• Definições

o Corrosão é o processo de deterioração que sofrem os metais e ligas, cuja causa é a reação química e/ou eletroquímica, com o meio ambiente, aliada ou não a esforços mecânicos.

CORROSÃO

• Definições

o A metalurgia é o processo de transformação de oxidos e sáis encontrado da natureza em metáis (estado com maior energia) por meio de redução. Assim corrosão pode ser entendida como o processo inverso da metalurgia (oxidação), onde o metal se transfora em oxidos liberando energia e atingindo um estado mais estável.

Variação de energia

Os fenômenos de corrosão de metais envolvem uma grande variedade de mecanismos que , no entanto, podem ser reunidos em quadro grupos , a saber:

• Corrosão em meios aquosos ( 90%)• Oxidação e corrosão quente (8%)• Corrosão em meios orgânicos (1.8%)• Corrosão por metais líquidos (0,2%)

Mecanismo de corrosão

Corrosão Química ou Seca

Quando uma superfície é exposta à um gas, poderá haver a reação entre os dois, formando um sal ou um oxido. O oxido pode formar uma camada sobre o metal que pode ser impermeável ou não, quando impermeável protege o material, em outros casos pode ser permeável e a reação continuar.

Se à camada protetora for removida por algum processo , como abrasão, a oxidação continuará e a espeçura do metal diminuirá progressivamente.

Mecanismo de corrosão

Corrosão eletrolítica

A maior parte dos processos envolvendo a corrosão do aço estrutural é de natureza eletroquímica e acontece em estágios. O ataque inicial ocorre em áreas anódicas sobre a superfície, onde os íons ferrosos passam à solução. Elétrons são liberados das áreas anódicas e se movem através da estrutura metálica para as áreas catódicas adjacentes existentes na superfície, onde se combinam com o oxigênio e com a água, formando íons hidroxila. Estes reagem com os íons ferrosos gerados no anodo, produzindo hidróxido ferroso que, por sua vez, é oxidado ao ar, produzindo o óxido de ferro hidratado, conhecido como ferrugem.

Mecanismo de corrosão

Mecanismos de corrosãoReações químicas

Formas de corrosão

Tipos de corrosão

a) Corrosão bimetálica (ou “galvânica”).

b) Corrosão por pites.

c) Corrosão por frestas.

d) Corrosão sob tensão

CORROSÃO GALVÂNICA

• Quando dois materiais metálicos, com diferentes potenciais, estão em contato em presença de um eletrólito, ocorre uma DDP e uma consequente transferência de elétrons (CORROSÃO GALVÂNICA).

Quando materiais metálicos de potenciais elétricos diversos estão em contato, a corrosão do material metálico que funciona como anodo é muito mais acentuada que a corrosão isolada deste material sob a ação do meio corrosivo. A corrosão do material que funciona como catodo é muito baixa e acentuadamente menor que a que ocorre quando o material sofre corrosão isolada.

Corrosão Galvanica

Corrosão em frestas: regiões com baixa circulação de líquido (estagnação de fluido) e baixa aeração. O O2 é cosumido, havendo lineração de H+ e Cl - , que são corrosivo mesmo para materiais normalmente passivados.

CORROSÃO EM FRESTAS

Corrosão em frestas

Base inadequada, perfil semi-enterrado Base inadequada (acúmulo de água)

SOLOSOs solos contêm umidade, sais minerais e bactérias. Alguns solos apresentam também, características ácidas ou básicas. O eletrólito constitui-se principalmente da água com sais dissolvidos.

Corrosão em áreas tensionadasNa região da dobra, nota-se maior grau de corrosão.

Barra com dobra tensionada

Corrosão em cordão de solda

Reservatório de agua com as emendas soldadas apresentado corrosão

CORROSÃO POR PITEÉ uma das formas de corrosão mais prejudiciais pois, embora afete apenas pequenas partes da superfície metálica, pode causar rápida perda de espessura do material metálico originando perfurações e pontos de concentração de tensões, ocasionando a diminuição de resistência mecânica do material e consequente possibilidade de fratura.

Exemplos de corrosão por Pite

Exemplos de corrosão por Pite

FOTOS DE CORROSÃO

ESCOLHA DO MÉTODO PARA A PROTEÇÃO CONTRA A CORROSÃO

• A proteção contra a corrosão necessita da produção e manutenção de uma camada sobre a base do material, tomando-o impermeável aos agentes corrosivos.

• Os métodos práticos adotados para diminuir a taxa de corrosão dos materiais metálicos podem ser esquematizados da seguinte forma:

a) Métodos que se fundamentam em revestimentos protetores- revestimentos com produtos da própria reação (tratamento químico ou

eletroquímico)- revestimentos metálicos- revestimentos orgânicos (tintas, resinas)- revestimentos inorgânicos (esmaltes, cimentos)

b) Métodos que se fundamentam na modificação do meio corrosivo- de aeração.- purificação ou diminuição da umidade do ar- emprego de inibidores.

c) Métodos que se fundamentam na modificação do processo- proteção catódica com anodos de sacrifício- proteção catódica com tensões elétricas impostas

d) Métodos baseados na modificação do metal- pelo aumento da pureza- pela adição de elementos-liga- pelo tratamento térmico

DETALHES ARQUITETÔNICOS PARA MINIMIZAÇÃO DA CORROSÃO

Elementos estruturais e os detalhes para melhor escolha contra a corrosão

DETALHES DE PROJETO

A) GEOMETRIA DOS COMPONENTE

A geometria da forma, bem como as condições superficiais dos componentes isolados, devem buscar sempre reduzir as condições para a manifestação das corrosões eletroquímicas. Alguns parâmetros geométricos são importantes para que estas condições sejam adquiridas, tais como:

• Superfícies planas e lisas;

• Geometrias curvas ao invés de angulares;

• É recomendável o arredondamento dos cantos e extremidades dos componentes;

• Ausência de drenagem no encontro das peças e geometria propícia à ocorrência de corrosão;

• Deve-se evitar ângulos obtusos e outros detalhes que dificultem o acesso à regiões localizadas;

• Deve-se evitar seções abertas na parte superior ou providenciar sistemas de escoamento para a água acumulada.

B) A UNIÃO ENTRE OS COMPONENTES

• Para não haver descontinuidade, a união através de soldas são mais indicadas para preservar a estrutura contra o processo de corrosão do que a união com parafusos;

• Os cordões contínuos são preferíveis à soldagem descontínua;

• Os cordões de solda côncavos são mais indicados;

• As ligações de topo são mais aconselhadas, sendo que, em caso contrário, deve-se optar por ligações que dificultem o acesso do meio agressivo;

• Deve-se proteger por vedação ou pintura eficiente as frestas geradas por sobreposição de componentes;

• Os contatos bimetálicos devem ser corretamente analisados;

• A interface do engaste de um componente metálico e um de concreto deve ser adequadamente tratado.

C) DETALHES GERAIS

• Ligações adequadas;

• Deve-se especificar aços com maior desempenho à corrosão para as estruturas de maior importância, aquelas que sejam mais complexas para a fabricação e aquelas que possuam dificuldade de montagem e desmontagem para manutenção;

• Não se deve misturar materiais de durabilidade diferentes em arranjos que não possam ser reparados;

• As partes das estruturas mais susceptíveis à corrosão devem ser visíveis e acessíveis;

• Deve-se evitar o contato da estrutura com ambientes mais agressivos;

• Quando possível, deve-se utilizar componentes inclinados, permitindo assim o escoamento de agentes agressivos;

• Após a montagem da estrutura, deve-se remover resíduos de graxa, óleo, argamassa, concreto, ou qualquer resíduo sólido que possa permitir a retenção de água, favorecendo o processo de corrosão; Aqueles resíduos que não puderem ser eliminados, devem ser protegidos por pintura.

PERFIS FORMADO A FRIO

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

DIMENSIONAMENTO DE PERFIS FORMADO A FRIO

• REGIDO PELA NORMAS: • ABNT NBR 14762:2010-”DIMENSIONAMENTO

DE ESTRUTURAS DE AÇO CONSTITUIDAS POR PERFIS FORMADO A FRIO”

• ABNT NBR 6355:2012-”PERFIS ESTRUTURAIS DE AÇO FORMADO A FRIO – PADRONIZAÇÃO”.

APLICAÇÃO

• Viavel em estruturas de pequeno e médio porte

Estrutura metálica construida com perfil de chapa dobrada

Estruturas de pequeno e médio porte

Estrutura metálica construida com perfil de chapa dobrada

Estruturas de pequeno e médio porte

Estrutura metálica construida com perfil de chapa dobrada

PARTICULARIDADES

• Maleabilidade das chapas permite grande variedades de seções transversais.

• Necessidade de amplo conhecimento sobre o seu comportamento estrutural, os conseitos aprendidos em resistência dos materiais não suficientes para compreender esse tipo de estrutura.

• Por serem constituidos de seção aberta, apresentam baixa rijidez torcional, podem apresentar probelmas de instabilidade.

ALGUNS EXEMPLOS DE SEÇÕES DE PERFIS FORMADO A FRIO

Perfil “U” Simples

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Perfil “U” Enrijecido

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Perfil “I” Simples

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Perfil “I” Enrijecido

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Perfil Caixa

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Perfil Cartola

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

Cantoneira Dobrada de Abas Iguais

Fonte: Catálogo Técnico Gravia

FABRICAÇÃO E PADRONIZAÇÃO DE PERFIS FORMADO A FRIO

• Processo contínuoo fabricação em série;o deslocamento longitudinal sobre roletes;

• Prensa dobradeirao A matriz dobradeira é prensada contra a chapa de aço,

obrigando-a a formar uma dobra;o Adequado para pequenas quantidades;

TIPOS DE AÇO

• A NBR 14762:2010 “Dimensionamento de estruturas de aço constituídas por perfis formado a frio – Procedimento” recomenda usar aço com qualificação estrutural e que tenha propriedades adequadas para o dobramento;

• Relação resistência a ruptura e a resistência Fu/fy ≥ 1,08;

• Caso o aço nao for padronizado, não usar no projeto tensões de escoamento (fy) maiores que 180 Mpa e tensão de ruptura (fu) maiores que 300 Mpa.

CONTINUA

A tabela apresenta os valores mínimos da resistência ao escoamento (Fy) e a resistência à ruptura (fu) de aços relacionado por Normas brasileiras referentes a chapas finas para uso estrutural.

CONTINUAÇÃO

EFEITO DO DOBRAMENTO NA RESISTÊNCIA AO ESCOAMENTO

• Ocorre estricção na região da dobra, as varaiações nas dimensões podem ser desconsideradas para efeito de dimensionamento;

• Elevação na direção do escoamento e de ruptura, diminuição da ductibilidade, ou seja, diminuição no patamar de escoamento;

antes da dobra

posterior a dobrapatamar deescoementomenor

patamar deescoemento

1

E

fy

fu

fy

Alteração nas propriedades do aço

Alteração do diagrama tensão x deformação na região da dobra

1y yc

y y

f fC

f f

2

0,192 0,068

3.69 0,819 1,79

u

y

u u

y yyc

fy f

f ff ff

frt

Δfy – acrescimo permitido à fyfy – resistência ao escoamento do aço virgem;fyc- resistência ao escoamento na região da curva;fu – resistência a ruptura do aço virgem;r – raio interno de dobramento;t – espessura ;C – relação entre a área total das dobras e a área total da seção para barras submetidas à compressão; ou relação entre a área das dobras da mesa comprimida e a área total da mesa comprimida para barras submetidas à flexão

Sendo:

“O aumento da resistência ao escoamento pode ser utilizado no dimensionamento de barras submetidas à compressão ou à flexão, que estejam sujeitas à redução de capacidade devido àq instabilidade local, conforme a equação”

Valores de Δfy, em função C, para aços com fy = 250 MPa (fu = 360 MPa), fy = 300 MPa (fu = 400 Mpa) e fy = 355MPa (fu = 490 MPa)

PADRONIZAÇÃO

• A norma ABNT NBR 6355:2012 – Perfis Estruturais de Formado a Frio – Padronização” estabelece os requisitos exigiveis dos perfis estruturais de aço formados a frio, com seção transversal aberta, tais como tolerância dimensionais, aspectos superficiais, acondicionamento, inspeção, etc.

PADRONIZAÇÃO

CONTINUA

• A designação normatizada para perfis é feita da segui nte forma: Tipo do perfil x dimensões dos lados x espessuras conforme a tabela

N

CONTINUAÇÃO

PADRONIZAÇÃO

.• A norma brasileira apresenta uma série comercial de perfis

formado a frio com chapas de espessuras entre 0,43 mm a 8,0 mm, indicando suas caracterísiticas geométricas, pesos e tolerância de fabricação.

Tabela exemplo