1. CORROSÃO ATMOSFÉRICA DOS AÇOS

Ensaios:Ensaio de pressão hidrostática:

Salvo acordo em contrário os tubos devem ser submetidos ao ensaio de pressão hidrostática igual

a um mínimo de 150% da pressão de trabalho, calculada pela seguinte fórmula:

Nota: O valor da pressão de ensaio não deve ultrapassar a 21,1 Mpa em nenhuma hipótese. Os tubos

devem ser mantidos na pressão de ensaio durante um tempo mínimo de cinco segundos.

Ensaio não destrutivo:

Pela norma NBR 5622 não há necessidade de execução de teste não destrutivos desde que sejam

elaborados testes hidrostáticos em 100% do processo.

É um processo resultante de reações químicas ou eletroquímicas , através das quais o material se

deteriora, quando submetido à ação climática.

O resultado observado é a geração de produtos de corrosão, conhecido como “ferrugem”, a partir de

reações como:

P= pressão hidrostática em Pa

&= tensão admissível para aço

e= espessura de parede especí'ca em mm

D= diâmetro externo especí'co em mm

Onde:

P=D

Fe - > Fe ++ + 2 e-

2H+ + 2e - > H2

O2 + 4H+ - > H

2O

O2 + 2H

2O - > 4OH

Fe - > Fe ++ + 2 e-

2H+ + 2e - > H2

O2 + 4H+ - > H

2O

O2 + 2H

2O - > 4OH

AÇOS CSN- COR 420 E COR 500 “AÇOS ESTRUTURAIS RESISTENTES A CORROSÃO ATMOSFÉRICA” (ASPECTOS GERAIS)

CONSIDERAÇÕES SOBRE CORROSÃO DOS AÇOS

6

Só no Brasil, a perda por corrosão é estimada em aproximadamente 3,5% do PIB. Essas perdas podem

ser classi'cadas em:

Direta: Estão ligadas às corrosões cuja as medidas corretivas são a substituição de equipamentos,

estruturas ou tubulações corroídas ou ações preventivas: revestimentos, inibidores de corrosão

(pintura, metalização, etc.).

Indireta: Estão ligadas à interrupção de atividade ou à perda de produtos por vazamentos em

tubulações, etc.

Têm in7uência o tipo de atmosfera e os fatores climáticos.

Tipo de Atmosfera:O ar atmosférico é composto basicamente de Oxigênio,

Nitrogênio e Vapor d`água. Porém o ar pode conter,

outros constituintes como gases e partículas,

devido às atividades humanas e/ou fenômenos naturais,

chamados “poluentes atmosféricos”.

Classi'ca-se os diversos tipos de atmosfera, da seguinte forma:

Atmosfera Rural: Caracterizada por baixas concentrações

de poluentes. Os principais são compostos de Silício (poeira)

e CO 2 (proveniente principalmente de queimadas).

Atmosfera Urbana: Caracterizada pela presença de compostos de Enxofre

(SO2) e CO2, em função da queima de combustíveis nos veículos automotores.

Atmosfera Marinha: Caracterizada pela presença de Cloretos, que variam em concentração em

função da proximidade do mar.

Atmosfera Industrial: Caracterizada pela presença de altas concentrações de diversos compostos,

sendo os principais: Sulfetos (SO2 , H 2 S), Cloretos, Amônias, CO2 , etc. A concentração destes

componentes está ligada à existência de industrias na região.

Atmosfera Mista: Comumente têm-se atmosferas onde se misturam os formadores de agentes

contaminantes, tais como: industrial – urbana, marinha – urbana, etc.

2. A IMPORTÂNCIA ECONÔMICA DA CORROSÃO

3. FATORES QUE INFLUENCIAM A CORROSÃO ATMOSFÉRICA

CORRA CORR2. A IMPORTÂNCIA ECONÔMICANÔMICA DA CORA COR CORROSÃO

3. FATORES QUE INFLUENCIAM A CORROSÃO ATMOSFSFÉRICA

7

A taxa de corrosão dos aços, depende fundamentalmente da interação dos fatores climáticos como

os poluentes atmosféricos. Dentre os fatores climáticos a umidade atmosférica é considerada a mais

importante, visto que, a quantidade de vapor d`água existente na atmosfera reinante é determinante

na taxa de corrosão. Outros fatores, que in7uenciam na corrosão dos aços são:

Umidade Relativa (UR): A quantidade de vapor d`água na atmosfera, depende das condições

climáticas e geográ'cas (proximidade dos rios, mares, desertos, etc). A UR é a relação percentual entre

a quantidade de vapor d`água existente na atmosfera e a quantidade máxima que a atmosfera pode

conter nessa temperatura. Dessa forma, para cada temperatura existe um valor máximo de vapor

que a atmosfera pode reter. Sendo assim, uma peça metálica em presença de atmosfera saturada

apresenta condensação em sua superfície, porque o metal resfria mais rapidamente que o ar.

Para valores UR menores que 60%, o processo de corrosão é considerado lento e, para valores

superiores a 70%, o processo torna-se mais rápido.

Temperatura: Geralmente, o aumento de temperatura acelera as reações responsáveis pela corrosão.

Em contrapartida, ajuda a eliminar umidade da superfície di'cultando a reação eletroquímica.

Ventos: A velocidade e a direção dos ventos dominantes têm in7uência marcante sobre a taxa de

corrosão. Se por um lado favorece a secagem da superfície metálica, por outro, pode causar

aceleração de corrosão por carregarem poluentes para regiões não agressivas.

Chuvas: Como nos casos da temperatura e dos ventos, as chuvas tanto podem aumentar quanto

podem reduzir a taxa de corrosão. Aumenta por molhar a superfície e reduz, no caso da chuva torrencial,

por “lavar” a superfície, retirando as partículas corrosivas.

Como a corrosão é um processo espontâneo, devendo ser minimizada ou inibida, sob o risco de

destruição total dos materiais. Os principais métodos utilizados são:

Revestimentos Metálicos: Isolam a superfície do metal do meio corrosivo, através de revestimento com metais

mais resistentes à corrosão. Como exemplo deste processo tem-se o estanhamento, a zincagem, etc.

Revestimentos Orgânicos: Situação semelhante a anterior em que o revestimento é realizado através

da aplicação de tinta ou outra substância orgânica na superfície metálica.

Revestimentos Inorgânicos: Situação semelhante às anteriores em que o revestimento é realizado

através da aplicação de uma película não metálica inorgânica na superfície metálica. Como exemplos

podemos citar: cromatização, fosfatização, anodização, a observação de fácil acesso às áreas suscetíveis

à corrosão e a prevenção com solda bem acabada.

4. FATORES CLIMÁTICOS

5. PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO

8

Adição de elementos de liga ao material metálico: Alguns metais, particularmente o aço, tornam-se

mais resistentes à corrosão pela adição de determinados elementos de liga. Este é o caso dos aços

aclimáveis ou patináveis.

Modificação do meio corrosivo: Ações que visam modi'car a agressividade do meio corrosivo, através

de alterações nas suas características físicas ou químicas, ou através de adição de determinados

compostos ao meio corrosivo. Dentre estes métodos pode-se citar a diminuição da umidade relativa,

controle de pH, redução da temperatura, etc.

Prática de Projetos: Consiste na utilização de práticas, reconhecidas como e'cazes, na proteção

anticorrosiva de equipamentos e instalações industriais, como por exemplo: evitar cantos vivos,

prever fácil acesso às áreas suscetíveis à corrosão, prever solda bem acabada, etc.

São aqueles que recebem em sua composição química pequenas adições de elementos de liga como:

cobre, cromo, níquel e fósforo. Estes elementos favorecem a formação de uma camada compacta

e aderente, na superfície da chapa, que di'culta a penetração de elemento oxidante, retardando a

corrosão do metal. Essa camada é conhecida como “Pátina”.

A CSN foi a pioneira no Brasil na produção deste tipo de aço, com a fabricação do aço CORTEM, depois

substituído pelo NICOR. Atualmente, produz, além deste aço, também os aços: CSN-COR-420 e

CSN-COR-500, que apresentam as seguintes características principais:

Composição Química:

A composição química dos aços patináveis da CSN, em % , pode ser vista no quadro que se segue:

Quadro 1: Garantia de composição química para os aços patináveis produzidos pela CSN

Quadro 2: Propriedades mecânicas garantidas para os aços patináveis produzidos pela CSN

Propriedades Mecânicas:

6. AÇOS PATINÁVEIS OU ACLIMÁVEIS

7. AÇOS PATINÁVEIS NA COMPANHIA SIDERÚRGICA NACIONAL (CSN)

6. AÇOS PATINÁVEIS OU ACLIMÁVEIS

IONA NACIONAL (CSN)7. AÇOS PATINÁVEIS NA COMPANHIA SIDERÚRERÚRGICA NA IONAL (CSN)

COR 420

COR 500

COR 480

0.17

0.17

0.12

1.00

1.20

0.70

0.025

0.100

0.150

0.025

0.025

0.025

0.35

0.35

0.50

0.070

0.070

0.0070

0.20 - 0.50

0.20 - 0.50

0.20 - 0.40

0.55 - 0.80

0.55 - 0.80

0.65 - 0.90

-

0.040

0.040

Aço C. máx Mn. máx P. máx P. máx S. máx Al máx Cu Cr Nb máx

COR 420

COR 500

COR 480

300

380

345

420

500

485

20

18

21

18

16

19

1,5 x e

1,5 x e

2,0 x e

27

27

27

88

90

90

Aço L. E(Mpa) min.

L. R(Mpa) min.

along. (%)

50 mm 200 mmDobramento

CHARPI (Jcm2)mín a -20º C

Dureza(HRB)

9

Quadro 3: Eletrodos recomendados pela AWS D1. 1-94 (parte 4 ) para soldagem de aços patináveis, nos diversos processos. Para informações mais detalhadas sobre os consumíveis a serem empregados, consultar tabelas 4.1 e 4.2 da AWS D1. 1-94.

Soldagem:

Tal como os aços estruturais convencionais, como por exemplo, o ASTM-A 36, os aços patináveis são

facilmente soldáveis.

Por se tratar de aço resistente à corrosão, o eletrodo a ser utilizado na soldagem também deverá

apresentar esta característica. Para soldagem de múltiplos passes, pode-se utilizar este tipo de eletrodo

somente nos dois últimos 'letes que 'cam efetivamente em contato com a atmosfera. No quadro

3, são instalados os eletrodos recomendados para os diversos processos de solda, de acordo com

AWS D1 1-94 ( parte 4).

Conformabilidade:

Os aços patináveis da CSN (CSN-COR 420, CSN-COR 500 e CSN-COR 480) podem ser conformados

semelhantes aos aços carbono estruturais. É muito importante lembrar que, para o trabalho a frio

deve ser considerado o nível de resistência mecânica apresentado pelo material.

Em contrapartida, nesses casos pode-se utilizar espessuras mais 'nas para compensar esse efeito,

principalmente nos graus mais elevados.

Enferrujado? Não, muito bem protegido!

O aço CSN-COR 420 possui características de resistência à corrosão

no mínimo quatro vezes superior ao aço comum. Recebe em

sua composição química elementos de liga que formam na

superfície do aço exposto à atmosfera, uma camada de

óxidos compacta e aderente denominada “Pátina”.

Esses aços “aclimados” ou “patináveis” formam uma

camada protetora que proporciona um belo aspecto

visual e com muito mais economia, pois dispensam

operações de jateamento e pintura que normalmente

são utilizados para retardar os efeitos da oxidação em aços

estruturais comuns.

Eletrodo Revestido

Arco

Submerso

Mig Mag

Arame Tubular

E 70XX ou E 70 XX - X

F 7X - E XXX ou

F 7X - E XX - XX

E R 70 S - X

E 70 TX - X

E 7018 - W

F 7AX - EXX - W

E R 80 S - Nil

E 8 X T 1 - W

Processo de Soldagem Simples Passe Multi Passe

10

Corrosão:

Os aços patináveis apresentam resistência à corrosão atmosférica

bem superior a dos aços estruturais normais. Os grá'cos de 1 a 4,

apresentam a comparação entre estes aços, em atmosfera: rural,

urbana, industrial severa e marítima, por um período de exposição

de aproximadamente três anos.

Para os três anos de exposição, pode ser observado

nos grá'cos abaixo que, na atmosfera rural,

foi pouco sensível a superioridade do aço

patinável sobre o estrutural comum. Na

atmosfera urbana, essa superioridade já

se torna perceptível. Já nas atmosferas

industriais severas e marítimas, 'ca patente

esta superiodade no que tange à resistência

à corrosão atmosférica.

Na presença de quantidades muito elevadas

de SO2 (superior a 115 mg/m3), a camada de ferrugem

formada na superfície dos aços patináveis não

é suficiente para protegê-lo adequadamente do

ataque da corrosão, reduzindo substan-

cialmente sua característica protetora.

Entretanto, mesmo nessas condições, eles

são muitos superiores aos aços estruturais

normais, apresentando redução da taxa

de corrosão de até 10 vezes. Mesmo assim,

recomenda-se a utilização de proteção adi-

cional que, via de regra, é feita através de

pintura.

40 Ambiente Rural

35

30Aço Carbono

Tempo dias

CSN COR25

20

15

10

100

Gráfico1 - Perda de espessura do aço carbono e do aço aclimável em função do tempo de ex-posição em ambiente rural, zona rural de Sorocaba (SP)

300 500 700 900 1100

5

0

Red

uçã

o d

e Es

pes

sura

um

11

60

50

40

30

20

10

Tempo dias

100

Gráfico 2 - Perda de espessura do aço carbono e do aço aclimável em função do tempo de exposição em ambiente urbano, centro da cidade de São Paulo.

300 500 700 900 1100

0

Red

uçã

o d

e Es

pes

sura

um

Ambiente Urbano

Gráfico 3 - Perda de espessura do aço e do aço aclimável em função do tempo de exposição em ambiente Industrial Cubatão (SP)

800

700

600

500

400

300

200

100

Tempo dias

100 300 500 700 900 1100

0

Red

uçã

o d

e Es

pes

sura

um

Ambiente Urbano

Gráfico 4 - Perda de espessura do aço e do aço aclimável em função do tempo de exposição em ambiente marinho, Praia Grande (SP), distante 1Km do mar.

1200

1000

800

600

400

200

100 300 500 700 900 1100

0

Ambiente Urbano

Red

uçã

o d

e Es

pes

sura

um

CSN COR

Aço Carbono

Tempo dias

12

Os aços patináveis são amplamente utilizados para 'ns estruturais que exigem, além da resistência mecânica,

boa soldabilidade e resistência à corrosão atmosférica.

Neste contexto, destacam-se segmentos e aplicações como:

Construção Civil: Estrutura de prédio, shoppings, escolas, armazéns, galpões, torres, grades, portas, etc.

Pontes: Estruturas de pontes, viadutos, passarelas, etc.

Containers: Silos, tanques de armazenamento, etc.

Máquinas e Equipamentos agrícolas: Tratores, máquinas, caçambas colheitadeiras, etc.

Transportes: Vagões, caçambas, rampas, caminhões basculantes, etc.

Eletrificação: Postes, torres para linhas de transmissão, etc.

Outras: Tubos, tanques de ar, dormentes, peças para veículos, etc.

Referências Bibliográ�cas:

1. Panossian, Z., Corrosão e preteção contra corrosão em equipamentos e estruturas metálicas, vols. 1 e 2, IPT, S. P., 19932. Panossian, Z. et alli, Corrosão atmosférica de metais no estado de São Paulo, IPT, S.P. 19913. Nunes, Laerce de Paula, Corrosão e proteção anticorrosiva, Petrobrás, mar/19824. ASME - Speci'cation for low alloy steel covered arc welding electrodes, SFA - 5.5, 19925.ASME - Speci'cation for low alloy steel electrodes and 7uxes for submerged arc welding, SFA - 5.23, 19926. Nunes, Laerce de Paula, Lobo, A. C. O., Pinutra industrial na preoteção anticorrosiva, LTC 1990.

DLAM/GPD

Autores:

Carlos Roberto Guinâncio CarvalhoGerência de Pesquisa e Desenvolvimento da CSN

Israel Carlos da Silva

Gerência de Pesquisa e Desenvolvimento da CSN

8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU ACLIMÁVEIS8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATI8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU8. AP8. APLICAÇÃO DOS AÇOS PATINÁVEIS OU ACLIMÁVEIS

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