corrosÃo em estruturas de concreto...

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GIULLIANO POLITO

CORROSO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: CAUSAS, MECANISMOS,

PREVENO E RECUPERAO

Belo Horizonte

Universidade Federal de Minas Gerais

Janeiro / 2006

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GIULLIANO POLITO

CORROSO EM ESTRUTURAS DE CONCRETO ARMADO: CAUSAS, MECANISMOS,

PREVENO E RECUPERAO

Belo Horizonte

Universidade Federal de Minas Gerais

2006

Trabalho de concluso de curso apresentado a

Universidade Federal de Minas Gerais como

requisito parcial para obteno do ttulo de

especialista em Avaliao e percia.

Orientador: lvio Mosci Piancastelli

3

SUMRIO

1. INTRODUO................................................................................................................15

1.1. Os sintomas ..............................................................................................................16

1.2. Os mecanismos.........................................................................................................16

1.3. A origem...................................................................................................................17

1.4. As causas ..................................................................................................................17

2. CORROSO ....................................................................................................................19

2.1. Definies e classificaes da corroso metlica .....................................................19

2.1.1. Definies.........................................................................................................19

2.1.2. Classificaes ...................................................................................................20

2.2. Mecanismos..............................................................................................................26

2.2.1. Definies.........................................................................................................26

2.2.2. ons, oxidao, reduo ....................................................................................27

2.2.3. Reaes de oxirreduo (Redox)......................................................................28

2.2.4. Mecanismos de oxirreduo .............................................................................29

2.2.5. Potencial de eletrodo ........................................................................................29

2.2.6. Potencial de eletrodo padro.............................................................................30

2.2.7. Eletrodo de referncia.......................................................................................32

2.2.8. Tabela de potenciais .........................................................................................34

2.2.9. Diagramas de pourbaix.....................................................................................35

2.2.10. Potenciais de eletrodos irreversveis.................................................................38

2.2.11. Tabela prtica ...................................................................................................39

2.2.12. Pilha eletroqumica ...........................................................................................40

2.2.12.1. Tipos de pilhas..............................................................................................42

2.2.13. Velocidade de corroso ....................................................................................48

2.2.14. Polarizao .......................................................................................................53

2.2.15. Influncia da polarizao na velocidade de corroso .......................................58

2.2.16. Passivao.........................................................................................................59

3. CORROSO DA ARMADURA DE CONCRETO ........................................................61

4

3.1.1. Micro estrutura do concreto..............................................................................62

3.1.2. Camada de passivao......................................................................................64

3.1.3. Mecanismo .......................................................................................................67

3.1.4. Modelo de vida til de Tutti .............................................................................73

3.2.1. Ao dos ons de Cloreto (CL-)........................................................................74

3.2.1.1. Mecanismo de transporte..............................................................................76

3.2.1.2. Limite crtico de cloretos..............................................................................80

3.2.1.3. Fatores influentes na contaminao por cloretos..........................................83

3.2.1.3.1. Composio, tipo e quantidade de cimento ..................................................83

3.2.1.3.2. Relao gua / cimento, adensamento e cura ...............................................84

3.2.1.3.3. Grau de saturao dos poros e concentrao de ons de cloreto...................86

3.2.1.3.4. Efeito especfico do ction que acompanha o on de cloreto .......................86

3.2.1.3.5. Fissuras .........................................................................................................86

3.2.1.3.6. Carbonatao ................................................................................................87

3.2.1.3.7. Temperatura..................................................................................................88

3.2.1.4. Medida da profundidade de alcance dos ons cloreto...................................88

3.2.2. Carbonatao ....................................................................................................89

3.2.2.1. Mecanismo de ocorrncia.............................................................................89

3.2.2.2. Fatores influentes na velocidade e profundidade .........................................94

3.2.2.2.1. Fatores ambientais ........................................................................................94

3.2.2.2.1.1. Concentrao de CO2................................................................................94

3.2.2.2.1.2. Umidade relativa do ambiente e saturao dos poros...............................95

3.2.2.2.1.3. Temperatura..............................................................................................98

3.2.2.2.2. Caractersticas do Concreto ..........................................................................98

3.2.2.2.2.1. Tipo e quantidade de cimento...................................................................98

3.2.2.2.2.2. Relao gua/cimento.............................................................................100

3.2.2.2.2.3. Condies de cura...................................................................................101

3.2.2.2.2.4. Fissuras ...................................................................................................103

3.2.2.2.2.5. Clculo da velocidade de penetrao do CO2 no concreto.....................104

3.2.2.2.2.6. Medida da profundidade de carbonatao ..............................................106

3.3. Perodo de propagao ...........................................................................................108

3.3.1. Eletrlito .........................................................................................................108

3.3.2. Diferena de potencial ....................................................................................108

3.3.3. Oxignio .........................................................................................................108

5

3.3.4. Agentes agressivos .........................................................................................109

3.4. Micro e macro pilha................................................................................................110

3.5. Produtos de corroso ..............................................................................................111

3.6. Efeitos e sintomatologia .........................................................................................114

3.7. Fatores intervenientes Acelerantes .........................................................................117

3.7.1. Cobrimento .....................................................................................................117

3.7.2. Temperatura....................................................................................................118

3.7.3. Tipo de cimento e adies ..............................................................................119

3.7.4. Tipos de ao....................................................................................................120

3.7.5. Fissurao .......................................................................................................122

3.7.6. Relao A/C....................................................................................................123

3.7.7. Permeabilidade e Absoro ............................................................................124

3.7.8. Resistividade Eltrica .....................................................................................127

3.8. Influncia do meio ambiente ..................................................................................130

3.8.1. Caractersticas dos diversos meios .................................................................135

3.8.1.1. Atmosfera rural...........................................................................................136

3.8.1.2. Atmosfera Urbana ......................................................................................136

3.8.1.3. Atmosfera Marinha.....................................................................................137

3.8.1.4. Atmosfera Industrial ...................................................................................140

3.8.1.5. Atmosfera Viciada......................................................................................140

3.8.1.6. Normalizao nacional ...............................................................................141

3.9. Mtodos de proteo e recuperao........................................................................144

3.9.1. Proteo fsica da armadura revestimentos .................................................146

3.9.1.1. Galvanizao ..............................................................................................146

3.9.1.2. Resinas epxi..............................................................................................148

3.9.2. Proteo qumica (inibidores de corroso) .....................................................150

3.9.3. Tcnicas eletroqumicas .................................................................................153

3.9.3.1. Proteo catdica........................................................................................155

3.9.3.1.1. Proteo catdica Galvnica.......................................................................156

3.9.3.1.2. Proteo catdica por corrente impressa ....................................................156

3.9.3.2. Realcalinizao...........................................................................................159

3.9.3.3. Extrao de cloretos....................................................................................161

3.9.4. Modificao de propriedades da armadura.....................................................164

3.9.4.1. Inoxidvel ...................................................................................................164

6

3.9.4.1.1. Influncia de principais elementos de liga .................................................165

3.9.4.1.2. particularidades da corroso .......................................................................166

3.9.4.2. Fibras plsticas ...........................................................................................169

3.9.5. Ao resistente a corroso................................................................................171

3.10. Tcnicas modernos de recuperao ....................................................................173

3.10.1. Erros de recuperao ......................................................................................174

3.10.2. Pastilhas de zinco ...........................................................................................177

3.10.3. Zinco termo projetado (ZTP)..........................................................................179

3.11. Tcnicas para monitoramento, avaliao e estudo .............................................183

4. CONCLUSO................................................................................................................185

7

LISTA DE ABREVIATURA

IUPAC - International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC)

Fem - fora eletro motriz

Redox Reao de reduo-Oxidao

CEB - Comit Euro-Internaiconal du Beton

DIN Deutsches Institut fur Normung

ACI American Concrete Institute

JASS Japan Arquitectural Society

BS Britsh Standars

8

LISTA DE FIGURAS

FIGURA 1 - Processo Metalrgico ..........................................................................................20

FIGURA 2 Corroso Uniforme em chapa de ao carbono....................................................22

FIGURA 3 Pites em tubo de ao carbono .............................................................................23

FIGURA 4 Corroso transgranular........................................................................................24

FIGURA 5 Corroso intergranular ........................................................................................24

FIGURA 6 - Tipos de corroso e fatores que provocam..........................................................26

FIGURA 7 Variao do nmero de oxidao .......................................................................27

FIGURA 8 - Eletrodo normal de hidrognio............................................................................31

FIGURA 9 Medio de potencial padro do zinco ...............................................................32

FIGURA 10 - Eletrodo de referncia cobre-sulfato de cobre Saturado ...................................33

FIGURA 11 - Diagrama de Pourbaix para o ferro ..................................................................37

FIGURA 12 Pilha eletroqumica de ao espontnea. ..........................................................42

FIGURA 13 Pilha galvnica entre o ferro e cobre ................................................................43

FIGURA 14 Corroso galvnica em tubo de ao carbono em com vlvula de lato ............44

FIGURA 15 Trecho do gasoduto com perfuraes devidas a corrente de fuga ....................48

FIGURA 16 Curvas representativas de velocidades de corroso..........................................50

FIGURA 17 Influncia de oxignio na velocidade de corroso...........................................51

FIGURA 18 Decrscimo da velocidade de corroso ............................................................52

FIGURA 19 Efeito do pH na taxa de corroso do ferro........................................................53

FIGURA 20 Representao da polarizao de dois metais (zinco e cobre). .........................55

FIGURA 21 Diagrama de polarizao de uma pilha eletroqumica de zinco e cobre...........55

FIGURA 22 - Variao do potencial em funo da corrente circulante: polarizao..............56

FIGURA 23 Curva de polarizao por concentrao............................................................57

FIGURA 24 Esquematizao da influncia da forma das curvas de polarizao .................59

FIGURA 25 Curvas de polarizao clssicas .......................................................................61

FIGURA 26 Representao esquemtica da zona de transio.............................................62

FIGURA 27 Zona de transio pasta / agregado de um concreto convencional tpico.........64

FIGURA 28 Diagrama da Pourbaix de equilbrio termodinmico........................................65

FIGURA 29 Correlao entre o pH e a taxa de corroso ......................................................67

FIGURA 30 Pilha eletroqumica de corroso no concreto armado........................................69

FIGURA 31 Diferenas de potencial originadas...................................................................70

9

FIGURA 32 Efeito do maior ou menor acesso de oxignio..................................................70

FIGURA 33 Experincia de par galvnico............................................................................71

FIGURA 34 Resultados evidenciando reas deformadas......................................................72

FIGURA 35 Diferenas de potencial originadas...................................................................72

FIGURA 36 Modelo de vida til de tuutti.............................................................................73

FIGURA 37 Fotos tiradas da superfcie de um ao ao MEV. ................................................74

FIGURA 38 Fotos tiradas da superfcie do ao ao microscpio eletrnico de varredura. .....76

FIGURA 39 Distribuio do tamanho de poros na pasta de cimento endurecida..................77

FIGURA 40 Perfil tpico de concentrao dos cloretos. ........................................................79

FIGURA 41 Esquema de variao do teor de cloretos...........................................................81

FIGURA 42 Efeito da relao a/c na penetrao de cloretos .................................................85

FIGURA 43 Efeito da cura e da relao gua/cimento ..........................................................85

FIGURA 44 Microfotografia eletrnica de varredura (CaCO3).............................................91

FIGURA 45 Frente de carbonatao ......................................................................................93

FIGURA 46 Avano do processo de carbonatao, segundo CEB-BI 152 (1984)................93

FIGURA 47 Carbonatao do concreto em funo da umidade relativa ...............................96

FIGURA 48 Representao esquemtica de carbonatao parcial do concreto.....................96

FIGURA 49 Representao esquemtica de carbonatao ....................................................97

FIGURA 50 Representao esquemtica de carbonatao ....................................................97

FIGURA 51 Influncia do tio de cimento e sua quantidade por m3.......................................99

FIGURA 52 Influncia da relao gua cimento sobre a profundidade de carbonatao....100

FIGURA 53 Profundidade de carbonatao em funo do tempo e da relao a/c .............100

FIGURA 54 Influncia da relao a/c na profundidade de carbonatao ............................101

FIGURA 55 Influncia do perodo de cura inicial sobre a profundidade de carbonatao..102

FIGURA 56 Profundidade de carbonatao.........................................................................102

FIGURA 57 Profundidade de carbonatao.........................................................................103

FIGURA 58 Representao esquemtica de penetrao do CO2 no concreto .....................104

FIGURA 59 Mongrafo para estimar a profundidade de carbonatao...............................105

FIGURA 60 Fenolftalena aplica em corpo de prova...........................................................106

FIGURA 61 Indicador qumico de pH .................................................................................107

FIGURA 62 Influncia da umidadee do teor de cloretos na resistividade do concreto. ......109

FIGURA 63 Volumes relativos do ferro e de alguns de seus produtos de corroso ............112

FIGURA 64 Microfotografia da interface ao corrodo-argamassa.....................................113

FIGURA 65 Micrografia interface ao corro;ido-argamassa. ..............................................113

10

FIGURA 66 Esforos produzidos que levam fissurao e ao destacamento ....................114

FIGURA 67 Representao esquemtica das patologias tpicas ..........................................115

FIGURA 68 Influncia de cantos e bordas externos ............................................................116

FIGURA 69 Vista de um pilar com destacamento do cobrimento.......................................116

FIGURA 70 Valores de espessura de cobrimento de armaduras .........................................118

FIGURA 71Taxa de corroso gravimtrica mdia das barras de ao ..................................121

FIGURA 72 Morofologia tpica de um pasta de cimento Portland......................................124

FIGURA 73 Efeito da relao gua cimento na permeabilidade da pasta de cimento.........125

FIGURA 74 Relao entre a resistividade eltrica e a relao gua/cimento ......................128

FIGURA 75 Influncia da temperatura sobre a agressividade ambienta .............................131

FIGURA 76- Amplitude trmica mensal mdia registrada no perodo..................................132

FIGURA 77 Primeiro mapa brasileiro de chuva dirigida ano-base 2004..........................135

FIGURA 78 Influncia do microclima.................................................................................136

FIGURA 79 Efeito da umidade relativa e impurezas do ar..................................................137

FIGURA 80 Apresentao das distintas regies agressividade s estruturas de concreto

armado ............................................................................................................................139

FIGURA 81 Formao de cido sulfrico em coletores de esgoto ......................................141

FIGURA 82 Sistemas de proteo e reparo da corroso das armaduras ..............................145

FIGURA 83 Corroso devido a ruptura do filme de resina em uma armadura....................149

FIGURA 84- Intensidade de corroso aos 90 dias aps mistura com gua salina .................152

FIGURA 85 Representao esquemtica dos diferentes processos .....................................158

FIGURA 86 Princpio de realcalinizao.............................................................................160

FIGURA 87 Conexo eltrica da armadura e malha metlica (anodo)................................161

FIGURA 88 Princpio da dessalinizao..............................................................................162

FIGURA 89 Teor de cloretos antes e aps a dessalinizao ................................................163

FIGURA 90- Extrao de cloretos em shopping center de Londres. ....................................163

FIGURA 91- Fratura em ao inoxidvel devido a corroso sob tenso tenso fraturante .....166

FIGURA 92 Trinca transgranular em ao inoxidvel verificada em anlise metalogrfica 167

FIGURA 93 Corroso sob tenso fraturante em ao inoxidvel em presena de cloretos...168

FIGURA 94- Armadura de plstico reforado com fibra.......................................................171

FIGURA 95 MEV de nanocamadas de austenita entre lamelas de mastensitas livre de

carbonetos.......................................................................................................................172

FIGURA 96 Ensaio de resistncia corroso ......................................................................173

FIGURA 97 Aumento da velocidade de corroso com a recuperao executada................175

11

FIGURA 98 Relao entre rea andica e catdica .............................................................176

FIGURA 99 Armadura tratada com epxi e armadura sem tratamento ...............................177

FIGURA 100 Mecanismo de ao da pastilha e colocao da pastilha no concreto............178

FIGURA 101 composio da pastilha ..................................................................................179

FIGURA 102 Proteo correto de recuperao localizada...................................................180

FIGURA 103-Durabilidade do ZTP para estruturas metlicas ..............................................181

FIGURA 104 Aplicao de pelcula de ZTP........................................................................182

FIGURA 105 Instalao da semi-pilha permanente.............................................................184

12

LISTA DE TABELAS

TABELA 1 - Potenciais de eletrodos de referncia .................................................................34

TABELA 2 Potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo de hidrognio .....................36

TABELA 3 Tabela prtica de nobreza em gua do mar........................................................41

TABELA 4 Corroso de ferro acoplado a outros metais.......................................................45

TABELA 5 Teor limite de cloretos proposto por diversas normas........................................82

TABELA 6 Quantidades de cloretos livres em relao a diversos teores de C3A .................84

TABELA 7 Relao entre abertura mxima de fissura e agressividade ambiental................87

TABELA 8 Principais fatores que condicionam a velocidade de penetrao da frente

carbonatao .....................................................................................................................94

TABELA 9 Classificao da agressividade do ambiente sobre as armaduras .......................95

TABELA 10 Classificao da agressividade do ambiente.....................................................95

TABELA 11 Caractersticas de indicadores de pH mais utilizados.....................................107

TABELA 12 Abertura de fissuras em relao ao ambiente .................................................122

TABELA 13 Critrios da permeabilidade gua do concreto.............................................126

TABELA 14 Critrios de avaliao da absoro de gua do concreto ................................126

TABELA 15 Critrios de avaliao da resistividade ...........................................................127

TABELA 16 Propriedades eltricas tpicas do concreto ......................................................129

TABELA 17 Taxa mdia de corroso em ao galvanizado .................................................147

TABELA 18 Contedo crtico para os aos inoxidveis em comparao com outros.........168

TABELA 19 Comparao das propriedades mecnicas das armaduras de plstico reforado

com fibras com as armaduras de ao carbono. ...............................................................170

13

LISTA DE GRFICOS

GRFICO 1 Comparativo entre a umidade relativa externa e interna................................133

LISTA DE QUADROS

QUADRO 1 Dimenso do clima.........................................................................................130

QUADRO 2 Composio medis da chuva cida no municpio de So Paulo.....................133

QUADRO 3 Faixas de agressividade, .................................................................................134

QUADRO 4 Faixas de agressividade ..................................................................................138

QUADRO 5 Tipos de agressividade e valores limites ........................................................142

QUADRO 6 Classe de agressividade ambiental .................................................................143

QUADRO 7 Correspondncia entre classe de agressividade e qualidade do concreto.......143

QUADRO 8 Correspondncia entre classe de agressividade ambiental e cobrimento . .....144

QUADRO 9 Mtodos complementares de proteo das armaduras ...................................145

QUADRO 10 Comparao entre os revestimentos aplicados nas armaduras .....................149

QUADRO 11 Relao entre agressividade do meio e teores de NaNO2............................152

QUADRO 12 - Ao de alguns inibidores de corroso de concreto .....................................154

QUADRO 13 Caractersticas dos diferentes mtodos eletroqumicos................................155

QUADRO 14 Comparao entre os sistemas galvnicos e por corrente impressa .............159

QUADRO 15 Reaes dos elementos principais da liga de ao inoxidvel despassivado .166

QUADRO 16 Tipos de ao inoxidvel para as diferente condies de exposio..............169

14

RESUMO

O presente trabalho faz uma reviso bibliogrfica a respeito da corroso de armaduras de

concreto armado. Num primeiro momento so analisados a eletroqumica envolvida no

processo de corroso, os mecanismos, a origem e as causas deste fenmeno. No capitulo

seguinte, so descritos os processos que envolvem a corroso da estrutura de concreto

armado, suas particularidades, suas principais causas, os fatores intervenientes, que aceleram

o processo, os meios de se evitar sua ocorrncia, bem como os mtodos de proteo e

recuperao efetivamente eficientes. Ainda neste captulo feita uma crtica s recuperaes

que so executadas de forma errnea, e que muitas vezes s fazem agravar o problema, e

descrevemos algumas tcnicas que vem sendo utilizadas na atualidade para se tratar a

corroso de armadura. E finalmente so apresentadas as concluses a respeito do assunto,

destacando a importncia de se tratar da durabilidade da estrutura ainda na fase de projeto,

onde as melhorias so muito menos onerosas para o cliente e tambm a importncia de

entender o carter eletroqumico da corroso e como tal trat-la.

Palavras-chave: corroso de armadura, corroso, patologias.

15

1. INTRODUO

Desde o incio da utilizao do concreto armado, nos meados do sculo XIX, as obras de arte,

os edifcios, as represas, entre outras, vem resistindo s mais diversas sobrecargas e aes

ambientais.

O concreto chegou a ser considerado durante muito tempo como um material praticamente

eterno. Entretanto, nos meados do sculo XX comeou a apresentar manifestaes patolgicas

de significativa intensidade e incidncia, sempre acompanhada de elevados custos de

recuperao. As patologias sempre comprometem o aspecto esttico, e na maioria das vezes,

comprometem tambm a capacidade resistente, podendo levar at ao colapso parcial ou total

de estrutura.

Esta incidncia de patologias pode ser atribuda a dois fatores. Primeiro. O aumento da

esbeltez das estruturas, reduzindo as dimenses das peas estruturais e o cobrimento das

armaduras e incrementando as tenses de trabalho, favorecendo a tendncia fissurao e

reduzindo a proteo das armaduras. Segundo. O aumento da agressividade do meio

ambiente, causado principalmente pela industrializao.

Diante desse quadro observa-se, geralmente, atitudes inconseqentes, que conduzem em

alguns casos simples reparaes superficiais, e em outros s demolies e reforos

desnecessrios. Nenhum dos extremos recomendado, principalmente com a existncia de

conhecimento tecnolgico e grande quantidade de tcnicas.

Dentre as patologias encontradas no concreto armado, a corroso de armadura se mostra como

uma das mais freqentes e talvez a que envolve maiores risco a segurana. O processo de

corroso das armaduras um processo de deteriorao da fase metlica existente, que implica

em crescente perda de seo de barras e a formao de produtos expansivos que

invariavelmente fissuram o concreto. Este processo evolutivo e tende a ser agravar com o

tempo.

Normalmente o concreto apresenta boas condies de proteo ao ao contra a corroso.

Entretanto, esta condio perdida medida que o concreto atacado por substncias

16

agressivas existentes no meio ambiente. As principais so o CO2, que causa a carbonatao do

concreto e conseqentemente queda do seu pH e quebra da pelcula passivante, e os cloretos,

que aumentam a condutividade do concreto e tambm atacam a camada passivante.

A patologia pode ser definida como o seguimento da engenharia que estuda os sintomas, os

mecanismos, as causas e as origens dos defeitos das obras civis, ou seja, o estudo das partes

que compe o diagnstico do problema.

A terapia corresponde ao estudo da correo e da soluo dos problemas patolgicos. Para

que se tenha sucesso nas medidas teraputicas, de recuperao e preveno necessrio que o

diagnstico tenha sido bem feito, que se conhea muito bem as vantagens e desvantagens de

cada material, e para cada situao particular a melhor alternativa de soluo. A terapia a ser

aplicada, nada mais do que a conseqncia do processo investigativo.

O diagnstico adequado aquele que contempla todos os aspectos do problema, que so:

1.1. Os sintomas

Os problemas patolgicos, salvo raras excees, apresentam manifestaes externas

caractersticas, a partir das quais podemos deduzir qual a natureza, a origem e os mecanismos

dos fenmenos envolvidos, assim como estimar as provveis conseqncias.

1.2. Os mecanismos

Todo problema patolgico, chamado em linguagem jurdica de vcio de construo, ocorre

atravs de um mecanismo. No caso da corroso de armadura os mecanismos principais so a

carbonatao e a contaminao por cloretos.

Conhecer os mecanismos envolvidos no problema essencial para uma terapia adequada.

17

1.3. A origem

O processo de construo pode ser dividido em cinco grandes etapas: planejamento, projeto,

fabricao, execuo e utilizao. Apesar de grande parte das patologias ocorrerem durante a

etapa de utilizao, a maioria delas tem a sua origem na etapa de projeto, e justamente l

que as intervenes apresentam os melhores resultados, com os menores custos. A

especificao correta do concreto a ser empregado, sua relao A/C, o tipo de cimento, a

adequada espessura de cobrimento em relao ao ambiente, a utilizao de meios adicionais

para proteo das armaduras, so algumas das medidas que se tomadas na fase de projeto,

melhoram significativamente a durabilidade das estruturas corroso de armadura.

Hoje as exigncias de projeto j no esto voltadas apenas para atender s resistncias

mecnicas, mas tambm aos critrios de durabilidade e vida til.

1.4. As causas

Os agentes que causam os problemas patolgicos podem ser vrios. No caso da corroso de

armadura podem ser destacados: o CO2; os sais, principalmente o cloreto; a incompatibilidade

de metais.

Entender a interao entre as estruturas e o meio ambiente, do ponto de vista fsico qumico,

bem como modelar os fenmenos nela presentes, de grande importncia para municiar os

projetistas para que possam adequar seus projetos aos aspectos de durabilidade. Para a

corroso de armadura de primordial importncia a compresso do carter eletroqumico que

envolve o processo.

Os objetivos do presente trabalho so:

Realizar uma abordagem sinttica e elementar do fenmeno da corroso metlica,

para o melhor entendimento da corroso de armadura;

Fazer uma reviso bibliogrfica sobre a corroso de estrutura de concreto armado,

suas causas, os fatores intervenientes e acelerantes do processo;

18

Apresentar os mtodos de preveno e recuperao existentes;

Descrever algumas tcnicas que vem sendo desenvolvidas mais recentemente.

Desta maneira, ser abordado no captulo 2, estudos sobre a eletroqumica envolvida no

processo de corroso. No capitulo 3, ser abordado a corroso especfica no concreto armado,

suas causas, seus mecanismos, os fatores intervenientes e acelerantes do processo, como se

processa sua evoluo , mtodos de proteo, a influncia do clima e do micro-clima , os

mtodos de proteo e recuperao, e tcnicas atuais de recuperao. No captulo 4

apresentamos as concluses do trabalho baseada nos elementos colhidos nos captulos

anteriores.

19

2. CORROSO

2.1. Definies e classificaes da corroso metlica

Iniciaremos nosso estudo com a definio e classificao do processo de corroso.

2.1.1. Definies

Dentre os vrios autores pesquisados, parece existir um consenso sobre as definies do

processo de corroso.

Para HELENE (1986), corroso uma interao destrutiva de um material com o ambiente,

seja por reao qumica, ou eletroqumica.

A afirmao anterior semelhante de Panossian1, (citado por CASCUDO, 1997) que define

corroso metlica como sendo a transformao de um metal em on metlico pela sua

interao qumica ou eletroqumica com o meio em que se encontra.

Para BAUER (1994), A corroso transformao no intencional de um metal, a partir de

suas superfcies expostas, em compostos no aderentes, solveis ou despersveis na ambiente

em que o metal se encontra.

GENTIL (2003), tem uma definio muito semelhante s anteriormente citadas e acrescenta

que a corroso, em alguns casos, se assemelha ao inverso do processo metalrgico (FIG. 1). E

completa:

[...] o produto da corroso de um metal bem semelhante ao minrio do

qual originalmente extrado. O xido de ferro mais comumente encontrado

na natureza a hematita, Fe2O3, e a ferrugem o Fe2O3 hidratado, Fe2O3.

nH2O, isto , o metal tendendo a retornar a sua condio de estabilidade

(GENTIL, 2003, p. 1).

1 PANOSSIAN, Z. Corroso e proteo contra corroso em equipamentos e estruturas metlicas. 1 ed. So

Paulo, Instituto de Pesquisas Tecnolgicas, 1993. v.1.

20

Os metais nobres (prata, ouro e platina) so estveis e se encontram na natureza sob a forma

metlica. Todos os outros metais so encontrados sob a forma de minrios e, portanto em

condies de maior estabilidade. Neste segundo caso, necessrio a utilizao do processo

metalrgico, afim de fornecer energia e transform-lo em metal. Desta forma, estando o metal

em um equilbrio meta estvel, ao existir condies propcias perda da energia, haver a

corroso e o retorno sua composio original estvel.

Composto + energia Metal

Corroso FIGURA 1 - Processo Metalrgico

Fonte: GENTIL, 2003, p.6

Ao definirmos a corroso, j obtemos algumas pistas sob como podemos control-la.

FORTES (1995), afirma que para que o metal sujeito corroso permanea em equilbrio

estvel, faz-se necessrio a cesso contnua de energia em quantidade adequada, feita atravs

de mtodos de proteo.

Devemos atentar que no necessariamente a corroso um fenmeno indesejvel. No caso de

uma proteo catdica, por exemplo, um metal menos nobre colocado propositadamente

para oxidar-se, afim, de proteger estruturas produzidas de metais mais nobre e custo mais

elevado. Portanto neste caso a corroso um fenmeno bem vindo.

2.1.2. Classificaes

A corroso pode ser classificada segundo a natureza do processo e segundo sua morfologia.

Segundo a natureza do processo, classificamos a corroso em qumica e eletroqumica.

A primeira chamada corroso seca ou oxidao e ocorre por uma reao gs-metal e forma

uma pelcula de xido. Apesar de existir consenso entre os autores consultados sobre esta

definio, ela no unanimidade:

21

Alguns autores afirmam que a corroso qumica tambm eletroqumica,

embora em menor escala por apresentar menor quantidade de eletrlito, e

no concordam, portanto com o termo corroso seca, bem como diferenciam

corroso qumica de oxidao (CASCUDO, 1997, p.18).

Tambm consenso entre os autores consultados que esse processo extremamente lento e

no provocam deteriorao substancial das superfcies metlicas, exceto se existirem gases

extremamente agressivos na atmosfera.

Segundo HELENE (1986), Este fenmeno ocorre preponderantemente, durante a fabricao

das barras. Ocorre a formao sobre a superfcie de uma pelcula compacta, uniforme e pouco

permevel, podendo at servir de proteo relativa contra a corroso de natureza

eletroqumica. Entretanto como HELENE (1986) afirma, um tipo de proteo dbil.

J a corroso eletroqumica ou em meio aquoso resultado da formao de uma clula de

corroso, com eletrlito e diferena de potencial entre pontos da superfcie. Se qualquer um

destes elementos for retirado, ou se impedirmos a entrada de oxignio o processo paralisado.

O eletrlito e representado pela umidade presente no interior do concreto. uma soluo

carregada ionicamente que permite ocorrerem s reaes e possibilita o fluxo inico. A

diferena de potencial entre dois pontos da superfcie pode ocorrer por diversos fatores: por

diferena de umidade, aerao, concentrao salina, tenso no concreto e no ao, falta de

uniformidade na composio do ao.

Segundo a morfologia, a corroso pode ter vrias classificaes, entretanto para o nosso

estudo, focado na corroso de estruturas de concreto, vamos nos concentrar em trs tipos:

Corroso uniforme, corroso por pite e corroso sob tenso fraturante.

Para GENTIL (2003), a caracterizao segundo a morfologia auxilia bastante no

esclarecimento do mecanismo e na aplicao de medidas adequadas de proteo.

A corroso uniforme, denominada por CASCUDO (1997) de generalizada, ocorre em toda a

extenso da superfcie, ocasionando perda uniforme de espessura.

22

O ataque uniforme uma forma de corroso eletroqumica que ocorre com

intensidade equivalente ao longo da totalidade de uma superfcie exposta,

freqentemente deixando para trs uma incrustao ou um depsito.

(CALLISTER, 2002, p. 399)

Podemos dizer que as reaes de oxidao e de reduo acontecem aleatoriamente por toda a

superfcie da barra (FIG. 2).

FIGURA 2 Corroso Uniforme em chapa de ao carbono

Fonte: GENTIL, 2003, p. 42

A corroso por pite, tambm conhecida como puntiforme, ocorre em pontos ou pequenas

reas localizadas. Evoluem aprofundando-se, podendo causar o rompimento pontual da barra.

Segundo GENTIL (2003), As cavidades apresentam o fundo em forma angulosa e

profundidade geralmente maior do que o seu dimetro. No incio a formao do pite lenta,

porem, uma vez formado, h um processo autocataltico que produz condies para um

contnuo crescimento. O autor aconselha, como forma de se verificar a extenso do processo

23

corrosivo, a determinao do nmero de pites por unidade de rea, o dimetro e a

profundidade.

CASCUDO (1997) afirma que, a corroso por pite ser muito mais intensa e perigosa quanto

maior for a relao rea catdica / rea andica. Entretanto, casos de pite clssico no so

registrados em ao-carbono utilizado no concreto. Na maioria dos casos, ao invs de pontos

de pequeno dimetro e grande profundidade ocorrem depresses mais rasas e de maior

dimetro, assemelhando-se a crateras, segundo o autor (FIG. 3).

FIGURA 3 Pites em tubo de ao carbono


CALLISTER (2002), supe que os pites tenham direo praticamente vertical, e sentido para

baixo devido fora da gravidade.

Finalmente, a corroso por tenso fraturante outro tipo de corroso localizada, que ocorre

concomitantemente com uma tenso de trao. Pode ocasionar o incio de propagao de

fissuras. Este fenmeno de natureza transgranular ou intragranular. Segundo GENTIL

(2003), no transgranular (FIG. 4) a corroso se processa nos gros da rede cristalina do

material metlico, fazendo com que perca suas propriedades mecnicas e podendo romper

quando solicitado ; no intergranular (FIG. 5) a corroso se processa entre os gros da rede

24

cristalina do material metlico, o qual perde suas propriedades mecnicas e tambm poder

fraturar quando solicitado.

Segundo CALLISTER (2002), a trincas se formam e se propagam em uma direo

perpendicular tenso aplicada e o material se comporta como se fosse frgil.

FIGURA 4 Corroso transgranular


FIGURA 5 Corroso intergranular


25

Segundo CASCUDO (1997), este tipo de corroso ocorre eminentemente em estruturas

protendidas, porem pode ocorrer tambm em estruturas de concreto armado j que com pelo

menos 10% do limite de resistncia do ao j possvel sua ocorrncia. Entretanto sua

incidncia maior e mais preocupante em ambientes ricos em cloretos e com altos nveis de

tenso.

Callister concorda com a afirmao acima quando diz:

[...] as trincas podem se formar em nveis de tenso relativamente baixos,

significativamente abaixo do limite de resistncia trao (CALLISTER,

2002, p. 403)

Este ltimo tipo de corroso ainda pouco conhecido, entretanto bastante perigoso, pois

rompe bruscamente, sem deformaes significativas e sem sintomas aparentes de corroso.

GENTIL (2003) faz um estudo comparativo entre as formas de corroso apresentadas e

conclui que as mais prejudiciais so as localizadas (pite, intragranular e intergranular), pois,

embora a perda de massa seja pequena, as perfuraes ou fraturas podem ocorrer em pouco

tempo e causar rpida perda de espessura, originando pontos de concentrao de tenses e

diminuindo a resistncia do material.

Os fatores que favorecem o surgimento de ataque localizado so: a relao entre a rea

catdica e andica, a aerao diferencial, a variao de pH e produtos de corroso presentes

na superfcie metlica. Entretanto, heterogeneidades do metal ou do meio tambm podem

ocasionar ataques localizados. No material pode ser oriundo de composio, impurezas,

tratamento trmico ou mecnico, depsitos, galvnica, descontinuidade de pelculas

protetoras. No meio podem ser oriundo de composio qumica, diferenas de concentrao,

temperatura, pH.

A corroso localizada por pites em estruturas de concreto causada

principalmente por cloretos. Na presena destes ons, dependendo da relao

Cl- / OH- , relata-se que o filme protetor pode ser destrudo pontualmente

mesmo para valores de pH consideravelmente acima de 11,5.Quando as

relaes molares Cl- / OH- so maiores que 0,6, o ao parece no estar mais

26

protegido contra a corroso, provavelmente porque o filme de xido de ferro

torna-se permevel ou instvel sob estas condies. Para dosagens tpicas de

concreto utilizadas normalmente na prtica, o limite de teor de cloreto para

iniciar a corroso dito na faixa de 0,6kg a 0,9 kg de cl- por metro cbico de

concreto" (MEHTA;MONTEIRO, 1994, p. 171).

CALLISTER (2002) afirma que a tenso que produz o trincamento no precisa necessria ser

externa, ela pode ser uma tenso residual resultante de bruscas mudanas de temperatura ou

de uma contrao desigual.

Corroso de armadura

Generalizada Localizada

CarbonataoCloretos

Sob tenso

Pites Fissuras

FIGURA 6 - Tipos de corroso e fatores que provocam

Fonte: CASCUDO, 1997, p.19

2.2. Mecanismos

Abordaremos neste item os aspectos bsicos do fenmeno eletroqumico em meio aquoso,

pois so fundamentais para o entendimento do processo de corroso.

2.2.1. Definies

27

2.2.2. ons, oxidao, reduo

Em qualquer tomo estvel o nmero de prtons igual ao de eltrons. Quando por um

motivo qualquer os nmeros forem diferentes, o sistema ficar eletricamente carregado. Isto

caracteriza o on. Quando houver a perda de eltrons tem-se on positivo ou ction, e quando

houver o ganho de eltron, on negativo ou nion.

Como os eltrons se localizam externamente ao tomo, somente haver a formao de on

pela variao de eltrons.

No conceito mais moderno, oxidao a perda de eltrons, ocasionando o aumento do

nmero de oxidao; Reduo por sua vez o ganho de eltrons, ocasionando a diminuio

do nmero de oxidao. Apresentamos a seguir dois exemplos de oxidao e reduo.

Podemos tambm representar a oxidao e a reduo atravs da variao do nmero de

oxidao (Nox), conforme a FIG. 7.

-5 -4 -3 -2 -1 0 +1 +2 +3 +4 +5

Reduo

Oxidao FIGURA 7 Variao do nmero de oxidao


Fe Fe2+ + 2e ( Oxidao do ferro)

Cl2 + 2e 2Cl- (reduo do cloro)

28

2.2.3. Reaes de oxirreduo (Redox)

So reaes onde existe variao do nmero de oxidao, podendo em alguns casos, haver

perda ou ganho de eltrons. Os dois eventos so simultneos, ou seja, sempre que ocorre a

perda de eltrons (oxidao), tambm ocorre reduo (ganho de eltrons).

PINTO (2003) define redox como:

Fenmeno inseparvel formador do sistema onde eltrons so seqestrados

de um tomo (oxidao) e entregues a outro tomo (reduo). Como os

eltrons tm carga negativa, quem perde fica positivo, quem ganha fica

negativo. A fora que executa estas reaes patrocinada pelo potencial

eletroqumico.

Podemos exemplificar esta reao com o ferro sendo atacado por cido clordrico com a

seguinte equao qumica:

Neste processo existe o elemento redutor que responsvel pela reduo do outro elemento e

sofre oxidao, ou seja, perde eltrons; e existe o elemento oxidante que o responsvel pela

oxidao do outro elemento e sofre reduo, ou seja, recebe eltrons.

Fe + 2HCl FeCl2 + H2 (Equao de oxirreduo)

Fe Fe2+ + 2e (Equao parcial de oxidao)

2H+ + 2e H2 (Equao parcial de reduo)

Fe + 2H+ Fe2+ + H2 (Equao inica total de oxirreduo)

29

2.2.4. Mecanismos de oxirreduo

Como exposto anteriormente, as reaes de oxirreduo normalmente ocorrem atravs da

transferncia de eltrons. Esta transferncia comprovada por algumas experincias.

GENTIL (2003) sugere uma experincia muito simples onde a reao entre magnsio e

soluo de cido sulfrico faz acender uma lmpada de 1,5volt.

Esta experincia demonstra que existe a transferncia de eltrons. Entretanto fundamental,

para o estudo da corroso, conhecermos o sentido desta transferncia, ou seja, quem perde e

quem ganha eltrons. Levando em considerao que o redutor quem perde eltrons,

podemos deduzir que o sentido dos eltrons ser do redutor para o oxidante.

2.2.5. Potencial de eletrodo

Segundo GENTIL (2003), os metais apresentam diferentes tendncias oxidao, portanto

muito til, afim de estudar e prever processos corrosivos, dispor os metais em uma ordem

preferencial de cesso de eltrons.

Um metal quando imerso em solues eletrolticas estabelece uma diferena de potencial

entre a fase slida (metal) e a fase lquida (eletrlito). Ela denominada diferena de

potencial eletroqumica e varia em funo de vrios fatores.

Tal diferena de potencial, que pode ser positiva, negativa ou nula, depende

da natureza do metal, das espcies presentes no eletrlito e de outras

variveis como temperatura, concentrao e presso, porem quando fixadas

as variveis ligadas ao eletrlito, o valor do potencial ser funo das

propriedades da cada metal (FORTES, 1995, p. 24).

GENTIL (2003) define eletrodo como o sistema formado pelo metal e pela soluo eletroltica

vizinha ao metal. Dutra & Nunes2 (citados por FORTES, 2003), denominam tambm como

meia pilha, meia clula ou semi-clula.

2 DUTRA, A .; NUNES, L.P. (1991) Proteo catdica - tcnicas de combate corroso, 2 ed, Rio de

Janeiro/RJ, Editora McKlausen.

30

Quando o metal imerso em uma soluo aquosa ocorre uma ionizao, desde que, o metal

passe soluo na forma de ons positivos. Existe a perda de energia espontnea at que se

atinja o equilbrio do sistema metal/soluo. Neste equilbrio eletroqumico representado pela

equao abaixo, estabelece-se uma diferena de potencial entre as duas camadas de cargas

eltricas de sinais contrrios (FORTES 1995).

Esta reao continua at que haja a saturao do eletrlito com os ctions do metal, prximo

interface metal/meio. Neste momento, molculas de gua polarizadas, devido a seus plos

positivos de hidrognio e plos negativos de oxignio, so atradas superfcie do metal. Com

a entrada de mais um on na soluo, induz-se reduo de outro que depositado no metal,

permanecendo o equilbrio de cargas.

A diferena de potencial, depois de atingido o equilibro entre o metal e o eletrlito

denominado potencial de equilbrio. Outra definio para o potencial de equilbrio :

[...] o potencial que se estabelece como resultado do equilbrio entre duas

tendncias: a dos tomos metlicos de deixarem o metal e passarem

soluo, ionizando-se e hidratando-se e a dos ctions de depositarem-se

sobre o metal (CASCUDO, 1997, p. 22).

Este equilbrio dinmico e a ele corresponde uma densidade de corrente (Ampres) de troca,

equivalente velocidade de dissoluo andica ou de deposio catdica; ambas de mesmo

valor.

2.2.6. Potencial de eletrodo padro

Afim de determinar o potencial, fixou-se a concentrao padro em 1 molal (1m), na prtica

uma soluo 1 molar (1M), Pois o potencial varia com a concentrao.

GENTIL (2003) definiu o eletrodo padro como um eletrodo ou meia pilha constituda do

elemento em contato com uma soluo 1M de seus ons. E para um metal M representado

por:

Mn+ (Soluo) + ne (metal) M (metal)

31

Uma medida de potencial no pode ser feita sem um valor de referncia. Os valores so

medidos ligando um voltmetro e tomando um outro eletrodo como referncia. Este eletrodo

padro foi arbitrado como sendo o de hidrognio e fixado como valor zero.

Este eletrodo, chamado eletrodo normal de hidrognio, constitudo por um fio de platina

coberto com platina finamente dividida (negro de platina) que adsorve o hidrognio em

grande quantidade, agindo como um verdadeiro eletrodo de hidrognio. Ele imerso em uma

soluo 1M de ons de hidrognio e borbulhado hidrognio gasoso sob presso de 1 atm e

temperatura de 25C. (FIG. 8)

Segundo CALLISTER (2002), a platina no participa da reao eletroqumica, ela somente

atua como uma superfcie onde, os tomos de hidrognio podem ser oxidados ou os ons de

hidrognio podem ser reduzidos.

gs H21 atm

Soluo aquosacida (1M)

(p.e H2SO4 ou Hcl )Placa de platina

fio de platina platinizado

FIGURA 8 - Eletrodo normal de hidrognio

Fonte: GENTIL, 2003. p. 16

Desta maneira podemos determinar o potencial de qualquer eletrodo atravs do voltmetro.

Como no exemplo abaixo para o eletrodo Zn;Zn2+ (1M).(FIG.9.)

M Mn+ (1M)

Ou

M;Mnn+ (1M)

32

gs H (g)1 atm

2

Soluo aquosa ZnSO4 Soluo aquosa H2 So41 molar de H / 25 C+

(Condio padro)

Ponte salinaZincoMetlico

0,76 V

FIGURA 9 Medio de potencial padro do zinco


2.2.7. Eletrodo de referncia

Existem tambm outros tipos de eletrodo de referncia, alm do eletrodo de hidrognio. So

exemplos: Camomelano, prata-cloreto de prata e cobre-sulfato de cobre.

O eletrodo de camomelano formado por mercrio em contato com cloreto mercuroso, e uma

soluo de cloreto de potssio.

O eletrodo de prata-cloreto de prata formado por um fio de platina revestido de prata, que

parcialmente convertido em AgCl ao mergulhar em soluo de cido clordrico diludo.

O eletrodo de cobre-sulfato de cobre formado por cobre metlico imerso em soluo

saturada de sulfato de cobre Cu;CuSO4 (sat), Cu2+ (FIG. 10). A equao de equilbrio a

seguinte:

Cu2+ + 2e- Cu0

33

Tubo dePlstico

Soluo saturadase sulfato de cobre

Rolha de vorracha

Basto de cobre

Cristais CuSo 5H O4 2

Capa protetorade Borracha

Madeira porosa oumaterial cermico

FIGURA 10 - Eletrodo de referncia cobre-sulfato de cobre Saturado


Embora esse eletrodo no seja to preciso quanto os anteriores, muito

usado devido a ser mais resistente a choques e tambm menos sujeito a erros

devidos polarizao [...] () muito usado no estabelecimento e controle de

sistemas de proteo catdica (GENTIL, 2003, p.17).

Por serem mais fceis de utilizar, preparar e manusear, pois no precisam de gs, os eletrodos

de referncia citados so mais utilizados do que o de hidrognio.

Os potenciais dos eletrodos de referncia so medidos ligando-os ao eletrodo normal de

hidrognio, ou tambm, lig-lo a um outro eletrodo cujo potencial ao eletrodo de hidrognio

conhecemos. Os potenciais desses eletrodos esto na tabela 1.

34

TABELA 1 - Potenciais de eletrodos de referncia

Hg, Hg2Cl2 KCl (0,1M) + 0,3337 V

Hg, Hg2Cl2 KCl (1M) + 0,2800 V

Hg, Hg2Cl2 KCl (Soluo saturada) + 0,2415V

Ag, AgCl KCl (0,1M) + 0,2881 VAg, AgCl KCl (1M) + 0,2224 V

Cu CuSO4, Cu2+

+ 0,3180 V


2.2.8. Tabela de potenciais

Chamamos um eletrodo de anodo quando ocorre nele uma reao de oxidao e chamamos de

catodo quando ocorre no eletrlito uma reao de reduo no eletrlito que o envolve.

Segundo GENTIL (2003) o anodo tem uma tendncia a: aumentar o nmero de eltrons livres

na fase metlica; aumentar a concentrao dos ons do metal na soluo em torno dele;

aumentar o nmero de ons em estado de oxidao mais elevado na soluo ao seu redor;

diminuir a massa do eletrodo (corroso). O catodo tem uma tendncia a: diminuir o nmero

de eltrons na fase metlica; diminuir o nmero de ons do metal na soluo em torno dele;

aumentar o nmero de ons em estado de oxidao menos elevado na soluo em torno dele;

aumentar a massa do catodo.

O que caracteriza uma pilha a diferena de potencial entre seus eletrodos em circuito aberto,

ou seja, sua fora eletro motriz (fem). Ela segue a conveno de sinais recomendada pela

International Union of Pure and Applied Chemistry (IUPAC) a seguir:

E pilha = E catodo - E anodo ou E pilha = E c - E a

Apresentamos abaixo a tabela de potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo padro de

hidrognio a 25C, 1 atm e com atividade unitria (Tabela 2). A tabela est seguindo os

critrios da IUPAC que recomenda escrever a equao no sentido da reduo e considera E

como o potencial de reduo. Por exemplo:

35

Potencial de oxidao:

Zn Zn2+

+ 2e (E = + 0,763)

Cu Cu2+

+ 2e (E = 0,337)

Potencial de reduo:

Zn2+

+ 2e Zn (E = 0,763 V)

Cu2+

+ 2e Cu (E = + 0,337 V)

Quanto mais elevado estiver o metal na tabela, maior a sua tendncia a perder eltrons, ou

seja, sofrer corroso. Podemos ento, com o uso da tabela, calcular a diferena de potencial

entre os metais que formam uma pilha eletroqumica e prever a espontaneidade das reaes

redox. Entretanto, segundo GENTIL (2003), P. 18:

A tabela de potenciais nos d a possibilidade de uma reao processar-se

mas no diz nada quanto velocidade da reao, isto , quanto cintica da

reao

2.2.9. Diagramas de pourbaix

Segundo GENTIL (2003), Pourbaix desenvolveu um mtodo grfico, relacionando potencial

e pH, que apresenta uma possibilidade para se prever as condies que podem induzir

corroso, imunidade ou possibilidade de passivao.

O diagrama de Pourbaix representa graficamente as reaes possveis a 25C e presso de

1atm entre os metais e a gua, para valores de pH usuais e diferentes potenciais de eletrodo. O

parmetro em relao ao potencial de eletrodo padro de hidrognio (EH) e pH. O eixo das

ordenadas EH e o eixo da abscissa o pH (FIG. 11).

36

TABELA 2 Potenciais de eletrodo padro relativo ao eletrodo de hidrognio

Potencial de oxidao E

(V)Reao do eletrodo ou na meia clula (nome)

Potencial de reduo E

(V)3,090 (Nitrognio) -3,0903,045 (Ltio) -3,0452,925 (Potssio) -2,9252,925 (Rubdio) -2,9252,906 (Brio) -2,9062,890 (Estrncio) -2,8902,870 (Clcio) -2,8702,714 (Sdio) -2,7142,520 (Lantnio) -2,5202,480 (Crio) -2,4802,370 (Magnsio) -2,3702,370 (trio) -2,3702,080 (Escndio) -2,0802,070 (Plutnio) -2,0701,850 (Berlio) -1,8501,800 (Urnio) -1,8001,660 (Alumnio) -1,6601,630 (Titnio) -1,6301,530 (Zircnio) -1,5301,180 (Mangans) -1,1801,100 (Nibio) -1,1000,763 (Zinco) -0,7630,744 (Cromo) -0,7440,530 (Glio) -0,5300,440 (Ferro) -0,4400,403 (Cdmio) -0,4030,342 (ndio) -0,3420,336 (Titnio) -0,3360,277 (Cobalto) -0,2770,250 (Nquel) -0,2500,222 (Prata Cloreto de Prata)* -0,2220,200 (Molibdnio) -0,2000,136 (Estanho) -0,1360,126 (Chumbo) -0,1260,000 (Hidrognio) 0,000-0,153 (Cobre) 0,153-0,222 (Prata Cloreto de Prata)* 0,222-0,241 (Calomelano sat.(SCE))* 0,241-0,318 (Cobre/Sul. de cobre (CSE)* 0,318-0,337 (Cobre) 0,337-0,401 (gua aerada p/pH = 14) 0,401-0.615 (Mercrio/Sulfato de Hg)* 0,615-0,771 (Ferro) 0,771-0,788 (Mercrio) 0,788-0,799 (Prata) 0,799-0,800 (Rdio) 0,800-0,820 (gua aerada p/pH = 7) 0,820-0,854 (Mercrio) 0,854-0,987 (Paldio) 0,987-1,200 (Platina) 1,200-1,229 (gua aerada p/pH=0) 1,228-1,360 (Cloro) 1,360-1,500 (Ouro) 1,500

* Eletrodos de referncia, secundrios

3 2 2 3N e N+

Li e Li+ +

K e K+ +

Rb e Rb+ +

Ba e Ba2 2+ +

Sr e Sr2 2+ +

Ca e Ca2 2+ +

Na e Na+ +

La e La3 3+

+Ce e Ce3 3+

+Mg e Mg2 2+

+Y e Y3 3+

+Sc e Sc3 3+

+Pu e Pu3 3+

+Be e Be2 2+

+U e U3 3+

+Al e Al3 3+

+

Ti e Ti2 2+ +

Zr e Zr4 4+ +

Mn e Mn2 2+ +

Nb e Nb3 3+ +

Zn e Zn2 2+ +

Cr e Cr3 3+ +

Ga e Ga3 3+ +

Fe e Fe2 2+ +

Cd e Cd2 2+

In e In3 3+ +

Ti e Ti+ +

Co e Co2 2+ +

Ni e Ni2 2+ +

AgCl e Ag Cl+ +

M o e M o3 3+ +

Sn e Sn2 2+ +

Pb e Pb2 2+ +

2 2 2H e H+

+

Cu e Cu2 + ++

AgCl e Ag Cl+ +

Hg Cl e Hg Cl2 2 2 2 2+ +

CuSO e Cu SO4 422+ +

Cu e Cu2 2+

+O H O e OH2 22 4 4+ +

Hg SO e Hg SO2 4 422+ +

Fe e Fe3 2+

++Hg e Hg2

2 2 2+ +

Ag e Ag+

+Rh e Rh3 3+

+O H O e OH2 22 4 4+ +

Hg e Hg2 2+ +

Pd e Pd2 2+ +

Pt e Pt3 3+ +

O H e H O2 24 4 2+ ++

Cl e Cl2 2 2+

Au e Au3 3+

+

Fonte: GENTIL, 2003, p.19; CALLISTER , 2002, p. 391; CASCUDO, 1997, p.26

37

Reaes que dependem somente do pH so representadas por retas paralelas ao eixo das

ordenadas. Da mesma forma, as que dependem somente do potencial (EH), so representadas

por retas paralelas ao eixo das abscissas.

Segundo GENTIL (2003), existe uma limitao no diagrama acenada pelo prprio Pourbaix.

No possvel prever a velocidade das reaes de corroso atravs dele.

corroso

FeO 2-4

FeOH-+

corroso

Fe++

Passividade

Fe O2 3

Fe O3 4

Imunidade

Fe

0 2 4 6

20

b

4

2 10

9

53

11

628

26

78

17 27

13

241

23

a

Fe+++

HFeO2

2.221.81.61.41.210.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6-1.8

2.221.81.61.41.210.80.60.40.20-0.2-0.4-0.6-0.8-1-1.2-1.4-1.6-1.8

FIGURA 11 - Diagrama de Pourbaix para o ferro : equilbrio potencial-pH para o sistema Fe-H2O a 25C


Normalmente o diagrama de Pourbaix simplificado representando apenas as regies de

corroso, imunidade e passividade, mostrando de forma sumria o comportamento previsto

para um metal puro imerso em gua pura.

Os diagramas so grande importncia para o estudo das causas e da proteo contra corroso

dos metais em meio aquoso. Entretanto, eles:

Corroso

38

[...] no so suficientes para explicar todos os fenmenos qumicos e

eletroqumicos ocorrendo na interface metal-meio. necessrio tambm que

se faa um estudo cintico das reaes ocorrendo na superfcie do eletrodo,

assim como anlises dos produtos de corroso e observaes da superfcie

corroda (GENTIL, 2003, p. 23).

2.2.10. Potenciais de eletrodos irreversveis

Segundo FORTES (1995), Potenciais de eletrodo reversveis so os que correspondem ao

equilbrio entre o metal e seus ons que esto em soluo. Para cada valor de potencial

reversvel existe um estado definido de equilbrio entre o metal e seus ons correspondentes.

Eles so determinados pela equao de Nernst:

Em corroso, os potenciais de eletrodo que se estabelecem sobre um metal quando est em

contato com um eletrlito so de grande importncia para o processo de corroso. Devemos

conhecer trs aspectos: a natureza e grandeza dos potenciais iniciais dos metais nos diversos

casos de corroso; os potenciais iniciais que se distribuem sobre a superfcie do metal; a

variao dos potenciais dos eletrodos durante o processo corrosivo.

Na prtica, o mais importante determinar a diferena de potencial estabelecida ao atingir um

estado estacionrio pois, essas diferenas iro influenciar nas intensidades de corrente de

corroso.

Para o ferro, podemos admitir a seguinte reao de oxidao:

Neste caso, no chega a se formar um eletrodo reversvel, pois no atinge um ponto de

equilbrio, o que faria cessar o processo de oxidao do ferro. Isto acontece porque tambm

ocorre uma reao de reduo.

Mn+ + ne M

Fe Fe2+ + 2e

39

O OH- resultante reagir com os ons Fe2+ formando produtos insolveis: Fe(OH)2 ou

Fe(OH)3:

Eliminando, portanto o Fe2+, que equilibraria a reao. Os potenciais medidos nestas

condies so chamados potenciais de eletrodos irreversveis.

De Acordo com GENTIL (2003), o potencial de um metal em uma soluo depende de: valor

das correntes para possveis equilbrios; numero de reaes que podem ocorrer; formao de

pelcula; impurezas na soluo; temperatura.

2.2.11. Tabela prtica

Na prtica, dificilmente acontecem situaes padronizadas, existindo ons diversos e muitos

meios. Alm disso, na tabela de potenciais padro no esto includas as ligas.

Segundo FORTES (1995), esta dificuldade contornada com a utilizao de uma srie

galvnica especificada para cada meio, sendo que a mais conhecida a relativa gua do mar.

A tabela prtica de nobreza na gua do mar (TAB. 3), composta de metais e suas ligas, por

isso tem um emprego mais amplo na engenharia. Os materiais esto ordenados em funo do

seu comportamento em relao ao meio.

GENTIL (2003), chama a ateno para o fato de que as posies relativas dos metais em

comparao com a tabela 2 permanecem praticamente inalteradas, evidenciando a sua

importncia no estudo da corroso.

H2O + O2 + 2e 2OH -

Fe2+ + 2OH- Fe(OH)2

2Fe(OH)2 + O2 + H2O 2Fe(OH)3

40

Normalmente as tabelas prticas omitem o valor numrico do potencial de seus elementos,

tendo em vista sua variabilidade devido ao grande nmero de fatores intervenientes.

Entretanto, a posio relativa dos materiais j atende sua finalidade.

Podemos interpretar a tabela 3 da seguinte forma: ao conectarmos eletricamente dois

materiais e mergulharmos na gua do mar, o que estiver acima do outro na tabela ser o anodo

da reao, sofrendo portando corroso. Quando maior for a distncia entre os materiais na

tabela, maior ser a corroso do anodo.

2.2.12. Pilha eletroqumica

No estudo da corroso o conhecimento sobre pilhas eletroqumicas essencial. A pilha

eletroqumica formada por:

a) Anodo - quem sofre a corroso e onde a corrente eltrica entra no eletrlito;

b) Eletrlito - o condutor que contm ons, normalmente um lquido, quem leva a

corrente do anodo para o catodo;

c) Catodo que sofre reduo provocada pelos eltrons sados do eletrlito;

d) Circuito metlico a ligao metlica entre o anodo e o catodo por onde passa os

eltrons do anodo para o catodo.

Qualquer um destes elementos que for retirado elimina a pilha e diminui a possibilidade de

ocorrer a corroso. O sentido correto dos eltrons do anodo para o catodo, porem,

convencionou-se que a corrente eltrica do catodo para o anodo.

Na representao de uma pilha, utilizamos o anodo sua esquerda e o catodo sua direita

(FIG. 12). Segundo GENTIL (2003) a fora eletromotriz (fem) representada pela conveno

de sinais da IUPAC, e igual a:

Epilha = Ecatodo Eanodo

Onde Ecatodo e Eanodo so os potenciais de reduo dos eletrodos.

41

TABELA 3 Tabela prtica de nobreza em gua do mar

Extremidade andicamenos nobre (corroso)

1.Magnsio2.Ligas de magnsio3. Zinco4 Alclad 385. Alumnio 3S6. Alumnio 61S7. Alumnio 63S8. Alumnio 529. Cdmio10. Ao doce11. Ao baixo teor liga12. Ao liga13. Ferro fundido14. Ao AISI 410 (ativo)15. Ao AISI 430 (ativo)16. Ao AISI 30417.Ao AISI 316 (ativo)18. Chumbo19. Estanho20. Nquel (ativo)22. Metal Muntz23. Lato Amarelo24. Lato Almirantado25. Lato Alumnio26. Lato Vermelho27. Cobre28. Bronze29.Cupro-Nquel 90/1030.Cupro-Nquel 70/30(baixo teor de ferro )31. Cupro-Nquel 70/30 (alto teor de ferro)32. Nquel (passivo)33. Inconel (passivo)34. Monel35. Hastelloy C36. Ao AISI 410 (passivo)37. Ao AISI 430 (passivo)38. Ao AISI 30439.Ao AISI 316 (passivo)40. Titnio41. Prata42. Grafite43. Ouro44. Platina

Extremidade Catdica mais nobre (proteo)

Mai

or te

ndn

cia

a co

rros

o Maior nobresa


42

Tomemos como exemplo uma pilha formada pelos eletrodos Fe; Fe2+ (1M) e Cu; Cu2+ (1M),

sua fora eletromotriz ser:

E= +0,337 (-0,44)

E= +0,777V

eletrodo

voltmetro

paredeporosa

eletrodo

soluo aquosa deAnSO4

soluo aquosa deAnSO4

soluo aquosa deCuSO4

soluo aquosa deCuSO4

paredeporosa

eletrodo(-) ou anodo

eletrodo(+) ou catodo

e- e-

voltmetro

a) Circuito aberto b) Circuito fechado

MetalZn0

MetalZn0

MetalCu0

MetalCu0

e- e- e-

e- e- e-e-

e-

So42- So4

2-

Zn2+

Zn2+

So42-So4

2- So42-

Cu2+ Cu2+

FIGURA 12 Pilha eletroqumica de ao espontnea com parede porosa

plana. Aps o fechamento do circuito ocorre corroso no zinco e deposio no

cobre.

Fonte: Feltre3, (citado por FORTES, 1995, p. 45)

2.2.12.1. Tipos de pilhas

De acordo com GENTIL (2003), podemos observar uma diferena de potencial entre dois

eletrodos, atravs da equao de Nernst quando: os eletrodos so de substncias diferentes,

3 FELTRE, Ricardo. (1993). Qumica Fisico-qumica. 3a ed., Editora Moderno Ltda. Volume 2. So Paulo/SP.

a) Circuito aberto b) Circuito fechado

43

portanto com potenciais diferentes; os eletrodos de mesma substncia porem com solues de

concentrao diferentes; os eletrodos de mesma substncia, solues de mesma concentrao,

porem submetidos a diferentes presses parciais de gases; eletrodos em temperaturas

diferentes.

a) Pilha de eletrodos diferentes

Este tipo de pilha ocorre quando dois metais diferentes entram em contato entre si e com um

mesmo eletrlito. denominada pilha galvnica. Como visto anteriormente, o metal mais

ativo na tabela de potencial de eletrodo desempenha o papel de anodo desta pilha.

GENTIL (2003) apresenta um exemplo de pilha galvnica formada por ferro em contato

metlico com cobre e imersos na gua salgada, funcionando como eletrlito (FIG 13).

Fe2+

Fe2+

Fe2+

Fe2+

Fe2+

OH-

OH-

OH-

OH-

OH-

gua do mar

Fe O .H O2 3 2

Anodo

R

i

e-Catodo

Ferro

--

-

-O2 O2

FIGURA 13 Pilha galvnica entre o ferro e cobre


44

Um exemplo prtico o caso de uma tubulao em ao carbono ligado a uma vlvula de lato

(liga de cobre e zinco) em presena de eletrlitos. A corroso mais acentuada prximo do

contato entre os dois metais, correndo o tubo de ao que funciona como anodo da pilha

formada. Isto acontece porque o ao ocupa uma posio mais elevada do que o lato (FIG.

14).

O fato de os pontos de corroso galvnica, geralmente ocorrerem no encontro dos dois metais

pode ser explicado da seguinte forma:

Processos mais severos de corroso galvnica ocorrem prximos do contato

anodo/catodo, pelo fato deste processo ser eletroqumico, o que significa

dizer que o fluxo da corrente eltrica ser caracterizado pelo comportamento

da condutividade do eletrlito. Logo, quanto mais dificuldade tiver a

corrente para circular, mais resistncia haver, resultando em menos

corroso na regio crtica de contato (ROCHA, 1999, p.14).

FIGURA 14 Corroso galvnica em tubo de ao carbono em com vlvula de lato


GENTIL comprova atravs de experincias a relatividade dos termos anodo e catodo, e

afirma:

45

[...] o ferro funciona como anodo (se corri) quando acoplado ao eletrodo

de cobre, mas permanece protegido quando acoplado ao eletrodo de zinco,

porque este ltimo que funciona como anodo (GENTIL, 2003, p. 32).

ROCHA (1999) chama a ateno para a importncia da influencia do ambiente sobre a

corroso galvnica. Ele afirma que o comportamento das pilhas menor em ambientes

internos e protegidos da variao de temperatura e umidade.

Quando a utilizao de metais diferentes no puder ser evitada, a escolha de metais prximos

na srie eletroqumica, resultar em pouca diferena de potencial, minimizando o problema.

Por exemplo, o ao e o ferro fundido.

GENTIL (2003) chama a ateno para a importncia da relao entre a rea andica e a

catdica. Se a rea catdica for muito maior do que a andica o risco alto, pois a corroso

ser tanto mais intensa quanto maior for a relao rea catdica/rea andica. Um exemplo

onde podemos utilizar este conceito na escolha do material de parafusos ou arrebites.

Devemos sempre utilizar arrebites de material catdico. Ele tambm apresenta uma tabela

com a corroso relativa de alguns metais acoplados ao ferro (TAB.4).

TABELA 4 Corroso de ferro acoplado a outros metais

Segundo Metal Ferro Segundo MetalMagnsio 0,0 3104,3Zinco 0,4 688,0Cdmo 0,4 307,9Alumnio 9,8 105,9Antimnio 153,1 13,8Tungstnio 176,0 5,2Chumbo 183,2 3,6Estanho 171,1 2,5Nquel 181,1 0,2Cobre 183,1 0,0

Corroso em Miligramas


Os prprios xidos metlicos que se formam durante a corroso funcionam como catodos em

relao aos metais de origem. Por isso, quando trocamos parte de uma tubulao, a parte nova

46

funciona como anodo, e a parte antiga, coberta pelo material de corroso, funciona como

catodo, formando uma pilha ativa-passiva. Isto faz a parte nova ter uma durao inferior ao

que poderamos esperar (GENTIL, 2003).

b) Pilha de ativa passiva

Existem metais e ligas que tem a tendncia a tornarem-se passivos por causa da formao de

uma pelcula de xido insolvel sobre sua superfcie. Podemos citar o alumnio, chumbo,

titnio, ferro e cromo. Esta passivao faz com que o material aja como rea catdica.

Entretanto ons, como o de cloreto, destroem este filme e eliminam esta passivao. Eles

penetram atravs de falhas da pelcula e dispersam a pelcula.

A destruio da pelcula pontual, formando pequenos pontos de anodo circundados por

grande rea de catodos, apresentando uma diferena de potencial da ordem de 0,5V.

c) Pilha de ao local

Uma pilha local uma pequena rea da superfcie metlica que contm as regies andica e

catdica, gerando corroso.

Suas causas determinantes so: incluses, segregaes, trincas, diferentes estados de teno,

polimento superficial, tratamento trmico diferenciado, diferena de temperatura e

iluminao.

d) Pilha de concentrao

Esta pilha ocorre quando temos um material metlico exposto a um eletrlito com diferentes

concentraes, chamada pilha de concentrao inica; ou com o mesmo eletrlito, porem com

teores de gases dissolvidos diferentes, chamada de pilha de aerao diferencial.

Analisando a pilha de concentrao inica de acordo com a equao de equilbrio, para um

eletrodo metlico temos:

Mn+ + ne M

(2)

(1)

47

GENTIL (2003), conclui que a parte do metal que estiver imersa no soluo mais diluda ser

o anodo e a parte que estiver imersa na soluo mais concentrada ser o catodo.

Na pilha de aerao diferencial, a concentrao de oxignio origina uma diferena de

potencial, sendo que, a parte do metal mais aerada ser o catodo e a parte do metal menos

aerada ser o anodo.

De acordo com GENTIL (2003), na prtica as pilhas de aerao diferencial no ocorrem em

metais inertes, mas sim em metais ativos como o ferro, zinco, alumnio, aos inoxidveis, etc.

e) Pilha de temperaturas diferentes

Neste caso a pilha formada por partes de um mesmo material metlico expostas a

temperaturas diferentes. tambm chamada de pilha termogalvnica. O aumento de

temperatura torna o processo corrosivo mais rpido. Entretanto existem casos onde a

velocidade da corroso diminui com o aumento da velocidade. Um deles quando a

temperatura ajuda na eliminao de gases dissolvidos .

Para HELENE (1993), numa barra de ao, embebida no concreto, pode ocorrer uma pilha,

originria da diferena de temperatura entre duas reas vizinhas ligadas por estribos. As

regies de menor temperatura sero os anodos e as de maior temperatura os catodos.

f) Pilha eletroltica

Este tipo de pilha ocorre quando uma diferena de potencial causada por de uma fonte de

energia de origem externa. um processo no espontneo.(FIG. 15)

Com base em experincias, GENTIL (2003) afirma que o anodo de uma pilha eletroltica

sofre um processo bem mais rpido de corroso do que no processo espontneo.

48

Neste processo no-espontneo o papel dos eletrodos pode mudar, bastando para isto mudar a

direo da corrente impressa. O metal catodo fica protegido no pelo consumo do anodo mas

pela corrente aplicada. Neste caso podemos utilizar um anodo inerte apenas para poder

completar o circuito. Esta afirmao explica o mecanismo da proteo catdica por corrente

impressa.

FIGURA 15 Trecho do gasoduto com perfuraes devidas a corrente de fuga


2.2.13. Velocidade de corroso

A velocidade de corroso pode ser classificada em velocidade mdia e velocidade instantnea

de corroso, segundo GENTIL (2003).

Todas as duas so muito importantes no estudo da corroso. A velocidade mdia nos permite

estimar o tempo de vida til de uma estrutura. J a velocidade instantnea, nos permitir

verificar a eficincia de um inibidor de corroso, por exemplo.

49

Podemos obter a velocidade mdia pela quantificao da perda de massa sofrida pelo material

ou pela determinao da concentrao de ons metlicos em soluo durante o intervalo de

tempo de exposio ao meio corrosivo.

Ramanathan4 (citado por CASCUDO, 1997, p.34) apresenta outras unidades para a

quantificao da velocidade de corroso. A perda de massa por unidade de rea exposta e por

unidade de tempo, dada em (mg/dm2mdia) ou mdd. E a penetrao por unidade de tempo,

dada em (milmetros por ano) ou mmpy. O autor justifica a escolha do mdd afirmando que a

perda de massa influenciada tanto pela rea exposta ao meio aquoso quanto pelo tempo de

exposio. J mmpy o autor justifica dizendo que ele indica a profundidade do ataque, fato

muito difcil de se visualizado pelo mdd.

O conjunto de medies da velocidade mdia ao longo do tempo segundo GENTIL (2003),

evidencia os seguintes aspectos (FIG. 16):

Curva A Velocidade de corroso eletroqumica onde, a superfcie metlica no varia, o

produto da corroso inerte e a concentrao do agente corrosivo constante.

Curva B Idntica situao anterior, porem, existe um perodo de induo relacionado ao

tempo gasto para atravessar a pelcula protetora.

Curva C Velocidade inversamente proporcional a quantidade do produto de corroso

produzido. Caracteriza produto de corroso insolvel e aderente superfcie metlica.

Curva D Velocidade com crescimento rpido. Caracteriza produtos de corroso solveis. A

rea andica crescente.

Muito raramente a corroso tem valor constante, isto , a velocidade mdia igual

velocidade instantnea (curva A e B), por isso um valor isolado possui significado restrito.

4 RAMANATHAN, L.V. Corroso e seu controle. So Paulo, Hemus, s.d.

50

C A

DB

Tempo

Perd

a d

e m

ass

a

t

FIGURA 16 Curvas representativas de velocidades de corroso


Para medir a velocidade da corroso instantnea utilizam-se mtodos capazes de medir a

corrente de corroso, cujo valor podemos relacionar perca de massa pela lei de faraday:

Onde:

m = massa do metal que se dissolve

K = equivalente eletroqumico do metal

i = corrente de corroso

t = tempo

F = Faraday

Para GENTIL (2003) medir a corrente de corroso de um metal medir sua velocidade de

corroso.

Esta corrente de corroso igual corrente andica do metal no potencial de corroso (Ecor).

Entretanto, no podemos medi-la diretamente, porque no potencial de corroso circula

tambm uma corrente catdica, de mesmo valor e sentido contrrio. Portanto, a corrente

somente pode ser determinada por mtodos indiretos.

A despeito dos grandes avanos da Eletroqumica e da Eletrnica, o mtodo baseado na perda

de material o mais confivel.

M = Kit F

51

Os mtodos descritos acima so aplicveis somente em casos de corroso uniforme. GENTIL

(2003) afirma que devemos estar atentos ao fato que grande perda de peso significa que est

ocorrendo corroso intensa. Entretanto, se a corroso for por pite, apesar de ser intensa e

perfurar rapidamente o material, a perda de peso verificada ser mnima.

A velocidade da perda de massa pode ser mais bem compreendida com a firmao de

Hansson5 (citado por CASCUDO, 1997, p. 36) de que para uma densidade de corrente de

corrente de 1/m2 equivale a uma oxidao da superfcie do ao de 1,16 mmpy.

Segundo GENTIL (2003) diversos fatores podem influenciar a velocidade de corroso:

a) Efeito do oxignio dissolvido Para que a gua pura, em temperatura ambiente,

ataque o ferro preciso que haja oxignio dissolvido. A corroso no incio rpida e

tende a diminuir com a formao da camada de xido. Este camada funciona como

barreira difuso do oxignio. Quando no existe oxignio a corroso do ao nestas

circunstancias desprezvel. O aumento de velocidade se deve ao fato do oxignio

consumir os eltron gerados na reao ( 2H2O + O2 + 4e 4 OH-).

0 1 2 3 4 5 60

20

40

60

80

100

Velo

cid

ad

e d

e co

rros

o (m

dd

)

Concentrao de o dissolvido (ml/l)2

(A) (B)

FIGURA 17 Influncia de oxignio na velocidade de corroso.

Fonte: (A) GENTIL, 2003, p. 107; (B) PINTO, 2003 5 HLADKY, K.; DAWSON, J.L. The measurement of corrosion using electrochemical l/f noise. Corrosion

Science, v.22, n.3, p. 163-260, 1982.

52

No entanto, existe uma concentrao crtica na qual a velocidade de corroso decresce

(FIG.18). Em gua destilada esta concentrao crtica de 12ml de O2 por litro. Esse

valor aumenta na presena de sais dissolvidos, e decresce com o aumento do pH e da

velocidade do eletrlito. Com o pH em torno de 10 a concentrao crtica cai para 6ml

de O2 por litro.

80

60

40

20

0

Concentrao O dissolvido (ml/l) 2

Velo

cid

ad

e d

e c

orro

so

(md

d)

0 2 4 6 10 15 20 25

FIGURA 18 Decrscimo da velocidade de corroso relacionado com concentrao de oxignio.


b) Efeito do pH Com o pH entre 4 e 10 a taxa de corroso independe do pH e depende

da rapidez com que o oxignio difunde para a superfcie do metal. A concentrao do

oxignio, a temperatura e velocidade do eletrlito que determinam a velocidade da

reao (FIG. 19).

Em regio cida, ou seja pH < 4, a velocidade de corroso incrementada devido pela

possibilidade de reduo do H+ alm do O2 presente no meio. O controle da

velocidade no se deve difuso do O2 e sim facilidade de desprendimento do

hidrognio. A velocidade tambm depende do tipo do ao: o ao de baixo teor de

carbono tem velocidade mais baixa do que de alto teor de carbono, devido a cementita

(Fe3C); aos trabalhados a frio so corrodos mais rapidamente do que os recozidos.

Em regio bsica, ou seja pH >10, a velocidade de corroso diminui, porque o ferro se

passiva na presena de lcalis e oxignio dissolvido. Com o pH > 10 o potencial do

53

ferro sobe de -0,4 V para + 0,1 V, ou seja, muito mais nobre. Entretanto, se o pH

aumentar muito a passividade pode ser destruda e atingir um potencial de -0,86V.

c) Efeito da temperatura de maneira geral o aumento de temperatura acelera a corroso

porque diminui a polarizao e a sobretenso, aumenta a condutividade do eletrlito e

a velocidade de difuso de ons. Entretanto pode retardar a corroso pois diminui a

solubilidade do oxignio na gua.

d) Efeito dos sais dissolvidos Os sais podem acelerar a reao porque so

despolarizantes, aumentam a condutividade. Entretanto podem tambm retardar

porque precipitam produtos de corroso coloidais, diminuem a solubilidade do

oxignio e tem ao passivadora.

14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3pH

0,04

0,03

corrosÃo em estruturas de concreto...

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