Patologia do aço: saiba como proteger o material contra corrosão
A forma de manifestação depende do material, do meio de exposição, da combinação metal/meio e de associações inadequadas de dois ou mais metais diferentes. Entenda.
Avaliação da estrutura de um píer com estacas com camisa metálica e concreto armado (Foto: Divulgação_IPT)
O aço oferece uma combinação de alta resistência, baixo custo e facilidade de fabricação. Porém, uma das principais manifestações patológicas desse material é a corrosão, que pode diminuir a sua vida útil. “A corrosão do aço-carbono e de outros materiais metálicos expostos a meios corrosivos, como água, concreto, solo, produtos químicos e a própria atmosfera, ocorre devido à transferência de espécies entre o metal e o meio”, explica Adriana de Araújo, pesquisadora do Laboratório de Corrosão e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT). Ela completa: “Neste processo, os metais perdem elétrons, que ficam na forma de íons e reagem com outras espécies existentes no meio, formando óxidos, sais, hidróxidos, conhecidos como produtos de corrosão”.
TIPOS DE CORROSÃO
De acordo com a pesquisadora, a corrosão pode se manifestar de diversas maneiras, dependendo do material, do meio de exposição, da combinação metal/meio, de associações inadequadas de dois ou mais metais diferentes etc. Os tipos mais conhecidos e de maiores interesses práticos são a generalizada, a localizada, e também a corrosão resultante da conexão de metais diferentes, conhecida com galvânica. Veja a seguir como acontece cada uma delas.
CORROSÃO GENERALIZADA
A corrosão generalizada é um dos tipos de desgaste mais comuns nas estruturas das construções atmosféricas. Pode ser percebida pela formação de camada de produtos de corrosão em toda a extensão do metal exposto ao ambiente. Costuma atingir grandes áreas de uma dada estrutura ou componentes das construções, sobretudo suas fachadas. A maioria dos metais e das ligas metálicas sofre corrosão generalizada, que, apesar do nome, não atinge de maneira uniforme toda a superfície do metal. É por isso, inclusive, que a superfície corroída se torna irregular.
As áreas que corroem (liberação de elétrons) são chamadas de anódicas, enquanto as que não corroem (recebem os elétrons, ocorrendo reações com elementos do meio aquoso) são chamadas de áreas catódicas. Neste tipo de corrosão, as áreas anódicas e catódicas são distribuídas aleatoriamente na superfície, e é por essa razão que acontece esse aspecto generalizado da corrosão. Essa separação acontece em função da heterogeneidade do material, de regiões deformadas mecanicamente, da presença de inclusões e de microconstituintes de ligas, entre outros fatores.
CORROSÃO LOCALIZADA (POR PITE)
A corrosão por pite costuma ocorrer em metais passiváveis (aqueles que recebem película protetora de óxidos do metal, também conhecida como película passivante), manifestando-se pela formação de furos no metal, gerando pequenos poços localizados. Ânions cloreto, hipoclorito e brometo provocam esse tipo de corrosão. Especialmente os cloretos são os responsáveis pela maior parte dos casos de corrosão por pites.
CORROSÃO LOCALIZADA (EM FRESTAS)
Em geral, a corrosão em frestas acontece em uma área localizada e costuma acometer os metais mais resistentes, como o titânio, o alumínio e os aços inoxidáveis. Esse tipo de desgaste também pode ocorrer em metais ferrosos e em outras ligas menos resistentes, que são expostos a ambientes oxidantes ou passivantes. De qualquer maneira, essa situação restringe-se a frestas demasiadamente estreitas, que são formadas quando são utilizados parafusos ou arruelas, presentes também em juntas sobrepostas e depósitos de superfície, além de outras diversidades superficiais, como, por exemplo, trincas e outras deformidades metalúrgicas.
CORROSÃO GALVÂNICA
Este é, possivelmente, o tipo de corrosão mais encontrado, especialmente em estruturas que ficam expostas a ambientes marinhos, como torres de geradores eólicos e plataformas de petróleo, por exemplo. Ela é caracterizada por um processo eletroquímico, que normalmente ocorre entre metais ou duas ligas metálicas dissimilares, conectadas eletricamente e em contato com o meio corrosivo. Nesse tipo de corrosão, o metal menos-nobre (também chamado de ânodo) corrói e protege galvanicamente o metal mais nobre (cátodo). A ocorrência e a intensidade desse processo dependem, entre outros fatores, da condutividade do meio, do potencial de corrosão e da relação de área metal mais nobre ou menos nobre.
PREVENÇÃO DE PATOLOGIA
Para evitar todos esses tipos de corrosão, o aço – assim como qualquer outro elemento estrutural – deve passar por um processo de manutenção e prevenção de patologia decorrente do uso e do tempo.
Para Heloísa M. Maringoni, engenheira da Cia de Projetos, é necessário levar em conta alguns fatores para proteger o aço das agressões do meio: escolha do material, pintura, galvanização e, em particular, os detalhes da composição das peças, sua fixação e interfaces com demais elementos estruturais. “Para protegê-lo no caso de incêndio, o aço sofre grandes deformações sob altas temperaturas, por isso deve ser revestido por elementos que retardem o processo de deterioração, seja por recobrimento com elementos inertes ao fogo ou por pinturas intumescentes”, esclarece a profissional.
São muitas as medidas de proteção e controle da corrosão do aço, mas há quatros formas comprovadas que podem (e, às vezes, devem) ser adotadas:
• Substituir o material metálico por outro tipo mais resistente à agressividade do meio de exposição ou que apresente taxa de corrosão pouco significativa. No caso de estruturas de concreto armado, pode-se substituir o aço-carbono de armadura por ligas especiais, incluindo armaduras de aços inoxidáveis ou de material não metálico. É possível, ainda, desenvolver concretos mais densos e resistentes ao ingresso de substâncias potencialmente corrosivas às armaduras de aço-carbono
• Modificar o meio de exposição que o material está presente, usualmente restrito a sistemas fechados, já que o meio pode ser condicionado com controle do pH ou da adição de inibidor de corrosão. No caso de componentes de concreto armado, é possível mudar o meio de embutimento da armadura pela realcalinização ou extração de cloretos no concreto de seu cobrimento, como também adicionar inibidor de corrosão no concreto fresco ou na sua superfície (no caso de elementos existentes)
• Interpor barreiras entre o meio e o metal, em geral feito graças ao seu revestimento superficial, com material orgânico (pintura epóxidica ou poliuretânica) ou inorgânico (revestimentos metálicos). No caso de estruturas de concreto armado, o revestimento pode ser feito tanto na superfície do concreto (material orgânico) como na superfície da armadura de aço-carbono, com revestimento de zinco (galvanização) ou revestimento dúplex (aspersão de zinco e pintura epóxidica). Essas mesmas proteções se aplicam a estruturas metálicas atmosféricas, sendo a mais comum a galvanização do aço-carbono ou a aplicação de esquemas de pintura de alto desempenho
• Aplicar um potencial externo (proteção catódica) para a redução do potencial eletroquímico do sistema metal/meio para valores mais negativos do que o potencial natural de corrosão do sistema, reforçando sua imunidade contra a corrosão ou reduzindo a uma taxa de corrosão pouco significativa. Quando se trata de estruturas metálicas enterradas ou imersas em água do mar, por exemplo, certamente é a forma mais eficaz. No caso de estruturas/componentes de concreto armado, esse tipo de proteção é mais usual em sistemas de recuperação, com uso de ânodo de sacrifício fixado junto à armadura exposta na região a receber o material de reparo.
Dentre todos os métodos mencionados, o revestimento superficial por meio da pintura é o mais comum na proteção anticorrosiva de estruturas e componentes metálicos ou de concreto armado ou protendido, justificado, principalmente, pela sua versatilidade de aplicação e pelo acabamento estético que confere aos substratos.
COLABORAÇÃO TÉCNICA
Adriana de Araújo – Pesquisadora do Laboratório de Corrosão e Proteção do Instituto de Pesquisas Tecnológicas (IPT).
Heloísa M. Maringoni – Engenheira Civil - Cia de Projetos
