesos dos corpos de prova:
PARÂMETROS Carbono Aço comum (g) Aço Carbono Galvanizado (g) Corpo de prova 01 106,1350 113,3740 Corpo de prova 02 105,8235 113,2128 Corpo de prova 03 106,1354 114,2627 Corpo de prova 04 105,8358 111,3745 Corpo de prova 05 106,2214 113,5838 Corpo de prova 06 104,5065 113,6466 Corpo de prova 07 105,9058 108,4075 Corpo de prova 08 105,9498 113,5628 Corpo de prova 09 105,9737 113,9758 Fonte: Autores.
Realizada a pesagem dos corpos de provas, estes foram instalados na estação de moni-toramento, ou painel de intemperismo na-tural, conforme mostrado na figura 3, para ficarem expostos aos agentes corrosivos atmosféricos para avaliação de seu com-portamento. Semanalmente, verificou-se por meio de observações visuais e registros fotográficos, substituindo-se um corpo de prova de cada tipo, num período de 30 dias corrido, a fim de avaliar a taxa de corrosão durante o período de exposição.
Figura 3: Painel de exposição com placas
de aço carbono comum e galvanizado:
Fonte: Autores.
3 RESULTADOS E DISCUSSÃO
Com a instalação dos corpos de prova, acompanhou-se o processo de corrosão se-manalmente durante a exposição, para ob-ter a taxa de corrosão mensal da cidade de São Luís/MA e realizar uma análise da forma de corrosão em relação ao meio corrosivo. As formas (ou tipos) de corrosão podem ser apresentadas considerando-se aparên-cias ou tipo de ataque e as diferentes causas da corrosão e seus mecanismos (GENTIL, 2012, p. 45). Morfologicamente pode ser dívida em: uniforme, por placas, alveolar,134
puntiforme ou por pite, intergranular (ou intercristalina), intragranular (ou trans-granular ou transcristalina), filiforme, por esfoliação, grafítica, dezincificação, empo-lamento pelo hidrogênio e em torno de cordão de solda. Ao término do primeiro mês de exposição, retirou-se uma placa de aço carbono comum e uma placa de aço carbono galvanizado, realizou-se o proce-dimento de pesagem antes e pós-limpeza, onde os aspectos visuais são observados nas figuras de 4 e 5.
Figura 4: Placa de aço comum após o
pri-meiro mês e antes da limpeza:
Fonte: Autores
Figura 5: Placa de aço galvanizado após o
primeiro mês e antes da limpeza:
Fonte: Autores.
Através das fotos, verifica-se a princípio que os corpos de prova sofreram corrosão do tipo uniforme por toda sua superfície em
proporções diferentes, apresentando novos valores na pesagem, verificado pela tabela 2.
Tabela 2: pesos dos corpos de prova, após o
primeiro mês e antes da limpeza:
Descrição carbono Aço comum (g) Aço carbono galvanizado (g) Corpo de prova 01 106,5545 113,4216 Fonte: Autores.
Verifica-se um aumento na massa dos corpos de prova devido a crosta. No entanto, obser-va-se a perda de massa dos corpos de prova após a limpeza, demostrado pela tabela 3.
Tabela 3: pesos dos corpos de prova, após o
primeiro mês e depois da limpeza:
Descrição carbono Aço comum (g) Aço carbono galvanizado (g) Corpo de prova 01 105,6563 113,3552 Fonte: Autores.
Observa-se que as placas de aço sofreram corrosão além de uniforme a pontual, po-dendo ser verificado pelas figuras 6 e 7.
Figura 6: Placa de aço comum após o
pri-meiro mês e depois da limpeza:
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Figura 7: Placa de aço galvanizado após o
primeiro mês e depois da limpeza:
Fonte: Autores.
O meio corrosivo para avaliação desse projeto foi o atmosférico, sendo influenciado, princi-palmente, por fatores como: umidade relativa, substâncias poluentes, substâncias emitidas pela névoa marítima, temperatura e tempo de permanência de exposição do corpo de prova. A corrosão atmosférica pode acontecer em três tipos de estado: seco, úmido e molha-do. Para a cidade de São Luís identifica-se como sendo uma corrosão atmosférica úmi-da, que, segundo Gentil (2012, p.58) ocorre em atmosfera com umidade relativa menor que 100%. Apresentando em sua atmosfe-ra além dos gases constituintes tais como oxigênio, hidrogênio, nitrogênio, sulfato entre outros, possui um fator influenciador bastante presente de névoa salina contento sais como cloreto de sódio (NaCl) e cloreto de magnésio (MgCl2).
Obtidos esses resultados, calculou-se a taxa de corrosão segundo a norma NACE (Natio-nal Association of Corrossion Engineers), podendo ser expressa pela equação abaixo:
T: taxa de corrosão (mm/ano)
S: área exposta da superfície do cupom (mm²) t: tempo d: densidade (g/cm³) • Aço carbono T = 0,049 mm/ano • Aço galvanizado
4 CONSIDERAÇÕES FINAIS
Tendo-se verificado a taxa de corrosão atmos-férica referente ao mês de agosto de 2017 na cidade de São Luís-MA, foram obtidos alguns parâmetros sobre a localização e a intensida-de da ação corrosiva. Segundo a norma NA-CE-RP-07-75, a corrosividade pode ser classi-ficada de acordo com a tabela 4:Tabela 4: Classificação da corrosividade:
Taxa de corrosão
uniforme (mm/ano) Corrosividade
<0,025 Baixa
0,025 a 0,12 Moderada
0,13 a 0,25 Alta
> 0,25 Severa
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Conclui-se que, neste período de exposição, a taxa de corrosão para o aço carbono comum pode ser classificada como moderada, pois apresentou como resultado uma taxa 0,049 mm/ano. Para o aço carbono galvanizado, a taxa de corrosão foi de 0,0192 mm/ano, sendo considerada baixa, conforme classificação de acordo com a tabela 4, uma vez que a avaliação da corrosão está sendo realizada numa região costeira.
REFERÊNCIAS
ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6209: materiais metálicos não
revestidos - ensaio não acelerado de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 2007, 8 p. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. NBR 6210: preparo, limpeza e
ava-liação da taxa de corrosão de corpos de prova em ensaios de corrosão atmosférica. Rio de Janeiro, 1982, 16 p.
BRAMBILLA, Kelly J.C. Investigação do grau de corrosividade sobre materiais metáli-cos das redes aéreas de distribuição de energia elétrica (RD) da região metropolitana de Salvador - BA. 2011. 136 f. Tese (Mestrado em Engenharia e Ciências dos Materiais)
- Departamento de Tecnologia, Universidade Federal do Paraná, 2011.
CALLISTER, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 7. ed., Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2011, 705 p.
GENTIL, V. Corrosão. 6. ed. Rio de Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2011, 360 p.
CALLISTER, W. D. Ciência e Engenharia de Materiais: uma introdução. 7. ed. Rio de
Janeiro: Livros Técnicos e Científicos, 2011, 705 p.
NACE Publication 3D170. Electrical and Electrochemical methods of Determining corrosion Rates, Houston, 1984.
