Proteção Catódica

Proteção catódica (PC) é uma técnica que reduz ou elimina a corrosão no aço, tornando-o catódico, seja pela introdução de corrente contínua galvânica, utilizando-se anodos de sacrifício, seja por impressão direta em sua superfície de corrente contínua com uso de retificadores.

Basicamente, poder-se-á entender que a liga aço é uma fonte de milhares de pilhas formadas pelo ferro abundante e os demais metais componentes da liga, onde o Fe comporta-se como anodo de sacrifício e aqueles outros metais os catodos. A PC transformar as áreas anódicas e catódicas das pilhas de corrosão existentes na estrutura a ser protegida, em uma única área catódica de uma nova pilha de corrosão, criada artificialmente.

Resumindo, é um método de controle de corrosão que consiste em tornar a estrutura a proteger em catodo de uma célula eletroquímica ou eletrolítica. É empregada em estruturas enterradas ou submersas. Não pode ser empregada em estruturas aéreas, pois existe a necessidade de um eletrólito contínuo, o que não se consegue em exposição à atmosfera.

Comportamento de uma tubulação sem Sistema de Proteção Catódica:

Fluxo de corrente contínua numa região da tubulação. (C) área catódica, sem presença de corrosão.(B) fluxo de corrente contínua, do catodo para o anodo, através da superfície do aço. (A) área anódica, onde se vê a corrente iônica deixando a superfície do aço através do eletrólito (solo) e levando consigo partículas do aço já na forma de íons Fe++. (D) fluxo de corrente iônica, da área anódica para a catódica, através do solo. Repare que para haver corrosão é preciso que haja dois tipos de corrente circulando.

PILHA GALVÂNICA

TIPOS DE PROTEÇÃO CATÓDICA

Sistema por Corrente Galvânica

A corrente elétrica é promovida pela diferença de potencial existente entre o metal da estrutura a ser protegida e o metal da zona anódica artificial, composta por anodos galvânicos (anodos de sacrifício). Estes anodos são de metais menos nobres (Ex: Zn e Mg) que a estrutura a ser protegida, ou seja, a estrutura comporta-se como  o catodo, como no exemplo clássico da pilha galvânica (imagem anterior).

Aplicação recomendável:

• Indicado para eletrólitos de baixa resistividade;
• Até 1.500 ohm.cm para anodos de zinco;
• 1.500 a 6.000 ohm.cm para anodos de magnésio;
• Recomendado para estruturas de pequeno porte.

Sistema por Corrente Impressa

A corrente elétrica é promovida pela força eletromotriz de uma fonte geradora de corrente contínua, instalada entre a estrutura a ser protegida e a zona anódica artificial, composta por anodos inertes. Dessa forma, injetam-se elétrons para a estrutura a proteger, com auxílio de uma fonte de corrente de maneira a diminuir seu potencial.

Aplicação recomendável:

• A resistividade do eletrólito não constitui limitação;
• É indicado para estruturas de médio e de grande porte (dutos de transporte, tais como oleodutos, gasodutos, etc.);
• É recomendado para estruturas sujeitas a correntes de interferência;
• Possibilita ampla faixa de regulagem e reserva de potência.

INFLUÊNCIA DOS REVESTIMENTOS PROTETORES

De um modo geral, o processo de controle de corrosão por proteção catódica é empregado em conjunto com revestimentos protetores (proteção por barreira, exemplo: pintura). Numa tubulação desprotegida (sem revestimento externo), o PC não atuaria satisfatoriamente já que este sistema de proteção catódica atua na pequena área anódica quando ocorre a falha do revestimento, ou seja, uma tubulação sem revestimento (exposta ao solo), a área anódica seria excessivamente grande (o duto inteiro) e o leito de anodo não seria suficiente para a proteção desejada.

O revestimento é essencial para o o Sistema de Proteção Catódica (SPC) seja eficiente.

O SPC deve atuar quando ocorre a falha do revestimento, onde cria-se a
partir de então uma área anódica onde o SPC deve proteger.

ONDE PODE SER APLICADO A PROTEÇÃO CATÓDICA

 EMBARCAÇÕES

• Casco externo: galvânica (alumínio) ou corrente impressa;
• Tanques internos: galvânica (alumínio é contra segurança em função de centelhas em caso de queda).

Anodos de alumínio são distribuídos ao longo do cascos dos navios.

TANQUES DE ARMAZENAMENTO

• Interna: galvânica (zinco);
• Externa: corrente impressa.

Anodos são distribuídos no fundo do tanque (piso) com a intenção de
proteger o fundo do tanque com o contato com o solo,  base ou  fundação.

INSTALAÇÕES PORTUÁRIAS

• Estacas metálicas: massa epoxi e proteção com corrente impressa.

PLATAFORMAS MARÍTIMAS

• Jaquetas: galvânica.

A direita, o cabo que sustenta o leito de anodos submersos,
com o objetivo de proteger o sistema de sustentação
da plataforma contra a corrosão.

FERRAGEM DE ESTRUTURAS DE CONCRETO

• Cobertura do concreto e pintura das estruturas metálicas;
• Proteção catódica por corrente impressa.

As ferragens de  armação de concreto
também devem ser  protegidas por SPC.

DUTOS E TUBULAÇÕES

• Externa de Tubulações Enterradas e Submersas: Revestimento e proteção catódica impressa.
• Interna: Revestimento e proteção catódica galvânica.

CRITÉRIOS DE PROTEÇÃO

Na PC existem forma de medições para verificarmos sistema está atuando adequadamente medindo a diferença de potencial do solo com sua estrutura metálica  a ser protegida.

OBS: O tubo metálico da figura acima, pode ser um cabo ligado a
estrutura que se quer proteger.

A esquerda um inspetor medindo o ddp em um Ponto de Teste (PT) de um duto enterrada.
No centro o aparelho utilizado para medição, o voltímetro.
A direita o eletrodo de referência (semi-célula) de
Cu/CuSO4 (Sulfato de Cobre ou Sulfato Cúprico) .

A estrutura estará protegida quando a diferença de potencial DDP entre o solo e a estrutura for favorável conforme critério abaixo:

Critério do valor absoluto mínimo:

Aço no solo: mais negativo que -0,85 volts em relação a semi célula de Cu\CuSO4;

Aço no mar: mais negativo que -0,80 volts em relação a semi célula de Ag\AgCl;

Critério da variação do potencial:

 -0,3 volts em relação ao potencial natural do material.

Ao longo de um duto, vários Pontos de Testes (PT) são distribuídos
para monitorar a eficiência do leito de anodos
e consequentemente o bom funcionamento do SPC,
bem como falhas no revestimento que podem
ser observadas pelo o aumento do ddp.

MEDIÇÃO DE POTENCIAL ESTRUTURA\ELETRÓLITO

Voltímetro de corrente contínua com alta resistência interna;

Eletrodo de referência (semi célula);

Estruturas enterradas (ex.: tubulação):

1. Negativo do voltímetro: Tubulação (cabo do ponto de teste);
2. Positivo do voltímetro: Semi célula Cu\CuSO4, posicionada no solo e sobre a geratriz superior da tubulação.

Estruturas submersas (ex.: estacas metálicas de píeres):

1. Negativo do voltímetro: Estaca metálica;
2. Positivo do voltímetro: Semi célula Ag\AgCl, posicionada na água do mar, o mais próximo possível da estaca a ser medida.

 SUPERPROTEÇÃO

Caracteriza-se por densidade de corrente elevada, ocasionando:

• Grande liberação de hidrogênio na superfície catódica;
• Empolamento do revestimento protetor;
• Fragilização por hidrogênio em aços de alta resistência;
• Alcalinidade excessiva.

OUTRAS TÉCNICAS ESPECIAIS DE INSPEÇÃO DA PC

Close Interval Potential Survey - CIPS

Atenuação de Corrente - PCM/A.FRAME

Direct Current Voltage Gradient - DCVG

Para ler a matéria “Corrosão – Melhor proteção catódica e revestimentos, controlam ação corrosiva de dutos", com Laerce de Paula Nunes entre outros, publicado no site www.quimica.com.br por Marcelo Furtado, click AQUI.

Fonte:

Explanação e slides da aula do professor Luiz Antônio Bereta

da Equipe de Formação de Inspetores – EFI / SINDIPETRO-LP.

Corrosão e Proteção Anticorrosiva, 1982 - Laerce Paula Nunes

www.quimica.com.br