Metais na construção civil: corrosão e proteção

Metais na construção civil:
corrosão e proteção
Adriana de Araujo
com apoio da equipe LCP -
Laboratório de Corrosão e Proteção
13/agosto/2015

Conteúdo
 Corrosão: aspectos sociais e econômicos da corrosão, definição de
corrosão, corrosão eletroquímica e tipos de corrosão e fatores
influenciadores da corrosão;
 Materiais metálicos na construção civil: aço-carbono, aço
aclimável, aço zincado, aços inoxidáveis, cobre e alumínio;
 Técnicas de avaliação em campo (inspeção visual e ensaios não
destrutivos) e em laboratório (ensaios de caracterização e de
desempenho);
 Técnicas de proteção das estruturas: revestimentos orgânicos e
metálicos e proteção catódica por corrente galvânica e por corrente
impressa;
 Casos práticos de avaliação da corrosão em estruturas (metal e
concreto) e de componentes metálicos, baseado em trabalhos e
pesquisas do Laboratório de Corrosão e Proteção do IPT.

A corrosão está presente em todas as
atividades que envolvem o uso de metais
como: setor industrial, automobilístico, de petróleo
e gás, nos eletrodoméstico, nos implantes ósseo e
dentário, construção civil, etc.
Estima-se que os países gastem de 1 % a 3 % de seu
PIB no controle da corrosão e devido à necessidade
de substituição de materiais deteriorados
Para o Brasil, o custo anual pode estar na ordem de
US$ 60 bilhões

Na construção civil, a corrosão é um
tipo de deterioração que pode ser
facilmente encontrada nas estruturas
atmosféricas e seus componentes
Como exemplo...

Perda de brilho e empoamento
da pintura (exposição aos raios UV)
Manchas castanho-avermelhadas
de corrosão sobre a pintura e áreas
localizadas com seu desplacamento e
exposição de aço corroído
Acúmulo de resíduos e umidade
na junção de elementos de aço-
carbono revestido

Corrosão na região de contato
entre viga e parede de tijolos
contaminadas com sais de
cloreto.
Conjunto elevador escada em aço-
carbono pintado em bom estado de
conservação
Armadura exposta e com corrosão severa
em vigas de concreto armado de apoio do
conjunto elevador escada

Esquadrias de aço-carbono com corrosão
intensa, em especial em regiões de formação
de frestas e quinas
Corrosão
generalizada em
perfil central
Portão de aço-
carbono com
corrosão intensa
em região de fresta

Tubo de cobre com furos
vedados com massa plástica
Produtos de corrosão verdes e pites em
região de escorrimento de fluxo de solda
Pite perfurante no
lado externo
Aspecto macrográfico
da seção transversal do
tubo, evidenciando
corrosão localizada
intensa (pites)
É comum casos de corrosão em
tubulação de cobre pela
presença de resíduos de obra e
de fluxo de solda, os quais
prejudicam a formação
adequada da camada passiva.

• os parafusos são de aço zincado que se corroem
ao longo do tempo, expondo o aço-carbono;
• a corrosão do aço-carbono, resulta na formação de
íons ferrosos (Fe2+) que por oxidação formam os
íons férricos (Fe3+) que, dependendo do pH,
formam óxidos de ferro;
• o Fe3+ é muita agressivo ao alumínio, pois quebra a
camada passiva, deixando o alumínio ativo.
Caixilho de alumínio pintado
com corrosão intensa em
região de furo de instalação do
parafuso de fixação em
fachada de prédio.

Colapso de estrutura de aço-carbono: a pintura de proteção
não existia mais e alguns elementos apresentavam corrosão
acentuada, tendo-se a formação de fresta entre elemento
de ligação entre vigas/colunas.
Fresta
Elemento de ligação vigas/colunas

Os casos de corrosão ilustraram a importância do
conhecimento básico dos mecanismos de corrosão
e das técnicas de seu controle?
perda do efeito estético conferido pelo material;
paradas não programadas para reparo e ou reforço
ou substituição de material deteriorado;
prejuízo ao meio ambiente e a vida humana, por
vazamentos, quedas, desabamentos etc;
custos de intervenções.
PROTEGER A SOCIEDADE E O MEIO AMBIENTE

Princípio da corrosão:
A corrosão em meios naturais

O que é corrosão? é um processo
espontâneo, em que um metal se transforma
em íon metálico pela sua interação
(eletroquímica ou química) com o meio.
A corrosão é busca constante pelo
equilíbrio dos metais na natureza!
Exceção: ouro
MEIO
CORROSDIVO
Meio aquoso
corrosivo
+ ∆E
sólido cristalino...
estado energético...
Corrosãoeletroquímica
H2O
O2

Os processos de corrosão eletroquímica são frequentes na
natureza, ocorrendo em meio aquoso, com a formação de
uma célula de corrosão:
Diferençadepotencialecorrente
eletrônica
Correnteiônica
(eletrosferadosíons)
Transferência de carga
Fe  Fe2+ + 2e
O2 + 2H2O + 4e  4OH-
Fe2++ OH- Fe(OH)2 + H+
2Fe2++ 4OH-+ ½O2  2FeOOH + H2O
8FeOOH + Fe2++ 2e  3Fe3O4 + 4H2O
O2 + 4H+ + 4e 2H2O2H+ + 2e  H2
O2
H+
H2Oe+
e+
Fe2+

Adaptado de
WARTHA et al. 2012
Anodo
Fe  Fe2+ + 2e
solução azul
(ferricianeto de potássio)
Catodo
O2 + 2H2O + 4e  4OH-
Solução rosa (fenolftaleína)
Produtos de corrosão
(FeOOH e Fe3O4)

Produtos de
corrosão
OH- (íons hidroxila – água):
óxido de ferro II ou III (FeO , Fe2O3), hidróxido de
ferro II ou III (Fe(OH)2 , Fe(OH)3), hidróxido de zinco (Zn(OH)2)
Cl- (íons cloreto – água):
cloreto de ferro II ou III (FeCl2 , FeCl3), cloreto de zinco (ZnCl2)
SO4
2- (íons sulfato – oxidação do dióxido de enxofre (SO2),
gerado na combustão de combustíveis, dissolvido na água –
H2SO4):
sulfato de ferro II,III (FeSO4 , Fe(SO4)3), sulfato de zinco (ZnSO4)
CO3
2- (íons carbonato – gás carbônico (CO2), presente na
atmosfera, dissolvido na água):
carbonato de ferro II,III (FeCO3 , Fe2(CO3)3), carbonato de zinco (ZnCO3)
Reagem com espécies
presentes no meio

A corrosão eletroquímica é aquela que ocorre em
meios naturais pelo contato dos materiais metálicos
com a água e o oxigênio.
Solo
AtmosferaÁgua
Podemos incluir outros meios, o
concreto, produtos químicos,
alimentos...
A taxa de corrosão é controlada pela disponibilidade de
oxigênio dissolvido na solução que umidifica a superfície
do metal; pelo período de seu molhamento ou
resistividade elétrica do meio e tipo/concentração/taxa
de difusão de agentes agressivos.
E ainda, pelas características e configuração da estrutura
(projeto) e pelo tipo de corrosão.

Imagem : google.com.br/
SO2, CO2,
SO2, H2S, CO2,
Cl-
CO2, H2S
Fuligem
de resíduo
industrial
e poeira
natural
Vapor de água,
Óxidos/dióxidos
de carbono e de
enxofre, cloreto
Atmosfera

 na superfície do metal, com e sem presença de
produtos de corrosão (hidroscópicos ou não), há
períodos de formação de uma película de água:
• pela adsorção do vapor atmosférico (UR > 80%);
• por capilaridade;
• pela condensação da água (orvalho, neblina);
• por precipitação.
A chuva pode promover a lavagem ou a
contaminação da superfície e um ataque, se
for ácida: presença significativa de dióxido de
enxofre, que reage com a água, formando
ácido sulfúrico - H2SO4
Meios naturais: atmosfera

O cloreto de sódio aumenta a
condutividade da água, impede a
formação (ou quebra) a camada
passiva, diminui a umidade crítica.
 a superfície do metal é contaminada por
partículas sólida e sais de cloreto de sódio:
carreados pelo ar e presentes nas gotículas
de água (maresia).
Meios naturais: atmosfera

Classificação da corrosividade atmosférica
ISO 9223 (2012)/ ABNT 14643 (2001)
Estação de condições
atmosféricas
Quantificação de
compostos presentes
na atmosfera
(enxofre e cloreto)
Monitoramento
meteorológico
Estimativas da taxa de
corrosão por avaliação da
corrosividade atmosférica
Estação de corrosão
atmosférica natural
Exposição de
corpos de prova de
diferentes metais
Determinação da
taxa de corrosão
por perda de massa

Classificação da corrosividade atmosférica – ISO 9223
• estimar a taxa de corrosão a partir da
quantificação de contaminantes (deposição de
enxofre - SO2 e de cloreto – Cl-) e
monitoramento meteorológico (temperatura e
umidade relativa da atmosfera):
Parâmetro Valor
Temperatura (-17,1a28,7)°C
UmidadeRelativa (34a93)%
Deposiçãodeenxofre(SO2) (0,7a150,4)mg/(m2
.dia)
Deposiçãodecloreto(Cl-
) (0,4a760,5)mg/(m2
.dia)

Aço-carbono Zinco Cobre Alumínio
muito baixa ≤ 1,3 ≤ 0,1 ≤ 0,1 negligente
baixa 1,3 < T ≤ 25 0,1 < T ≤ 0,7 0,1 < T ≤ 0,6 _
média 25 < T ≤ 50 0,7 < T ≤ 2,1 0,6 < T ≤ 1,3 _
alta 50 < T ≤ 80 2,1 < T ≤ 4,2 1,3 < T ≤ 2,8 _
muito alta 80 < T ≤ 200 4,2 < T ≤ 8,4 2,8 < T ≤ 5,6 _
extrema 200 < T ≤ 700 8,4 < T ≤ 25 5,6 < T ≤ 10 _
Corrosividade
Taxa de corrosão - T (µm/ano)
• determinar a taxa de corrosão a partir da
perda de massa de CPs padrão (aço-carbono,
zinco, cobre e alumínio ) expostos nos locais de
interesse durante um ano:
* a profundidade ou o
número de pites pode
melhor indicar o
ataque ao metal
*

3 anos (1095 dias)
10 (rural/SO2 de Cubatão e umidade) - 250 µm/a
(corrosividade extrema)
7 (industrial/SO2 e umidade) - 235 µm/a
8 (marinha/NaCl – 1km da praia) - 185 µm/a
3 (urbano/H2Sdo rio e SO2 ) - 80 µm/a
(corrosividade alta)
9 (industrial/SO2 e particulado) - 55 µm/a
(corrosividade alta)
6 (urbano/SO2 e particulado) - 30 µm/a
(corrosividade média)
4 (urbana/SO2 Av. do estado)- 16 µm/a
(corrosividade baixa)
2 (rural) - 12 µm/a
(corrosividade baixa)Panossian, 1993
Aço-carbono

1 - 235 µm/a
2 - 35 µm/a
(corrosividade media)
3 anos (1095 dias)
3 anos (1095 dias)
2
2
1
1
São Paulo
(urbana/SO2 Av. do estado)
Cubatão
(industrial/SO2 e umidade)
1 - 16 µm/a
2 – 10 µm/a
Panossian, 1993
Panossian, 1993

Santo Andre (atmosfera industrial)
12 anos de exposição
adaptado de Almeida e Panossian, 1999
C 0,14 %
Cr 0,47 %
P 0,034 %
C 0,03 %
P 0,01 %
C 0,18 %
Cr 0,066 %
P 0,02 %
C 0,15 %
Cr 0,07 %
P 0,035 %

Lorena (atmosfera rural)
12 anos de exposição
adaptado de Almeida e Panossian, 1999
C 0,14 %
Cr 0,47 %
P 0,034 %
C 0,03 %
P 0,01 %
C 0,18 %
Cr 0,066 %
P 0,02 %
C 0,15 %
Cr 0,07 %
P 0,035 %

• em atmosfera de alta úmida, o período de
molhamento da superfície do metal é muito alto
e, com isso, a corrosão pode ser intensa, mesmo
não havendo a presença significativa de
contaminantes;
• em atmosfera de baixa/média agressividade: no
início, a taxa de corrosão é muito alta e, com o
tempo, diminui. Essa é menor quanto menor é a
exposição aos contaminantes e a umidade;
• em atmosfera de alta agressividade: a diminuição
da taxa pode não ocorrer e, em certos casos, até
aumentar.
Corrosividade atmosférica - taxa

Meios naturais: solo
Apresentam características ácidas ou básicas e contém
sais minerais, gases dissolvidos, microrganismos e
poluentes diversos.
• a superfície do metal tem contato direto com a
água e as partículas sólidas, ambas podem
apresentar contaminantes.
Corrosão em tubos de ferro
fundido em solo
Ensaio de
Resistividade elétrica

Meios naturais: água
Rios, lagos e subsolo e a água do mar contêm sólidos e
gases dissolvidos, microrganismos e algas, sólidos em
suspensão, sais minerais etc.
• o metal tem contato direto com a água e as
partículas, ambas podendo estar contaminadas;
• o pH da água, temperatura e velocidade de
escoamento também têm influência na corrosão.
Corrosão do aço-
carbono após
deterioração da
pintura
anti-incrustantes

Exemplo...na água:
 a presença em excesso de dióxido de carbono
(CO2) pode causar acidificação da água o que acelera
a corrosão do aço-carbono (não é comum nas águas naturais).
 a presença significativa do CO2 + carbonatos de
cálcio ou magnésio pode ter efeito oposto,
retardando a corrosão pela formação de carbonatos
insolúveis que se depositam na superfície do aço-
carbono. Esse depósito é isolante e, pode cobrir a
superfície exposta do metal.
Camada de carbonato de cálcio em
tubulação de aço-carbono

Na atmosfera:
Alumínio, cobre,
aço inoxidável,
titânio, níquel..
Insolúvel, compacta
uniforme e aderente
Forma uma barreira protetora
na superfície do metal (restrição
do acesso de oxigênio e da água)
Solúvel; ou insolúvel não
uniforme e não aderente
Não forma uma barreira
protetora na superfície do metal
Mau desempenho em
diversas condições
O contato das materiais metálicas com o ar e a
umidade resulta na formação de uma camada de
produtos de corrosão (sais, hidróxidos, óxidos):
Bom desempenho em
diversas condições

Aço-carbono...
não há formação de uma camada protetora!!!
A corrosão do aço-carbono resulta na formação de
uma camada de coloração marrom-avermelhada
porosa e solúvel e de baixa aderente ao metal, deste
modo, é uma camada permeável a água e o oxigênio.
Portanto, não deve ser utilizado sem proteção!
Aço-carbono: composto de ferro e pequena porcentagem de
carbono (no máximo 2 %) e de elementos residuais do processo de
fabricação (minérios e coque), pincipalmente, fósforo, enxofre,
manganês e silício. Nas estruturas é comum o uso de baixo teor de
carbono (< 0,3%).

Aço-carbono
O uso do aço-carbono se justifica em razão do
seu custo e propriedades mecânicas:
• resistência;
• ductilidade;
• tenacidade
• dureza etc.
Proteção do aço-carbono:
• revestimento metálico e ou
orgânico;
• encapsulamento: concreto;
• proteção catódica (água e solo);
• inibidor (pouco usado na
construção civil).

Aço aclimável...
também conhecido como patinável, baixa liga etc.
Há formação de uma camada protetora visível que
confere um acabamento estético!
Aço aclimável: ligas de ferro com baixa porcentagem de cobre (0,2 % a
0,5 %) e fosforo (< 0,1 %), dentre outros como cromo, níquel em
combinações específicas, conforme a siderúrgica produtora.
Passarela Miguel Reale
(constructalia.com)
Ao ser exposto às variações
do clima, daí o seu nome
aclimável, inicia-se a
formação de uma camada
compacta, uniforme,
aderente e pouco solúvel.

Açoaclimável
Aço-carbono
gerdau.com.br/arquivos-tecnicos
Panossina, 1993
...no aço aclimável, a fase amorfa é rica em óxidos de cobre
e de outros elementos de liga. Nessa fase, o dióxido de
enxofre (SO2) reage com os elementos metálicos, formando
sulfatos básicos de baixa solubilidade, que se precipitam
entre os poros das camadas de óxidos, selando-os. Na
presença moderada de íons cloreto também há formação de
cloretos de cobre básicos insolúveis.
Assim como no aço-carbono, predomina a formação de
produtos de corrosão de mesma natureza (α-FeOOH: goethita, α-
FeOOH e/ou γ-FeOOH: lepidocrocita e pequenas ilhas de Fe3O4: magnetita), no
entanto...

Aço aclimável:
Compete com o aço-carbono, pois:
• confere acabamento estético (formação da pátina);
• maior resistência à corrosão.
Cuidado:
• a exposição a uma ambiente muito agressivo,
constante escorrimento de água ou isolamento
(gravação no solo, cobertura por vegetação)
prejudica bastante a formação da pátina e, assim,
a resistência à corrosão;
• a restrição ao intemperismo (ciclos de umedece/seca),
também prejudica a formação da pátina.

Há formação de uma camada superficial protetora invisível!
Aço inoxidável: liga de ferro contendo no mínimo 12 % de cromo,
podendo conter também níquel, molibdênio e outros elementos para
conferir melhores propriedades. Os mais comuns são os austeníticos,
ferríticos, martensíticos, dúplex.
Aço inoxidável
Os mais usados na construção civil
são os austeníticos (18 % de cromo
e 8 % de níquel), desde painel de
revestimento externo e interno,
piso, azulejo, pia, corrimão/guarda-
corpo, porta e esquadria,
decoração, mobiliário etc.
enecelinox.com.br

Compete com o aço-carbono comum e aclimável pois:
• facilidade de limpeza, inclusive pichações, e acabamento
estético (desde o fosco até o espelhado e revestimento);
• boas propriedades mecânicas.
Cuidado:
• sofre corrosão localizada: condições de frestas;
estagnação de água, areia, produtos de corrosão
permeáveis; incrustações marinhas) e seleção
inadequada de material ou defeitos metalúrgicos.
• apresenta a propriedade de se manter passivo em muitos
meios, sendo a resistência à corrosão obtida,
principalmente, pela reação do cromo com o oxigênio e
umidade atmosférica.
Aço inoxidável

Alumínio
Há formação de uma camada protetora!!!
O alumínio apresenta bom
desempenho porque na atmosfera
há formação de uma camada de
óxido de alumínio de caráter
protetor e invisível. Como essa
camada é muito fina, o alumínio
usado na construção civil é sempre
anodizado.
http://revistavidroealumi
nio.com.br/
Usado em coberturas,
revestimentos, esquadrias
(portas, janelas, vitrôs),
guarnições etc.

Camada artificial de proteção de óxido de alumínio,
muito mais grosso do que a que se forma
naturalmente, com espessura de alguns
micrometros até 25 µm.
Mais fino mais brilhante, mais
grosso, mais opaco.
Anodização
Depois de anodizar, faz-se a
selagem, em que se pode
adicionar corantes
Também é comum o alumínio ser pintado
com tinta em pó, epóxi ou poliéster

Cobre
Há formação de uma camada superficial protetora!
Foi e ainda é usado em metais
sanitários, sendo revestido com
cromo decorativo (Ni/Cr).
Atualmente, está sendo
substituído por plástico cromado.
Também é muito usado em
tubulação de água quente e de
incêndio e, atualmente, como
revestimentos decorativos.
aecweb.com.br
alcopla.com.br
Edifício Vera Cruz na Faria Lima – cobre

Reações
anódicas e catódica

Catodo
Mais nobre, ocorre redução
(ganho de elétrons)
2H+ + 2e  H2
(meio ácido e meio desaerado)
O2 + 2H2O + 4e  4OH-
2H2O + 2e  H2 + 2OH-
(meio neutro e meio alcalino aerado)
O2 + 4H+ + 4e  2H2O
(meio fracamente ácido aerado)
Anodo
Menos nobre, ocorre oxidação
(perda de elétrons)
Fe  Fe2+ + 2e
Fe2+ + OH- Fe(OH)2 + H+
2Fe2+ + 4OH- + ½O2  2FeOOH + H2O
8FeOOH + Fe2+ + 2e-  3Fe3O4 + 4H2O
Fe2+ + 6Cl-  FeCl6
-3
FeCl6
-3 + 2OH- Fe(OH)2 + Cl-

Porque aparecem regiões anódicas
e catódicas?
• o metal é heterogêneo (corrosão generalizada);
• quebra localizada da camada passiva (corrosão
por pite) e gradiente de concentração (frestas);
• precipitação ou segregação de compostos
(corrosão intergranular);
• pares galvânicos: metais diferentes com
reatividades diferentes (corrosão galvânica).

Por que aparecem regiões anódicas e catódicas?
Porque o metal é heterogêneo !!!
Exemplo:
Corrosão generalizada do aço-carbono,
sendo a fase ferrita o anodo (menos
nobre) e, a fase cementita, o catodo
(mais nobre).
Ferrita, ferro , (cor branca):
Cementita, Fe3C, (cor cinza):
Catodo eficiente para as reações de
redução da O2 e H2O, tendo influência
tanto a sua forma como distribuição
aço-carbono
eletrólito

Outros exemplos de corrosão atmosférica:
Corrosão generalizada
do aço-carbono zincado
Corrosão
generalizada de
aços inoxidáveis

 quebra localizada da camada passiva:
Exemplo:
Corrosão por pite em aço
inoxidável, sob depósito de
massa celulósica
contaminada com cloretos.
Pites
 gradiente de concentração:
Corrosão em fresta em aço inoxidável, sob
dispositivo plástico em que havia restrição de
acesso de oxigênio.
Exemplo:

aproveitando............Corrosão por pite
É um tipo de corrosão que se caracteriza pelo ataque em
pequenas áreas de uma superfície que se mantém passivo
• geralmente tem diâmetro igual ou menor do que a sua
profundidade. Podem ter formas diversas, preenchidas
ou não;
• é perigosa, pois nem sempre é perceptível: a
degradação ao longo da superfície aparente do metal é
pouca se comparada à profundidade que o pite pode
atingir!

aproveitando...............Corrosão em fresta

• é uma das formas de ataque aos metais passiváveis
mais incidente e menos reconhecida: parafusos,
arruelas, juntas sobrepostas, gaxetas, depósitos de
superfície, além de outras heterogeneidades
superficiais;
• para ocorrer, a fresta deve ser suficientemente grande
de modo a permitir o acesso do meio corrosivo, mas
também, deve ser suficientemente pequena para
restringir o transporte de elementos e substâncias.

Célula oclusa
Anodo e Catodo fisicamente separados;
há dificuldade de mistura do eletrólito do
A (anólito) com o eletrólito do C (católito);
com o tempo, há alterações dos meios:
o eletrólito do A acidifica (produção de H+ e
consumo de OH-) e o do C alcaliniza
(consumo de H+ e produção de OH-)
A
C
Depósitos de
partículas, produtos
de corrosão...
Frestas
Pites e trincas
C
A
A
C

O2 O2O2 O2
O2O2
O2
O2
O2
Alta
concentração
de oxigênio
(catodo)
O2
Baixa
concentração
de oxigênio
(anodo)Eletrólito
O2 O2 O2
O2
Ferrugem

 composição variável na liga;
 precipitação ou segregação de compostos:
Exemplos:
Corrosão intergranular em aço inoxidável
devido à composição variável
(liga não-homogênea)
Corrosão intergranular em alumínio
após ensaio de imerso por 6 h em
solução de cloreto de sódio e peróxido
de hidrogênio.
Precipitação no contorno de grão de carboneto
de cromo, com empobrecimento do cromo nas
vizinhanças, onde ocorreu a corrosão

 deformação superficial do metal:
Exemplos:
Corrosão se inicia na borda (cabeça)
e na ponta dos pregos submetidos a
deformação mecânica (átomo em
estado energético mais ativo):
Corrosão generalizada em porca,
sendo mais significativa nas bordas
onde se inicia:

 pares galvânicos:
Zinco
Alumínio ativo
Zinco ativo
Aço ou ferro
Aço inoxidável ativo
Níquel ativo
Cobre
Aço inoxidável passivo
Titânio
Ouro
Série Galvânica:
MENOS NOBRE: significa que tem mais tendência à corrosão –
perde elétrons (ANODO).
MAIS NOBRE: significa que tem menos tendência à corrosão –
ganha elétrons (CATODO).
aço-carbono
Aço inoxidável
Cobre
-
+

aproveitando....Corrosão galvânica
Metal que tem mais
tendência à corrosão: sobre
sua superfície ocorrem as
reações anódicas.
Dois metais dissimilares num mesmo
meio e com contato elétrico:
ocorre a corrosão do menos nobre:
Metal que tem menos
tendência à corrosão: sobre
a sua superfície ocorram as
reações de redução.

polietileno
Corrosão em união de aço-carbono zincado em
contato com conjunto rosca de latão/tubo de
cobre em linha enterrada de transporte de gás.
Ocorreu perfuração da conexão após em torno
de 2 anos de instalação.Corrosão perfurante
Seção transversal de uma união nova e
com perda de material por corrosão
intensa na área em contato com o solo

Colégio Adventista do Centenário _Curiiba
(cbca-acobrasil.org.br)
Passarela Eusébio Matoso _SP
(planetasustentavel.abril.com.br)
Estação de metro Botafogo_RJ
(metalica.com.br)
Projeto

• evitar parcial gravação no solo ou parcial imersão na água;
• evitar parcial embutimento em concreto ou argamassas;
Ver ABNT 8800 e EN ISO 12944...
Controle: ainda no projeto, considerar as condições que
podem afetar o desempenho das estruturas/componentes
ao longo do tempo, como exemplo:

• evitar arestas vivas, respingos de
solda que são locais de falha
prematura da pintura;
• prever acesso de pessoas e equipamentos para
inspeção e manutenção periódica.
• dar preferência para a soldagem
contínua em vez de fixação de
parafusos;

Controle: não utilizar metais dissimilares, caso
contrário, tem de isolá-los eletricamente ou revestir.
Evitar contato da estrutura com componentes
metálicos (exemplo: caixilho de alumínio/aço) e
utilizar solda com características similares.
Zn  Zn2+ + 2e-
O2 + H2O + 4e-  4OH-
Cu2+ + 2e-  Cu

Controle: a caracterização prévia do material
metálico e a realização de ensaios no meio de
exposição permitem verificar se há defeitos de
fabricação ou precipitações na regiões de solda
que podem torna-lo mais susceptível à
corrosão.

Ensaios de corrosão
Os ensaios são realizados para avaliar o
comportamento dos metais em meios
específicos, entender os mecanismos da
corrosão e avaliar sistemas de proteção.

Ensaios naturais – campo
Realizados em meio natural, com corpos de
prova condicionados em diferentes
condições de exposição, com ou sem: tensão
aplicada, contaminação, dispositivos fixados
etc

Ensaios artificiais – em laboratório
Realizados em câmaras, por meio de imersão
parcial ou total em meio líquido ou somente a
atmosferas ou gases específicos, com uso de
vidrarias, dispositivos diversos e equipamentos,
normalizados ou não.
câmara: névoa salina, úmida,
climática/ cíclica/, intemperismo,,
dióxido de enxofre, carbonatação etc.

Ensaios artificiais – em laboratório
imersão: exposição parcial ou total a
líquidos, podendo variar desde um CP
imerso em béquer até em autoclave.
Avalia materiais, meios e condições
adversas (fluxo de líquido e gases,
aquecimento e pressão), sistema de
proteção (inibidores, biocidas, proteção
catódica).
atmosférico/gás/vapores: exposição
parcial ou total a vapores/gases
emanados por meio líquido
ou pó ou injetados
artificialmente ao meio.

Ensaios associados à solicitação
mecânica: os corpos de prova são
submetidos a tensões estáticas, ou
cíclicas e expostas a um meio.
Ensaios eletroquímicos: medidas de
potencial de eletrodo, curvas de
polarização, impedância eletroquímica,
voltametria, utilizada na avaliação de
materiais, principalmente
atividade eletroquímica e
verificação da eficiência de
sistemas de proteção.

Ensaios em protótipos
Condições simuladas às de
campo, podendo ser acelerados
ou não.
São usados para fazer previsões
de vida útil e avaliar sistemas de
proteção mais similares ao
campo, sendo considerado
alterações naturais (ao longo do
tempo) e condições de
uso/meios.

Microscopia e análise metalográfica.
análise e determinação de elementos
químicos por meio de espectroscopia de
dispersão de energia - EDS e composição
química por meio de difração de raios X
– DRX (microscópio eletrônico de varredura e
difratômetro).
medida e análise da geometria e
rugosidade de superfícies (microscópio
confocal).
Corpo de prova metalográfico
para análise microscópica
aço zincado corroído

Revestimentos
orgânicos e
metálicos
Ensaios

Revestimento orgânico e
metálico, estudo de casos e
ensaios
MEIO
PROTEÇÃO
CATODICA
Mudar ou
condicionar o
meio: controle
de pH, adição
de inibidores, ...
Interposição
de barreira
entre o
metal e o
meio
METAL
PROTEÇÃO
SUPERFICIAL
substituir o
metal por
outro que não
reaja com o
meio ou que
reaja com
velocidade
desprezível
Fornecer
energia ao
metal:
proteção
catodica

ADERÊNCIA
BAIXA PERMEABILIDADE
FLEXIBILIDADE
Propriedades

Proteção catódica
RESINA PIGMENTO
A Ç O
Tinta rica em Zinco
Os veículos mais utilizados nas tintas ricas em zinco são: epóxi e
silicato de etila. Como o zinco é metal anfótero não é recomendado
o seu uso em locais altamente agressivos, principalmente em meios
ácidos ou alcalinos.

AA CC
AçoAçoAço
AA CC AA
Camada de íonsCamada de íons
depositadosdepositados
AA CC AA CC AA
AçoAçoAço
Proteção anódica
Enquanto o meio
corrosivo não atravessa
a película o pigmento
não funciona, ou
melhor, não tem
oportunidade de atuar
Durante a travessia do
meio corrosivo, os Íons
fosfato, cromato ou cálcio
se dissociam formando
camada impermeável
junto à área anódica,
impedindo a sua corrosão

A norma EN ISO 12944...
descreve esquemas de proteção
anticorrosiva, considerando diferentes
graus de durabilidade, para
estruturas de aço-carbono e de
baixa liga, sem e com revestimento
metálico, expostas a ambientes
naturais (solo, ar e água).

Parte 1 Introdução
Parte 2 Classificação da corrosividade do ambiente
Parte 3 Considerações sobre o projeto
Parte 4 Tipos de superfície e técnicas de seu preparo
Parte 5 Esquemas de pintura anticorrosiva
Parte 6 Ensaios de desempenho (em laboratório)
Parte 7 Execução e supervisão de trabalhos de pintura
Parte 8
Desenvolvimento de especificações para obras
novas e obras existentes em manutenção
EN ISO 12944
TINTAS E VERNIZES – PROTEÇÃO CONTRA
A CORROSÃO DE ESTRUTURAS DE
AÇO POR SISTEMAS DE PINTURA.

ISO 12944
Especificação do fornecedor
Categoria de corrosividade atmosférica
Vamos ver um exemplo para 15 anos...

ISO 12944 Corrosividade em água e solo
Vamos ver um exemplo para 15 anos...
Especificação do fornecedor

Ácidos
Álcalis
Solventes
Abrasão
Impacto
Umidade
As alifáticas são mais
resistentes aos raios
ultravioleta do que as
aromáticas: melhor retenção
de cor e de brilho.
Os poliuretanos aromáticos
amarelecem com o tempo.
Resistentes
Grande resistência física e química.
A associação com resina acrílica, forma as tintas
poliuretanas acrílicas. O agente de cura é à base de
isocianato aromático ou alifático.

Grande resistência física e química, mas há
amarelamento, perda de brilho e empoamento em
ambiente externo (intemperismo).
Há dois tipos de catalizadores do polímero epóxi:
amina ou amida.
dependendo da natureza química do
catalizador, teremos propriedades diferentes...

Cura com amina
(epóxi poliamina)
Resistentes
Ácidos
Álcalis
Solvente
“Menor” resistência
Umidade
Difícil aplicação com
UR alta
Cura com amida
(epóxi poliamida)
Resistentes
Umidade
Maior flexibilidade
Fácil aplicação com
UR elevada
“Menor” resistência
Ácidos
Álcalis
Solventes

• Primers/tinta de fundo: óxido de ferro
(proteção por barreira), epóxi isocianato
(substratos não-ferrosos) e epóxi rica em
zinco (proteção por barreira e galvânica) etc.
• Alcatrão ou livre de alcatrão (Tar free);
• Tolerante surface: aplicável sobre áreas
com oxidação.
• Epóxi sem solvente (low VOC ) e a base de
água: ecologicamente corretas.
• Epóxi de alta espessura, cura rápida, alto
desempenho: custos + eficiência.

 Oferece proteção por barreira e atua como
sacrifício, protegendo galvanicamente o
substrato ferroso:
 Encontrada na forma de tinta epóxi rica em
zinco ou a base de etil silicato de zinco;
 É amplamente utilizada (áreas industrial/
naval/ off shore);
Fundo em sistemas de proteção do aço-
carbono em ambiente agressivo:
Tintas ricas em zinco

Tintas ecológicas: altos Sólidos / low VOC
Solvente
Resina
Pigmento
Solvente
não-volátil
volátil
Resina
Pigmento

VOLÁTEIS
NÃO-VOLÁTEIS
ÁGUA
SOLVENTE
RESINA
PIGMENTOS
É necessária uma pequena porcentagem
de solvente (menor que 5%).
Tintas à base de água

Tintas epóxi Novolac de alta resistência química,
abrasão, temperatura e proteção por barreira
Toleram camadas leves de oxidação e aplicada em
1 única demão. A epóxi modificada aceita ainda
aplicação com UR alta...
Tintas de alto desempenho

Aço aclimável
pintura
De modo geral, admite-se que o uso da
pintura pode aumentar a sua vida útil, no
entanto, não é uma prática recomendada

Em estruturas existentes, o revestimento
do aço aclimável é recomendado quando
às condições são desfavoráveis para a
formação da pátina:
 ausência de condições de molhamento/
secagem;
 atmosfera muito contaminada por íons SO2
e/ou Cl-.
Há necessidade de que o esquema de pintura
selecionado seja aplicado sobre uma superfície
adequadamente preparada!

Aço zincado
pintura
A pintura pode aumentar a vida útil e conferir
acabamento estético, sendo necessária em ambientes
de alta agressividade.

Condições do substrato:
• superfície galvanizada sem corrosão
(galvanizado novo);
• superfície galvanizada com área de
corrosão localizada;
• superfície galvanizada com área de
corrosão generalizada.
Norma Petrobras N1021/Norma ABNT 10253 :
Pintura de superfícies galvanizadas, ligas ferrosas e
não ferrosas (aço inoxidável e alumínio) e
materiais compósitos e polímeros:

Preparo _ Norma ABNT 10253: Zincado novo:
Tratamento químico (fosfatização – ABNT NBR 9209)
• 1 demão de tinta de aderência: resina epóxi curada com
isocianato alifático, pigmentada com óxido de ferro;
• aplicar as demãos de tintas subsequentes do esquema
especificado...
Jateamento abrasivo para as zincadas a quente
• limpeza (desengordurar a superfície com solvente - ABNT
NBR 7145).
• jateamento abrasivo ligeiro (remoção ≤ 10% da espessura
do ZN);
• 1 demão da tinta de aderência: epóxi-isocianato alifático
ou cromato básico de zinco/polivinil butiral;
• aplicar as demãos subsequentes do esquema
Tratamento mecânico (NBR 7346 e NBR 7347)

Zincado envelhecido:
Sem corrosão _Tratamento mecânico (NBR 7346 e NBR 7347)
• limpeza (desengordurar a superfície com solvente - ABNT
NBR 7145).
• 1 demão de tinta de aderência: epóxi-isocianato alifático...
• demãos de tintas subsequentes do esquema especificado...
Com corrosão vermelha _Jateamento abrasivo (zincadas a
quente)
• limpeza (desengordurar - ABNT NBR 7145).
• jateamento abrasivo ao metal quase branco, grau Sa 2 ½
(ABNT NBR 7348);
• 1 demão da tinta de aderência: epóxi-isocianato alifático
ou cromato básico de zinco/polivinil butiral;
• demãos de tintas subsequentes do esquema especificado...

Revestimento metálico:
Metal ou liga metálica aplicada sobre
substrato metálico ou não-metálico para:
 proteger o substrato contra a corrosão;
 melhorar propriedades físicas e mecânicas
do substrato como: resistência à abrasão,
resistência ao desgaste, condutividade elétrica,
auxiliar em operações de conformação;
 Proporcionar aspecto decorativo;
 alterar dimensões originais.

 imersão a quente: zinco é o mais utilizado;
 aspersão térmica: zinco e alumínio etc;
 Eletrodeposição.
Cada um dos processos produz um
revestimento com características específicas,
sendo que cada um deles apresenta vantagens
e desvantagens
Revestimento metálico

Além de formar uma barreira, forma par galvânico
com o substrato de aço, protegendo por sacrifício.
O revestimento de zinco obtido pelo processo
de imersão a quente é amplamente utilizado no
combate à corrosão.

ARMADURAS ZINCADAS
(SERÁ ABORDADO NA PROXIMA PALESTRA)

Zinco
fundido
Aço-carbono
A presença de Zn puro na camada externa é
função da velocidade de resfriamento: muito
lento acarreta espessura muito fina ou
mesmo inexistente de Zn puro.
O aço reage com o zinco
fundido, formando
camadas cada vez mais rica
em Zn, conforme o
aumento da distância em
relação ao substrato.

 velocidade da reação metalúrgica entre
revestimento e substrato
 composição do substrato e do banho
 tempo de imersão (maior tempo, maior
espessura)
 velocidade de remoção (maior velocidade
de remoção, menor espessura)
A natureza e a espessura de cada uma das
camadas do revestimento de zinco é
bastante dependente:

Metalização
Depositadas partículas de metais na superfície do metal por
meio de aspersão térmica. A camada formada confere efeito
estético e proteção contra corrosão, desgaste etc. N-2568
O material é fundido no
bocal da pistola e
aspergido, através de jato
de ar comprimido, em
direção ao substrato.
Metalica.com.br
Metais que podem ser depositados por aspersão
térmica são, na maior parte dos casos: alumínio,
zinco, ligas de zinco/15% alumínio e liga
alumínio/5% magnésio

Além de substrato metálico, a aspersão térmica pode
ser feita sobre concreto: oferece proteção por barreira
e atua como sacrifício, protegendo galvanicamente a
armadura conectada eletricamente ao mesmo.
ΔVZn/Fe
ΔVAl/Fe

Ensaios-
revestimentos
orgânicos

É feita por espectroscopia na região do
infravermelho, uma vez que cada resina
possui um espectro característico
2500 2000 1500 1000
número de onda cm-1
Identificação da resina

Sólidos por volume
É a quantidade de tinta que fica sobre o
material após a evaporação do solvente
É usado para medir as camadas individuais da
película durante a pintura
Tinta úmida (200 µm)
Película seca (100 µm)
S.V. = 50%

112
Retenção
de
solvente
Bolhas
Empolamento
Blisters
Tempo de secagem

Determinação da Espessura
Método magnético
Fm 
e
1
e
Aço-carbono
O método magnético baseia-
se na força de atração
magnética entre um imã
permanente e o substrato,
influenciada pela presença do
revestimento.

Determinação da Espessura
Método corrente Foucault
Também conhecido como
eddy current, baseia-se na
diferença de condutividade
entre o revestimento e o
substrato.
e
Alumínio
úmida
Seca

Xn
Yn
XnYn
Uma aderência
deficiente pode levar
ao destacamento do
revestimento e expor o
substrato às mais
variadas condições de
agressividade.
Aderência
Corte em X

Aderência
Pull Off
8 MPa - A/B e B/C
8 MPa - B/C
4 MPa - A/B e -/Y
4 MPa - B/C e -/Y
Entre a 1a demão e o substrato
Entre a 1a e a 2a demão.
Entre o adesivo e a tinta.
Entre o adesivo e o dolly.
A/B
B/C
-/Y
Y/Z

2H+ + 2e- H2
Fe Fe++ + 2e
Descolamento catódico
Diâmetro do defeito = 6 mm
Área destacada = 78,50 cm2
DCE = ?
A
πR2
D (DCE)

• resistência à névoa salina
• resistência ao dióxido de enxofre
• resistência à umidade
• corrosão/intemperismo
• imersão
• intemperismo natural...
Desempenho

enferrujamento;
empolamento;
corrosão subcutânea (na região da incisão).

PROTEÇÃO
CATODICA
Fornecer
energia ao
metal:
proteção
catodica

É reconhecida como a técnica que melhor pode proteger, a
longo prazo, as estruturas contra a corrosão.
Princípio: estabelecer um fluxo de corrente que torna o
aço-carbono catodicamente protegido.
Corrente impressa: o fluxo de corrente de proteção
é fornecido por uma fonte externa permanente de
energia elétrica (retificador). Neste sistema adota-
se anodo inertes.
Anodo de sacrifício: o fluxo de corrente de
proteção é fornecido por anodos consumíveis
em contato elétrico com o aço-carbono

• o anodo e o catodo dentro do
mesmo eletrólito;
• o eletrólito tem que ser condutor;
• o anodo e o catodo conectados
eletricamente.
Sistema de proteção catódica

Magnésio
Alumínio
Zinco
Ferro
-2,36
-1,66
-0,76
-0,44

Esquema simplificado de um sistema de
proteção catódica galvânica
Anodos galvânicos
Tubo enterrado

RECIPIENTE
Cu
ÁGUA DO MARMAIS NEGATIVO
QUE O COBRE
Cabo elétrico isolado
Circulação de uma corrente elétrica entre
metais distintos: sentido do menos nobre
(mais negativo) para o mais nobre (positivo)
Zn

RECIPIENTE
Cu
ÁGUA DO MAR
Cabo elétrico isolado
Zn
Circulação de uma corrente elétrica
entre metais distintos:
o menos nobre corrói

Estruturas de pequeno porte, porque
grandes estruturas requerem grandes
massas de anodo
Vantagem:
não está sujeito a interrupções no seu
funcionamento
Sistema de proteção catódica –
Anodo de sacrifício

Os anodos, geralmente, são inertes
Grafite
Fe-Si-Cr
Ti revestido
Pb-Sb-Ag
Ti platinizado
Nb platinizado
água do marsolos, água
doce e água do
mar
Fe-Si
Solos e água
doce
Corrente impressa

c.c
corrosão
Corrente impressa

Critérios para Proteção Catódica
Obs: As BRS (bactérias redutoras de sulfato)
consomem o hidrogênio gerado da região
catódica, provocando sua despolarização
(SO4
-2 + 8 H  S-2 + 4H2O).
ELETRÓLITO SEMI-CÉLULA POTENCIAL ≤
Solos Normais
Cu/CuSO4
- 0.850 Vcc
Solos com BRS - 0.950 Vcc
Água do Mar
Ag/AgCl
- 0.800 Vcc
Fundo do mar com
BRS
- 0.900 Vcc

• resistividade do meio;
• potencial estrutura-eletrólito;
• pesquisa de corrente de
interferência;
• eficiência do revestimento;
• corrente de proteção.
Projeto e Monitoramento

- 1,05 V
- 0,78 V
- 0,81 V
Anodo
Vista Área da Posição Anodo em
tubulação enterrada

- 1,04 V
- 0,79 V
- 0,82 V
Anodo

- 1,00 V
- 0,81 V
- 0,83 V
Anodo

Muito
Obrigada
pela
atenção!
aaraujo@ipt.br
lcp@ipt.br

Vídeo – Lab. De Corrosão e Proteção
Google: IPT + Corrosão

Metais na construção civil: corrosão e proteção

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