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.
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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.
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| 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.
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| O revestimento é essencial para o o Sistema de Proteção Catódica (SPC) seja eficiente. |
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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).
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| Anodos de alumínio são distribuídos ao longo do cascos dos navios. |
TANQUES DE
ARMAZENAMENTO
- Interna: galvânica (zinco);
- Externa: corrente impressa.
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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
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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.
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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.
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OBS: O tubo metálico da figura acima, pode ser um cabo ligado a estrutura que se quer proteger. |
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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.
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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):
- Negativo do voltímetro: Tubulação (cabo do ponto
de teste);
- Positivo do voltímetro: Semi célula Cu\CuSO4, posicionada
no solo e sobre a geratriz superior da tubulação.
Estruturas submersas (ex.: estacas metálicas de
píeres):
- Negativo do voltímetro: Estaca metálica;
- 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