Fale conosco Anuncie Sobre o Met@lica Links Recomendados
OBRAS ARTIGOS TÉCNICOS MATERIAIS E PRODUTOS GUIA DE EMPRESAS TABELAS PROGRAME-SE NOTÍCIAS
Corrosão das tubulações enterradas, tanques metálicos enterrados e fundo dos tanques
Resumo

Por serem enterrados e de difícil inspeção visual, os fundos dos tanques e as tubulações enterradas de uma fábrica, planta industrial ou indústria petroquímica tendem a ser esquecidos pelos técnicos de operação e manutenção, que geralmente são surpreendidos quando os primeiros furos causados por corrosão começam a aparecer.

Esse artigo mostra como fazer um diagnóstico seguro e econômico sobre a corrosão das tubulações enterradas (linhas de incêndio, refrigeração, processo e utilidades), tanques metálicos enterrados e fundos dos tanques (parte externa) com base apoiada.

O diagnóstico é feito com base na interpretação dos valores das resistividades elétricas e do pH do solo e na análise dos potenciais eletroquímicos tubo/solo e tanque/solo, que podem ser medidos em qualquer época, sem a necessidade de escavações e com a fábrica em operação.

O estudo permite verificar as condições de corrosão a que estão sujeitos os tanques e as tubulações e definir a necessidade ou não da instalação de um sistema de proteção catódica, que permite eliminar por completo a corrosão, sem interferir na operação normal da fábrica, mesmo que o processo corrosivo já esteja adiantado.
Corrosão pelo solo

O comportamento do solo como meio corrosivo em uma planta industrial é muito importante de ser estudado e depende de muitas variáveis, como: aeração, umidade, pH, presença de micro- organismos, condições climáticas, heterogeneidades, presença de bactérias redutoras de sulfato, presença de fertilizantes e despejos industriais, melhor ou pior qualidade do revestimento, contato bimetálico devido à malha de aterramento elétrico de cobre e correntes de fuga.

Essa grande quantidade de variáveis faz com que o solo seja considerado um dos meios corrosivos mais complexos que existem, sendo praticamente impossível de se determinar com exatidão sua ação agressiva para os materiais metálicos nele enterrados, normalmente o aço e o ferro fundido, muito comuns em plantas industriais.

A agressividade do solo e os problemas de corrosão, podem, entretanto, ser diagnosticados com boa precisão, mediante a determinação e análise das seguintes variáveis:

• Resistividade elétrica do solo.

• pH do solo.

• Valores dos potenciais das instalações de aço ou ferro fundido, medidos em relação ao próprio solo.

• Conhecimento das características de instalação dos tanques, das tubulações enterradas e malhas de aterramento elétrico (lay-out, comprimentos, diâmetros, tipo de revestimento e desenhos de instalação).
Influência das resitividades elétricas do solo

As resistividades elétricas do solo podem ser medidas por intermédio de um instrumento apropriado, pelo Método de Wenner ou Método dos Quatros Pinos, em todos os locais onde existem tanques de armazenamento ou tubulações metálicas enterradas.
Quanto mais baixas forem as resistividades elétricas medidas mais facilmente funcionarão as micro-pilhas e macro-pilhas de corrosão, sempre presentes nas superfícies enterradas do aço e do ferro fundido, devido à variação da composição química, presença de inclusões não metálicas e tensões internas diferentes, causadas pelos processos de fabricação, conformação e soldagem dos tubos e tanques.

Dessa maneira, podemos classificar a agressividade dos solos, sob o ponto de vista da resistividade elétrica medida, da seguinte maneira:

Tabela 1

Agressividade dos solos em função de sua resistividade elétrica
Observações importantes:

a) Alguns autores apresentam graus de agressividade diferentes, considerando, inclusive, que solos com resistividade elétrica superior a 10.000Ω.cm não são agressivos. Nossa experiência mostra, entretanto, que os solos só podem ser considerados não agressivos quando apresentam resistividades elétricas bastante uniformes e superiores a pelo menos 200.000Ω.cm.

b) Mesmo em solos de muito alta resistividade elétrica, acima de 200.000Ω.cm, pode haver corrosão severa em tubulações metálicas enterradas, devido à ocorrência de outros fatores importantes, como, por exemplo, a presença de correntes de fuga e a existência de pares bi-metálicos causados por sistemas de aterramento elétrico. Dessa maneira, diagnósticos de ausência de corrosão não podem ser feitos apenas com os valores medidos das resistividades elétricas do solo.

c) Em solos com resistividade elétrica variável, o que é comum de ocorrer, o grau de corrosão é sempre mais acentuado, devido à presença das conhecidas macro-pilhas de corrosão ou pilhas de resistividade elétrica diferencial.
Influência dos potenciais tubo/solo e tanque/solo

Potenciais tubo/solo ou tanque /solo significam a diferença de potencial que existe entre uma tubulação enterrada ou um tanque de armazenamento e um eletrodo de referência em contato com o solo.
Essas medições são feitas usando-se instrumentos apropriados, normalmente voltímetros eletrônicos de alta sensibilidade e alta impedância, complementados por uma meia-célula ou eletrodo de referência de Cu/CuSO4.

Os valores dos potenciais tubo/solo e tanque/solo podem ser interpretados da seguinte maneira:

1) Valores da ordem de -0,50V a -0,60V, fixos e sem flutuações, significam os potenciais naturais de corrosão do aço ou do ferro fundido enterrados.

2) Valores da ordem de -0,20V, fixos e sem flutuações, significam o potencial natural do cobre enterrado, material usado nos sistemas de aterramento elétrico.

3) Valores entre -0,20V e -0,50V, muito comuns de ocorrer em plantas industriais, podem significar a presença de corrosão galvânica, causada pelo par galvânico aço/cobre, devido às ligações elétricas diretas (caso dos tanques, que são aterrados eletricamente mediante ligação direta com a malha de aterramento) ou indiretas (caso das tubulações, que são ligadas indiretamente à malha de aterramento, através dos motores das bombas e outros equipamentos elétricos aterrados ou através de ligações com os próprios tanques).

4) Valores iguais ou mais negativos que -0,70V podem significar que os tanques ou as tubulações estão recebendo corrente de uma fonte externa de corrente contínua, que pode ser um sistema de proteção catódica ou um sistema de aterramento elétrico construído com anodos galvânicos de zinco, solução algumas vezes adotadas, especialmente em tanques, com o objetivo de evitar a corrosão galvânica causada pelo par aço/cobre. Eletrodutos galvanizados enterrados, principalmente quando novos, costumam apresentar potenciais dessa ordem ou até mais negativos, devido à influência do zinco usado no processo de galvanização.

5) Potenciais flutuantes, com a ocorrência de valores positivos ou menos negativos que -0,20V, significam a ocorrência de correntes de fuga, com corrosão eletrolítica grave, forçada, causada pela influência de uma ou mais fontes externas de corrente contínua, tais como proximidade com estrada de ferro eletrificada (trem ou metrô), operação de máquinas de solda ou proximidade com um sistema de proteção catódica de outra instalação.

6) Potenciais iguais ou mais negativos que -0,85V significam que as tubulações ou tanques que operam nessas condições estão protegidos catodicamente, e portanto livres de qualquer tipo de corrosão. Essa condição pode ser conseguida, em todos os pontos dos tanques ou das tubulações, mediante a instalação de um sistema de proteção catódica.
Influência do ph

As medições do pH podem ser feitas mediante análise em laboratório de amostras do solo colhidas em vários locais dentro da fábrica.

Os valores do pH do solo, quando comparados com os valores dos potenciais dos tanques e das tubulações, nos permitem verificar se as instalações enterradas estão operando dentro da faixa de corrosão, de passividade ou de imunidade do diagrama de pourbaix diagrama simplificado E-ph simplificado (diagrama E-pH). Embora seja válido para o ferro em meio aquoso, esse diagrama pode ser usado, na prática, por aproximação, para o aço e o ferro fundido enterrados.

A interpretação dos valores de pH e potencial pode ser feita, simplificadamente, da seguinte maneira:

Tabela 2

Verificação da ocorrência de corrosão de acordo com o diagrama simplificado de potencial E-pH(POURBAIX)
Influência do revestimento

Existe uma crença generalizada, mesmo entre os técnicos, que os revestimentos usados nas tubulações e tanques enterrados ou nas camadas betuminosas usadas nos fundos (parte externa) dos tanques de armazenamento são suficientes para proteger aquelas instalações contra a corrosão. Os especialistas em corrosão sabem, entretanto, que essa crença é totalmente infundada, uma vez que os revestimentos externos aplicados nos tanques e tubulações enterrados possuem poros, falhas, absorvem umidade e envelhecem com o passar do tempo, permitindo o funcionamento das pilhas de corrosão.

Dessa maneira, todas as instalações enterradas, mesmo as bem revestidas, estão sujeitas à corrosão pelo solo e se corroem em pontos localizados, nas falhas e nos poros do revestimento, com maior ou menor intensidade, dependendo, como já vimos, das características do solo, dos valores dos potenciais tubo/solo e tanque/solo, da existência dos pares galvânicos aço/cobre (malhas de aterramento elétrico) e da ocorrência de correntes de fuga (corrosão eletrolítica).

Quanto melhor a qualidade do revestimento, entretanto, menores serão os problemas de corrosão e mais simples os sistemas de proteção catódica, que podem ser dimensionados, nesses casos, para densidades de correntes mais baixas.
Proteção catódica

Uma vez diagnosticada a ocorrência de corrosão em tubulações enterradas e tanques de armazenamento de plantas industriais recomenda-se sempre, qualquer que seja o tipo de corrosão (pelo solo, galvânica, por correntes de fuga ou todas ao mesmo tempo), a instalação de um sistema de proteção catódica, única solução capaz de eliminar o problema, com baixo custo. O sistema de proteção catódica largamente utilizado em plantas industriais, por corrente impressa, consiste na instalação de um ou mais retificadores e anodos inertes de titânio ativado distribuídos dentro da planta e enterrados na profundidade de até 3,0 metros. Os potenciais tubo/solo e tanque/solo, nessas condições, são mantidos com valores iguais ou mais negativos que -0,85V (Cu/CuSO4) e a corrosão é totalmente eliminada.
Exemplo prático real

Uma indústria petroquímica no Brasil estava com os fundos dos tanques, tubulações da rede de incêndio e rede de água de refrigeração apresentando furos frequentes, situação comum de ocorrer em plantas industriais, após alguns anos de operação.

As medições de campo que fizemos (resistividades elétricas, pH do solo e potenciais tubo/solo e tanque/solo), apresentaram os seguintes valores:

A) Resistividades elétricas do solo
As resistividades elétricas do solo, medidas em 20(vinte) pontos diferentes ao longo da fábrica, apresentaram os seguintes valores:

• 20% dos pontos medidos eram inferiores a 10.000Ω.cm.

• 80% dos pontos medidos estavam na faixa entre 10.000Ω.cm e 100.000Ω.cm.

Comentário:

Esses valores mostraram que, sob o ponto de vista somente da resistividade elétrica, o solo da região apresentava agressividade variável, desde alta (valores abaixo de 10.000 Ω.cm) a baixa (valores acima de 50.000 Ω.cm), significando possibilidade de funcionamento de micro-pilhas e macro-pilhas de corrosão e ocorrência de ataque corrosivo variando de severo a moderado, justificando, por si só, os problemas de corrosão observados.

B) Potenciais tubo/solo e tanque/solo
Os potenciais tubo/solo e tanque/solo medidos apresentaram os seguintes valores:

• 60% dos pontos medidos apresentavam potenciais entre -0,2V e -0,5V.

• 40% dos pontos medidos apresentavam potenciais entre -0,5V e -0,7V.

Comentário:

Os valores entre -0,2V e -0,5V mostraram influência da malha de aterramento elétrico, indicando a presença de corrosão galvânica, devido ao par aço/cobre, contribuindo para o agravamento da corrosão pelo solo.

Os valores entre -0,5V e -0,7V são os potenciais naturais de corrosão do aço enterrado, indicando a ocorrência de corrosão natural pelo solo.

A ausência de potenciais positivos e a ocorrência de potenciais fixos, sem flutuações, mostraram que as tubulações enterradas e tanques de armazenamento não estavam influenciados por qualquer tipo de corrosão por correntes de fuga.

C) pH do solo
As determinações do pH do solo, feitas em laboratório à partir de 10(dez) amostras colhidas na fábrica, apresentavam 100% dos valores com pH abaixo de 8, confirmando, mediante comparação com os potenciais medidos, que os fundos dos tanques e as tubulações enterradas estavam se corroendo, uma vez que operavam na faixa de corrosão do Diagrama Simplificado - pH.

D) Solução adotada
Para eliminar os problemas de corrosão verificados, recomendamos, projetamos e instalamos um sistema de proteção catódica por corrente impressa, que está operando com eficiência há mais de 10(dez) anos.

Os tanques e as tubulações operam agora com potenciais tanque/solo e tubo/solo da ordem de -1,0V (Cu/Cu/SO4) e os furos por corrosão foram totalmente eliminados. Cumpre destacar que a instalação do sistema de proteção catódica evitou a troca de trechos e chapas corroídas das tubulações e tanques, exigindo apenas simples reparos das regiões perfuradas.
Inspeção de fundos de tanques de armazenamento

Os fundos (parte externa) dos tanques de armazenamento com base apoiada podem ser 100% inspecionados, com segurança e baixo custo, mediante o uso de equipamentos modernos de medição de espessura, já disponíveis no Brasil, que funcionam com a tecnologia do fluxo magnético de alta resolução.

Esse tipo de inspeção permite localizar com exatidão os pontos corroídos das superfícies externas das chapas dos fundos e programar a substituição apenas das chapas mais corroídas, com considerável economia.

A grande vantagem desse método consiste em permitir que a inspeção seja feita sem a necessidade de jateamento da superfície interna do fundo do tanque, ao contrário do método convencional, que utiliza a tecnologia do ultrason e não apresenta resultados confiáveis.
Recomendação

Para plantas industriais em construção ou já existentes, mesmo que os furos por corrosão ainda não tenham começado a aparecer, recomendamos adotar o procedimento seguinte:

• Providenciar a execução dos serviços de medições de campo (conforme descrito acima), a análise dos valores medidos e o diagnóstico sobre a ocorrência de corrosão nas tubulações enterradas e tanques de armazenamento enterrados ou com base apoiada.

• Providenciar a instalação de um sistema de proteção catódica, desde que recomendado com base no relatório de diagnóstico.

• Providenciar a inspeção dos fundos dos tanques, com a tecnologia do fluxo magnético de alta resolução, para que se possa conhecer com precisão o estado de corrosão de 100% das superfícies externas dos fundos dos tanques, o que permite definir a necessidade e programar a execução de reparos, garantindo a segurança operacional do parque de armazenamento.
Fonte: IEC-Instalações e Engenharia de Corrosão Ltda
Autor: Engo Luiz Paulo Gomes
Data de publicação: 27/09/2012