Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
CORROSÃO EM TUBULAÇÕES DE COBRE UTILIZADAS
PARA CONDUÇÃO DE ÁGUA
Sidney Oswaldo Pagotto Júnior, Zehbour Panossian, Silvia V. Neves de Freitas
DIVISÃO DE METALURGIA - INSTITUTO DE PESQUISAS
TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO S.A.
Valdecir Angelo Quarcioni, Fabiano Ferreira Chotoli
DIVISÃO DE ENGENHARIA CIVIL - INSTITUTO DE PESQUISAS
TECNOLÓGICAS DO ESTADO DE SÃO PAULO S.A.
6°° COTEQ Conferência sobre Tecnologia de Equipamentos
22°° CONBRASCOR – Congresso Brasileiro de Corrosão
Salvador – Bahia
19 a 21 de agosto de 2002
As informações e opiniões contidas neste trabalho são de exclusiva responsabilidade
dos autores.
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SINÓPSE
Nos últimos anos, foram constatados vários casos onde a corrosão localizada em
tubos de cobre originou vazamentos e sérios problemas aos seus usuários. Este
trabalho apresenta dois casos recentes de corrosão em tubos de cobre utilizados em
redes de chuveiros automáticos para combate a incêndio (sprinklers ) estudados pelo
Laboratório de Corrosão e Tratamento de Superfície do IPT. Para tal, realizou-se um
amplo levantamento bibliográfico, ensaios e análises nos materiais colhidos nos dois
casos e ensaios de simulação realizados em Laboratório, cujos resultados iniciais
também serão apresentados. Concluiu-se que a corrosão na rede de sprinklers dos
casos estudados foi determinada pelo uso excessivo de fluxo de solda de
características agressivas durante a montagem da rede, somado à presença de
sujidades remanescentes no interior da tubulação de cobre e a condiç ão de
estagnação da água. Através dos ensaios de simulação, constatou-se que a aplicação
de fluxo de solda em excesso causa um aumento significativo nos teores de íons
cloreto, zinco, amônia, ferro e sólidos dissolvidos na água de abastecimento retida no
interior da tubulação.
Palavras chaves: tubulação de cobre, sprinklers , corrosão, fluxo de solda, sujidades
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1. INTRODUÇÃO
O cobre é um material amplamente utilizado nos mais variados campos da atividade
humana, basicamente devido a sua capacidade de associar uma boa resistência a
corrosão a propriedades mecânicas desejáveis. Uma utilização comum do cobre é na
confecção de tubos para a condução de água. Neste caso, é usual seu emprego no
transporte de água potável e em redes de chuveiros automáticos para combate a
incêndio ( sprinklers ).
Nos últimos anos, o Laboratório de Corrosão e Tratamento de Superfície do IPT
estudou vários casos onde a ocorrência de corrosão localizada em tubos de cobre
originou vazamentos que acarretaram sérios problemas aos seus usuá rios.
Recentemente, foram estudados dois casos de falhas em redes de sprinklers ,
causados por uso excessivo de fluxo de solda, a saber:
• caso “A”: ocorrido em um prédio comercial de 25 andares, localizado na cidade
de São Paulo que utilizava tubos de cobre na rede de sprinklers e na rede de água
potável. Decorridos 4 anos da instalação das tubulações de cobre, a rede de
sprinklers apresentou vazamentos em diferentes andares do prédio, não sendo
constatados problemas na rede de água potável;
• caso “B”: ocorrid o em um prédio de 12 andares, também localizado na cidade de
São Paulo que também utilizava tubos de cobre na rede de sprinklers e na rede de
água potável. Decorridos 2 anos da instalação da tubulação de cobre, foi
constatada a ocorrência de furos localizados na posição horizontal da rede de
sprinklers , não sendo constatados problemas na tubulação de água potável.
Este trabalho tem por objetivo apresentar estes dois casos práticos, nos quais as
falhas na tubulação de cobre foi causada por uso excessivo de fluxo de solda,
juntamente como os resultados parciais dos ensaios de simulação em laboratório que
estão em andamento.
2. CASOS DE FALHA EM TUBULAÇÃO DE SPRINKLERS
2.1 Metodologia
Os dois casos de falha estudados ocorreram na rede de sprinklers , determinando a
ocorrência de vazamentos devido a perfuração dos tubos. Para determinar as causas
das falhas ocorridas nestes dois edifícios, foram coletadas diversas amostras, a saber:
• caso “A”: tubos de água potável, da rede de sprinklers e amostras de água,
colhidas em diferentes pontos; e
• caso “B”: tubos da rede de sprinklers 1.
No caso “A”, foram efetuados os seguintes ensaios e análises:
• nos tubos: exame visual, exames metalográficos dos tubos da rede de sprinklers
e de água potável, análise química qualitativa dos elementos presentes nos
produtos de corrosão por energia dispersiva, via microscópio eletrônico de
1
Neste caso, apenas as amostras da tubulação da rede de sprinklers foram fornecidas pelo Cliente,
assim como os resultados da análise química da água, efetuada por terceiros.
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•
varredura e análise química para determinação dos compostos presentes nos
produtos de corrosão por difratometria de raio -X;
na água: análise química da água retida no interior da tubulação da rede de
sprinklers e da caixa d’água, que entra na tubulação de sprinklers .
Para o caso “B”, foram efetuados os seguintes ensaios e análises:
• nos tubos: exame visual, exames metalográficos dos tubos da rede de sprinklers ,
análise química qualitativa dos elementos presentes nos produtos de corrosão
dos tubos por energia dispersiva, via microscópio eletrônico de varredura e
análise química para determinação dos compostos presentes nos produtos de
corrosão por difratometria de raio -X.;
• na água: neste caso, já havia sido trocada a água no interior da tubulação da rede
de sprinklers deste prédio. A água retirada foi enviada para análise química
pelos responsáveis do edifício, sendo uma cópia dos resultados fornecida
posteriormente.
Foram, ainda, realizados alguns ensaios preliminares, visando avaliar o efeito da
presença do fluxo de solda no tubo de cobre, e ensaios de simulação, que estão em
andamento.
2.1 Exames visuais
Nos exames visuais realizados no caso “A”, foi possível observar no interior da
tubulação de água potável a presença de uma camada de produtos de corrosão
esverdeados. Já no interior dos tubos da rede de sprinklers foram encontrados outros
tipos de depósitos, de diferente coloração (brancos, amarelos e pretos), além de
pontos de corrosão localizada. também foi constatada a presença, nos tubos de
condução de água potável e na tubulação de sprinklers , de restos do fluxo de solda
utilizado durante a instalação da tubulação. Ao analisar uma das amostras da
tubulação de sprinklers , verificou-se um fato importante: o material que escorreu da
gota de fluxo deixou um rastro branco (resíduos de fluxo mais produtos de corrosão)
na região central do tubo. Já na extremidade desta tubulação de sprinkler, no ponto
onde o mesmo foi soldado ao cotovelo, verificou-se a presença de corrosão
localizada (Figura 1). Provavelmente neste ponto houve acúmulo de resíduos de
fluxo de solda, o que causou a corrosão. Nos exames visuais realizados no caso “B”,
verificou-se no interior da tubulação de sprinklers a presença de uma camada de
produtos de corrosão de cor escura, com pontos onde havia a presença de produtos de
corrosão esverdeados e, freqüentemente, pites. Além disto, foi possível observar a
presença de manchas no interior da tubulação, formadas a partir do arraste de
material que ficou retido no interior da tubulação após a sua instalação, tal como
fluxo de solda. Uma fato importante pode ser observado: os produtos de corrosão
esverdeados formaram-se nas extremidades laterais das manchas, onde foram
encontrados vários pites (ver Fotografia 2).
2.2 Análise metalográfica
A análise metalográfica realizada nas seções transversais dos tubos de cobre da rede
de sprinklers, tanto para o caso “A“ como para o caso “B“, apresentaram regiões
com corrosão localizada e a formação de pites perfurantes.
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2.3 Análise por energia dispersiva
Analisando as amostras do caso “A” por energia dispersiva, através do microscópio
eletrônico de varredura, foi possível constatar a presença de picos elevados dos
seguintes elementos: oxigênio, cobre, magnésio, alumínio, silício, fósforo, chumbo,
estanho, enxofre, cloro, ferro, cálcio e zinco. Destes, destacam-se o cloro e o zinco,
provavelmente oriundos do fluxo de solda utilizado no processo de soldagem da
tubulação, uma vez que é muito comum a adição de cloreto de zinco e amônia em
fluxos de solda. No caso “B”, as amostras coletadas apresentaram picos elevados
para os mesmos elementos, com exceção do zinco, que não foi detectado. Isto é uma
evidência de que o fluxo de solda utilizado neste caso não continha cloreto de zinco,
mas apenas cloreto de amônia.
2.4 Análise por difratometria de raio-X
Na análise por difratometria de raio -X realizada nas amostras do caso “A”, verificouse a presença de óxido de cobre (I e II), material não-cristalino (provavelmente
resíduo do fluxo de solda) e silicato de cálcio hidratado, indício da presença de restos
de cimento no interior da tubulação.
Na análise por difratometria de raio-X realizada nas amostras do caso “B”, os
principais produtos de corrosão encontrados nos produtos de corrosão presentes no
interior da rede de sprinklers eram compostos por óxidos, sulfatos e carbonatos de
cobre, além de, possivelmente, cloreto de cobre. A formação de um composto a base
de cloro (cloreto de cobre) pode ser explicada pela presença do elemento cloro no
fluxo de solda, conforme já constatado nas análises por energia dispersiva realizadas.
2.4 Análise química da água colhida
Em relação ao caso “A”, foram analisadas as seguintes amostras:
• água retirada de um sprinkler do 24o andar;
• água retirada de um sprinkler do 13o andar; e
• água retirada na saída da caixa d’água.
Os resultados obtidos estão apresentados na Tabela 1. Verificou-se que a água retida
no interior dos sprinklers apresentou um pH mais ácido (6,7 e 7,8) do que a água
proveniente da caixa d’água (8,3). Uma hipótese para explicar a diminuição do pH
seria a presença de restos do fluxo de solda na tubulação, pois o mesmo apresenta um
caráter ácido, justamente para remover óxidos que estejam presentes nos conjuntos
metálicos a serem soldados. Além do valor do pH, verificou-se ainda que:
• a água colhida nos sprinklers apresentou uma concentração de amônia maior que
a água da caixa d’água. A presença de amônia deve estar relacionada com a
presença de fluxo de solda, visto que, conforme já citado no item 2.3, é muito
comum a adição de cloreto de zinco e amônia o fluxo de solda;
• a água colhida no sprinkler do 13o andar apresentou maior teor de sulfatos e
menor teor de íons cloreto, em comparação com a água colhida na água da caixa
d’água. Não se conseguiu identificar uma razão para tal.
Em relação ao caso “B”, conforme já citado anteriormente, não foi possível obter
amostras da água que ficou retida na tubulação, pois a rede de sprinklers havia sido
totalmente esvaziada. Assim, para que este aspecto pudesse ser analisado, foi
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fornecida uma cópia do laudo técnico emitido pela empresa responsável pelas
análises químicas na água coletada antes do esvaziamento da rede. Estas amostras
foram coletadas em quatro pontos distintos, a saber:
• Ponto A: água fria coletada no hidrômetro;
• Ponto B: água fria coletada na caixa d’água;
• Ponto C: água quente coletada em um ponto de consumo; e
• Ponto D: água fria coletada na rede de sprinklers.
Os resultados obtidos encontram-se na Tabela 2. A partir destes resultados,
verificou-se que a água coletada na rede de sprinklers (Ponto D) apresentou uma
dureza total inferior à dureza da água nos demais pontos coletados (A, B e C), além
de menores teores de íons cloreto, sílica solúvel, sulfatos e sólidos totais dissolvidos.
A água coletada no ponto D apresentou, ainda, um maior teor de cobre total e de
turbidez.
3. ENSAIOS EM LABORATÓRIO
3.1 Ensaios preliminares
Conforme descrito no item 2.1, foi observada a presença de manchas no interior das
amostras da rede de sprinklers coletadas, em ambos os casos. Após avaliar a
aparência deste material nas amostras analisadas e considerando que a análise por
energia dispersiva indicou a presença de cloro nestas manchas, concluiu-se que tais
produtos seriam restos do fluxo de solda utilizado no processo de soldagem. Assim,
decidiu-se pela realização de alguns ensaios e análises exploratórios, de maneira a
verificar se a presença de resíduos de fluxo de sold a interferiu no processo corrosivo.
Desta forma, foram adquiridos no mercado dois fluxos de solda, de diferentes
fabricantes, sendo escolhidas amostras dos produtos mais comumente vendidos pelas
lojas especializadas. No rótulo de uma das amostras, havia a indicação da presença
de cloreto de zinco e amônia na composição do fluxo. Outro dado importante era a
observação, também no rótulo, de que após a soldagem as superfícies metálicas
deveriam ser limpas, para evitar uma corrosão posterior. Com estes dois fluxos foi
realizado o seguinte ensaio: foram cortados dois corpos-de-prova de tubo de cobre,
com cerca de 50 mm de comprimento cada. Estes corpos-de-prova foram
desengraxados e decapados em ácido nítrico, de maneira a limpar a sua superfície. A
seguir, foi realizado o seguinte procedimento:
• depositou-se, na superfície interna dos dois corpos-de-prova, certa quantidade de
fluxo de solda “A” e “B”;
• os dois corpos-de-prova foram aquecidos, de forma a derreter o fluxo, simulando
um processo de soldagem comumente utilizado em processos desta natureza.
Após o resfriamento dos corpos-de-prova, estes foram analisados com o auxílio do
microscópio eletrônico de varredura, de maneira a se identificar os elementos
presentes em cada uma deles. Verificou-se, pelos resultados obtidos, a presença de
cloro e zinco nos produtos de corrosão formados nos dois corpos-de-prova ensaiados.
Estes resultados confirmam a hipótese de que o cloro, detectado nas análises por
energia dispersiva, é proveniente do fluxo de solda utilizado.
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Para verificar o efeito da aplicação do fluxo de solda no processo corrosivo, foi
realizado outro ensaio: foram cortados cinco corpos-de-prova de tubo de cobre, com
cerca de 50 mm de comprimento cada. Estes corpos-de-prova foram desengraxados e
decapados em ácido nítrico, de maneira a limpar a sua superfície. A seguir, foi
realizado o seguinte procedimento:
• depositou-se, com o auxílio de um bastão de vidro, certa quantidade de fluxo de
solda “1” na superfície interna de dois corpos-de-prova. Um dos corpos-deprova foi aquecido, de forma a derreter o fluxo, simulando um processo de
soldagem. O outro corpo-de-prova não foi aquecido;
• repetiu-se este procedimento, para outros dois corpos-de-prova, utilizando-se o
fluxo de solda “2”;
• no quinto e último corpo-de-prova, nenhum fluxo foi colocado.
Após aguardar o resfriamento dos corpos-de-prova que foram aquecidos, cada um
deles foi colocado em um béquer contendo cerca de 200 mL de água potável. No
exame visual, realizado pouco tempo após sua imersão, foi verificado que:
• o corpo-de-prova no qual não havia sido aplicado o fluxo de solda apresentava
um escurecimento homogêneo em toda sua superfície interna 2;
• os corpos-de-prova nos quais havia sido aplicado o fluxo de solda sem
aquecimento já apresentavam mudança na coloração de sua superfície interna.
Na região central, permaneceu uma certa quantidade de fluxo de solda nãoderretido;
• os corpos-de-prova nos quais havia sido aplicado o fluxo de solda com
aquecimento também apresentavam mudança na coloração de sua superfície
interna, além de pequenos depósitos claros. Não era possível observar a presença
de restos do fluxo de solda.
Passados trinta dias de sua imersão, um novo exame visual foi realizado:
• o corpo-de-prova no qual não havia sido aplicado o fluxo de solda apresentava
uma camada de produtos de corrosão escuros cobrindo de maneira uniforme a
sua superfície interna;
• os corpos-de-prova nos quais havia sido aplicado o fluxo de solda sem
aquecimento apresentavam a superfície interna com aspecto não-uniforme. Parte
de sua superfície coberta por produtos de corrosão escuros, tal como na amostra
anterior. Parte da superfície interna apresentava um aspecto brilhante, sem sinais
de oxidação. Na região central, havia uma certa quantidade de fluxo de solda não
derretid o, que apresentava um tom esverdeado;
• os corpos-de-prova nos quais havia sido aplicado o fluxo de solda com
aquecimento também apresentavam uma superfície interna com um aspecto nãouniforme, sendo possível observar regiões com manchas claras e escuras, regiões
aparentemente sem oxidação e depósitos de cor branca.
Assim, verificou-se que a presença do fluxo de solda influi de maneira importante na
formação da camada de produtos de corrosão na superfície interna do tubo.
2
A superfície externa não foi avaliada .
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3.2 Ensaios de simulação
De maneira a simular a condição de instalação e utilização de uma rede de sprinklers ,
decidiu-se montar redes com e sem circulação de água, para duas situações distintas:
em uma, o fluxo de solda foi aplicado corretamente, com uso de um pincel, evitando
sua colocação em excesso. Na outra situação, o fluxo foi aplicado imergindo a ponta
do tubo na lata de fluxo, o que acarretou a presença de excesso de fluxo retido no
interior da tubulação. Todas as operações de soldagem foram executadas por um
soldador experiente, sendo a superfície a ser soldada preparada com uso de palha de
aço, procedimento comumente utilizado. Desta forma, foram montados 4 redes:
• rede 1: tubos de cobre soldados corretamente, sem excesso de fluxo, com
circulação de água;
• rede 2: tubos de cobre soldados corretamente, sem excesso de fluxo, sem
circulação de água;
• rede 3: tubos de cobre soldados incorretamente, com excesso de fluxo, com
circulação de água; e
• rede 4: tubos de cobre soldados incorretamente, com excesso de fluxo, sem
circulação de água.
A água utilizada no preenchimento da tubulação foi analisada, sendo a rede mantida
fechada por 30 dias. Ao final deste período, a água que ficou retida nas redes 2 e 4
foi recolhida e enviada para análise, de forma a comparar os resultados desta análise
com os resultados da água que foi introduzida no início do ensaio (ver Tabela 3). De
acordo com estes resultados, verificou-se um aumento significativo no teor de íons
cloreto, zinco, amônia, ferro e sólidos dissolvidos nas amostras de água analisadas
após os 30 dias de ensaio. O aumento dos teores de íons cloreto, zinco, amônia e
sólidos dissolvidos foi significativamente maior na amostra de água o fluxo foi
aplicado por imersão, em comparação com a amostra de água retirada da tubulação
onde o fluxo foi aplicado por pincelamento.
De maneira a analisar o aspecto interno das tubulações ensaiadas, foram retiradas
amostras de cada uma das redes (1, 2, 3 e 4), secionando-se a seguir as amostras em
sua seção longitudinal. O exame visual permitiu observar que os tubos onde houve
um excesso de fluxo retido apresentavam uma maior quantidade de produtos de
corrosão em sua superfície interna. Também foi possível observar a presença de
pontos de corrosão avermelhados, com restos de material similar a palha de aço
utilizada no preparo da junta a ser soldada
Uma análise por energia dispersiva, realizada nos produtos de corrosão formados no
interior dos tubos ensaiados, constatou a presença dos elementos cloro e zinco em
todas as amostras analisadas (redes 1, 2, 3 e 4). Embora tenha sido constatada a
presença de cloro e zinco nos produtos de corrosão, não foi verificada a presença de
pites nestas amostras. Isto pode ser explicado pelo curto período de ensaio (30 dias).
Está prevista a retirada de amostras com um prazo maio r, quando então poderá ser
verificado em quais redes houve o desenvolvimento de pites. Na análise realizada
nos produtos de corrosão avermelhados, constatou-se a presença do elemento ferro,
confirmando a hipótese que o material ali encontrado é proveniente da palha de aço
utilizada no preparo da superfície para junção da tubulação.
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4. ANÁLISE DOS RESULTADOS
4.1 Casos de corrosão
Nos exames visuais realizados nas amostras do caso “A”, a olho desarmado, foi
possível observar a presença de produtos de corrosão esverdeados nos tubos de água
potável. As amostras retiradas dos sprinklers não apresentavam esta camada,
encontrando-se, porém, outros tipos de depósitos na forma de diferente coloração
(brancas, amarelas e pretas), além de pontos de corrosão localizada. Também foi
possível constatar a presença, tanto nos tubos de condução de água potável quanto na
rede de sprinklers , de restos do fluxo utilizado nas operações de soldagem da
tubulação. Já nas amostras dos tubos da rede de sprinklers do caso “B”, o exame
visual constatou a presença de uma camada de produtos de corrosão de cor escura,
com pontos onde havia a presença de produtos de corrosão esverdeados e,
freqüentemente, pites. Além disto, também foi observada a presença de restos do
fluxo utilizado nas operações de soldagem da tubulação.
A análise das amostras colhidas no caso “A” por energia dispersiva, através do
microscópio eletrônico de varredura, constatou a presença de uma picos elevados de
elementos presentes nos produtos de corrosão formados, com destaque para o cloro e
o zinco, os quais tiveram a sua origem atribuída ao fluxo de solda utilizado no
processo de soldagem da tubulação. Para as amostras colhidas no caso “B“, os picos
dos elementos identificados foram praticamente os mesmos, com exceção ao
elemento zinco, que não foi detectado. De acordo com Myiers (1994), o fato de não
ter sido encontrado o elemento zinco nestas análises indica que o fluxo utilizado
continha apenas cloreto de amônia.
Em relação ao resíduo do fluxo de solda utilizado, a literatura (MYIERS,1994) cita
que 15% a 20% dos casos de falha em tubulação de cobre são causados pelo fluxo de
solda. Segundo o autor, uma vez iniciado o processo de corrosão devido ao fluxo de
solda (ou ao ingrediente ativo presente no fluxo, no ca so, o cloro), a ocorrência dos
pites é facilitada pela presença de oxigênio dissolvido na água, assim como pela
formação de ácido hidroclorídrico dentro do pite. Outro aspecto importante abordado
pela literatura em relação ao fluxo de solda se refere a seu uso em excesso. Segundo
Myiers (1994), quando o instalador da tubulação imerge a ponta do tubo no fluxo de
solda, ao invés de pincelar uma fina camada do produto na região da junta, pode-se
esperar que o fluxo crie uma trilha de pites no sentido do escorrimento do resíduo, tal
como foi observado nestes estudos. Neste caso, pode-se encontrar os pites
localizados na periferia do resíduo do fluxo, conforme observado na Fotografia 2. Os
pites induzidos por fluxo de solda podem, então, ser identificados por aná lise de
energia dispersiva: o elemento cloro é detectado no interior dos pites, tal como foi
verificado nas análises realizadas no interior dos pites analisados.
Também a Norma ASTM B 828:00 faz observações importantes a respeito da
maneira correta de se aplicar o fluxo de solda: deve-se aplicar uma fina camada de
fluxo com o auxílio de um pincel, logo após a limpeza inicial das juntas a serem
soldadas. A Norma ainda adverte que a aplicação do fluxo deve ser feita com
cuidado, pois é sabido que a presença de resíduos do fluxo no interior do tubo causa
corrosão e perfuração da parede do tubo logo após a rede ter sido instalada. Desta
forma, verifica-se que a aplicação do fluxo de solda, quando da instalação da
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tubulação de cobre, deve ser feita cuidadosamente, pois o excesso de fluxo é uma das
causas de corrosão em tubulações de cobre.
Outro aspecto importante, em relação ao fluxo, diz respeito a sua agressividade.
Existe um grande número de fluxos de solda a venda no mercado, uns mais
agressivos e outros menos agressivos. A utilização de um fluxo de solda menos
agressivo poderia ajudar a diminuir o problema da corrosão na tubulação de cobre.
Em relação à agressividade do fluxo de solda, a norma ASTM B 813:00 especifica
que seu resíduo deve ser lavável e não-corrosivo, após encerrados os trabalhos de
soldagem. Para verificar a sua corrosividade, esta Norma recomenda a realização de
um ensaio específico. Desta forma, é possível buscar, dentre os fluxos de solda
disponíveis no mercado, um fluxo com características menos-agressivas.
Pelo exposto, conclui-se que a corrosão dos tubos de cobre, nos dois casos em
estudo, ocorreu devido à utilização de fluxo de solda agressivo em excesso. No
entanto, é importante ressaltar o fato de que, nos dois casos estudados, a tubulação de
água potável dos edifícios também era composta por tubos de cobre, que não
apresentaram problemas. Este fato está diretamente relacionado com a lavagem dos
resíduos do fluxo. Muito provavelmente, os resíduos do fluxo utilizado na tubulação
de cobre em estudo eram facilmente laváveis pela água. Esta deve ter sido a razão da
não-perfuração da tubulação de água potável, pois neste caso a água circulou e
removeu os resíduos do fluxo de solda, ao passo que no caso da rede de sprinklers a
água ficou estagnada.
A análise dos produtos de corrosão por difratometria de raio-X permitiu constatar a
presença de resíduos de cimento (caso “A’) e a outras sujidades (casos “A” e “B”) na
rede de sprinklers . A importância da remoção destas sujidades está diretamente
ligada a formação de uma camada de óxidos de cobre com características protetoras.
Sabe-se que a resistência à corrosão de uma tubulação de cobre, quando utilizada na
condução de água, é garantida pela formação de uma camada uniforme, compacta e
adere nte, constituída basicamente de óxido cuproso, que age como uma barreira entre
o metal e o meio de exposição (água). No entanto, se esta barreira apresentar
descontinuidades, ou se suas características protetoras não puderem ser mantidas, o
cobre e suas ligas poderão sofrer corrosão tanto generalizada como localizada. Neste
último caso, a corrosão por pite constitui uma das formas mais comuns de ataque
localizado do cobre em contato com a água. De acordo com a literatura
(Wagner,1990), a presença de resíduo s na superfície de da tubulação de sprinklers e
uma pobre drenagem pode causar problemas de corrosão.
Desta forma, como foi constatada a presença de sujidades nas amostras analisadas,
pode-se concluir que a presença destes elementos na superfície interna dos tubos em
estudo, nos quais a água não circulava, também contribuiu para a ocorrência de um
processo de corrosão localizada no interior da tubulação de sprinklers .
Além da análise dos produtos de corrosão presentes na tubulação de cobre, também
foram realizadas análises químicas das amostras de água, com o intuito de verificar
sua possível influência na corrosão ocorrida na rede de sprinklers . Para poder discutir
a influência da água no processo corrosivo do presente estudo, convém fazer algumas
considerações a respeito dos mecanismos de corrosão do cobre em contato com água
potável.
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A resistência à corrosão dos tubos de cobre em água potável está diretamente
relacionada com a formação de uma camada uniforme de produtos de corrosão
insolúveis. Se a água não for capaz de formar produtos de corrosão insolúveis, o
cobre pode sofrer intensa corrosão generalizada. Se, por outro lado, a água for capaz
de formar produtos de corrosão insolúveis, o cobre poderá apresentar um excelente
desempenho, se a camada formada for compacta e uniforme, ou poderá apresentar
corrosão localizada por pite, se a camada formada não for compacta e uniforme e/ou
se esta camada sofrer danificação localizada.
De acordo com a literatura, as características da água devem ser consideradas em
função do tipo de corrosão. Assim, os parâmetros considerados para a ocorrência de
corrosão generalizada são diferentes dos parâmetros correlacionados com corrosão
localizada tipo pite. Também deve-se levar em conta a temperatura da água, se é fria
ou quente. Para o caso de corrosão generalizada e corrosão por pite em água quente,
existe um consenso sobre os parâmetros a serem considerados para verificar a
agressividade da água. No entanto, há muita controvérsia quanto aos parâmetros a
serem consid erados quando a corrosão é por pite em água fria, existindo inclusive
autores que afirmam que esta questão não está ainda bem definida (Broo, 1997).
Na realidade, a principal razão da ocorrência de corrosão por pite em água fria está
relacionada com o estado da superfície do cobre antes de entrar em contato com a
água. Sujidades presentes, provenientes do processo de instalação da tubulação de
cobre, tais como resíduos de material de construção e metal e fluxo de solda, agem
como agentes que impedem a formação de uma camada com características
protetoras. Isto significa que uma mesma água pode determinar a corrosão por pite
em uma tubulação e não em outra. Isto, inclusive, explica as controvérsias
encontradas na literatura. A título de informação, a seguir estão apresentadas
indicações dos parâmetros de água citadas na literatura que aumentam a
probabilidade de ocorrência de corrosão por pite em água fria, enfatizando os casos
onde há controvérsia:
• a presença de cloro residual em águas tratadas de abastecime nto público
favorecem a ocorrência deste tipo de corrosão (Royuela, 1993);
• segundo Fisher (1995), os íons cloretos favorecem a ocorrência deste tipo de
corrosão. No entanto, de acordo com a norma DIN 50:930:1993 – parte 5 e
Alhajji (1996), o aumento do teor de íons cloreto diminui a probabilidade de
ocorrência deste tipo de corrosão;
• a presença de compostos orgânicos de natureza inibidora em água de superfície
diminuem a probabilidade de ocorrência deste tipo de corrosão (Royuela, 1993);
• segundo Alhajji (1996), altos teores de bicarbonato favorecem a ocorrência
deste tipo de corrosão. No entanto, de acordo com a norma DIN 50:930:1993 –
parte 5, a presença de bicarbonato reduz a probabilidade de ocorrência deste
tipo de corrosão;
• o aumento do teor de sulfato aumenta a probabilidade ocorrência deste tipo de
corrosão (DIN 50:930:1993);
• o aumento do teor de íons nitrato aumenta a probabilidade de ocorrência deste
tipo de corrosão (DIN 50:930:1993).
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Tecnologia de Equipamentos
4.2 Ensaios em laboratório
Em relação aos ensaios conduzidos em laboratório, constatou-se pelos ensaios
preliminares (item 3.1) que a presença do fluxo de solda influi de maneira importante
na formação da camada de produtos de corrosão na superfície interna do tubo. Este
fato é, incontestavelmente, um indicativo da influência do fluxo de solda no processo
corrosivo: camadas não-uniformes favorecem a ocorrência de processos corrosivos.
Os resultados obtidos nos ensaios de simulação (Item 3.2) permitem afirmar que
imersão da ponta do tubo na lata de fluxo e conseqüente excesso de fluxo pode vir a
causar uma alteração considerável nas características da água que fica retida no
interior da tubulação. Finalmente, foi constada a presença do elemento ferro,
oriundo da palha de aço utilizada no preparo da superfície para soldagem, nos
produtos de corrosão avermelhados presentes no interior da tubulação.
5. CONCLUSÕES
Com base nos casos estudados e nos exames e análises realizados em laboratório,
conclui- se que:
• a corrosão constatada na rede de sprinklers dos casos em estudo foi determinada
pelo uso excessivo de fluxo de solda de características agressivas durante a
montagem da rede, somado à presença de sujidades remanescentes no interior da
tubulação e a condição de estagnação da água no interior da rede de sprinklers;
• nos ensaios de simulação, constatou-se que a aplicação de fluxo de solda em
excesso causou um aumento significativo nos teores de íons cloreto, zinco,
amônia, ferro e sólidos dissolvidos presentes na água de abastecimento retida no
interior da tubulação;
• constatou-se a presença do elemento ferro, oriundo da palha de aço utilizada no
preparo da superfície para soldagem, nos produtos de corrosão avermelhados
presentes no interior da tubulação.
6. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
MYERS, J.R.; COHEN, A. Soldering Flux-Induced pitting of Copper Water Lines.
Materials Performance, USA, V. 33, n. 10, P. 62-63, 1994.
ASTM B 828:2000 – Making Capillary Joints by Soldering of Copper and Copper
Alloy tube and fittings. West Conshohoken, PA, USA.
ASTM B 813:2000 – Liquid and Paste Fluxes for Soldering of Copper and Copper
Alloys. West Conshohoken, PA, USA.
WAGNER, J.; YOUNG, W.T. – Corrosion in building water systems. Materials
Performance , USA, p. 40-46, 1990.
BROO, A.E., BERGHULT, B., HEDBERG, T. – Copper Corrosion in drinking
water distribution systems – The influence of water quality. Corrosion Science, Vol.
39, nr 6, p. 1119-1132, 1997.
ROYUELA, J.J.; OTERO, E. – The assessment of short data of pipe corrosion in
drinking Water – II. Copper. Corrosion Science , Vol. 34, nr 10, p. 1595-1606, 1993.
Sair
6ª Conferência sobre
Tecnologia de Equipamentos
FISCHER, W.R.; WAGNER, D.; SIEDLAREK, H. – Microbiologically Influenced
Corrosion in Potable Water Instalations – Na Eengineering Aproaching to
Developing Countermeasures. Materials Performance, V. 34 p. 50-54, 1995.
DIN 50 930:1993 – parte 5. Korrosionverhalten von metallischem Werkstoffen
gegenüber Wasser. Berlin.
ALHAJJI, J.N., REDA, M.R. - Role of solution chemistry on corrosion of copper in
synthetic solutions: effect of bicarbonate ion concentration on uniform and localized
attack. BRITISH CORROSION JOURNAL, 31, (2), P. 125-131 1996.
7. AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem à ELUMA S.A. INDÚSTRIA E COMÉRCIO pelo
fornecimento do material (tubos e conexões) utilizado nos ensaios laboratoriais e
pelo apoio técnico para a montagem das redes simulando uma rede de sprinklers .
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TABELA 1 – Análise química na água coletada (caso “A”)
Aspecto analisado
Ponto de coleta da amostra
Sprinkler do
Sprinkler do Caixa d’água
24o andar
13o andar
pH (a 24,5 o C)
6,7
7,8
8,3
Alcalinidade a fenolftaleína*
0,0
0,0
0,0
Alcalinidade ao metilorange*
24,6
29,0
34,5
Bicarbonato (HCO 3-- ), em mg/L**
30,0
35,4
42,1
Dureza total, em mg CaCO3 /L
67,1
96,4
74,0
Íons cloreto (Cl ), em mg/L
32,0
18,8
34,8
2Íons sulfato (SO 4 ), em mg/L
12,7
31,7
16,7
Cobre (Cu), em mg/L
0,2
< 0,1
< 0,1
Ferro (Fe), em mg/L
<1
<1
<1
Silício (Si), em mg/L
<5
<5
<5
Amônia (NH4 +), em ppm
1,7
3,5
< 1,2
* em mg CaCO3/L
** Nota: valor calculado a partir da alcalinidade ao metilorange.
TABELA 2 – Análise química na água coletada (caso “B”)
Aspecto analisado
Ponto de coleta da amostra
pH
Alcalinidade total*
Dureza total*
Íons cloreto (Cl- ), em mg/L
Sílica solúvel
Sulfatos
Ferro total
Alumínio total
Zinco total
STD
Cobre total
Amônia (NH4 +), em ppm
Turbidez
Condutividade
* Como mg CaCO3 /L.
Unidade
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
ppm
NTU
µohm
A
7,6
30,0
58,0
42,6
6,50
16,94
0,01
0,02
0,01
144,1
0,01
0,0
0,28
192,2
B
8,0
30,0
60,0
56,8
6,17
19,87
0,01
0,01
0,01
158,2
0,01
0,0
0,31
211,0
C
7,61
40,0
60,0
49,7
5,46
20,58
0,01
0,0
0,0
159,7
0,36
0,0
0,33
213,0
D
7,47
40,0
26,0
35,5
0,77
7,93
0,01
0,01
0,01
127,6
2,15
0,0
1,57
170,2
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TABELA 3 – Análise química da água (ensaios de simulação)
Ensaios
Sólidos Dissolvidos, em ppm
Amônia (NH4+), em ppm
Ferro (Fe), em ppm
Zinco (Zn), em ppm
Cobre (Cu), em ppm
Íons cloreto (Cl- ), em ppm
Inicial
71,8
0,9
0,0
0,0
0,0
10,2
Amostra de água
Rede 2
204,3
1,6
1,7
39,1
0,3
66,0
Rede 4
1252,5
10,2
0,8
439,5
0,4
542,2
2
1
1
3
Figura 1: esquema do sprinkler analisado, apresentando as regiões onde a amostra
foi cortada (1), o ponto onde havia a gota de fluxo e a mancha branca (2) e onde o
resíduo do fluxo se acumulou, causando a ocorrência de corrosão localizada (3).
Fotografia 1: aspecto da mancha, no sentido
longitudinal do tubo. Observam-se os produtos
de corrosão esverdeados nas extremidades
laterais desta mancha
Fotografia 2: aspecto visual da região na
extremidade da mancha. Observa-se a presença
de produtos de corrosão esverdeados e muitos
pites