ASSUNTO: Recomendação técnica em telhas em Compósitos da Fitec Brasil, quanto à exposição em ambiente marítimo.

Telhas, aletas e chapas em fibra de vidro.

1 – Objetivo

Avaliar didaticamente os efeitos corrosivos em telhas de material galvanizado e PRFV (Poliéster reforçado com fibra de vidro).

2 – Revisão Bibliográfica

2.1 – Corrosão

Corrosão é o processo de deterioração (perda de massa) de um material devido à ação química e eletroquímica do meio ambiente em que está inserido.

Por muito tempo o termo corrosão foi empregado somente para a deterioração de metais, porém atualmente é empregado para diversos materiais (concreto, polímeros, etc).

A corrosão em metais promove a perda de suas qualidades essenciais, por exemplo a elasticidade, resistência mecânica e ductibilidade.

Economicamente, os prejuízos ocasionados pela corrosão atingem custos altíssimos. Estima-se que 30% do aço produzido mundialmente seja destinado a manutenção/troca de peças danificadas pela corrosão.

Os processos de corrosão dividem-se em reações químicas heterogêneas e reações eletroquímicas, que ocorrem geralmente na superfície entre o metal e o meio corrosivo.

2.1.1 Corrosão química

Na corrosão química, não existe a necessidade da presença de água e existe o ataque direto do agente químico ao material, sem transferência de elétrons de uma área para outra (MERÇON; GUIMARÃES; MAINIER, 2004).

No caso de metais, o contato ocorre entre o meio corrosivo e o metal, formando um produto de corrosão na superfície. Temos como exemplo a corrosão do zinco metálico em presença de ácido sulfúrico (MERÇON; GUIMARÃES; MAINIER, 2004).

(1)                            Zn + H₂SO₄ → ZnSO₄ + H₂

Segundo Merçon, Guimarães, Mainier (2004) os polímeros sofrem degradação pela ação do meio, solventes e oxidantes energéticos. Geralmente ocorre a quebra das macromoléculas, comprometendo as características físicas e químicas do material. Para exemplificar esse processo, na Figura 1 está a hidrólise do PET (politereftalato de etileno) em ambiente ácido.

Fonte: http://sec.sbq.org.br/cdrom/30ra/resumos/T0322-2.pdf

Observa-se a formação de dois produtos, ácido tereftálico e etilenoglicol.

2.1.2 Corrosão eletroquímica

A corrosão eletroquímica ocorre quando o metal está em contato com um eletrólito, em que ocorre a transferência de cargas e elétrons. Forma-se uma pilha de corrosão.

Geralmente a corrosão acontece de maneira espontânea. Nas reações que ocorrem, algumas substâncias ganham elétrons (redução) e outras perdem elétrons (oxidação). Esse mecanismo é conhecido como reação de oxirredução. Por exemplo, quando o ferro é atacado por ácido clorídrico desprende hidrogênio, vide reação abaixo.

(2)                              Fe + 2HCl → FeCl₂ + H₂

O ferro perde elétrons, sofrendo uma reação de oxidação.

(3)                              Fe → Fe²⁺ + 2e^–

O elemento hidrogênio ganha elétrons, sofrendo uma reação de redução.

(4)                              2H⁺ + 2e^– → H₂

Somando as duas equações obtemos a equação geral do processo (equação de oxirredução).

(5)                              Fe + 2H⁺ → Fe²⁺ + H₂

É importante entender que as duas reações, oxidação e redução, acontecem simultaneamente.

Resumindo: Oxidação é a perda de elétrons por uma espécie química e a redução é o ganho de elétrons por uma espécie química.

O elemento oxidado promove a redução no outro elemento, logo é o agente redutor. O elemento reduzido promove a oxidação no outro elemento, logo é o agente oxidante.

Como verificado acima, quando os metais reagem têm a tendência de sofrer oxidação, seguido de corrosão. Alguns metais apresentam maior tendência em oxidar em relação a outros metais e entender essa tendência é essencial para previsão de alguns processos corrosivos. A tabela que indica a ordem preferencial de cessão de elétrons é a Tabela de potenciais de eletrodo.

Fonte: http://psicosequimicaifam.blogspot.com/2012/12/tabela-dos-potenciais-padrao-de-eletrodo.html

Quando um metal é imerso em uma solução eletrolítica (solução com presença de íons, conduzindo corrente elétrica) forma-se uma diferença de potencial entre a fase sólida e a líquida. Essa diferença de potencial é de natureza química e elétrica, denominando-se diferença de potencial eletroquímico.

Nos estudos de processos corrosivos devem ser consideradas algumas variáveis, pois essas variáveis em conjunto determinarão os materiais mais adequados a serem utilizados em instalações e equipamentos. Essas variáveis são:

Material metálico:

• Composição química;
• Tratamento térmico;
• Estado da superfície;
• Contato com outro metal;
• Presença de soldas e rebites.

Meio corrosivo:

• Composição química;
• Concentração;
• pH;
• Temperatura;
• Pressão;
• Sólidos suspensos.

Condições operacionais:

• Existência de meio de proteção contra corrosão;
• Solicitação mecânica.

3. Corrosão em atmosfera salina

A salinidade em atmosferas marinhas varia de acordo com as características do local. Os fatores que determinam a salinidade em determinada região são distância do mar, velocidade dos ventos, força de rebentação, topografia do local, etc.

Quando combinadas com a umidade condensada, iniciam a corrosão pela formação de pilha galvânica de aeração diferencial.

Corrosão por H₂S

Os tipos e formas de corrosão mais comuns ocasionados pelo ataque do sulfeto de hidrogênio ao aço carbono são: corrosão sob tensão fraturante, empolamento pelo hidrogênio, corrosão por pite, corrosão alveolar, trincas em solda e fissuração induzida pela pressão de hidrogênio.

A dissociação do sulfeto de hidrogênio resulta na liberação de íons hidrogênio conforme reação:

(6)                            H₂S → HS^– + H⁺

Esses íons de hidrogênio adsorvem na superfície do metal, acumulando-se na região interna do aço, resultando na corrosão por hidrogênio. O hidrogênio atômico é formado em reações que ocorrem em uma trinca em crescimento, e dirige-se para a ponta da trinca, fragilizando o local, conforme Figura 3.

Quando o hidrogênio difundido no interior do metal encontra uma descontinuidade, dois átomos se combinam formando o hidrogênio atômico. A pressão exercida pelo hidrogênio nessa descontinuidade é alta o suficiente para deformar o metal (Figura 4).

Em inclusões alongadas, o hidrogênio atômico se difunde na direção dessas inclusões, alojando-se e produzindo pequenas fissuras. Esse processo é nomeado como fissuração induzida pela pressão de hidrogênio.

Em pH ácido, a penetração de hidrogênio no aço aumenta com o aumento da concentração de H₂S.

Na forma de corrosão por pite, o sulfeto de ferro formado pela ação do H₂S em presença de água, reação (7) adere-se à superfície metálica.

(7)                          Fe + H₂S → FeS +2H⁺

A camada de sulfeto de ferro é eletronicamente mais nobre que o ferro, formando assim uma pilha local, acarretando a corrosão em pontos onde o metal não está recoberto (Figura 6).

 

Corrosão por CO₂

O dióxido de carbono quando dissolvido em água forma o ácido carbônico. O ácido carbônico é muito agressivo ao aço e o mecanismo de ataque químico ocorre da seguinte forma:

(8)                          CO₂ + H₂O → H₂CO₃

(9)                        Fe + H₂CO₃ → FeCO₃ + H₂

REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

MERÇON, Fábio; GUIMARÃES, Pedro Ivo Canesso; MAINIER, Fernando Benedito. Corrosão: Um exemplo usual de fenômeno químico. Química Nova na Escola, São Paulo, v. 19, p.11-14, maio 2004. Trimestral. Disponível em: <http://qnesc.sbq.org.br/online/qnesc19/a04.pdf>. Acesso em: 23 jan. 2020.