O que é corrosão? Tipos, causas e como a preparação de superfícies a detém

A corrosão é a degradação eletroquímica de um metal por meio de sua reação com o ambiente ao redor. Em estruturas de aço, é o mecanismo dominante de degradação do material, e seu custo é grande: o estudo IMPACT da NACE International estimou o custo global da corrosão em US$ 2,5 trilhões, equivalente a cerca de 3,4% do PIB mundial (2013), e concluiu que as práticas existentes de controle da corrosão poderiam economizar de 15 a 35% desse custo.

Este guia explica como a corrosão começa, os oito principais tipos que afetam estruturas de aço, os fatores ambientais que determinam a taxa de corrosão e por que a preparação de superfícies é a variável que mais frequentemente decide se um revestimento de proteção detém a corrosão ou falha precocemente.

O que é corrosão? O mecanismo eletroquímico

A corrosão não é simplesmente "ferrugem". É um processo eletroquímico espontâneo em que um metal retorna ao estado de óxido termodinamicamente estável. No aço (ligas de ferro), a força motriz é a tendência natural do ferro de se oxidar:

Fe → Fe²⁺ + 2e⁻ (reação anódica: o metal se dissolve)
O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻ (reação catódica: o oxigênio é reduzido)

Para que haja corrosão, quatro componentes devem estar presentes ao mesmo tempo: um ânodo (o metal que corrói), um cátodo (uma área ou superfície mais nobre), um eletrólito (água ou umidade contendo íons dissolvidos) e um caminho metálico que liga o ânodo ao cátodo. Retire qualquer um desses quatro e a célula de corrosão para. Os revestimentos de proteção atuam principalmente mantendo o eletrólito longe do aço, e por isso a aderência do revestimento ao substrato é tão importante. Quanto menor o ânodo em relação ao cátodo, mais rápido o ataque localizado.

Os 8 principais tipos de corrosão em estruturas de aço

1. Corrosão uniforme (generalizada)

A forma mais visível e previsível: o metal corrói a uma taxa aproximadamente igual em toda a superfície exposta, produzindo o característico óxido de ferro vermelho-amarronzado (ferrugem) no aço-carbono. É controlada por revestimentos, proteção catódica ou uma sobrespessura de corrosão no projeto. É a forma menos imprevisível, mas a causa mais comum de perda de massa de longo prazo em estruturas desprotegidas ou mal revestidas.

2. Corrosão por pite

Ataque altamente localizado que cria pites profundos, deixando a superfície ao redor relativamente intacta. Os íons cloreto são o agente usual, rompendo localmente as películas de óxido protetoras. A corrosão por pite é particularmente perigosa em vasos de pressão, oleodutos e estruturas offshore, porque um pite pode penetrar grande parte da espessura da parede com pouca deterioração visível da superfície, e é amplamente considerada uma das formas mais perigosas para componentes estruturais e que contêm pressão. Veja nosso guia sobre corrosão por pite e preparação de superfícies.

3. Corrosão em frestas

Ocorre em espaços geometricamente confinados, como sob cabeças de parafusos, entre chapas sobrepostas e dentro de conexões de encaixe, onde o esgotamento de oxigênio e a concentração de cloretos criam uma química local agressiva. A geometria confinada impede que a reação catódica neutralize o ambiente anódico ácido, o que acelera o ataque. É comum em estruturas marinhas, trocadores de calor e conexões flangeadas.

4. Corrosão galvânica

Quando dois metais dissimilares estão eletricamente conectados na presença de um eletrólito, o metal menos nobre (mais baixo na série galvânica) corrói preferencialmente. Exemplos comuns são conexões de alumínio em estruturas de aço, fixadores galvanizados em contato com cobre e a carepa de laminação em contato com aço nu em trincas e descontinuidades. A carepa de laminação é catódica em relação ao aço subjacente, de modo que qualquer carepa trincada ou danificada se torna um ponto de início de corrosão galvânica. Esse é um dos motivos pelos quais a maioria das especificações de revestimentos de alto desempenho exige a remoção da carepa de laminação antes do revestimento.

5. Corrosão sob tensão (SCC)

A ação simultânea de tensão de tração e de um ambiente corrosivo específico produz trincas que não ocorreriam por nenhum dos fatores isoladamente. Afeta aços de alta resistência, aços inoxidáveis em ambientes com cloretos e oleodutos que operam sob pressão interna. As trincas de SCC se propagam de forma intergranular ou transgranular e podem levar a uma fratura frágil repentina, com pouca corrosão visível anterior, o que faz dela um tema central na gestão de integridade de oleodutos e gasodutos.

6. Erosão-corrosão

O efeito combinado do desgaste mecânico (por fluido em escoamento, sólidos em suspensão ou cavitação) e da corrosão eletroquímica. A ação mecânica remove continuamente a camada protetora de óxido e qualquer revestimento, expondo metal novo. É prevalente em curvas de tubulações, rotores de bombas, tubos de trocadores de calor e em qualquer superfície exposta a escoamento em alta velocidade.

7. Corrosão filiforme

Corrosão em forma de fio que se desenvolve sob uma película de revestimento, particularmente no alumínio e no aço com revestimentos orgânicos finos em ambientes úmidos. Começa em um defeito do revestimento e se propaga como um filamento com uma cabeça ativa (anódica) e uma cauda de produto de corrosão. É esteticamente grave e destrói a aderência do revestimento, embora normalmente não seja crítica do ponto de vista estrutural, a menos que seja generalizada.

8. Corrosão influenciada por microrganismos (MIC)

Corrosão acelerada pela atividade metabólica de microrganismos, como bactérias redutoras de sulfato (SRB), bactérias produtoras de ácido ou bactérias oxidantes de metais. É comum em oleodutos enterrados, tanques de armazenamento de água, sedimentos marinhos e sistemas de água de resfriamento. A MIC pode elevar as taxas locais de corrosão muito acima das esperadas apenas pelo ambiente e é uma causa reconhecida de falhas internas em oleodutos.

Fatores ambientais que determinam a taxa de corrosão

As normas ISO 9223 e ISO 12944-2 classificam a corrosividade atmosférica de C1 (muito baixa) a CX (extrema) pela perda de espessura do aço-carbono no primeiro ano: até 1,3 µm em C1, mais de 25 a 50 µm em C3 (média), mais de 80 a 200 µm em C5 (muito alta) e mais de 200 a 700 µm em CX. Os fatores abaixo explicam por que os locais diferem tanto.

Por que a preparação de superfícies é a variável mais importante na prevenção da corrosão

A maioria das falhas prematuras de revestimentos de proteção em ambientes industriais e marinhos não é causada por formulações defeituosas, mas por preparação de superfícies inadequada; inspetores e fabricantes de revestimentos costumam atribuir a ela a maioria das falhas precoces. Três deficiências respondem pela maior parte desses casos:

• Carepa de laminação residual. A carepa de laminação que permanece na superfície é catódica em relação ao aço nu. Um revestimento aplicado sobre a carepa adere à carepa, e não ao aço; quando a carepa trinca e se desprende, o revestimento se descola com ela. Veja nosso guia detalhado sobre o que é a carepa de laminação e como removê-la.
• Contaminação por sais solúveis. Cloretos, sulfatos e nitratos que permanecem na superfície após a preparação criam bolhas osmóticas sob o revestimento à medida que absorvem umidade. Mesmo alguns µg/cm² de cloreto sob um epóxi de alto desempenho podem causar empolamento em serviço de imersão ou marinho. Saiba mais sobre a contaminação por sais solúveis e como testá-la.
• Perfil de ancoragem insuficiente. Os revestimentos se ancoram mecanicamente ao perfil da superfície. Um perfil muito baixo oferece aderência insuficiente para sistemas de alta espessura; um perfil muito alto pode deixar picos mal cobertos, que se tornam pontos de início de corrosão. A faixa correta é definida na ficha técnica (TDS) do fabricante do revestimento; a IMO PSPC, por exemplo, especifica 30–75 µm para revestimentos de tanques de lastro.

O bristle blasting é uma forma de tratar a carepa de laminação e o perfil em conjunto onde o jateamento abrasivo aberto é impraticável: testes documentados mostram limpeza comparável a ISO 8501-1 Sa 2½ e um perfil de ancoragem Rz de 65–85 µm em aço padrão, embora os resultados variem conforme o tipo de aço, o grau de ferrugem, a correia e a técnica.

Proteção contra a corrosão: a hierarquia de prevenção

Em ordem de importância para estruturas de aço revestidas em ambientes industriais e marinhos:

1. Preparação correta da superfície conforme a norma especificada (SSPC-SP 10 / ISO 8501-1 Sa 2½ é comum para sistemas de alto desempenho; a limpeza com ferramenta elétrica até o metal nu SSPC-SP 11 é comum em trabalhos de manutenção) — a base de todas as demais medidas
2. Revestimentos de proteção de alto desempenho — por exemplo, primers ricos em zinco, epóxis de alta espessura e polisiloxanos aplicados sobre uma superfície devidamente preparada
3. Proteção catódica — ânodos de sacrifício ou sistemas de corrente impressa; um complemento eficaz aos revestimentos em serviço de imersão e enterrado, e não um substituto da preparação
4. Seleção de materiais — aço inoxidável, ligas resistentes à corrosão ou aço patinável, quando apropriado
5. Projeto voltado à resistência à corrosão — eliminar frestas, garantir drenagem e evitar contatos bimetálicos

Para saber o que a SSPC-SP 10 exige e como verificá-la em campo, veja nosso guia técnico da SSPC-SP 10. Para uma comparação de métodos de preparação para diferentes condições de obra, veja Bristle Blaster® vs. jateamento de areia.

Perguntas frequentes

Qual é a diferença entre corrosão e ferrugem?

A ferrugem é uma forma específica de corrosão: o óxido de ferro hidratado que se forma no ferro e no aço-carbono na presença de água e oxigênio. A corrosão é o processo eletroquímico mais amplo; em outros metais, produz pátina verde no cobre, óxido branco no alumínio e escurecimento na prata. Toda ferrugem é corrosão, mas nem toda corrosão é ferrugem. Veja ferrugem vs. corrosão.

Com que rapidez o aço corrói?

Depende do ambiente. Segundo as normas ISO 9223 e ISO 12944-2, o aço-carbono sem revestimento perde mais de 25 a 50 µm no primeiro ano em uma atmosfera média (C3), mais de 80 a 200 µm em uma atmosfera muito alta (C5) e mais de 200 a 700 µm em condições extremas (CX). A corrosão por pite localizada pode penetrar de forma consideravelmente mais rápida que essas taxas médias.

A corrosão pode ser revertida?

Não. O ferro que se converteu em óxido de ferro não volta a ser metal íntegro nas condições de serviço. A corrosão só pode ser gerenciada: os produtos de corrosão são removidos pela preparação de superfícies, as seções muito desgastadas são reparadas ou substituídas, e a superfície é protegida novamente com um sistema de revestimento e, quando adequado, com proteção catódica.

Que norma de preparação de superfícies é exigida antes de pintar aço?

Depende do sistema de revestimento e do ambiente de serviço. Para revestimentos de alto desempenho em serviço naval, offshore e industrial, o típico é SSPC-SP 10 / ISO 8501-1 Sa 2½ (jateamento ao metal quase branco). A SSPC-SP 5 / Sa 3 (metal branco) costuma ser especificada para o serviço mais agressivo, alguns revestimentos internos de imersão e a aspersão térmica. A SSPC-SP 6 / Sa 2 (jateamento comercial) convém a alguns sistemas atmosféricos com menores exigências de durabilidade.