Prof. Marcelo - DCC
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Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Departamento de Construção Civil Grupo de Materiais de Construção Introdução: Materiais metálicos = metais e ligas metálicas: Subst. inorgânica c/ 1 ou + elementos metálicos (e não metálicos) Elementos metálicos: Ferro, cobre, alumínio, níquel, titânio... Não metálicos em ligas: Carbono, o nitrogênio e o oxigênio. Disciplina: Materiais I Turma: TC-030 DCC Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Ponte sobre a grota do São João, Estrada de Ferro Curitiba-Paranaguá, (1885) Departamento de Construção Civil Aço = 99,7% Fe + 0,3% C ROCA engenharia Prof. Dr. Marcelo Medeiros 1 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Prof. Dr. Marcelo Medeiros 2 TEMA: Corrosão dos Metais Introdução: Introdução: Corrosão Minérios de metais: Tendência do metal reverter ao seu estado original, o de mais baixa energia. Em geral formas oxidadas do metal. Quantidade significativa de energia p/ reduzir minério ao metal puro. A tendência de decréscimo energético é a principal encorajadora à corrosão metálica. Fundição e conformação posterior do metal envolvem processos onde mais energia é gasta. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 3 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Prof. Dr. Marcelo Medeiros 4 TEMA: Corrosão dos Metais Introdução: Corrosão afeta diversos setores: • Indústrias - química, petroquímica, etc. CICLO DO FERRO • Meios de transporte - aviões, automóveis, navios, etc. • Medicina – implantes • Monumentos • Construção civil ( Pannoni, F. D.) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 5 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 6 Direitos Reservados UFPR 1 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Introdução: Gastos de paises europeus com manutenção e reparos: Pais Gastos com construções novas França 85,6 Bilhões de Euros (52%) 79,6 Bilhões de Euros 165,2 Bilhões de Euros (48%) (100%) Alemanhã 99,7 Bilhões de Euros (50%) 99,0 Bilhões de Euros 198,7 Bilhões de Euros (50%) (100%) Itália 58,6 Bilhões de Euros (43%) 76,8 Bilhões de Euros 135,4 Bilhões de Euros (57%) (100%) Reino Unido Gastos com manutenção e reparo 60,7 Bilhões de Pounds (50%) 61,2 Bilhões de Pounds (50%) Gastos totais com construção É importante compreender os fenômenos que envolvem a corrosão para que se possa melhor combatê-la. Gera perdas econômicas imensas 121,9 Bilhões de Pounds (100%) (Ueda , Tanaka; 2007) (Dados do ano 2004, p/ Itália ano de 2002) Custos do combate à corrosão - ±1,8 % do PIB FONTE: Revista Concreto - Ibracon TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Introdução: Corrosão: 7 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais 8 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Nos processos de corrosão, os metais reagem com os elementos não metálicos: O2, S, H2S, CO2 ..... Conceito de Corrosão: Deterioração dos materiais pela ação química ou eletroquímica, pode ou não estar associada a esforços mecânicos. Produz compostos semelhantes aos encontrados na natureza, dos quais foram extraídos. Corrosão dos materiais metálicos = corrosão metálica. (G. S. Pimenta, 2006) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 9 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Prof. Dr. Marcelo Medeiros 10 TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão química: Conceito de Corrosão: Processo menos freqüente na natureza Sob temperaturas elevadas. Processos corrosivos classificados em dois grupos: Caracterizada por: • Ausência da água líquida; • Temperaturas acima do ponto de orvalho da água; • Interação direta entre o metal e o meio corrosivo. • Corrosão Química • Corrosão Eletroquímica Não se necessita de água líquida. Corrosão seca. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 11 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 12 Direitos Reservados UFPR 2 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Corrosão química: TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Corrosão química: Interação direta entre o metal e o meio corrosivo. Ocorre em equipamentos que trabalham aquecidos: Casos mais comuns: reação com o oxigênio (OXIDAÇÃO SECA), a dissolução e a formação de compostos. fornos, caldeiras, unidades de processo, etc. OXIDAÇÃO DO FERRO AO AR SECO Chapa de aço inox atacada por ácido clorídrico Fe + ½ O2 FeO T= 1000 C 3Fe + 2O2 Fe3O4 T= 600 C 2Fe + 3/2 O2 Fe2O3 T= 400 C Carepa de laminação: produto aderente e resistente (óxido de ferro) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 13 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Corrosão eletroquímica: 14 TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Corrosão eletroquímica: (mais freqüente na natureza) Corrosão: reação com a água Caracterizada por: • Necessidade da presença de água no estado líquido; • Forma uma pilha ou célula de corrosão, c/ a circulação de elétrons na superfície metálica. forma ferrugem: produto não aderente, com baixa resistência e muito expansivo (hidróxido de ferro) Como o eletrólito contém água líquida, a corrosão eletroquímica é denominada: Corrosão em meio aquoso TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 15 TEMA: Corrosão dos Metais TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Este é o tipo de Corrosão mais comum Forma composto expansivo TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 17 Corrosão eletroquímica: NOBREZA CRESCENTE Processo eletroquímico 16 Série galvânica obtida em água do mar a 250C – simplificada TEMA: Corrosão dos Metais Conceito de Corrosão: Corrosão eletroquímica: Prof. Dr. Marcelo Medeiros Magnésio Ligas de magnésio Zinco Aço galvanizado Ligas de alumínio 5052, 3004, 3003, 1100, 6053 Cádmio Ligas de alumínio 2117, 2017, 2024 Aço baixo carbono ... Chumbo Estanho Ligas de cobre ... Aços inoxidáveis ... Prata Titânio Grafite Ouro Platina TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 18 Direitos Reservados UFPR 3 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná Série galvânica obtida em água do mar a 250C – simplificada TEMA: Corrosão dos Metais TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Corrosão eletroquímica: Metais diferentes: (pilha galvânica) Dois metais ou ligas diferentes em contato elétrico na presença de eletrólito. www.abraco.org.br NOBREZA CRESCENTE Corrosão eletroquímica: Magnésio Ligas de magnésio Zinco Aço galvanizado Ligas de alumínio 5052, 3004, 3003, 1100, 6053 Cádmio Ligas de alumínio 2117, 2017, 2024 Aço baixo carbono ... Chumbo Estanho Ligas de cobre ... Aços inoxidáveis ... Prata Titânio Grafite Ouro Platina TEMA: Corrosão dos Metais O metal com menor potencial torna-se o ânodo, isto é, perde elétrons para o metal de maior potencial. Prof. Dr. Marcelo Medeiros 19 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão eletroquímica: Corrosão eletroquímica: Fe Cu Fe Cu Caso 1 Caso 2 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 21 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão eletroquímica: Fe 20 e- i Cu 22 TEMA: Corrosão dos Metais Pilha galvânica de corrosão eletroquímica Zn Corrosão eletroquímica: e- i Fe Pilha galvânica de corrosão eletroquímica Fe+2 Fe+3 ânodo cátodo ânodo Caso 3 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção cátodo Caso 4 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 23 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 24 Direitos Reservados UFPR 4 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: Exemplos reais de corrosão Galvânica: (Corrosão galvânica) Exemplo de aplicação: Proteção catódica de tubos de aço enterrados TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Exemplos reais de corrosão Galvânica: Nível do terreno Incompatibilidade do aço inox do corrimão com o aço carbono do apoio. Aço inox Ânodo de sacrifício Solo Mg Tubulação de aço carbono Aço carbono (Panonni, F. D.) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 25 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: Exemplos reais de corrosão Galvânica: Prof. Dr. Marcelo Medeiros 26 TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Exemplos reais de corrosão Galvânica: (Corrosão galvânica) Tubulação em aço galvanizado unida com tubulação de cobre. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 27 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Exemplos reais de corrosão Galvânica: Prof. Dr. Marcelo Medeiros 28 TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Exemplos reais de corrosão Galvânica: Gradil unido por solda às armaduras de aços diferentes. Aço carbono comum com aços para concreto armado. (Granato - Basf) Brise unido por solda às armaduras (aços diferentes) (Martin McGovern- CONCRETE TECNOLOGY TODAY) (Granato - Basf) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 29 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 30 Direitos Reservados UFPR 5 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Exemplos reais de corrosão Galvânica: TEMA: Corrosão dos Metais Metais diferentes: (Corrosão galvânica) Detalhe de fixação de tubo de cobre com alça de aço galvanizado com afastador de PVC p/ evitar a corrosão galvânica. Isolamento do contato (José Freitas Jr.) Telhas galvanizadas ou de alumínio em contato com a estrutura de ferro. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros Exemplos reais de corrosão Galvânica: 31 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 32 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Pilha de Corrosão eletroquímica: Pilha de Corrosão eletroquímica: Elementos fundamentais: • Área anódica: (metal que perde ou cede elétrons) Superfície onde ocorre a corrosão (oxidação); Condições termodinâmicas para que haja corrosão eletroquímica: • ddp • eletrólito • Área catódica: (metal que recebe os elétrons) Superfície protegida onde não há corrosão (reações de redução); • Eletrólito: Solução condutora – envolve as áreas anódica e catódica. (Em geral solução de água c/ ácidos ou bases) ; • conexão elétrica • Ligação elétrica entre as áreas anódica e a catódica. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 33 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 34 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: • Em metais iguais • Metais diferentes → Corrosão galvânica Fe i e- Fe Cu Fe Aeração diferencial Concentrações diferentes de oxigênio causa diferença de potencial. Fe+2 ânodo TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção O2 O2 O2 Cátodo ânodo cátodo Prof. Dr. Marcelo Medeiros O2 O2 Caso 3 Fe+3 35 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Caso 5 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 36 Direitos Reservados UFPR 6 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Pilha de Corrosão eletroquímica: Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: • Em metais iguais Aeração diferencial Concentrações diferentes de oxigênio. Eletrólito no interior de uma fresta, concentra menos oxigênio (área anódica) que na parte externa (área catódica). O desgaste se processará no interior da fresta. (C. T. Tebecherani) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 37 TC030 – Materiais de Construção I (Panonni, D.) Grupo de docentes – Materiais de Construção Material deF.aula: 38 (Panonni, F. D.) Dr. Marcelo Medeiros Prof. TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: • Em metais iguais Concentração iônica diferencial • Em metais iguais Fe Freqüente em frestas quando o meio corrosivo é líquido. O interior da fresta concentra íons de metal (área catódica), a parte externa fica menos concentrada (área anódica), Corroi as bordas da fresta. Fe Concentração iônica diferencial Fe+3 Fe+3 Fe+3 Fe+3 Fe+3 Fe+3 Fe+3 Fe+3 +3 Cátodo Fe TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Fe+3 ABRACO Quando um metal é exposto a concentrações diferentes de seus próprios íons. Ânodo Caso 6 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 39 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção (Panonni, F. D.) 40 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: • Em metais iguais • Em metais iguais Energia diferencial Energia diferencial Correntes externas ou situações diversas que levam a deformações no reticulado cristalino do metal, causam diferença de potencial. Peça com diferentes deformações Região curvada de um vergalhão para concreto armado apresentando início de corrosão na região curvada. (Freitas Jr., J.) (Gentil, 1996) (reticulado cristalino sob tensão) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 41 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 42 Direitos Reservados UFPR 7 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: • Em metais iguais • Em metais iguais Energia diferencial Energia diferencial Região curvada do tubo tem seu reticulado cristalino deformado. Esta área torna-se o ânodo. Diversas situações podem criar diferenças nos níveis de energia interna no reticulado cristalino dos metais: • Estados diferentes de tensões • Estados diferentes de deformações • Acabamento superficial • Tratamentos térmicos diferentes • Gradiente de temperatura (Gentil, 1996) Corrosão sob tensão em aço inoxidável TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 43 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 44 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Causas para a Pilha de Corrosão diferença de potencial: eletroquímica: Pilha de Corrosão eletroquímica: • Em metais iguais Energia diferencial (Gentil, 1996) Estados diferentes de tensões Corrosão sob tensão em aço inoxidável RIMT® Cordoalhas de concreto protendido (Gentil, 2003) Extremidades das vigas sob maior tensão levou a corrosões localizadas. Corrosão sob tensão (Gentil, 1996) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 45 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 46 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Pilha de Corrosão eletroquímica: Corrosão intergranular ou intercristalina: (Costa, E. M.) Corrosão sob tensão Ataque no contorno dos grãos. Comum em aços inoxidáveis. (Gentil, 2003) (Tebecherani; C. T) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 47 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 48 Direitos Reservados UFPR 8 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão intergranular ou intercristalina: Corrosão intergranular ou intercristalina: met-tech.com Fissura devido a corrosão intergranular por stress em um tubo trocador de calor de liga INCONEL (liga de Ni-Cr para altas temperaturas). Mag: 500X ABRACO ABRACO Corrosão intergranular (sensitização) em bloco fundido de aço inox TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 49 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Prof. Dr. Marcelo Medeiros 50 TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão transgranular ou transcristalina: Forma trincas que se propagam pelo interior dos grãos do material. (Tebecherani; C. T) Tanto a corrosão intergranular como a transgranular levam a ruptura de corrosão sob tensão ABRACO Corrosão sob-tensão em aço inoxidável TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 51 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 52 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Passivação: Passivação: Termo que significa que o metal está passivo ao processo de corrosão. Mesmo existindo: Decorrente da formação de uma película fina de óxido estável e aderente na superfície do metal. Alguns metais são formadores desta película protetora, como: Chumbo, cromo, alumínio, aço inoxidável, ferro, cromo e titânio.... Condições termodinâmicas para que haja corrosão eletroquímica: • ddp • eletrólito Prof. Dr. Marcelo Medeiros 53 • conexão elétrica + Aço Passivo TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Não existe corrosão Prof. Dr. Marcelo Medeiros 54 Direitos Reservados UFPR 9 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Passivação: Passivação: Aço Patinável – adição de 0,2 a 0,5% de Cobre Uma fina camada de óxido atua como barreira contra a continuação da corrosão. Exemplos: • Aço inoxidável; TEMA: Corrosão dos Metais • Aço patinável; • Ligas de alumínio. Edifício Kaze (São Paulo-SP) Barreira de óxido recristalizado em aço patinável TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Aço Patinável 55 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 56 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Passivação: Principais Meios Corrosivos: – adição de 0,2 a 0,5% de Cobre Ponte Pedro Ivo Campos – Florianópolis SC TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção www.vitruvius.com.br Prof. Dr. Marcelo Medeiros Ponte Colombo Salles Ponte Pedro Ivo Campos wikipedia TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 57 58 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Principais Meios Corrosivos: Principais Meios Corrosivos: Atmosfera: São responsáveis pelo aparecimento do eletrólito e dos agentes corrosivos. Corrosão atmosférica em pé de pilar Resistência à corrosão de um aço patinável (ASTM A242) e de um aço carbono comum (ASTM A36) . A TC030 – Materiais de termos Construção I medida é feita em da perda de massa metálica em função do tempo de exposição em meses. Material de aula: Grupo de docentes – Materiais (Pannoni, de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros F. D.) Ar contém umidade, sais em suspensão, poeira, poluição gases industriais (Cl-, CO2, SO2, H2S, NO2)... ABRACO TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 59 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 60 Direitos Reservados UFPR 10 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Principais Meios Corrosivos: Atmosfera: Ar contém umidade, sais em suspensão, poeira, poluição gases industriais (Cl-, CO2, SO2, H2S, NO2)... Ambiente Urbano Ataque por CO2 TEMA: Corrosão dos Metais Principais Meios Corrosivos: Solos: Contêm umidade, acidez, sais minerais e bactérias. Corrosão localizada causada pelo solo ABRACO Águas naturais (rios, lagos e do subsolo): Podem conter sais minerais, eventualmente ácidos ou bases, resíduos industriais, bactérias, poluentes diversos e gases dissolvidos. Ambiente Marítimo Ataque por ClTC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Água do mar: 61 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 62 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Principais Meios Corrosivos: Principais Meios Corrosivos: Ambientes industriais: Contêm quantidade apreciável de sais. (Cloretos, sulfatos, bicarbonatos...) Produtos químicos: O cloro é utilizado como agente de branqueamento de celulose na indústria de papel. Água do mar: Eletrólito por excelência. Corrosão de pilares de aço em água marinha Corrosão por pite em alumínio e ferro (Gentil, 1996) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 63 Estações de Tratamento de água TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção (Gentil, 1996) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 64 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Principais Meios Corrosivos: Principais Meios Corrosivos: Ambientes industriais: Atmosfera: Produtos químicos: Presença de água (eletrólito) e ar (oxigênio) em contato com o aço (Fe), já é o suficiente para a formação da célula de corrosão. Materiais ácidos (como ácido sulfúrico) estão presentes nos processos de produção da indústria de fertilizantes. Meio altamente corrosivo para os metais TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção (Gentil, 1996) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 65 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 66 Direitos Reservados UFPR 11 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná Taxa de corrosão: Depende de: TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Velocidade de Corrosão: Velocidade de Corrosão: Taxa de corrosão OUTROS FATORES: Aeração do meio corrosivo: velocidade de corrosão aumenta com o acréscimo da taxa de oxigênio dissolvido. Massa desgastada 1 Área t pH de eletrólito: taxas de corrosão aumentam com a diminuição do pH. • Diferença de potencial entre áreas anódicas e catódicas; • Resistência de contato das áreas anódicas e catódicas. (G. S. Pimenta, 2006) A ddp pode ser influenciada por: • Resistividade do eletrólito; • Superfície de contato das áreas anódicas e catódicas; • Fenômenos de polarização e passivação. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 67 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 68 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Velocidade de Corrosão: Velocidade de Corrosão: OUTROS FATORES: OUTROS FATORES: Efeito da velocidade: velocidade de fluxo do eletrólito. Sob movimento turbulento tem-se > ação erosiva. Temperatura: aumento acelera as reações químicas. (G. S. Pimenta, 2006) LWC – Concreto leve SSC – Concreto auto adensável OC – Concreto convencional Efeito da velocidade relativa do metal / eletrólito na corrosão do aço em água do mar Fonte: Wasim e Hussain (2015) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 69 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 70 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Formas da corrosão: Perda de massa e modo de ataque sobre o material ocorre de formas diferentes. Corrosão uniforme: Aproximadamente uniforme em toda a superfície atacada. Comum em metais que não formam películas protetoras. (F. D. Pannoni) www.portaldagalvanizacao.com.br TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 71 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 72 Direitos Reservados UFPR 12 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Formas da corrosão: Corrosão em frestas: Corrosão uniforme (F. D. Pannoni) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Interior da fresta acumula eletrólito (água), tem menos oxigênio (área anódica) que na parte externa (área catódica). Corrosão no interior da fresta. Corrosão atmosférica Prof. Dr. Marcelo Medeiros 73 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 74 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Formas da corrosão: Corrosão Galvânica: Formas físicas da corrosão Corrosão Alveolar TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 75 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 76 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Formas da corrosão: Muito localizada Desgaste localizado, com o aspecto de crateras. Profundidade < diâmetro Fundo arredondado Corrosão Alveolar Corrosão Alveolar ABRACO TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros ABRACO 77 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 78 Direitos Reservados UFPR 13 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Corrosão Alveolar Muito localizada e de alta intensidade. Profundidade > diâmetro. Desgaste localizado em regiões onde a película protetora (pintura, cromagem, pátina, ...) encontra-se com falhas www.sikkens.com Comum em aços inoxidáveis Corrosão por pite: ABRACO TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção ABRACO Prof. Dr. Marcelo Medeiros (Tebecherani; C. T) 79 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 80 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Formas da corrosão: Corrosão por pite: Corrosão por pite: Corrosão por pite em aço inox TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 81 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 82 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão associada ao fluxo de materiais Corrosão associada ao fluxo de materiais CORROSÃO-EROSÃO CORROSÃO-EROSÃO Meio líquido Erosão é o desgaste mecânico provocado pela abrasão superficial de uma substância sólida, líquida ou gasosa. Metal • Fluxo de material sólido • Fluxo de líquido contendo partículas sólidas • Fluxo de gás contendo partículas líquidas ou sólidas Remove as películas protetoras constituídas de produtos de corrosão. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 83 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 84 Direitos Reservados UFPR 14 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão associada ao fluxo de materiais Corrosão associada ao fluxo de materiais CORROSÃO-EROSÃO CAVITAÇÃO Desgaste devido a ondas de choque do líquido, oriundas do colapso de bolhas gasosas. Cavitação em bomba centrífuga Erosão de rotor de bronze de bomba (Gentil,1996) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 85 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 86 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão associada ao fluxo de materiais Corrosão associada ao fluxo de materiais CAVITAÇÃO CAVITAÇÃO - Para todo fluido no estado líquido pode ser É o nome que se dá ao fenômeno de vaporização estabelecida uma curva que relaciona a pressão à de um líquido pela redução da pressão, durante seu temperatura em que ocorre a sua vaporização. movimento. Por exemplo: na pressão atmosférica a temperatura de vaporização da água é de cerca de 100°C. - Contudo, a uma pressão menor, a temperatura de vaporização também se reduz. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção CAVITAÇÃO Prof. Dr. Marcelo Medeiros 87 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 88 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão associada ao fluxo de materiais Corrosão associada ao fluxo de materiais CAVITAÇÃO Teorema de Bernoulli: Então ocorrerá a "implosão“ dessas bolhas. Um fluido escoando, ao ser acelerado, tem uma redução da pressão, para que a sua energia mecânica se mantenha constante. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 89 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 90 Direitos Reservados UFPR 15 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná CAVITAÇÃO TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão associada ao fluxo de materiais Corrosão das armaduras de concreto Medeiros (2008) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 91 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 92 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão das armaduras de concreto Corrosão das armaduras de concreto A corrosão de classificada em: armaduras pode ser Concreto novo é um meio bastante alcalino (pH=12,6) As armaduras estão passivas à corrosão. • Corrosão generalizada; • Corrosão por pite (ou puntiforme); Com o tempo pode ocorrer a perda de passivação das armaduras por: • Corrosão sob tensão fraturante: Ocorre eminentemente em estruturas protendidas; • Carbonatação do concreto • Presença de íons cloreto • Lixiviação do concreto Podem ocorrer em estruturas de concreto armado; Sua ocorrência é grande em ambientes ricos em cloretos e com níveis elevados de tensão. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 93 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 94 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Carbonatação Corrosão X Carbonatação DESPASSIVAÇÃO POR CARBONATAÇÃO DO CONCRETO DESPASSIVAÇÃO POR CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Carbonatação Carbonatação Nas superfícies expostas a alta alcalinidade devido ao Ca(OH)2 liberado na hidratação, este composto pode ser reduzido pela ação do CO2. Felizmente, o processo de carbonatação é lento, atenuando-se com o tempo devido aos produtos de hidratação e pelos próprios produtos da carbonatação É um causador em potencial de corrosão das armaduras. (CaCO3), que colmatam os poros superficiais, dificultando a entrada de CO2 do ar. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 95 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 96 Direitos Reservados UFPR 16 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Carbonatação Corrosão X Carbonatação Avaliação: • Em concretos novos, ambiente alcalino pH=12,6; sem a presença de cloreto o aço está PASSIVO ao fenômeno. • CARBONATAÇÃO – reduz o pH e despassiva o aço. PROFUNDIDADE DA CARBONATAÇÃO Foto: Marcelo Medeiros (2005) Frente de carbonatação Fenolftaleina reage com o hidróxido de cálcio e fica na cor “vermelho carmim” indicando pH > 9,5. Inspeção e Diagnóstico Edf. Lyon, Piracicaba - SP Arquivo pessoal Carbonatação: Ca(OH) + CO → CaCO + H O TC030 – Materiais de Construção I (J.S. Coutinho) Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 2 2 3 2 Prof. Dr. Marcelo Medeiros 97 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 98 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Carbonatação Corrosão X Cloretos Medeiros (2008) DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS • Cloretos promovem a despassivação precoce do aço, mesmo em ambientes alcalinos. No Brasil • Teor crítico 0,3% m.c. (CYTED, 1997) DESPASSIVAÇÃO POR CARBONATAÇÃO DO CONCRETO Caso publicado em: Medeiros et al. (2012) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção NBR 12655/2006 • Origem dos cloretos: • • • • • Inspeção e Diagnóstico no Palacio de la Luz, Uruguai. Arquivo pessoal Prof. Dr. Marcelo Medeiros 99 usamos a NBR 12655/2006 Difusão de íons a partir do exterior (atmosfera marinha) Aditivos aceleradores de pega (CaCl2) Areia ou água contaminada por sal (NaCl) Tratamentos de limpeza com ácido muriático (HCl) Sal (NaCl) como agente anticongelante TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 100 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos Tipo de estrutura Teor máximo de íons cloreto (Cl-) no concreto % sobre a massa de cimento Concreto protendido 0,05 Concreto armado exposto a cloretos nas condições de serviço da estrutura 0,15 Concreto armado em condições de exposição não severas (seco ou protegido da umidade nas condições de serviço da estrutura) 0,40 Outros tipos de construção com concreto armado 0,30 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS Areia marinha contaminada com cloreto (MANUAL CYTED) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 101 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 102 Direitos Reservados UFPR 17 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Caso publicado em: Paim et al. (2012) TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Caso publicado em: Medeiros et al. (2013) Corrosão X Cloretos Medeiros e Helene (2004) DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS Parte inferior de piscina com água tratada com NaCl Inspeção e Diagnóstico no Clube Santa Mônica, Paraná. Medeiros e Helene (2004) Medeiros (2011) TC030 – Materiais de Construção I Arquivo pessoal Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 103 Inspeção e Diagnóstico no Condomínio AthaydeVille, Rio de Janeiro. Arquivo pessoal TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 104 TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos www.cp-tech.co.uk TEMA: Corrosão dos Metais Ação dos Cloretos (Cl-): Os íons cloretos eram introduzidos intencionalmente nas estruturas de concreto como agente acelerador de pega e endurecedor. Ação dos Cloretos (Cl-): Mecanismos de transporte dos íons cloretos (Cl-): • Absorção capilar; • Difusão iônica; • Permeabilidade; • Migração iônica. Aparecem também através de agregado ou água contaminados. Em climas frios, podem vir através dos sais anticongelantes. Também através de salmouras TC030 – Materiais de e Construção I industriais maresias. Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS Prof. Dr. Marcelo Medeiros 105 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 106 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos Ação dos Cloretos (Cl-): Ação dos Cloretos (Cl-): Mecanismos de transporte dos íons cloretos (Cl -): Mecanismos de transporte dos íons cloretos (Cl -): Difusão iônica Absorção capilar A absorção capilar é a primeira porta de entrada dos íons cloreto, provenientes, por exemplo, de névoa marítima. Depende da porosidade, viscosidade e tensão superficial do líquido. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 107 A absorção capilar ocorre na superfície do concreto, sendo que a difusão iônica é o principal mecanismo de transporte no interior da estrutura, em meio aquoso. Permeabilidade Representa a facilidade de penetração por uma pressão. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 108 Direitos Reservados UFPR 18 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos Ação dos Cloretos (Cl-): Penetração de Cloretos Mecanismos de transporte dos íons dos cloretos (Cl -): Migração iônica Os íons cloretos por serem cargas negativas, promovem migração iônica, o qual pode se dar pelo próprio campo gerado pela corrente elétrica do processo eletroquímico, como por ação de campos elétricos externos. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 109 Medeiros (2008) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 110 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS Ataque por cloretos Cl- Rompem a película de óxidos de forma pontual Cl- Fe(OH)2 Cl- Cl- FeCl2 Cl- Cl- O ânodo formado atrai Íons de cloro, de carga negativa, continuamente para o mesmo ponto causando uma corrosão localizada e profunda (pite). TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 111 Corrosão por pites TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 112 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Cloretos Corrosão X Cloretos Corrosão por pites: Barra corroída de um pavimento de concreto armado exposto ao uso de sal como anti-congelante. DESPASSIVAÇÃO PELA PRESENÇA DE CLORETOS Corrosão por pites (alta concentração de cloro) TC030 – Materiais Construção I M. ; GROCHOSKI, M (2007) Publicado emde MEDEIROS, Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 113 TC030 – Materiais de Construção I www.efcweb.org Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 114 Direitos Reservados UFPR 19 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná Caso publicado em: Medeiros et al. (2013) TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Lixiviação Corrosão X Lixiviação Condomínio Ilhas Gregas, Cristo Rei, Curitiba. Arquivo pessoal Medeiros e Helene (2004) Medeiros (2013) Inspeção e Diagnóstico no Condomínio AthaydeVille, Rio de Janeiro. Arquivo pessoal Reduz o pH do Concreto pelo carreamento de CaOH do concreto TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 115 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão X Lixiviação Medeiros (2014) Hotel na Avenida Boa Viagem, Recife, Pernambuco. Arquivo pessoal 116 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais SUPERFÍCIE DO CONCRETO H2O concreto O2 (OH)¯ perfuração Fe++ aço ZONA ANÓDICA (corroída) CONDUTOR (Barra de aço) e¯ ZONA CATÓDICA (não corroída) ELETRÓLITO (difusão) camada passivadora SUPERFÍCIE DO CONCRETO Evolução da Lixiviação Por que? TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Menos Ca(OH)2 (Adaptação de P.Helene, 1986) 117 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão do aço carbono – REAÇÃO EXPANSIVA Ferro, produtos da corrosão e seus volumes relativos: Prof. Dr. Marcelo Medeiros 118 TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão das armaduras de concreto (Cascudo, 1997) Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros Força de expansão 15 MPa 119 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 120 Direitos Reservados UFPR 20 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão das armaduras de concreto Corrosão das armaduras de concreto Fases: • Iniciação • Propagação Desenvolvimento da corrosão: Presença de H2O e O2. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 121 Marcelo Medeiros Prof. Dr. Marcelo Medeiros TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais 122 TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão do aço carbono – REAÇÃO EXPANSIVA Progressão da deterioração da estrutura devido à corrosão das armaduras Prof. Dr. Marcelo Medeiros Cuidados: Prevenção da corrosão no Concreto Armado • Cobrimento – Maior tempo p/ camada carbonatada chegar ao aço • Concreto menos permeável – Menor relação a/c e maior fck • Cuidados com formas arquitetônicas e drenagem • Proteção da superfície do concreto - revestimentos • Armaduras especialmente passivas: – Aços revestidos (epoxi, galvanização) – Aços inoxidáveis – Armaduras de fibras (carbono, vidro, kevlar) (P.Helene, 1986) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Cuidados: Prof. Dr. Marcelo Medeiros 123 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 124 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado Prevenção da corrosão no Concreto Armado • Cuidados no uso de aditivos que contenham em sua fórmula o cloreto de cálcio; Cobrimento - Maior tempo p/ camada carbonatada chegar ao aço (P.Helene, 1986 de Soretz, 1967) • Espessura de cobrimento das armaduras adequado a agressividade do meio; • Cuidados especiais se o concreto estiver sujeito à correntes elétricas; • Utilizar dosagem adequada, com o mínimo de água para a hidratação. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 125 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Profundidade de carbonatação com o tempo e relação a/c Prof. Dr. Marcelo Medeiros 126 Direitos Reservados UFPR 21 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado Prevenção da corrosão no Concreto Armado Concreto menos permeável Menor relação a/c e maior fck (P.Helene, 1986 de Soretz, 1967) O tipo de cimento influencia a velocidade de carbonatação já que a reserva alcalina é função da composição química do cimento e das adições. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Influência da relação a/c na profundidade de carbonatação Prof. Dr. Marcelo Medeiros 127 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 128 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Carbonatação X Corrosão Carbonatação X Corrosão Prof. De Carbonatação (mm) 12 10 8 6 4 Medeiros et al. (2016/2017) Artigo em desenvolvimento 2 KCO2 Câmara de carbonatação do laboratório LAME/DCC da UFPR 0 0 1 2 3 4 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 0.5) Raiz quadrada do tempoProf.(Semana Dr. Marcelo Medeiros 129 TEMA: Corrosão dos Metais 4,00 KCO2 (mm/semana0,5) 3,5 2,00 1,50 1,00 0,50 0,00 -40% TEMA: Corrosão dos Metais pH < 9,0 pH > 9,0 Carbonatação X Corrosão 3,00 2,50 SUBSTITUIÇÃO -30% -20% ADIÇÃO -10% 0% 10% 20% 30% 40% % de Cinza Volante CIMENTO COM ADIÇÕES • CP III • CP IV ≠ Medeiros et al. (2016/2017) Artigo em desenvolvimento 3,0 2,5 2,0 1,5 1,0 y = -0,02x + 4,012 R² = 0,87 0,5 0,0 CIMENTO SEM ADIÇÕES • CP II F TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 130 Prof. Dr. Marcelo Medeiros pH < 9,0 Medeiros et al. (2016/2017) Artigo em desenvolvimento 3,50 KCO2 (mm/semana0,5) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 0 20 40 60 80 100 120 140 Portlandita (Kg/m3) 131 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 132 Direitos Reservados UFPR 22 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado NBR 6118/2014 TEMA: Corrosão dos Metais Classe de agressividade ambiental O que faz a NBR 6118/2014 para prevenção da corrosão? Prevenção da corrosão no Concreto Armado NBR 6118/2014 Agressividade Classificação geral do tipo de ambiente para efeito de projeto Risco de deterioração da estrutura Rural Simplificação!!! I Fraca Insignificante Submersa Concreto menos permeável = Menor relação a/c e maior fck II Moderada Urbana Pequeno Marinha Estabelece!!! III Forte Grande Industrial Relações a/a máximas e fck mínimo - NBR 6118 (2014) Industrial IV TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção 133 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado NBR 6118/2014 Classe de agressividade Agressividade I II III IV Fraca Média Forte Muito forte Risco de deterioração da estrutura Insignificante Pequeno Grande Elevado Muito forte Elevado TC030 – Materiais de Construção I Respingo deProf. maré Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Dr. Marcelo Medeiros Corrosão dos Metais ClasseTEMA: de agressividade ambiental NBR 6118/2014 Tipo de estrutura I Componente ou elemento Concreto armado 134 II IVc III Cobrimento nominal (mm) Lajeb 20 25 35 45 Viga/Pilar 25 30 40 50 40 50 Elementos estruturais em contato com o solod 30 b Para a face superior de lajes e vigas que serão revestidas com argamassa de contrapiso, com revestimentos finais secos tipo carpete e madeira, com argamassa de revestimento e acabamento, como pisos de elevado desempenho, pisos cerâmicos, pisos asfálticos e outros, as exigências desta Tabela podem ser substituídas pelas de 7.4.7.5, respeitado um cobrimento nominal ≥ 15 mm. c Nas superfícies expostas a ambientes agressivos, como reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, devem ser atendidos os cobrimentos da classe de agressividade IV. d No trecho dos pilares em contato com o solo junto aos elementos de fundação, a armadura deve ter cobrimento nominal ≥ 45 mm. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção NBR 6118/2014 136 Prof. Dr. Marcelo Medeiros TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado Prevenção da corrosão no Concreto Armado NBR 6118/2014 Classe de agressividade ambiental Componente ou elemento Laje Concreto Protendidoa TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais I Tipo de estrutura 135 Prof. Dr. Marcelo Medeiros Viga/Pilar II III IVc Cobrimento nominal (mm) 25 30 30 35 40 45 50 55 a Cobrimento nominal da bainha ou dos fios, cabos e cordoalhas. O cobrimento da armadura passiva deve respeitar os cobrimentos para concreto armado. Prof. Dr. Marcelo Medeiros Tipob,c I II III IV Relação água/aglomerante em massa CA 0,65 0,60 0,55 0,45 CP 0,60 0,55 0,50 0,45 Classe de concreto (NBR 8953) CA C20 C25 C30 C40 CP C25 C30 C35 C40 a O concreto empregado na execução das estruturas deve cumprir com os requisitos estabelecidos na ABNT NBR 12655. c Nas superfícies expostas a ambientes agressivos, como reservatórios, estações de tratamento de água e esgoto, condutos de esgoto, canaletas de efluentes e outras obras em ambientes química e intensamente agressivos, devem ser atendidos os cobrimentos da classe de agressividade IV. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Classe de agressividade Concretoa 137 b CA corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto armado. c CP corresponde a componentes e elementos estruturais de concreto protendido. a/a = água/aglomerante TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção a/c= água/cimento Prof. Dr. Marcelo Medeiros 138 Direitos Reservados UFPR 23 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado Prevenção da corrosão no Concreto Armado DETALHES CONSTRUTIVOS FORMAS ARQUITETÔNICAS E DRENAGEM Marquises em balanço -Lajes s/ vigas !! -Drenagem / limpeza ? -Impermeabilização ? - Cobrimento ? (Granato - Basf) Marquise desabou na Avenida Churchill 97, RJ. 19/12/2008 O DIAONLINE Brise unido c/ as armaduras (corrosão galvânica) (José A. Freitas Jr.) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 139 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção (Granato - Basf) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 140 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Prevenção da corrosão no Concreto Armado Avaliação: POTENCIAL DE CORROSÃO Indica a situação de corrosão ou passividade destas. Infiltrações nas juntas e apoios de neoprene DETALHES CONSTRUTIVOS (Eng. Moacir. H. Inoue) Informações qualitativas que devem ser utilizadas como complemento de outros ensaios. Medição do potencial de corrosão de um concreto. (Eng. Moacir. H. Inoue) Superfícies horizontais acumulam água TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 141 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 142 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Avaliação: POTENCIAL DE CORROSÃO Avaliação: POTENCIAL DE CORROSÃO A medida é a determinação da (Helene,P.; 1986) ddp elétrico entre as armaduras e um eletrodo de referência que se coloca em Não dá informações sobre o quanto corroeu ou está corroendo, fornece somente a probabilidade do processo estar ocorrendo ou não. contato com a superfície do concreto. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 143 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 144 Direitos Reservados UFPR 24 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Avaliação: POTENCIAL DE CORROSÃO Avaliação: RESISTIVIDADE ELÉTRICA GEOCISA As medidas podem ser tomadas isoladamente ou em forma sistemática c/ objetivo de obter "mapa de potenciais" da estrutura. Mapa permite identificar zonas possivelmente corroídas de zonas não corroídas ou passivadas. A resistividade elétrica do concreto (condutividade iônica do eletrólito) é um parâmetro que em conjunto com a disponibilidade de oxigênio, controla a velocidade de corrosão do aço. Depende da umidade contida nos poros do concreto. Fosroc TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 145 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 146 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Avaliação: RESISTIVIDADE ELÉTRICA Avaliação: RESISTIVIDADE ELÉTRICA Uma corrente elétrica é aplicada entre os eletrodos externos. A diferença de potencial gerada entre os eletrodos internos propicia a medida da resistividade. CRITÉRIOS CEB 192 = 2 . Π . a . V / I (Helene,P.; 1986) (Helene,P.; 1986) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 147 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 148 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Avaliação: RESISTIVIDADE ELÉTRICA Avaliação: VELOCIDADE DE CORROSÃO Medidas sistemáticas permitem montar o "mapa de resistividade“. P/ obtenção da Rp emprega-se um potensiostato. Interliga-se eletrodo de referência às armaduras e um contraeletrodo. Fecha o circuito permitindo a circulação de corrente. GECOR 6 – GEOCISA mapa indica as TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção GEOCISA probabilidades de corrosão nos diversos locais da peça estrutural. Prof. Dr. Marcelo Medeiros 149 GEOCISA Este TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 150 Direitos Reservados UFPR 25 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Avaliação: VELOCIDADE DE CORROSÃO Corrosão em Concreto Protendido: Características: Produtos formados durante o processo corrosivo normalmente são invisíveis. GECOR6 É possível ter peças trincadas ou rompidas por corrosão sob-tensão sem que a superfície denote evidência de processo corrosivo generalizado. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 151 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 152 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão em Concreto Protendido: Corrosão em Concreto Protendido: A corrosão sob-tensão somente ocorre quando ambas a tensão de serviço do metal e a concentração do agente agressivo ultrapassam certos valores críticos (somente ocorre em condições altamente específicas). TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Ocorre a formação de trincas no interior dos grãos que rapidamente reduzem a seção da peça de aço. Cordoalhas Ponte Rio-Niteroi Corrosão encontrada por Prof. Dr. Marcelo Medeiros 153 TC030 – Materiais de Construção I RIMTde Construção Material de aula: Grupo de docentes – Materiais (C. T. Tebecherani) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 154 TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão em Concreto Protendido: Corrosão em Concreto Protendido: CASO: Corrosão transgranular ou transcristalina Corrosão sob-tensão Elevado Av. Paulo de Frontin 11/1971, Rio de Janeiro, 122 m do Elevado Paulo de Frontin, em construção, desabaram. Tragédia causou a morte de 28 e deixou 30 feridas, destruindo 17 carros, três táxis, um caminhão e um ônibus. Desmoronamento aconteceu na hora em que um caminhão, carregado de TC030 – Materiais de Construção I trecho. 155 Material de aula: Grupo de docentes – Materiaisconcreto, de Construção passava Prof. sobre Dr. Marcelo o Medeiros CASO: Corrosão transgranular ou transcristalina Corrosão sob-tensão Conclusões preliminares: Corrosão das cordoalhas de protensão, janela de inspeção mantida aberta. Elevado Av. Paulo de Frontin TC030 – Materiais de Construção I Material deBrasil) aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção (Jornal do (O Globo) Prof. Dr. Marcelo Medeiros 156 Direitos Reservados UFPR 26 Grupo de Materiais de Construção Departamento de Construção Civil Universidade Federal do Paraná TEMA: Corrosão dos Metais TEMA: Corrosão dos Metais Corrosão em Concreto Protendido: CASO: Corrosão transgranular ou transcristalina Corrosão sob-tensão Ponte dos Remédios www.tecpont.com.br Em 3/6/97, São Paulo, 29 anos de idade, 26 cabos de protensão rompidos Tecnologia do CP da época é uma das causas da baixa durabilidade. Aço não era aliviado de tensões, sujeito relaxamento muito maior que o previsto. Bainhas não garantiam a vedação na concretagem, criavam atritos que reduziam sensivelmente a eficiência da protensão. Injeções de nata de cimento, c/ bombas manuais, não garantiam nem a aderência da armadura, nem a proteção contra stress corrosion. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 157 Referências • MEDEIROS, M. H. F.; GOBBI, A.; RÉUS, G. C.; HELENE, Paulo. Reinforced concrete in marine environment: Effect of wetting and drying cycles, height and positioning in relation to the sea shore. Construction & Building Materials, v. 44, p. 452-457, 2013. • FERREIRA, A.; PEREIRA, E.; RAISDORFER, J. W.; MEDEIROS, M. H. F.; KLEIN, N. S. CAPÍTULO 7 - Efeito da carbonatação na Durabilidade do Concreto Armado. In: Lúcia Bressiani; Cristiano Poleto. (Org.). Tópicos Especiais em Construção Civil. 1ed.Toledo: UTFPR, 2014, v. único, p. 123-144. • MEDEIROS, M. H. F.; RAISDORFER, J. W.; HOPPE FILHO, J.; MEDEIROSJUNIOR, R.A. The effect of fly ash on cement carbonation: comparing its use as both substitution and addition to Portland cement. 2016/2017. (Artigo em avaliação em Revista intenacional) TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção TEMA: Corrosão dos Metais Prof. Dr. Marcelo Medeiros 158 TEMA: Corrosão dos Metais Referências • PAIM, A. S.; SANTOS, I. M. R.; RAISDORFER, J. W.; PEREIRA, E.; MEDEIROS, M. H. F. Durabilidade de piscinas de concreto armado: a Influência da natureza do tratamento da água. Concreto & Contrução, v. 66, p. 52-56, 2012. • MEDEIROS, M. H. F.; GIORDANO, D. E.; PEREIRA, E.; VIGNOLIO, A.; GALEANO, R.; HELENE, Paulo. Inspeção no palacio de la luz ? Montevideo: uma visão de durabilidade. Revista Alconpat, v. 2, p. 94-109, 2012. • MEDEIROS, M. H. F.; GROCHOSKI, M. Marquises: por que algumas caem?. Concreto & Contrução, v. 46, p. 95-103, 2007. • Material didático desenvolvido pelo Prof. José Freitas para esta mesma disciplina – TC030. TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 159 TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 160 TEMA: Corrosão dos Metais Referências • www.abraco.org.br/corros20.htm - G. S. Pimenta – ABRACO, 2006. • Panonni, F. D.; Fundamentos da corrosão • AÇOMINAS Perfis, 2002. • Gentil, V.; Corrosão, 4. Ed. LTC, Rio de Janeiro, 2003. • Mehta, P. K.; Monteiro, P. J. M. CONCRETO: Microestrutura, Propriedades e Materiais. 3.Ed. Ibracon, 2008. • www.metalica.com.br • www.cbca-ibs.org.br/biblioteca_apostilas.asp • http://www.corrosion-doctors.org TC030 – Materiais de Construção I Material de aula: Grupo de docentes – Materiais de Construção Prof. Dr. Marcelo Medeiros 161 Direitos Reservados UFPR 27
