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Condição para a formação da pátina protetora em aços patináveis

Os aços de baixa liga e alta resistência mecânica resistentes à corrosão atmosférica (conhecidos como aços patináveis) podem desenvolver, sob condições favoráveis, uma película de óxidos durável e aderente chamada de pátina. Esta camada atua de modo eficiente na redução da velocidade de corrosão desses aços quando expostos ao ar.

A formação da pátina protetora é função de vários fatores tais como os parâmetros climáticos e níveis de poluição do local onde a estrutura está exposta, do grau de abrigo de uma dado componente estrutural e da própria composição química do aço. De modo geral, a velocidade de corrosão destes aços é estabilizada na maior parte das atmosferas após três ou quatro anos de exposição.

Uma condição importante para a formação da pátina protetora é a existência de períodos de umedecimento e secagem alternados. Em áreas abrigadas da chuva, a pátina marrom escura avermelhada não é normalmente obtida e a superfície metálica fica recoberta por uma camada de ferrugem de coloração marrom amarelada que, menos protetora do que a pátina bem formada, mas mais compacta e aderente do que aquela formada sobre o aço carbono comum na mesma condição2. Quando mencionamos os aços carbono, referimo-nos aos aços carbono estruturais de alta resistência (por exemplo, o ASTM A572) equivalentes aos aços patináveis em resistência mecânica, usados para a mesma finalidade

Em exposições internas (tais como aquelas existentes no interior de uma edificação), nenhuma diferença sistemática tem sido observada entre os aços patináveis e os aços carbono estruturais comuns. As baixas velocidades de corrosão observadas em ensaios comparativos entre aços patináveis e aços estruturais comuns são devidas primordialmente à baixa corrosividade do meio e não devido à composição química diferenciada do aço3. Em áreas rurais a velocidade de corrosão também é normalmente pequena tanto para os aços carbono estruturais quanto para os aços patináveis e o período de tempo necessário para o desenvolvimento de uma pátina protetora e de boa aparência pode ser muito longo.

Em áreas urbanas onde os teores de dióxido de enxofre não excedem cerca de 100 mg/m3, os aços patináveis apresentam, muitas vezes, velocidades de corrosão estabilizadas em valores muito próximas daquelas observadas para estes aços quando expostos em atmosferas rurais.

Nesta condição, os aços carbono estruturais apresentam velocidades de corrosão significativamente maiores do que aquela observada para os aços patináveis. Em áreas industriais mais poluídas com os óxidos de enxofre (isto é, em regiões contendo mais do que 100 mg/m3), podemos observar velocidades de corrosão significativamente maiores para os aços patináveis, indicando que a película formada já não mais é protetora3. Embora a superfície possa ter uma aparência agradável, marrom escura, de aparência semelhante àquela formada sobre o aço patinável, ela pode não ser considerada uma pátina verdadeira, pois não isola de modo eficiente o metal do meio.

Atmosferas marinhas são consideradas críticas para o desenvolvimento de boas pátinas protetoras3. A pátina não é plenamente desenvolvida em ambientes marinhos agressivos, onde a velocidade de corrosão pode ser bastante alta. Isto é especialmente válido quando a estrutura se encontra próxima da praia e também para superfícies abrigadas da chuva, onde o acúmulo de cloretos (que nunca são lavados pela chuva) acaba promovendo um grande ataque. A experiência prática sueca mostra que, a partir de 1 km da praia, a deposição de cloretos já não afeta de modo significativo a formação da pátina3.

Sob condições de longos tempos de umedecimento (ou umedecimento permanente), como na exposição ao solo ou à água, a velocidade de corrosão dos aços patináveis é aproximadamente a mesma daquela encontrada para o aço carbono estrutural.

Fatores ligados à geometria da peça também explicam por que diferentes estruturas do mesmo aço dispostas lado a lado podem ser atacadas de modo distinto. Este fenômeno é atribuído à influência de seções abertas/fechadas, drenagem correta das águas de chuva e outros fatores que atuam diretamente sobre os ciclos de umedecimento e secagem. Regiões particulares tais como juntas de expansão, articulações e regiões superpostas tem comportamento crítico quanto à corrosão, tal como ocorre com os aços carbono tradicionais.

Os elementos de ligação utilizados na estrutura (chapas, parafusos, porcas, arruelas, rebites, cordões de solda, etc.) devem apresentar não só resistência mecânica compatível com o aço patinável, mas também compatibilidade química, para evitar (ou minimizar) o aparecimento da corrosão galvânica entre os componentes. A Figura a seguir resume o procedimento recomendado nas uniões.

Como regra geral, aços patináveis tem sido utilizados em seu estado natural, isto é, sem pintura, em ambientes que propiciem o aparecimento da pátina protetora. Exceções acontecem quando, por motivos estéticos, o aço deva apresentar certa coloração desejada ou nas condições em que o aço não pode desenvolver a pátina, como já visto anteriormente.

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O desempenho do aço patinável pintado com certo sistema de pintura costuma ser superior quando o mesmo sistema é aplicado sobre os aços carbono estruturais, desde que o meio promova a formação da pátina. Nestas condições, a durabilidade do sistema costuma ser superior à soma das durabilidades propiciadas isoladamente pela proteção do revestimento e pela natureza do material, isto é, há sinergia dos mecanismos. Uma eventual falha no revestimento levará à formação de produtos de corrosão bem menos volumosos do que aqueles formados sobre os aços comuns, aumentando a durabilidade do revestimento.

Aços patináveis necessitam de pintura (ou outra forma de proteção) em ambientes onde a pátina protetora não pode ser formada ema sua plenitude, tais como:

Atmosferas contendo gases ou particulados corrosivos, como, p.ex., em áreas industriais
com alta deposição de óxidos de enxofre (> 100mg/m3), cloreto de amônia, ácido clorídrico,
etc.

  • Locais sujeitos à névoa salina. Em atmosferas altamente contaminadas com cloretos, em especial regiões muito próximas da arrebentação, ou ainda regiões cobertas, nas quais o efeito da lavagem propiciada pelas chuvas não é sentida (com o consequente acúmulo de cloretos), a pátina formada não tem características protetoras. Recomenda-se a pintura de toda estrutura confeccionada em aço patinável desde que esta esteja a menos de 1 km da orla marinha. Nestes casos, o preparo de superfície e o esquema de pintura escolhido deverá ser o mesmo especificado para o aço carbono estrutural, visto que a pátina protetora não pode ser plenamente desenvolvida nestas condições.
  • Aplicações onde o aço permanece continuamente submerso em água ou enterrado no solo, tais como adutoras de água.
  • Aplicações onde o aço está em contato direto com madeiras ou materiais porosos, que podem reter a umidade permanentemente em contato com o metal.

Em resumo, podemos afirmar que em situações onde a formação da pátina não é adequada, exigindo o uso de sistemas de proteção (p.ex., a pintura), os aços patináveis e os aços carbono tornam-se praticamente equivalentes na sua aplicação

Autor:

Fabio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.1

     

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