Protecção Anticorrosiva por Esquemas de Pintura

Transcrição

1 Protecção Anticorrosiva por Esquemas de Pintura Mário Apolinário 13 Maio 2015

2 Programa 1. Corrosão Conceitos Base 2. Classificação das Atmosferas Corrosivas 3. Revestimentos Anticorrosivos 4. Tipos de Revestimentos 5. Preparação de Superfícies 6. Aplicação de Revestimentos 7. A Especificação de Revestimentos 8. Qualidade / Inspecção

3 Parte 1 Corrosão Conceitos Base

4 Corrosão

5 Custos da Corrosão Elevados impactos: Económicos Ambientais Sociais Representa 3 a 4 % do PIB M em Portugal 50% Corrosão Atmosférica A dimensão deste montante coloca a discussão sobre a temática da corrosão, não só ao nível da durabilidade dos materiais, mas também ao nível da economia nacional e mundial.

6 Corrosão Definição O processo de corrosão implica a deterioração de uma substância, normalmente um metal, ou das suas propriedades devido a uma reacção com o meio ambiente envolvente. O produto da corrosão mais comum é o óxido ferro (ferrugem), resultante da oxidação do ferro devido à sua exposição atmosférica; Esta reacção é na prática o processo inverso da fabricação do aço.

7 Corrosão Montanha Energética do Ferro

8 Corrosão Pilha de Corrosão Electroquímica

9 Corrosão Pilha de Corrosão Electroquímica Ânodo Cátodo Parte do metal que se corrói, que se dissolve no electrólito Parte mais nobre da pilha, local onde se consomem os electrões Electrólito Solução condutora que envolve as áreas anódicas e catódicas. A maioria do electrólitos são de base aquosa Ligação Eléctrica Ligação entre o Ânodo e o Cátodo, que permite a passagem dos electrões gerados no Ânodo

10 Corrosão Esquema da Corrosão Metálica O aço não é um metal homogéneo ou perfeitamente uniforme. Numa única peça temos várias pequenas zonas anódicas e catódicas na sua superfície.

11 Parte 2 Classificação das Atmosferas Corrosivas

12 Corrosão Classificação das Atmosferas Corrosivas

13 Corrosão Classificação de Ambientes

14 Corrosão Categorias de Corrosividade

15 Corrosão Categorias de Corrosividade

16 Parte 3 Revestimentos Anticorrosivos

17 Técnicas de Protecção de Materiais Actuando sobre o meio corrosivo Actuando sobre o material Isolando o material do meio. Inibidores de Corrosão Climatização. Selecção de Materiais Protecção Catódica Protecção Anódica Revestimentos

18 Revestimentos Anticorrosivos Imersão Deposição Quimica / Electrolítica Cubreagem Estanhagem Niquelagem.. Metálicos Imersão em Metal Fundido Galvanização Galvanealed Inorgânicos Projecção Metalização Metalização por Plasma.. Tratamentos de Conversão Anodização Fosfatação Passivação.. Outros Folheamento..

19 Revestimentos Anticorrosivos Orgânicos Pintura Banda Pré-revestida (Coil Coating) Plastificação (projecção) Plastificação (imersão) Telas Adesivas Tecidos Impregnados.. Mistos Galvanização + Pintura (Duplex) Metalização + Pintura..

20 Revestimentos Orgânicos Fundamentos Um revestimento (orgânico ou não) deve possuir um conjunto de propriedades que lhe permitam garantir a protecção expectável ao nível do controlo da corrosão, nomeadamente: Resistência química; Resistência à água; Facilidade de aplicação; Boa adesão ao substrato; Elevadas resistência coesiva; Flexibilidade e elasticidade; Resistência ao impacto; Resistência à abrasão; Resistência à temperatura.

21 Revestimentos Orgânicos Classificação ORGÂNICOS Revestimentos formados com resinas que tiveram origem em algo vivo. No passado as principais resinas eram formuladas com óleos vegetais e animais. Actualmente, são na maioria produtos refinados a partir do petróleo. Todos os revestimentos orgânicos contêm carbono. INORGÂNICOS Para além dos revestimentos inorgânicos já identificados anteriormente (Metalização, Galvanização), existem revestimentos formados com resinas inorgânicas, habitualmente baseadas em silicone ou zinco. A resistência à temperatura é a grande vantagem deste tipo de resinas inorgânicas quando comparadas com resinas de base carbono (fragilidade da ligação carbono-carbono).

22 Revestimentos Orgânicos Composição Resina Ligante Solvente Pigmentos / Aditivos

23 Revestimentos Orgânicos Resinas As resinas representam a coluna vertebral do revestimento, garantindo a ligação com os outros constituintes. O tipo de resina é normalmente utilizado para dar nome ao revestimentos (epóxi, poliuretano, acrílico, etc.). As propriedades das resinas devem ser: Ter boas propriedades de molhagem e aderência; Resistir à passagem de água, oxigénio e outros compostos químicos; Tolerar variações no processo de aplicação; Ter resistência química e física no ambiente de serviço; Curar/Secar dentro de um período aceitável; Capacidade para formar uma pelicula estável que mantêm as suas propriedades ao longo do tempo (flexibilidade, resistência, dureza).

24 Revestimentos Orgânicos Aditivos Solventes Algumas das resinas utilizadas como ligante nestes revestimentos, existem no estado sólido à temperatura ambiente. Por estes motivos os solventes são utilizados para liquefazer as resinas, e permitir a sua aplicação com os processo industriais existentes. Aditivos Compostos líquidos que são adicionados aos revestimentos, em pequenas quantidades, para desempenhar uma função especifica. Alguns aditivos ajudam na estabilidade do revestimentos (ex. retardar a formação de espuma, melhorar a tixotropia, etc.), outros melhoram a facilidade de aplicação dos produtos (ex. fluxo e pulverização). Os aditivos também podem ser utilizados para melhorar a resistência ao UV, aumentar ou reduzir o brilho e alteração os tempos de cura.

25 Revestimentos Orgânicos Pigmento Os pigmentos são partículas sólidas discretas utilizadas para conferir determinadas características aos revestimentos (quer no estado líquido e sólido. Os pigmentos não se dissolvem nos revestimentos e cumprem várias funções, nomeadamente: Cor; Controlar a resistência à água; Proteger a resina da intempérie; Melhorar o efeito inibidor do revestimentos; Proporcionar um forma de protecção catódica; Modificar as propriedades mecânicas e eléctricas.

26 Modos de Protecção Efeito Barreira

27 Modos de Protecção Sacrifício (Protecção Catódica)

28 Modos de Protecção Inibição

29 Mecanismos de Cura Não Convertíveis Curam através de um processo de evaporação do solvente, sem que exista alguma alteração química ao nível da resina, na sua passagem do estado líquido para o estado sólido. Convertíveis Curam através de um processo que envolve uma alteração química ao nível da resina (polimerização). Neste tipo de processo de cura, a resina após sofrer a alteração química não pode voltar ao seu estado original. Não Convertíveis Evaporação (Vinílicos e Borrachas Cloradas Coalescência (Latex e Latex Acrílico) Convertíveis Oxidação (Alquídicos) Co-reacção (Epóxis, poliuretanos, poliureias) Hidratação (Etilsilicato de Zinco) Fusão (Fusion Bonded Epoxi)

30 Parte 4 Tipos de Revestimentos

31 Tipos de Revestimentos Acrílicos Alquídicos Borrachas Cloradas Epóxis Furanos Latex (Emulsões) Fenólicos Poliaspárticos Poliésteres Polisiloxanos Poliuretanos Poliureias Silicones Vinil Ésteres Vinílicos Zinco (orgânicos) Zinco (Inorgânicos)

32 Tipos de Revestimentos Acrílicos Excelente protecção à radiação UV; Boa resistência à intempérie; Podem ser aplicados na forma de emulsão com processo de cura por coalescência e dispersão em água; Historicamente, este tipo de revestimento foi mais utilizado em aplicações decorativas e não para tratamento anticorrosivo; Formulações mais recentes apresentam excelentes características ao nível do brilho e retenção de brilho.

33 Tipos de Revestimentos Alquídicos Processo de cura por oxidação; Também designada por revestimentos à base de óleo; Actualmente são formuladas com recurso a uma mistura de óleos naturais e resinas sintéticas, o que lhes permite conferir características especiais para diferentes tipos de aplicação (Epoxy, Silicone); Mono-componente e de fácil aplicação; Podem apresentar tempo de cura muito dilatados.

34 Tipos de Revestimentos Epoxídicos A maioria deste tipo de resinas é apresentado em 2 componentes resina epóxi (base) e agente de cura (poliamida, amina); Podem ser de base solvente, base aquosa ou sem solventes; Excelentes características do ponto de vista da adesão (mesmo sobre superfícies húmidas), resistência química, resistência à água e resistência mecânica; Podem ser misturados com outro tipo de resinas para melhorar as características referidas anteriormente (acrílicas, fenólicas, etc.); Os designados epóxis mastique foram formulados para serem utilizados sobre preparações de superfície menos cuidadas, possuindo excelentes características do ponto de vista da aderência e molhagem; Os epóxis curados com amina são particularmente sensíveis à humidade e baixas temperaturas durante o processo de cura.

35 Tipos de Revestimentos Fenólicos Resinas muito utilizadas em revestimentos na industria alimentar e farmacêutica; São revestimentos com uma alargada gama de aplicação (alargada gama de espessuras); Excelentes comportamentos em situações de imersão, e para resistência a ácidos, solventes e sais (ambientes agressivos); Muito utilizados em ambientes com baixo PH e altas temperaturas.

36 Tipos de Revestimentos Poliaspárticos Actualmente mais utilizadas pelo seu alto volume de sólidos, em sistemas de revestimentos com baixo teor de COV s; Utilizados como acabamento para esquemas adequados para o exterior, em substituição dos tradicionais acabamentos de poliuretano; Gama alargada ao nível do tempo de cura / recobrimento, ideal para utilização em sistemas de cura rápida; Possibilidade de aplicação de elevadas espessuras apenas numa aplicação (~400 µm); Podem ser aplicados com equipamentos de spray convencionais e em bombas pluri-componente, nas versões de cura rápida.

37 Tipos de Revestimentos Poliésteres Apresentam normalmente tempos de cura muito curtos; São normalmente revestimentos de alta espessura, reforçados com flocos de vidro, para melhorar a sua resistência à abrasão; Excelente resistência à água e humidade; Utilizados à vários anos no revestimentos das superfícies interiores de tanques petrolíferos; Pela sua resistência à abrasão são também utilizados nos cascos dos navios quebra-gelo e zonas de splash em estruturas marítimas;

38 Tipos de Revestimentos Polisiloxanos Utilizados normalmente em ambientes com elevada abrasão, ataque químico, elevada radiação UV e altas temperaturas; Requerem normalmente primários e intermédios específicos em função dos diferentes fabricantes; Existem 3 categorias: - Polisiloxanos Inorgânicos - Hibridos Epoxi-Polisiloxano - Hibridos de Acrílico-Polisiloxano

39 Tipos de Revestimentos Poliuretanos Existem 2 tipos principais: - Alifáticos: Mais resistentes ao ataque da radiação UV - Aromáticos: Elevada resistência química em situação de imersão. Este tipo de revestimentos podem ser extremamente elásticos e macios, até barreiras resistentes e de elevada dureza; Os aromáticos são normalmente aplicados em espessuras maiores, e com tempos de cura mais curtos (utilização de bombas pluricomponente); Resina mais utilizada como acabamento no revestimento da maioria das estruturas metálicas, em ambientes com agressividade média ou elevada.

40 Tipos de Revestimentos Poliureias Materiais muito flexiveis, com tempo de cura extremamente curto (apenas alguns segundos); Podem ter aplicações variadas, desde ambientes com elevada agressividade química, até utilizações mais rudimentares (revestimento protector de caixas de carga); São normalmente aplicadas em apenas uma demão, e podem apresentar problemas de aderência, quando a preparação de superfícies é deficiente, ou caso exista algum desvio nos paramentos de aplicação.

41 Tipos de Revestimentos Silicones São formados por uma modificação química de quartzo, areia e silica; Têm excelente comportamento às altas temperaturas ( º) e radiação UV. São normalmente aplicados sobre primários anticorrosivos (etilsilicato de zinco); Curam através de uma combinação de evaporação de solventes e calor; Podem também ser utilizados como revestimento anti-incrustrante na industria naval.

42 Tipos de Revestimentos Vinil Ésteres São frequentemente utilizados para o revestimento das supericies interiores de tanques e/ou outros equipamentos (linings); São normalmente resinas de 2 componentes, aplicadas em 2 demãos (2x750 µm), e com um pot-life relativamente curto à temperatura ambiente; Também podem adquirir resistência à abrasão com a inclusão de flocos de vidro (glass-flake).

43 Tipos de Revestimentos Zinco Inorgânico Provavelmente o primário anticorrosivo para estruturas de aço mais utilizado no mundo; Têm a capacidade para proporcionar protecção catódica, necessitando de um mínimo de 80% de zinco na pelicula seca; Muito resistentes a uma variedade de produtos químicos e solventes; Elevada resistência à temperatura (400º); Necessita de humidade para desenvolver o processo de cura.

44 Parte 5 Preparação de Superfícies

45 Preparação de Superfícies Existem muitos factores na preparação de superfície que podem afectar a durabilidade de um revestimento. Cerca de 70% das falhas prematuras num revestimento estão associadas a deficiências na preparação das superfícies. Resíduos de óleos, gorduras ou sujidade; Resíduos de sais químicos não visíveis; Presença de vestígios de óxidos na superfície; Calamina e/ou defeitos de laminagem; Rugosidade / Perfil de Ancoragem; Arestas, grainhas, poros, bordos queimados e irregularidades no aço; Condensações; Tintas ou revestimentos antigos.

46 Ferramentas Manuais/Mecânicas O processo de limpeza com ferramentas manuais e mecânicas é um processo de limpeza muito versátil, que recorre a diferentes tipos de ferramentas capazes de remover óxidos, revestimentos antigos e outro tipo de contaminantes visíveis existentes nas superfícies. Rebarbadoras (discos de lixa / escovas de arame); Martelos de agulhas; Raspadores rotativos; Lixadoras / Discos de Lixa; Escovas de Arame.

47 Jacto Abrasivo A limpeza (ou decapagem) com jacto abrasivo é o processo de preparação de superfície mais generalizado na indústria, nomeadamente na sua vertente por via seca. Este processo utiliza a projecção a alta pressão de pequenas partículas (abrasivo) para efectuar a limpeza das superfícies, removendo óxidos, calamina, revestimentos antigos e outros contaminantes, produzindo uma superfície rugosa ideal para melhorar a aderência dos revestimentos.

48 Esquema de Montagem

49 Exemplos de Aplicação Em Obra / Estaleiro Em Oficina

50 Exemplos de Aplicação

51 Jacto Abrasivo Húmido 1) Adição de água no bico 2) Adição de água na cuba

52 Tipos de Abrasivo Em função do método de decapagem utilizado, do substrato a tratar, do tipo de revestimento a aplicar e do meio envolvente, poderemos utilizar diferentes tipos de abrasivo: Granalha de aço (esférica ou angular); Escórias (cobre, carvão ou níquel); Abrasivos Cerâmicos (Óxidos de Alumínio); Areia (Silica); Garnet; Abrasivos agrícolas (Casca de Noz); Abrasivos especiais (gelo seco, esponja, etc.)

53 Hidrodecapagem

54 Hidrodecapagem Low-Pressure Water Cleaning (LP WC) Pressão: inferior psi / 350 bar High-Pressure Water Cleaning (HP WC) Pressão: entre e psi / 350 a 700 bar High-Pressure Waterjetting (HP WJ) Pressão: entre a psi / 700 a 2000 bar Ultrahigh-Pressure Waterjetting (UHP WJ) Pressão: superior a psi / 2000 bar

55 Hidrodecapagem Robotizada

56 Parte 6 Aplicação de Revestimentos

57 Aplicação dos Revestimentos Mistura Deve ser efectuada com precisão, e respeitando as instruções do fabricante do produto, para poder garantir o tempo de vida útil expectável do revestimento; Garantir que esta operação é efectuada por operadores treinados e conhecedores das regras de mistura dos produtos.

58 Aplicação dos Revestimentos Manual Rolo / Trincha Nem todos os revestimentos podem ser aplicados com este tipo de equipamentos; A qualidade final do filme é inferior às aplicações por atomização (aspecto, espessura, uniformidade); Apresenta limitações para aplicação de espessuras elevadas.

59 Aplicação dos Revestimentos Atomização - Convencional Necessita de um reservatório pressurizado, uma fonte de ar comprimido, duas mangueiras e uma pistola; Permite aplicações com um acabamento muito fino, dado que se aplicam espessuras baixas em cada passagem; Não é adequado para aplicações industriais de grande dimensão.

60 Aplicação dos Revestimentos Atomização Air-Less Forma mais comum de aplicação, devido à sua grande versatilidade e elevados padrões de produtividade; Uma bomba de piston suga o produto para uma câmara de alta pressão, sendo posteriormente conduzido para a mangueira/pistola; Existem sistemas onde os componentes são apenas misturados na pistola, devido aos reduzidos tempos de cura dos produtos; Requer operadores qualificados e treinados neste tipo de aplicações.

61 Parte 7 A Especificação de Revestimentos

62 Especificação de Revestimentos Elementos necessários A especificação de revestimentos é um documento formal que indica ao aplicador do revestimento aquilo que deve ser executado, e que deverá incluir os seguintes elementos: Âmbito do trabalho; Termos e definições; Normas de referência; Sistema de pintura (preparação de superfície + revestimento); Métodos e processos de aplicação; Programa de trabalhos; Requisitos de inspecção e controlo de qualidade; Requisitos de segurança e ambiente; Tratamento de não conformidades; Outros documentos (fichas técnicas dos produtos, fichas de dados de segurança, etc.).

63 Especificação de Revestimentos Norma ISO 12944

64 Parte 8 Qualidade / Inspecção

65 Preparação de Superfície Grau de Limpeza NORMA EN ISO 8501 Protecção anticorrosiva de estruturas de aço por pintura

66 Preparação de Superfície Grau de Limpeza NORMA EN ISO 8501 Protecção anticorrosiva de estruturas de aço por pintura

67 Preparação de Superfície Rugosidade

68 Preparação de Superfície Rugosidade A rugosidade deve ser estabelecida tendo em consideração o tipo de revestimento a aplicar, e segundo as instruções dos fabricantes dos produtos; A escolha do abrasivo influencia directamente o valor da rugosidade final obrtida; Para a decapagem abrasiva, o valor da rugosidade pode variar entre os 25 e os 150 µm.

69 Revestimento Condições Ambientais Temperatura ambiente entre 5º e 40º C Humidade Relativa < 85% Diferença entre Ponto de Orvalho e Temperatura Superfície > 3º O controlo das condições atmosféricas deverá ser efectuado várias vezes ao longo do processo de aplicação ou sempre que se verifiquem alterações climatéricas, e no caso de aplicações no exterior poderá ser igualmente importante o controlo da velocidade do vento.

70 Revestimento Medição de Espessuras Medidor de Espessuras Húmidas Medidor de Espessuras Secas (Ferromagnéticos, Condutividade e Ultrasons)

71 Revestimento Aderência Teste de Pull-off Fita ISO / Quadricula

72 Revestimento Porosidades Baixa Voltagem (CC) Revestimentos até 500 µm Voltagem de saída 5 a 120 V Alta Voltagem (CC / AC) Revestimentos acima de 500 µm Voltagem de saída 800 a V

73 Obrigado! Mário Apolinário