LABORATÓRIO DE MATERIAIS E REVESTIMENTOS (LMR) CORROSIVIDADE ATMOSFÉRICA Teresa Cunha Diamantino WORKSHOP_QUALISTEELCOAT Aveiro, 22/04/2016
Corrosão: Problema global Tipos de corrosão Custos da corrosão Classificação da corrosividade atmosférica Corrosão Atmosférica do Aço Proteção Anticorrosiva da estruturas de aço e a ISO 12944 Aveiro, 22/04/2016
O que é a Corrosão? EFC European Federation of Corrosion / ISO 8044:1999 Interação físico-química entre o metal e o meio envolvente, da qual resultam mudanças nas propriedades do metal, levando frequentemente à sua inutilização ou do sistema técnico do qual faz parte, ou ainda à alteração do meio. NACE Deterioração de um material ou das suas propriedades devida a reação com o meio envolvente. IUPAC Corrosão é a reacção interfacial irreversível de um material (metálico, cerâmico, polimérico) com o meio envolvente, que resulta no consumo do material ou na dissolução para o interior do material de um componente do meio. 3
metalurgia Ciclo de Vida dos Materiais CORROSÃO E E2 ENERGIA ENERGIA E1 4
Corrosão: Um Problema Global INFRAESTRUTURAS Colapso da ponte sobre o Rio Mississipi, Minneapolis 2007 Explosão em Gasoduto na China, Qingdao 2013 5
Corrosão: Um Problema Global MEIOS DE TRANSPORTE 6
Corrosão: Um Problema Global PRODUÇÃO E ARMAZENAMENTO DE ENERGIA 7
Corrosão: Um Problema Global SAÚDE, ALIMENTAÇÃO, PATRIMÓNIO 8
Tipos de Corrosão UNIFORME LOCALIZADA MACROSCÓPICA GALVÂNICA INSTERSTICIAL PICADAS SELECTIVA EROSÃO EXFOLIAÇÃO MICROBIOLÓGICA MICROSCÓPICA INTERGRANULAR SOB TENSÃO 9
Elevados impactos Económicos Ambientais Sociais 20% Custos da Corrosão 3-4% PIB 1000-1400 milhões 50% CORROSÃO ATMOSFÉRICA 10
Ambientes AMBIENTES Exteriores Outdoor Interiores Indoor AMBIENTES EXTERIORES Imersão Zona de salpicos Linha água atmosférica Solo Água doce Água do mar Marinha Industrial Rural 11
Corrosividade Ambiental K.Slamova et al.. Photon. Energy. 2(1), 2012 (http://dx.doi.org/10.1117/1.jpe.2.022003) 12
Mapas Nacionais de Corrosão Atmosférica PROJETO SOB CONTRATO EMPRESARIAL (1989-1995) Constitui uma ferramenta atual e fundamental que permite a elaboração de especificações de protecção contra a corrosão de diferentes metais expostos à atmosfera. http://geoportal.lneg.pt/ 13
Projeto Mapa Nacional de Corrosão Atmosférica 1990-1993 M. E. Almeida e M. Ferreira. Corrosão Atmosférica, INETI, 1997 AÇO COBRE ALUMÍNIO ZINCO - Cloretos - Tempo de humedecimento - Dióxido de enxofre 14 14
Rede de Estações de corrosão dos Projetos MICAT_PATINA MAPA IBEROAMERICANO DE CORROSÃO ATMOSFÉRICA Acrónimo: MICAT Duração: 1987-1994 Entidade financiadora: CYTED/JNICT Entidades participantes: 14 Países (Argentina, Brasil, Chile, Colômbia, Costa Rica, Cuba, Equador, Espanha, México, Panamá, Perú, Portugal, Uruguai, Venezuela) 75 estações atmosféricas PROTECÇÃO ANTICORROSIVA DE METAIS NA ATMOSFERA Acrónimo: REDE PATINA Duração: 1995-1999 Entidade financiadora: CYTED/JNICT Entidades participantes: 15 Países (Argentina, Bolívia, Brasil, Chile, Colômbia, Costa Rica, Cuba, Equador, Espanha, México, Panamá, Perú, Portugal, Uruguai, Venezuela) 15
Classificação de Atmosferas Corrosivas Atmosferas exteriores REFERENCIAIS NORMATIVOS EN ISO 9223:2012 Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Classification, determination and estimation (ISO 9223:2012). Classificar, determinar e estimar EN ISO 9224:2012 Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Guiding values for the corrosivity categories (ISO 9224:2012). EN ISO 9225:2012 Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Measurement of environmental parameters affecting corrosivity of atmospheres (ISO 9225:2012). Valores de referência Medição parâmetros ambientais EN ISO 9226:2012 Corrosion of metals and alloys. Corrosivity of atmospheres. Determination of corrosion rate of standard specimens for the evaluation of corrosivity (ISO 9226:2012). Determinação das velocidades de corrosão 16 15
Classificação da Corrosividade Atmosférica Determinação da corrosividade Aço carbono Estimativa da corrosividade 17
Determinação das velocidades de corrosão Determinação das velocidades de corrosão de materiais de referência (ISO 9226) Aço Cobre Zinco Alumínio 18 18
Categoria corrosividade Classificação da Corrosividade Atmosférica Exterior 1º ano de exposição Velocidades de corrosão (r corr ) dos metais Unidades Aço carbono Zinco Cobre Alumínio C1 g(m 2.a) m/a r corr 10 r corr 1,3 r corr 0,7 r corr 0,1 r corr 0,9 r corr 0,1 Desprezável - C2 g(m 2.a) m/a 10 r corr 200 1,3 r corr 25 0,7 r corr 5 0,1 r corr 0,7 0,9 r corr 5 0,1 r corr 0,6 r corr 0,6 - C3 g(m 2.a) m/a 200 r corr 400 25 r corr 50 5 r corr 15 0,7 r corr 2,1 5 r corr 12 0,6 r corr 1,3 0,6 r corr 2 - C4 g(m 2.a) m/a 400 r corr 650 50 r corr 80 15 r corr 30 2,1 r corr 4,2 12 r corr 25 1,3 r corr 2,8 2 r corr 5 - C5 g(m 2.a) m/a 650 r corr 1500 80 r corr 200 30 r corr 60 4,2 r corr 8,4 25 r corr 50 2,8 r corr 5,6 5 r corr 10 - CX g(m 2.a) m/a 1500 r corr 5500 200 r corr 700 60 r corr 180 8,4 r corr 25 50 r corr 90 5,6 r corr 10 r corr 10-19 19
Velocidades de Corrosão Atmosférica Cinética do Processo de Corrosão Atmosférica Função exponencial D = r corr t b ISO 9224:2012 t é tempo de exposição, expresso em anos r corr é a velocidade corrosão (1ºano) (g/(m 2.a) ou (μm/a) (ISO 9223) b expoente específico para o tipo de atmosfera e a composição do metal (<1) A Marinha; B Industrial; M Urbana; E - Rural Tempo (anos) Tempo (anos) Tempo (anos) Tempo (anos) Adaptado, Morcillo et al., Atmospheric corrosion, ASTM STP 1239, 1995 20
Estimativa da Corrosividade Atmosférica Parâmetros e Contaminantes Atmosféricos Tempo de Humedecimento ( 1-5 ) Dióxido de enxofre (P 0 -P 3 ) Cloretos (S 0 -S 3 ) 21 21
Classificação da Corrosividade Atmosférica Exterior CATEGORIA CORROSIVIDADE AMBIENTES CARACTERÍSTICOS ( OUTDOOR ) C1 C2 C3 C4 C5 CX muito baixa baixa média elevada muito elevada extrema Zonas secas e frias, ambientes com poluição baixa e baixos tempos de humedecimento ex. certos desertos, Antártida central Zonas temperadas, ambientes com baixa poluição (SO 2 5 g/m 3 ) ex. áreas rurais e pequenas cidades Zonas temperadas, ambientes com poluição média (SO 2 :5 g/m 3 a 30 g/m 3 ) oucom algum efeito através dos cloretos. ex. Áreas urbanas, áreas costeiras com baixa deposição dos cloretos tais como zonas tropicais e subtropicais, atmosferas com baixa poluição Zonas temperadas, ambientes com poluição elevada (SO 2 :30 g/m 3 a 90 g/m 3 ) ou com influência intensa de cloretos. ex. Áreas urbanas poluídas, áreas industriais, áreas costeiras, sem nevoeiro salino, exposição ao efeito severo dos sais de degelo. Zonas tropicais e sub-tropicais, atmosfera com poluição média Zona temperada e sub-tropical, ambientes com elevados níveis de poluição (SO 2 :90 g/m 3 a 250 g/m 3 ) e/ou grande influência de cloretos. ex. Áreas industriais, áreas costeiras, locais de abrigo na costa Zona sub-tropical e tropical (tempos de humedecimento muito elevados), ambientes com elevados níveis de poluição SO 2 ( 250 g/m 3 ) e/ou grande influência de cloretos. ex. Áreas industriais extremas, áreas costeiras e áreas Offshore com contacto ocasional com o nevoeiro salino 22 22
Categoria de Corrosividade C2 - Baixa 23 23
Categoria de Corrosividade C3 - Média Zonas temperadas, ambientes com poluição média ou com alguma influência de cloretos. 24 24
Categoria de Corrosividade C4 - Elevada Zonas temperadas, ambientes com poluição elevada ou com influência intensa de cloretos. 25 25
Categoria de Corrosividade C5 Muito Elevada Zona temperada e sub-tropical, ambientes com elevados níveis de poluição e/ou grande influência de cloretos 26 26
Categoria de Corrosividade Zona sub-tropical e tropical (tempos de humedecimento muito elevados), ambientes com elevados níveis de poluição SO 2 e/ou grande influência de cloretos (CX-M e/ou CX-I). 27
Corrosão atmosférica Mapas de Portugal C2 C3 MONITORIZAÇÃO PERMANENTE C4 C5 CX 28 28
Corrosão Atmosférica do Aço - DURABILIDADE EN 1090-1 EN 1090-2 Estruturas de aço EN 1090-3 Estruturas de alumínio A partir de 1/07/2014 é obrigatória a marcação CE das estruturas metálicas. EN 1090 define os requisitos técnicos e de desempenho a que devem obedecer as estruturas metálicas, bem como o nível de exigência necessário ao controlo de fabrico interno. A marcação CE é uma declaração do fabricante de que o produto vai ao encontro de determinados requisitos. ISO 12944 TRATAMENTO DE SUPERFÍCIES - Preparação de superfície antes da aplicação da proteção anticorrosiva - Aços resistentes à intempérie - Ligações galvânicas - Galvanização - Espaços selados - Superfícies em contacto com betão - Superfícies inacessíveis - Reparações após corte ou soldadura - Limpeza após montagem 29
Proteção anticorrosiva da estruturas de aço 30
Proteção anticorrosiva da estruturas de aço Corrosão Materiais ISO 12944_1 Introdução geral Impacto económico Corrosão Atmosférica Mapas de Corrosividade Atmosférica Técnicas de Proteção contra a Corrosão Projeto Revestimentos Especificação Desempenho/ Certificação ISO 12944_2 Classificação de Ambientes ISO 12944_3 Conceção e disposições construtivas ISO 12944_4 Tipos de superfície e de preparação de superfície ISO 12944_5 Esquemas de pintura ISO 12944_6 Ensaios de desempenho em laboratório Obras Novas Inspeção Manutenção ISO 12944_7 Execução e supervisão dos trabalhos de pintura ISO 12944_8 Desenvolvimento de especificações para obras novas e manutenção 31
PROTEÇÃO ANTICORROSIVA DE ESTRUTURAS DE AÇO POR ESQUEMAS DE PINTURA NP EN ISO 12944-1 DURABILIDADE Baixa 2-5 anos Média 5 a 15 anos Elevada 15 anos DURABILIDADE VS TEMPO DE GARANTIA A gama de durabilidade não um tempo de garantia. A durabilidade é uma consideração técnica que permite ao proprietário estabelecer um programa de manutenção. O tempo de garantia é uma consideração que é alvo de cláusulas numa parte administrativa de um contrato. O tempo de garantia é usualmente inferior à gama de durabilidade. Não há regras que correlacionem os dois períodos de tempo. 32
PROTEÇÃO ANTICORROSIVA DE ESTRUTURAS DE AÇO POR ESQUEMAS DE PINTURA NP EN ISO 12944-2 CORROSÃO DEVIDA À ATMOSFERA, ÁGUA E SOLO CLASSIFICAÇÃO DE AMBIENTES CORROSÃO ATMOSFÉRICA C1 Muito baixa C2 Baixa C3 Média C4 Alta C5 Muito Alta (C5-I; C5-M) CX Extrema CORROSÃO NA ÁGUA E NOS SOLO Imersas em água (fresca, salobra ou salgada) Zona imersa Zona Intermédia (faixa de linha de água) Zona salpico Enterradas em Solos Im1 água doce Im2 água do mar ou salobra (sem proteção catódica) Im3 - solo Im4 - água do mar ou salobra (com proteção catódica) Categoria Im1 Im2 Im3 Ambiente Água doce Água do mar ou salobra Solo Exemplos de ambientes e estruturas Instalações de rio, centrais Hidro-eléctricas Áreas portuárias com estruturas tais como portas de comportas, diques, quebra-mares, estruturas de plataforma Tanques enterrados, condutas de aço e vigas de aço 33
www.lneg.pt Muito obrigada pela vossa atenção Questões? Lisboa, 17 de novembro 2016 teresa.diamantino@lneg.pt 21 092 4651