Proteção Anticorrosiva de Estruturas Metálicas · Torre Eiffel Gustave Eiffel (1889)...

Sistemas Estruturais em Aço

Proteção Anticorrosiva

de Estruturas Metálicas

MÓDULO

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Porque é necessário o tratamento anti-corrosivo das estruturas de aço?

Apesar de este curso ter como foco os sistemas estruturais em aço, em ultima instância, estamos lidando com algumas características inerentes ao material aço e que podem interferir, tanto reduzindo sua resistência mecânica, com a perda de material por corrosão, como quanto em relação a redução do tempo de vida útil, pelo mesmo motivo.A obtenção do aço, a partir do minério, exige que sejam incorporadas grandes quantidades de energia para a sua purificação e conformação. Entretanto, a tendência natural é que ocorram reações químicas que o levem de volta ao seu estado de menor energia, que é a forma de óxido. Estas reações ocorrem pelo contato do oxigênio com o aço base, formando o óxido de ferro, normalmente usando o meio aquoso.Se este contato não ocorre, não há o processo de corrosão. Felizmente, existem diversas formas de se proteger o aço de tal forma que se possa controlar a corrosão.Tanto isto é verdade, que cada vez mais países vem utilizando estruturas de aço em volumes crescentes e temos inúmeros exemplos de estruturas longevas, com mais de 200 anos. A Inglaterra, uma ilha, é o país onde há a maior incidência de construções em estruturas de aço, chegando a 70%. Os países asiáticos também apresentam um crescimento expressivo do uso de sistemas industrializados de construção em aço.

Assim sendo, devido a importância deste tema, convidamos o Prof. Fabio Domingos Panonni, Phd., reconhecidamente uma das autoridades nacionais neste assunto, para apresentar este módulo.

Apresentação do Prof. Fabio Domingos Panoni

O Prof. Fabio Domingos Panonni é reconhecido como um dos grandes especialistas nacionais em proteção contra corrosão e proteção contra incêndio de estruturas de aço.O Prof. Panonni formou-se em Química, no Instituto de Química da U.S.P.Começou sua carreira profissional como trainee na Cosipa, na área de desenvolvimento de novos aços, e tornou-se um especialista nas técnicas de controle da corrosão metálica, no desenvolvimento de novas famílias de aços (especialmente aqueles resistentes à corrosão atmosférica).Com Mestrado em Engenharia Metalúrgica e Doutorado em Engenharia de Materiais, ambos na Escola Politécnica da U.S.P. , fez ainda Especialização em Engenharia Civil na University of Sheffield e em Engenharia Química , na University of Leeds , ambas na Inglaterra. Foi agraciado com diversos prêmios como: “PRÊMIO JOVEM CIENTISTA” em 1998, “PRÊMIO GOVERNADOR DO ESTADO” em 1999, entre outros.É autor de diversos trabalhos acadêmicos sobre metalurgia e corrosão, além de ter longa experiência prática em usinas siderúrgicas e no mercado da construção civil.É Professor da Disciplina "ES-002 - Tecnologia de Materiais e Durabilidade" do Curso de Especialização intitulado "Gestão de Projetos de Sistemas Estruturais", oferecida pelo Programa de Educação Continuada em Engenharia (PECE) da Escola Politécnica da USP (www.pece.org.br). É também autor de mais de 60 artigos técnicos publicados em Seminários, Congressos e Periódicos nacionais e internacionais.Desde 2001 é Assessor Técnico do Grupo Gerdau, na Gerdau Açominas.

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Módulo 8 - Proteção contra Corrosão em Estruturas de Aço

Tópicos deste módulo

Proteção contra Corrosão

Introdução 1. Definição e importância 2. Formas mais comuns de ataque 3. Fundamentos da Corrosão: O mecanismo eletroquímico 4. Classificação de ambientes 5. A escolha de um sistema de proteção 6. Cuidados no projeto da estrutura de aço

6.1. Acessibilidade 6.2. Tratamento de frestas 6.3. Precauções para prevenir a retenção de água e sujeira 6.4. Tratamento de seções fechadas ou tubulares 6.5. Tratamento de arestas 6.6. Prevenção da Corrosão Galvânica I 6.7. Prevenção da Corrosão Galvânica II

7. Aços patináveis 8. Pintura e preparo de superfície

8.1. A importância da limpeza superficial 8.2. Formas de preparo de superfície 8.3. Introdução as tintas 8.4. Escolha de um sistema de pintura I 8.5. Escolha de um sistema de pintura II

9. Galvanização a fogo 9.1 - Descrição do método 9.2 - Como o zinco protege o aço 9.3 - Durabilidade

Bibliografia

Em função do tamanho dos arquivos, o módulo 8 foi dividido em 14 partes.Cada uma delas é um arquivo autoexecutável, que deve ser baixado para o computador do aluno, de onde poderá ser visualizado e salvo.Com este expediente evitaremos o problema de velocidade de execução de vídeos via internet, com suas interrupções constantes, para descarregamento de dados. A tela do vídeo tem dois botões que permitem avançar ou recuar, dentro do vídeo em exibição.Além disso, este pdf esta disponível como apoio complementar, entretanto, sem o vídeo. Devido a algumas tabelas e imagens adicionais que não estão inclusas no vídeo, recomendamos fazer o acompanhamento em paralelo a exibição dos vídeos.

Parte 1 - (18.86 Mb)

Parte 2 - (26.89 Mb)

Parte 3 - (14.05 Mb)

Parte 4 - (13.21 Mb)

Parte 5 - (14.04 Mb)

Parte 6 - (9.52 Mb)

Parte 7 - (17.69 Mb)

Parte 8 - (13.37 Mb)

Parte 9 - (9.31 Mb)

Parte 10 - (9.51 Mb)

Parte 11 - (30.21 Mb)

Parte 12 - (18.75 Mb)

Parte 13 - (10.79 Mb)

Parte 14 - (14.92 Mb )

Partes componentesdo módulo

Nota: Este recurso somente esta disponível para download no ambiente do curso.

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Página em branco4

Introdução, Definição e importância




Módulo 8

Prof. Fabio Domingos Pannoni Ph.D.

6

Corrosão pode ser definida como sendo o conjuntode reações entre um material (usualmente um metal) e seu ambiente, que produz deterioração do material e de suas propriedades.

Introdução

Custo da corrosão

País AnoCusto

(USD x 109) % PIB

Índia 1961 0,32 -

Alemanha Ocidental

1969 6,0 3,0

URSS 1969 6,7 2,0

Reino Unido 1970 3,2 3,5

Austrália 1973 0,55 1,5

Estados Unidos 1975 70,0 4,2

Estados Unidos 2002 276 3,2

www.corrosioncost.com

Termodinâmica x cinética

7

Introdução

The IronbridgeAbraham Darby III (1779)

8

Introdução

9

Torre EiffelGustave Eiffel (1889)

Introdução

10

Aeroporto Francisco Sá Carneiro

Rem Koolhaas (2006)

Introdução

Fundamentos da Corrosão



Módulo 8


Existem muitasformas de ataque!

12


Corrosão atmosférica (corrosão uniforme)

13

O mecanismoeletroquímico


O que afeta a velocidade de corrosão?Tempo de umedecimentoPoluentes atmosféricos:

Cl- e SO2

14

O mecanismoeletroquímico


Classificação dos Ambientes

Proteção Anticorrosiva de Estruturas Metálicas

Módulo 8


16


Agressividade ambiental (ISO 9223:1992)

17

Agressividade

Exemplos de ambientes típicos

Exterior Interior

C1Muito baixa -

Edificações aquecidas, com atmosferas limpas (escritórios,

lojas, escolas, hotéis)

C2Baixa

Atmosferas com baixo nível de poluição. A

maior parte das áreas rurais

Edificações sem aquecimento, onde a condensação é possível (armazéns, ginásios cobertos,

etc.)

C3Média

Atmosferas urbanas e industriais com poluição

moderada por SO2. Áreas costeiras de baixa

salinidade

Ambientes industriais com alta umidade e alguma poluição atmosférica (lavanderias,

cervejarias, laticínios, etc.)

C4Alta

Áreas industriais e costeiras com

salinidade moderadaIndústrias químicas,

coberturas de piscinas, etc.

C5-IMuito alta (industrial)

Áreas industriais com alta umidade e

atmosfera agressiva

Edificações ou áreas com condensação quase que permanente e com alta

poluição

C5-MMuito alta (marinha)

Áreas costeiras e offshore com alta

salinidade

Edificações ou áreas com condensação quase que permanente e com alta

poluição


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Industrial

Urbano

Marinho

A escolha de um sistema de proteção



Módulo 8


20

Como a corrosão pode ser controlada?

Controle da Corrosão

Tratamento Ambiental

RevestimentosProtetores

ProteçãoCatódica

Detalhesde Projeto

Seleçãode Materiais

Orgânicosp.ex. Pintura Metálicos

Galvanização(Imersão) Metalização

AçosEstruturais

AçosPatináveis

AçosInoxidáveis

Cuidados no detalhamento do projeto

21

Acessibilidade


22

Operação

Comprimento da

ferramenta (D2), mm

Distância entre a ferramenta e o substrato (D1),

mm

Ângulo de operação (a), graus

Jateamento abrasivo 800 200 a 400 60 a 90

Ferramental elétrico-Pistola de pinos-Lixadeira elétrica

250 a 350100 a 150

00

30 a 90-

Limpeza manual-Escovamento-Lixa manual

100100

00

0 a 300 a 30

Metalização 300 150 a 200 90

Aplicação de tinta-spray-pincel-rolo

200 a 300200200

200 a 30000

9045 a 9010 a 90

Acessibilidade


23

Dimensões mínimas para acesso em

áreas confinadas


24

Dimensões mínimas para espaços restritos


Cuidados no

Detalhamento do projeto

Parte 2



Módulo 8


26

O detalhamento deve garantir a aplicação do sistema de proteção e não promover a corrosão!

Cuidados no Detalhamento

27

O detalhamento deve garantira aplicação do sistema de proteçãoe não promover a corrosão!


28

Tratamento de frestas

Evite a retenção de água sobre a estrutura


29



30



31



32



33



Tratamento de frestas

Tratamento de seções fechadas



Módulo 8


35

Tratamento de arestas


36

Tratamento de arestas


Prevenção da Corrosão Galvânica



Módulo 8


38

Parafusos, porcas e consumíveis

Corrosão Galvânica

39


40

Imperfeições de soldagem


41

Evite a corrosão galvânica


Os Aços Patináveis



Módulo 8


43

Controle da corrosão





ProteçãoCatódica

Detalhesde Projeto




AçosEstruturais

AçosPatináveis

AçosInoxidáveis





Módulo 8


45

História: USS CorTen (1932)Eero Saarinen (1910 – 1961)


46

Aços patináveis:O que é “pátina”?Qual é o seu mecanismo de atuação?


47

Viaduto Cidade do Aço (2000)Volta Redonda - RJ

Universidade Nove de Julho (2005)São Paulo - SP


48

Enquadrados em diversas normasASTM A588 A242 A606 A709

NBR 5008 5920 59217007


49

Condições necessárias para a formação da pátina

• Ciclos de umedecimento e secagem• Fatores geométricos• Condições ambientais

• [SO2] < 250 mg.m-3

• [Cl-] < 300 mg.m-2.dia-1

• Contato com outros aços estruturais

Pátina

Tempo


50

Resistência é limitada!


Preparo de Superfície e Pintura



Módulo 8


52





ProteçãoCatódica

Detalhesde Projeto




AçosEstruturais

AçosPatináveis

AçosInoxidáveis


53

Formação da carepa de laminação


54

38x


Formação da carepa de laminação

55

• “Design with Structural Steel: a Guide for Architects“, 2nd edition, American Institute of Steel Construction (AISC), Chicago, 2002

• www.aisc.org


56

Limpeza superficial : etapa fundamental


57

Chapa de aço jateada Chapa de aço lixada

Tinta epóxi exposta ao ambiente industrial agressivo por um ano


Limpeza superficial : etapa fundamental

Preparo de

Superfície e Pintura:

Tintas



Módulo 8


59


0 20 40 60 80 100

Permeabilidade, mg.m-2.dia-1

Alquídicas

Epoxídicas

Poliuretânicas

• Proteção por barreira• Proteção anódica/

catódica nas tintas de fundo• Proteção catódica

nas tintas ricas em zinco

60



catódica nas tintas de fundo

• Proteção catódica nas tintas ricas em zinco

61


catódica nas tintas de fundo• Proteção catódica

nas tintas ricas em zinco


62

Tintas alquídicas• Interiores secos e abrigados• Exteriores não poluídos• Pintura predial: portas, esquadrias, janelas de madeira ou aço


63

Desempenho fraco em:• Ambientes úmidos• Ambientes alcalinos• Ambientes contendo Zn++


64

Tintas epoxídicas• Aço carbono, aço galvanizado, concreto, fibra de vidro, não-ferrosos• Primer, intermediária e acabamento


• Ponte rolante:Sistema epóxidico

65

• Trocadores de calor:Sistema epoxídico

• Plataformas offshore:Sistema epoxídico


66

Epóxis, epóxis, epóxis…


67

Epóxis, epóxis, epóxis…


68

Tintas poliuretânicas• Aço carbono, concreto e madeira• Primer, intermediária e acabamento


Atenção !• Poliuretânica (acrílica) alifática• Poliuretânica aromática

69

Atenção !• Poliuretânica (acrílica) alifática• Poliuretânica aromática


• Vernizes poliuretânicos

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Poliuretano, poliuretano…


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72


Galvanização a Fogo



Módulo 8


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Controle da corrosãoComo a corrosão pode ser controlada?




ProteçãoCatódica

Detalhesde Projeto




AçosEstruturais

AçosPatináveis

AçosInoxidáveis


75

Galvanização a fogo, ou a quente…


76

Característicasdas camadas


77

Durabilidade


Conclusão



Módulo 8


79

É importante ressaltarmos que a corrosão não é um

impedimento ao crescimento do uso das estruturas de aço,

desde que apliquemos de forma coerente com o que foi

apresentado neste módulo teremos um grande aumento na

vida útil das estruturas de aço.

Através do correto detalhamento, através do reconhecimento

da agressividade do ambiente e da escolha adequada do

sistema de revestimento, pintura ou galvanização, levam a um

crescimento da vida útil da estrutura.

Na Inglaterra, atualmente, 70 % da área de piso das

edificações de múltiplos andares são em estrutura de aço. Esta

é a primeira escolha. A Inglaterra tem os mesmos problemas

ambientais, com umidade e deposição de cloretos, que temos

aqui.

Qual é a diferença então? Simplesmente, lá eles entenderam e

incorporaram os procedimentos adequados para a proteção

das estruturas de aço, de forma que este deixou de ser um

problema.

Atenção ao detalhamento adequado, Especificação correta de

sistema de pintura ou galvanização. Não há nenhum segredo.

Basta seguir o que o Anexo N da NBR 8800 prescreve

Conclusão

Módulo 8 - Proteção contra Corrosão em Estruturas de Aço

Bibliografia e Leituras Adicionais do Módulo 8

Para complementar o conteúdo deste módulo, aos que quiserem se aprofundar no tema, recomendamos a leitura dos textos adicionais, cujos títulos apresentamos a seguir.

1. Durabilidade de Estacas Metálicas Cravadas no Solo - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D

2. Fundamentos da corrosão - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D

3. História, comportamento e uso dos aços patináveis na Engenharia Estrutural Brasileira - autor: Fabio Domingos Pannoni, Ph.D

4. Manual de Construção em aço - Tratamento de Superficie e Pintura - CBCA - autores: Celso Gnecco, Roberto Mariano e Fernando Fernandes

5. Princípios da Proteção de Estruturas Metálicas em Situação de Corrosão e Incêndio - autor: Fábio Domingos Pannoni, M.Sc., Ph.D.

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Nota: Estes titulos estão disponíveis para download somente no ambientedo curso de Sistemas Estruturais do CBCA.

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