Convidado especial do Dr. Prepper: Tom Swan, da MTEST

Mitos comuns sobre sais, cloretos e revestimentos

O Dr. Prepper convida regularmente especialistas em preparação de superfícies, revestimentos e proteção anticorrosiva para compartilhar seus conhecimentos e experiência. Nesta edição, conheça Tom Swan, gerente-geral da MTEST (MontiPower–Test Equipment & Specialty Tool), sediada em Houston, Texas.

Tom dirige a MTEST desde a sua fundação, em 2009, e tem muitos anos de experiência com revestimentos, controle de corrosão e gestão de integridade. É um líder reconhecido no setor e especialista em equipamentos de ensaio e inspeção.

Tom é membro da Houston Coating Society, da SSPC e da NACE, e é muito apreciado na região de Houston e além pelo seu conhecimento e pelos seus conselhos sensatos.

Hoje, Tom compartilha conosco as suas reflexões sobre certas crenças populares - também conhecidas como mitos comuns - relativas a sais, cloretos e revestimentos.

O RED PAPER regular da MontiPower^®. Repleto de fatos que é bom saber - e que é preciso saber - sobre a preparação de superfícies mais otimizada desde 1987.

Muito já foi escrito sobre sais e cloretos ao longo dos anos. Grande parte é verdade, por vezes é enganoso, mas às vezes é simplesmente falso.

Hoje, Tom e o Dr. Prepper vão deixar de lado o exagero do marketing para separar fato de ficção e revelar a verdade.

AVISO

AOS PROFISSIONAIS QUE ATUAM NA PREPARAÇÃO DE SUPERFÍCIES, NA PREVENÇÃO DA CORROSÃO E NO SETOR DE REVESTIMENTOS: Olhem além do marketing para separar fato de ficção.

DR. PREPPER: "Tom, como foi mencionado, muitos artigos e especificações usam os termos “sal” e “cloreto” de forma intercambiável. Por que isso é um problema?" TOM: Embora a maioria dos sais presentes em superfícies metálicas ou de concreto seja, em geral, de sais de cloreto, nem todos os sais contêm cloreto. Em campo, a única forma de determinar o “sal” é medir a condutividade e estimar os sais totais ou os sólidos totais dissolvidos (TDS). A única forma de medir o ânion cloreto é utilizar um ensaio específico para cloretos.

Para determinar qual ensaio é o mais adequado para um projeto, é preciso compreender a preocupação específica com os “contaminantes invisíveis da superfície”.

O que constitui um sal?

DR. PREPPER: "Qual é a diferença entre um cloreto e um sal, Tom?" TOM: Bem, o primeiro passo é compreender o que constitui um sal. Os sais são frequentemente chamados de moléculas. Na verdade, os sais não são moléculas, e deveriam ser chamados de “unidades de fórmula”. Isso faz sentido se observarmos a estrutura cristalina de um cristal de sal.

Vejamos um cristal de cloreto de sódio (NaCl) (Figura 1).

(Figura 1)

A Figura 1 mostra que cada íon cloreto está ligado a quatro (seis na rede cúbica de faces centradas) íons sódio por fortes cargas eletrostáticas chamadas ligações iônicas. Cada íon sódio também está ligado a quatro outros íons cloreto por ligações iônicas.

Como nenhum íon isolado está ligado a nenhum outro íon, isso não é uma molécula, mas uma rede de 1 ânion cloreto (Cl–) para 1 cátion sódio (Na+), ou NaCl. Os sais são normalmente compostos por um átomo metálico (cátion) e um átomo não metálico (ânion) unidos por ligações iônicas. Outros sais contêm dois átomos não metálicos (cloreto de amônio

) ou dois átomos metálicos (plumbato de cálcio [CaO3Pb]).

DR. PREPPER: "O nosso setor tem sido inundado por artigos sobre cloretos e sais que sugerem que alguns são piores do que outros no que diz respeito à formação de bolhas osmóticas (por exemplo, cloreto, sulfato e nitrato são prejudiciais).

Pode explicar alguns termos usados nesses artigos, Tom?"

TOM: Com certeza. Solução

• Uma solução é composta por um solvente e um soluto. Para os fins desta discussão, o solvente é a água e o soluto é a substância solúvel em água presente na superfície, sob a tinta.

Osmose

• É uma propriedade coligativa das soluções que depende do número de partículas ou íons num determinado volume de solvente, e não da massa ou do tipo das partículas ou íons.
• A osmose é independente da natureza química do soluto, mas muito dependente do solvente. O que está dissolvido pode ser íons, solventes ou compostos orgânicos, como o açúcar.

Pressão osmótica

• A pressão osmótica depende do número de partículas ou íons dissolvidos, e não da natureza química do soluto.
• Portanto, o tipo de soluto não é importante. Por outro lado, o tipo de solvente é importante. Isso será descrito com mais detalhes a seguir.

Vamos então examinar 5 mitos comuns ou crenças populares do nosso setor que ouvimos repetidamente.

Mito n.º 1: ‘Os sais de cloreto puxam água através das membranas’

Muitos artigos do setor sugerem que alguns sais que contêm ânions cloreto são higroscópicos e, por isso, piores do que outros no que diz respeito a provocar bolhas osmóticas. Segundo o mito, o ânion cloreto higroscópico, geralmente na forma de NaCl, puxa a água através do revestimento, fazendo crescer uma célula osmótica.

TOM: ISSO É FALSO.

A verdade é que os sais de cloreto não puxam água através do revestimento. A solução de um lado do revestimento não consegue detectar diretamente o que está do outro lado, a menos que haja uma falha ou um furo no revestimento. Além disso, o sal normalmente apontado como problema, o NaCl, não é particularmente higroscópico em comparação com muitos outros sais.

O comportamento milagroso das moléculas de água

Um revestimento é considerado semipermeável, o que significa que deixa passar moléculas pequenas (água), mas não permite a passagem de moléculas maiores (ânions e cátions). Quando há água na superfície do revestimento, pequenas quantidades migram através do revestimento como moléculas individuais. Quando essas moléculas chegam ao substrato sob o revestimento, se a superfície estiver limpa, as moléculas de água seguem o seu caminho. Quando a água chega à superfície, se encontrar sais solúveis, dissolverá quaisquer sais solúveis ou outros materiais solúveis em água, formando uma solução.

As partículas dissolvidas reduzem a pressão de vapor da solução, o que impede o líquido de sair da solução e cria uma força motriz (pressão osmótica) do lado com maior pressão de vapor (o líquido fora do revestimento) para o lado com menor pressão de vapor (a solução sob o revestimento). A pressão osmótica é determinada pela relação entre as duas soluções separadas pela membrana semipermeável (o revestimento).

DR. PREPPER:

Então, Tom, a ideia é que é o número de íons na solução, ou a concentração molar, que determina a pressão osmótica, e não a composição dos íons?

TOM: Exatamente, Dr. Prepper. Íons de sais solúveis, como Na+ e Cl-, ou compostos orgânicos solúveis, como açúcares ou solventes. ^1-3 O importante a observar é: o soluto dissolvido não tem qualquer influência na osmose. Nem sequer precisa ser um sal. Repito: o que importa é o número de partículas dissolvidas. A teoria osmótica que trata dessa formação de bolhas nos revestimentos só é verdadeira em diluição extrema, portanto a teoria é válida para esta discussão.

Embora a natureza do soluto não tenha influência na osmose, tem influência na criação de uma célula de corrosão. Se o soluto for iônico, o líquido sob o revestimento será um eletrólito e formará uma célula de corrosão. O soluto dissolvido afetará a intensidade da célula de corrosão. Se os sais presentes na solução tornarem o pH ácido, a célula de corrosão será mais corrosiva do que se a solução for básica.

Mito n.º 2: 'São necessários aditivos químicos para remover sais solúveis em água'

DR. PREPPER: Isso leva à minha próxima pergunta. Ouvimos frequentemente no nosso setor que a única forma de remover completamente os sais solúveis em água é com aditivos químicos. Essa crença popular nos leva a discutir o papel dos produtos químicos na redução dos sais solúveis em água ou da contaminação por cloretos. TOM: ISSO É FALSO

Na maioria das situações, o uso de água a alta pressão é suficiente para remover os sais até um nível suficientemente baixo para cumprir o critério de extração. É importante usar água de boa qualidade para evitar uma contaminação adicional da superfície. A maior parte da água potável é aceitável; a água de combate a incêndio ou a água do mar, em geral, não. O objetivo é que a superfície cumpra o critério de extração no final do ciclo de lavagem.

A água pressurizada limpa uma superfície melhor do que simplesmente despejar um balde de água sobre ela.

A energia transmitida à água pressurizada ajuda a romper a tensão superficial da água, para que ela molhe a superfície de forma mais eficaz. Normalmente, uma água de maior pureza dissolve mais sais. Adicionar um tensoativo (auxiliar de enxágue) à água de lavagem pode aumentar a sua eficiência, da mesma forma que adicionar detergente a uma máquina de lavar louça ajuda a limpar a louça.

À medida que a qualidade da água de lavagem diminui, ou se a superfície estiver corroída ou com pites, os produtos de limpeza de superfícies (auxiliares de enxágue) podem ajudar a remover os sais. No entanto, se a água de lavagem estiver contaminada demais, nem mesmo a presença dos produtos químicos ajudará a limpar a superfície. Em alguns casos, se for usado o produto de limpeza errado, este pode até aumentar a contaminação. Após a lavagem, a superfície deve ser ensaiada para medir a quantidade de sais presentes.

Todos os produtos de limpeza funcionam, em geral, da mesma forma

DR. PREPPER: PODE EXPLICAR COMO OS PRODUTOS DE LIMPEZA ATUAM SOBRE AS SUPERFÍCIES? TOM: Para remover os sais, o solvente (água) precisa alcançar o soluto (os sais). É necessário que o produto de limpeza reduza a tensão superficial da água para que ela tenha melhor acesso aos sais. O tensoativo dos auxiliares de enxágue, juntamente com a água pressurizada, permite que a água alcance melhor os sais, que são então arrastados para a solução pela água. Isso também ajuda a remover partículas insolúveis, bem como óleo leve e graxa.

É por isso que a maioria dos produtos para remoção de sais exige o uso de água a alta pressão. Em geral, quanto maior a pressão, mais eficiente é a lavagem.

 

 

A única forma de ter certeza de que a superfície está livre de sais, mesmo após a limpeza, é realizar um ensaio de condutividade.

Mito n.º 3: ‘Só os produtos de limpeza à base de ácido removem cloreto, sulfato ou nitrato’

DR. PREPPER: Li alguns artigos que sugerem que a única forma eficaz de remover sais que contêm cloreto, sulfato ou nitrato é usar produtos de limpeza à base de ácido. TOM: ISSO É UM MITO.

Existem vários produtos no mercado que removem sais do aço. Produtos de limpeza ácidos, neutros e básicos podem ser usados com eficácia.

O que aprendemos com o estudo do Kennedy Space Center

Um estudo de dois anos realizado pelo Kennedy Space Center comparou quatro produtos de limpeza formulados para remover íons cloreto. Os produtos eram todos comerciais, de prateleira, genericamente designados auxiliares químicos de enxágue (CRAs, na sigla em inglês), e já eram usados na lavagem de aeronaves.

Esses CRAs incluíam produtos de limpeza ácidos (pH inicial = 3,5), neutros e básicos (pH inicial = 9,0).

Os pesquisadores enxaguaram vários corpos de prova metálicos e os deixaram secar em exposição à beira-mar. Foram feitas comparações entre corpos de prova enxaguados com água desmineralizada, com água do mar e alguns que não foram enxaguados. Os pesquisadores concluíram que o pH do produto de limpeza não teve efeito na sua capacidade de remover os sais do aço para impedir a corrosão atmosférica. Os produtos de limpeza à base de ácido são iônicos. Depois de usados para remover os sais, os próprios produtos de limpeza precisam ser removidos do aço, porque também são sais. Se o produto de limpeza ainda estiver presente na superfície quando esta for pintada, pode formar uma solução corrosiva.

Os produtos de limpeza alcalinos são geralmente à base de aminas. São não iônicos e contribuem pouco ou nada para a condutividade da água de lavagem. Alguns, como o HoldTight^®102, são 100% voláteis e evaporam da superfície juntamente com a água. Caso permaneça algum resíduo do auxiliar de enxágue, forma-se uma célula de corrosão, mas, à medida que a solução se torna mais básica, inibe ou reduz a corrosão.

Mito n.º 4: ‘Ensaiar íons cloreto, sulfato e nitrato garante uma superfície livre de sais’

DR. PREPPER:

Essa crença comum afirma essencialmente que, para garantir uma superfície livre de sais, basta ensaiar a presença dos três sais mais comuns. Qual é a sua opinião?

TOM: Como os íons cloreto, sulfato e nitrato representam a maioria dos sais presentes, são geralmente um bom indicador dos sais deixados numa determinada superfície e, de fato, muitas especificações exigem o ensaio de um ou mais desses íons.

Se a principal preocupação forem os sais rodoviários que contêm cloreto, o ensaio de cloreto provavelmente detectará a maioria desses íons - mas também pode não detectar.

Os produtos de limpeza à base de ácido, por exemplo, contêm outros sais, que podem contaminar a superfície durante a limpeza. No entanto, não contêm íons Cl-, SO4- ou NO2-. Com produtos de limpeza não iônicos, isso não é uma preocupação.

Como mencionamos anteriormente, a única forma de ter certeza de que a superfície está livre de sais, mesmo após a limpeza, é realizar um ensaio de condutividade.

Se não houver condutividade, não há íons cloreto, sulfato, nitrato nem quaisquer outros íons presentes na superfície. E é precisamente por isso que as normas europeias e as normas da Organização Marítima Internacional (IMO) exigem ensaios de condutividade.

Mito n.º 5:

DR. PREPPER:

Ouvi dizer que 'os produtos de limpeza à base de aminas não removem os sais, apenas os mascaram'. Isso é verdade?

Afirma-se com frequência que alguns produtos de limpeza podem mascarar os sais, de modo que não sejam detectados durante os ensaios.

 

Isso pode ser

FATO OU FICÇÃO,

dependendo da química do produto de limpeza TOM: DEPENDE. Se um produto de limpeza mascara ou não certos sais depende, de fato, da química do produto.

Alguns inibidores atuam formando uma camada de barreira na superfície, para que o oxigênio e a água não consigam migrar facilmente através dela. Um exemplo comum é o uso de ácido fosfórico (H3PO4) ou de fosfatos para formar fosfato de ferro na superfície.

A fosfatização do aço é uma prática aceita. Em termos gerais, envolve o uso de um ácido que reage com o aço ou o ataca para criar um revestimento de sal insolúvel em água.

Outros inibidores básicos podem formar barreiras de óxido de ferro ou de hidróxido de ferro (FeHO2) ao reagir com um sal de ferro solúvel em água, formando uma camada de sal insolúvel em água. A barreira mascararia os sais se estes estivessem presentes no aço sob a barreira.

As aminas, que são derivadas da amônia (NH3), são bases fracas e frequentemente apontadas como produtos formadores de película que podem mascarar os sais. Dizer isso dessa forma é, no entanto, enganoso; algumas aminas são formuladas para criar uma película hidrofóbica estável na superfície metálica, para repelir a água. Esses tipos de aminas são frequentemente usados no setor de tratamento de água para inibir a corrosão. Novamente, a barreira de amina poderia mascarar os sais sob a barreira se os sais estivessem presentes no aço.

As aminas podem, contudo, ser formuladas para ter muitas propriedades diferentes, incluindo serem aromáticas. Por serem não iônicos, produtos como o HoldTight®102 são aminas aromáticas e não deixam uma película que mascare os sais nas superfícies. Não adicionam sais à superfície limpa nem formam qualquer camada hidroxílica impenetrável no aço.

Conclusões do Tom:

DR. PREPPER:

Obrigado por nos ajudar a separar fato de ficção, Tom. Algumas palavras finais?

TOM: Os mitos comuns ou crenças populares do setor existem por causa de experiências diferentes e de agendas diferentes, seja por razões científicas ou de marketing. O fato de algo estar impresso não o torna verdadeiro. Muitos artigos sobre revestimentos e corrosão não se baseiam em pesquisa original, mas sim em artigos anteriores.

Muitas vezes, partes de artigos ou de trabalhos técnicos são citadas fora de contexto, o que deturpa o significado do texto original.

Os erros de um artigo são transmitidos aos artigos seguintes!

Alguns artigos são uma mistura de opinião pessoal, observação prática e exagero de marketing, com pouca ou nenhuma revisão profissional por pares. De tanto se repetir, o mito acaba distorcido em verdade.

DR. PREPPER: Parece que esses artigos podem ser enganosos. Mas conhecimento é poder. TOM: Exatamente! Está na hora de tirar o pó daquele velho livro de química. Quando houver referências, vale a pena verificá-las. Não acredite em algo só porque alguém o disse numa palestra ou o publicou num artigo.

Por falar nisso:

Aqui estão as nossas referências:

1. C.Hare, JPCL 10 (2007): p.77
2. C.Hare, JPCL 2 (1998): pp. 45-63
3. C.Hare, JPCL 3 (1998): pp. 17-34

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Também é possível baixar as edições completas do Dr. Prepper:

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