Processo Corrosivo em Superfície Revestida com Cromo Duro Exposta

em Atmosfera Marinha

I. N. S. Montenegro1, J. S. Rodrigues1, F. B. Romero2

, 1 Fundação

Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará – NUTEC, 2 Universidade Federal do Ceará - UFC. Resumo: Este trabalho trata da avaliação do processo de corrosão que se apresentou nas superfícies revestidas de cromo duro do cilindro da lança de guindaste que se encontra em funcionamento no Porto do Mucuripe, na cidade de Fortaleza – CE, durante, aproximadamente, três (03) anos contados a partir de dezembro de 2008. E após um (01) ano da sua instalação, já foi observado o inicio do desenvolvimento do processo de corrosão. O processo corrosivo foi registrado por meio da fotodocumentação e seu estudo teve como fundamentos principais, o comportamento quanto à resistência a corrosividade atmosférica das superfícies constituídas ou revestidas com materiais passiváveis, avaliações das medidas de espessura do revestimento de cromo duro e do mapeamento dos pites distribuídos em toda área do cilindro cromado e as considerações dos resultados das medições, segundo a norma da Associação Brasileira de Normas Técnicas – ABNT - NBR 14643 - Corrosão atmosférica – Classificação da corrosividade de atmosferas - Jan. 2001, referentes ao grau da corrosividade atmosférica da região do Porto do Mucuripe, a qual é caracterizada como marinha de muito elevada salinidade, clima tropical úmido e está situada nas proximidades da linha do equador. Palavras-chave: Processo de corrosão, atmosfera marinha, corrosividade atmosférica, revestimentos com materiais passiváveis, cromo duro. 1. INTRODUÇÃO Este trabalho trata da avaliação de um processo de corrosão que foi apresentado no revestimento de cromo duro depositado no cilindro da lança de um guindaste que se encontrava instalado no Porto do Mucuripe - cidade de Fortaleza – CE desde 10 de dezembro de 2008. Sendo que o inicio do desenvolvimento do processo de corrosão foi registrado pelos técnicos da empresa fabricante do guindaste em 01 de novembro de 2009. O processo corrosivo foi registrado por meio de fotodocumentação e a avaliação teve como fundamentos principais os seguintes ensaios: Medidas de espessura do revestimento de cromo duro, o qual tem o cilindro de aço como substrato, realizada pelo método de indução eletromagnético; O mapeamento dos pites distribuídos em toda área do cilindro cromado foi realizado durante a avaliação visual para concluir-se quanto ao desenvolvimento e a tendência do crescimento do processo corrosivo, em função da espessura da camada de revestimento (cromo duro), da concentração dos pites e das suas profundidades; Os resultados da pesquisa do Projeto de Corrosão deram origem ao Mapeamento da Corrosividade Atmosférica do Estado do Ceará [1], o qual foi fundamentado na norma NBR 14643:2001 – Corrosão atmosférica – Classificação da corrosividade de atmosferas. Portanto, a classificação da agressividade atmosférica e as considerações do grau da corrosividade atmosférica da região do Porto do Mucuripe foram feitas por meio de estudos estatísticos do somatório dos resultados obtidos dos ensaios das amostras coletadas durante as monitorações mensais das estações de estudo, por alguns anos subseqüentes, no período de 2002 a 2008. A atmosfera da região do Porto do Mucuripe é caracterizada como marinha de muito elevada salinidade, clima tropical úmido e está situada nas proximidades da linha do equador.

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A agressividade atmosférica no Ceará, principalmente em áreas litorâneas, é sem dúvida, uma das maiores do mundo. Os seus efeitos, traduzidos principalmente pela corrosão e a degradação dos materiais, são sentidos por todos os segmentos da sociedade que paga entre outros, um custo elevado em seu combate. 2. OBJETIVO Avaliar o comportamento quanto à resistência a corrosão atmosférica do revestimento de cromo duro usado sob as condições de agressividade do ambiente marinho em Fortaleza – Ceará. 3. METODOLOGIA

3.1. Corrosividade Atmosférica no Estado do Ceará [1]

De acordo com a norma NBR 14643:2001 – Corrosão atmosférica – Classificação da corrosividade de atmosferas seguiu-se a metodologia para a classificação da agressividade atmosférica e por meio de estudos estatísticos do somatório dos resultados obtidos dos ensaios das amostras coletadas durante as monitorações mensais nas dezenove estações de estudo de corrosão atmosférica instaladas no Ceará, por alguns anos subseqüentes, no período de 2002 a 2008 formou-se o banco de dados que deram origem ao Mapeamento da Corrosividade Atmosférica do Estado do Ceará [1] . Os dados resultantes da classificação da corrosividade atmosférica em função de várias variáveis, tais como: concentrações dos poluentes atmosféricos (cloretos e sulfatos); taxa de corrosão de materiais padrões, como o aço carbono, cobre eletrolítico, bronze (± 80% de Cu), aço galvanizado, liga de alumínio 6063, liga de alumínio 1100 e estanho metálico; tempo de umectação (T>0°C e umidade relativa do ar > 80%) e dados meteorológicos destas micro-regiões encontram-se destacados dentro das caixas apresentadas no Mapa da Corrosividade Atmosférica do Estado do Ceará (1). A caixa dos dados representada no mapa [1] por linhas de cor verde escura corresponde aos resultados obtidos da estação de estudo de corrosão atmosférica COFECO [1]. A corrosividade atmosférica desta estação, a qual se encontra localizada em frente ao mar, com as seguintes medidas de coordenadas geográficas: Latitude (S) = 03°48’2,7” e Longitude (W) = 38°24’40,0”, comparada aos demais dados de corrosividade que foram coletados de outras estações [1,2] localizadas nas vizinhanças do Porto do Mucuripe, na cidade de Fortaleza-CE, tiveram seus resultados aproximados, os quais foram extrapolados para serem representativos de toda esta região litorânea do Porto do Mucuripe.

3.2. Visitas Técnicas no Porto do Mucuripe

3.2.1. Finalidade da Visita 1

Conhecer os problemas do processo de corrosão apresentado na superfície revestida de cromo duro do cilindro da lança do guindaste, coletar informações e registros/documentos apresentados pelos responsáveis pelo equipamento, durante funcionamento e durante as decisões administrativas; Observar e avaliar as condições gerais “in loco” que venham a contribuir de alguma forma para o desenvolvimento do processo corrosivo, tais como: condições ambientais, local de instalação do guindaste e metodologia da operacionalização deste guindaste; Fazer o registro por fotodocumentação.

3.2.2. Finalidade da Visita 2

Identificar e avaliar o tipo de corrosão presente e a localização preferenciada onde se encontra desenvolvido o processo corrosivo, contando-se com o apoio de um segundo guindaste, a fim de tornar possível chegar bem perto do cilindro; Elaborar plano para a realização “in loco” dos ensaios possíveis, durante uma terceira visita, a qual deverá continuar com as mesmas condições oferecidas pelo guindaste de apoio; Fazer o registro por fotodocumentação.

3.2.3. Finalidade da Visita 3

Inicialmente, foi elaborado um programa para a realização das atividades a serem executadas durante esta visita: Limpeza da superfície corroída - Utilizando-se sabão neutro e água, destilada e deionizada, para a lavagem da área corroída do cilindro e pano limpo e macio para a secagem do mesmo; Elaboração do mapeamento de toda área do cilindro onde se observou presença de corrosão por pites - Realizada logo após a limpeza, com auxílio de uma trena, mapeando-se uma área com comprimento (l) de

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trinta centímetros (30 cm) para ser dividida em três secções iguais, cada área tendo o comprimento de dez centímetros (10 cm), as quais foram nomeadas como lA ; lB; e lC. Nestas áreas foram feitas as avaliações para fins de concluir-se quanto ao desenvolvimento e tendência do crescimento do processo corrosivo, em função da espessura da camada de revestimento de cromo duro e da concentração dos pites; Medida de espessura do revestimento de cromo duro – Realizada pelo método de indução eletromagnética, utilizando um medidor de espessura de camadas em base ferrosa, sonda tipo F(para substratos ferrosos), Importécnica modelo CM882; Contagem dos pites – Foi feita uma avaliação visual e com auxilio de uma lupa com aumento de 10X. 4. RESULTADOS EXPERIMENTAIS E DISCUSSÕES 4.1. Corrosividade Atmosférica no Estado do Ceará

Os dados apresentados abaixo, Tabela 1, correspondem a corrosividade atmosférica para os diversos materiais dos equipamentos utilizados no Porto do Mucuripe.

Tabela 1. Corrosividade atmosférica para os diversos materiais componentes dos equipamentos utilizados no Porto do Mucuripe

A atmosfera é extremamente alta em corrosividade para todos os materiais pesquisados. Cloretos (Máximo): 3219,19 mg de Cl/m².dia B3 Aço Carbono – C5

*

Alumínio – C5*

Cobre – C5*

Zinco – C5*

Sulfatos (Máximo): 399,42 mg de SO2/m².dia A3

TSU 80 (Máximo): 4901,93 horas/ano 5*

Os dados da Tabela 1 significam que qualquer peça componente de equipamentos que seja constituída,

principalmente, por estes materiais pesquisados para ser utilizada sob estas condições extremamente alta

em corrosividade, não oferece resistência à corrosão atmosférica e necessita ser tratada com proteções

anticorrosivas especiais para se tornar capaz de resistir aos efeitos dos elementos mais responsáveis por

estes processos da corrosão atmosférica, ou seja:

Cloretos (Máximo): 3219,19 mg de Cl/m².dia B3;

Sulfatos (Máximo): 399,42 mg de SO2/m².dia A3;

Tempo de Superfície Úmida 80 (Máximo): 4901,93 horas/ano.

Os efeitos corrosivos destes elementos são somados a algumas condições, igualmente nocivas, como

aceleradoras para o processo de corrosão atmosférica destes materiais expostos nas regiões marinha do

Ceará, tal como a do Porto do Mucuripe:

Alta velocidade dos ventos, com presença de areia da praia proporcionando em todos os momentos a

função abrasiva dos jatos de areia com altíssima salinidade;

Muitas horas durante todos os dias do ano com presença de alta intensidade de radiação solar, a qual é

responsável pela degradação de vários produtos graxos, poliméricos entre outros todos que se decompõem

quando submetidos a temperaturas, em geral, superior a 60°C e pelos estresses apresentados em diversos

tipos de materiais, metálicos - não metálicos – compósitos, entre outros, tais como a conseqüência das

variações de temperatura entre o dia e a noite;

Poucas chuvas, as quais são as condições responsáveis pela não existência das lavagens naturais das

superfícies dos materiais expostas diretamente aos tão elevados teores dos sais, principalmente, os cloretos

e os sulfatos presentes nesta atmosfera marinha;

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Altíssima umidade relativa do ar, em torno de 80% durante todos os dias do ano. Isto é responsável por

proporcionar constantemente, um filme úmido sobre a superfície dos materias. E este filme, o qual conta

com as presenças dos poluentes atmosféricos, principalmente, os cloretos e os sulfatos. Então, tem efeito

de um eletrólito fortemente condutor, o qual viabiliza formações de pilhas galvânicas para as superfícies

dos materiais, principalmente, os metálicos, mesmo para os equipamentos que são montados com um

único tipo de material.

4.2. Vistoria do Cilindro Revestido de Cromo Duro Instalado em um Guindaste no Porto do

Mucuripe

Parâmetro Valor Unidade A - Largura da base de apoio 12000 mm B - Largura de estrutura rodante 6000 mm C - Comprimento da base de apoio

12000 mm

D - Comprimento da estrutura rodante

19853 mm

E - Altura geral 38256 mm F - Altura da cabine (nível dos olhos)

24258 mm

G - Comprimento da lança 49800 mm H - Raio máximo 48000 mm Raio mínimo 10500 mm I - Altura de levantamento máx. No raio máximo

32500 mm

I - Altura de levantamento máx. abaixo do cais no radio máximo

15000 mm

I - Altura de levantamento máx. no Raio mínimo

45000 mm

Figura 01 – Parâmetros físicos do guindaste em funcionamento no Porto do Mucuripe. A Figura 01 refere-se às dimensões do guindaste do Porto do Mucuripe que se apresentou com um

processo corrosivo na superfície do cilindro revestida com cromo duro. Os resultados estão mostrados na

fotodocumentação abaixo apresentada:

4.2.1. Avaliação Visual do Movimento do Cilindro Revestido de Cromo Duro em Função do

Deslocamento da Lança do Guindaste:

Figura 02 – Foto 1, observa-se a torre do guindaste no Porto do Mucuripe, onde o cilindro de

basculamento (cor azul), o cilindro cromado e a lança estão localizados;

Figura 02 – Foto 2, observa-se que quando a lança do guindaste se desloca para baixo, o cilindro, em

função deste deslocamento, sai gradativamente do cilindro basculante, expondo uma maior região de sua

superfície cromada a agressividade atmosférica, isto acontece em uma rotina de trabalho, em torno de

trinta (30) horas por semana;

Figura 02 – Foto 3, observa-se que no movimento contrário da lança, o cilindro cromado entra no cilindro

basculante e permanece, apenas, com a sua extremidade (em torno de 10 cm) exposta, constantemente, sob

as condições da agressividade do meio, desde sua instalação no Porto do Mucuripe. Nesta foto destaca-se a

região critica do cilindro cromado, de 10 cm, lA, onde se constatou o maior desenvolvimento do processo

corrosivo;

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Figura 02 – Foto 4, observa-se em toda região superficial do cilindro cromado a existência de manchas

com formas definidas, as quais destacam listas em tonalidade cinza escura sobre a superfície de brilho

metálico do cromo duro. Estas listas estão distribuídas uniformemente e generalizadas em toda superfície

deste cilindro e são sugestivas de serem oriundas de algum processo mecânico, de desgaste ou até mesmo

de polimento, o qual tenha sido realizado após a deposição do cromo duro na peça para fins de nivelar o

cilindro cromado às medidas necessárias ao mesmo.

Foto 1 - Torre do guindaste onde o cilindro de

basculamento está localizado Foto 2 – Haste do cilindro de cromo duro que pode

ser recolhida para dentro do cilindro de basculamento (cor azul).

Foto 3 - Área do cilindro cromado com maior

desenvolvimento do processo de corrosão.Foto 4 – Listas cinza escura sobre a superfície de

brilho metálico do cromo duro. Figura 02 – Apresentação do cilindro basculante pintado e da haste do cilindro cromado.

Informações dos serviços de manutenções e gerenciamento afirmaram que esta região critica do cilindro

cromado, sempre está protegida com uma camada de uma graxa, Mobilarma da Mobil, a qual foi

especificada para uso pelo fabricante do guindaste. E sempre que esta graxa é removida da superfície do

cilindro cromado, com ajuda de trapos, logo, em seguida, é adicionada uma camada de graxa nova sobre a

superfície do cilindro de cromo duro para fins de preservá-lo de reações de corrosão atmosférica.

4.2.2. Mapeamento dos Pites Distribuídos em Toda Área do Cilindro

Concluída a limpeza e secagem da superfície corroída do cilindro cromado, observou-se a existência de

uma área localizada na extremidade externa deste cilindro.

Cilindro de basculamento

Lista com tonalidade cinza escura

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Figura 03 - Foto 5, os círculos vermelhos salientam vários pites resultantes do processo corrosivo da

reação dos poluentes da atmosfera, principalmente dos cloretos[2,3,5 e 6], os quais quebraram o filme

impermeável da camada de passivação desenvolvida na superfície da camada de cromo duro em potenciais

próximo ao seu potencial de corrosão. Também, constatou-se nesta foto 5, a tendência diferenciada do

desenvolvimento do número de pites por região. Sendo, lA >> lB > lC. Isto se deve ao fato da posição de lA,

a qual se encontra sempre, diretamente exposta em condições de muito elevada corrosividade da

atmosfera, característica do Porto do Mucuripe. Já, as regiões lB; e lC, somente ficam expostas a esta

corrosividade atmosférica quando o guindaste está em funcionamento. Mostrando, assim que a presença

dos pites existentes em lB; e lC são consequentes da expansão do processo da corrosão atmosférica, o qual

tende a se alastrar por toda superfície de cromo duro do cilindro;

Ainda na Figura 03 nas fotos 7, 8 e 9 estão destacados os pites existentes em cada uma destas regiões

separadamente, respectivamente, lA, lB e lC. Onde, na região lA além da grande concentração do número de

pites destacados, também, pode ser observado o crescimento de alguns, como entre outros estão os dos

tipos apontados com as setas verdes, os quais, em virtude de seus tamanhos similares e dos diâmetros das

cavidades, podem ser considerados como alvéolos. E constatou-se, ainda durante esta avaliação, que

vários pites estão tão profundos que perfuraram toda espessura da camada de cromo duro e já estão

penetrando no substrato do cilindro, aço.

Foto 5 – Haste do Cilindro do Guindaste - Pites observados na região l ( lA + lB + lC) do cilindro de

cromo duro

Foto 6 – Pites observados na região lA do cilindro de cromo duro.

Foto 7 – Pites observados na região lB do cilindro revestido de cromo duro.

Foto 8 – Pites observados na região lC do cilindro revestido de cromo duro.

Figura 03 – Resultados da avaliação visual e das medições do processo corrosivo desenvolvido na haste do cilindro cromado.

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4.3. Medidas de espessuras da camada do revestimento de cromo duro

Tabela 02 – Valores das Medidas de Espessura da Camada de Cromo Duro

Vm=*Valor Médio; DP = Desvio Padrão. Comparando as dez medidas individuais da espessura da camada do revestimento de cromo duro realizadas para cada uma das três regiões mapeadas e para a superfície restante do cilindro de aço em questão, observa-se que todas estas medidas têm os valores muito aproximados. Da mesma forma, se forem comparadas as médias de cada um destes grupos de medidas e os seus respectivos desvios padrão, também, têm os valores muito aproximados. Isto significa que a espessura da camada do revestimento de cromo duro é bastante uniforme em toda superfície do cilindro.

Região do cilindro Medidas Valores(μm) Vm (μm) DP

lA

1 104

104,05 3,27

2 108 3 98,5 4 104 5 109 6 106 7 100 8 104 9 102

10 105

lB

1 105

106,20 5,20

2 104 3 104 4 107 5 102 6 119 7 104 8 102 9 111

10 104

lC

1 105

103,87 2,39

2 105 3 108 4 102 5 102 6 99,7 7 102 8 105 9 105

10 105

lR (Medidas da camada de

espessura de cromo duro de possitada na superfície retante, não mapeada)

1 105

104,40 3,66

2 102 3 102 4 104 5 114 6 101 7 103 8 103 9 105

10 105

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5. CONCLUSÃO

O processo de corrosão apresentado na superfície de cromo duro do cilindro do guindaste é resultante da

corrosão atmosférica extremamente elevada, causada, principalmente, pela reação dos cloretos, presentes

em alta concentração na atmosfera do Porto do Mucuripe, com o cromo duro da camada de revestimento.

Portanto, este revestimento de cromo duro, embora tenha sido muito bem depositado, o qual originou uma

superfície de cromo bastante uniforme, aderente e de boa espessura, não resiste a este tipo de ação

corrosiva da atmosfera, riquíssima em cloretos e dos materiais particulados, os quais são somados aos

fatores climáticos característicos da região marinha tropical úmida.

Houve um crescimento muito rápido deste processo corrosivo, no qual em apenas vinte (20) meses de uso

do cilindro sobre as condições descritas, já se encontram pites bastante visíveis e alvéolos se alastrando ao

longo do cilindro e se aprofundando até o substrato, pondo este cilindro em risco quanto a sua integridade

física para o fim proposto de seu uso.

6. AGRADECIMENTOS Agradecemos a empresa solicitante do desenvolvimento da consultoria técnica que gerou informações para a elaboração deste trabalho, UNILINK TRANSPORTES INTEGRADOS LTDA, em especial na pessoa do Sr. João Wellington Menezes Brilhante. 7. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS 1. LUNA, A. M.; MONTENEGRO, I. N. S.; FILGUEIRA, A. R. M.; PEREIRA, N. A.; FERREIRA, W.M.; RODRIGUES, J.A. Mapeamento da Corrosividade Atmosférica do Estado do Ceará. In: 28º Congresso Brasileiro de Corrosão e 2nd International Corrosion Meeting, 2008, Recife. ABRACO. Rio de Janeiro, 2008. 2. Montenegro, I. N. S. Corrosão Atmosférica nos Materiais Utilizados no Setor Elétrico em Fortaleza. 1996. Dissertação de Mestrado - Depto. de Química, UFRN, Natal, 1996. 3. Panossian, Z. Corrosão e proteção contra corrosão em equipamentos e estruturas metálicas, V.II, 1.ed. São Paulo, Instituto de Pesquisas Tecnológicas, 1993. 4. ABTS – Associação Brasileira de Tratamentos de Superfícies. 100º Curso de Galvanoplastia. Revestimento de metais para fins técnicos. 2005. 5. Gentil, V. Corrosão, 3.ed, Rio de Janeiro, LTC, 1996. 6. Prates, P.E. de S. Avaliação da Resistência à Corrosão de Aços Inoxidáveis Utilizados em Sistemas de Exaustão de Veículos, Dissertação de mestrado, outubro de 2009, UFOP. 8. DETALHES DO AUTOR

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8. DETALHES DO AUTOR

I. N. S. Montenegro, desde 1979 atua como química industrial da Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará-NUTEC. Desenvolve atividades de elaboração e gerencia de projetos de pesquisas técnicas aplicadas, consultoria, assessoramento e pericia em desenvolvimento e transferência de tecnologia de processos das indústrias químicas, dos tratamentos de superfícies dos produtos acabados e de problemas relacionados com as reações de corrosão. Fez especialização na Alemanha em transferência de tecnologia de tratamentos de superfície e corrosão. No Brasil concluiu mestrado em química, área de concentração de Corrosão Atmosférica e doutorado em química, área de concentração Biomateriais, ligas de titânio-zircônio.

Cole uma foto digital do segundo autor aqui (J. S. Rodrigues).

B. O outro é XXXXX etc. J. S. Rodrigues desde 2009 atua como químico industrial da Fundação Núcleo de Tecnologia Industrial do Ceará-NUTEC. ABC Consultants, uma posição que ocupa desde 2001. Ele é responsável pela manutenção da infraestrutura de aço etc. etc. - não mais de 100 palavras, por favor.

Cole uma foto digital do terceiro autor aqui (F. B. Romero).

C. O outro é XXXXX etc. F. B. Romero é engenheiro químico, professor de físico química da Universidade Federal do Ceará-UFC. ABC Consultants, uma posição que ocupa desde 2001. Ele é responsável pela manutenção da infraestrutura de aço etc. etc. - não mais de 100 palavras, por favor.

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