Análise de sais solúveis em superfícies
metálicas para pintura
Autor:
Alberto Pires Ordine (Eletrobras Cepel)
Dez/2014
Colaboradores
Fernando Fragata
Celso Gnecco (Sherwin Williams)
Roberto Mariano (Akzo Nobel / International)
William Saura (WS)
Equipe da área de corrosão do Cepel:
Alan Azevedo
Cristina Amorim
Elber Bendinelli
Marcos Sá
Yuri Café
Introdução
Preparação de superfície
É uma importante etapa na aplicação de um esquema de pintura,
com o objetivo de proteger superfícies metálicas frente à corrosão.
Grau de limpeza
Quanto melhor o grau de limpeza da superfície, maior é a garantia
que o esquema de pintura será eficaz em sua proteção.
Contaminantes
A limpeza ideal deve remover completamente óleos, graxas, pintura
antiga e produtos de corrosão e, principalmente, aqueles contaminantes
chamados “invisíveis”, ou seja, sais solúveis que, se presentes, podem
comprometer o desempenho anticorrosivo do revestimento.
Métodos de limpeza X Remoção
de Contaminantes Salinos
Exemplo: Resultados da análise do extrato aquoso das chapas de
aço, antes e após a execução dos diferentes métodos de limpeza
Método de
limpeza
Chapas metálicas
oxidadas
Sem limpeza
Ferramentas
mecânicas
Jateamento
abrasivo
Hidrojateamento
pH do
extrato
aquoso
Condutividade
do extrato
aquoso
(µ
µS.cm-1)
Teor de cloreto Teor de sulfato
(Cl-)
(SO4=)
(µ
µg.cm-2)
(µ
µg.cm-2)
(método de
(método de
colorimetria)
turbidimetria)
8,0
641
78
24
8,1
207
34
<2
6,6
37
13
2
5,6
9
2
<2
Fonte: Fragata, F. L.; Amorim, C. C.; Saad, M.J.C. ”Influência de Métodos de Preparação de Superfície no
Desempenho de Esquemas de Pintura”. Revista Corrosão e Protecção de Materiais, v. 25, n.1, P. 16-27, 2005.
Qual o efeito dos sais solúveis sob os revestimentos ?
Fonte: D. de la Fuente, B. Chico, M. Morcillo, “The Effects of Soluble Salts at the Metal/Paint Interface: Advances in Knowledge”,
Portugaliae Electrochimica Acta 24 (2006) 191-206
Introdução
Qual o efeito dos sais solúveis sob os revestimentos ?
A presença de sais solúveis na superfície anteriormente a
aplicação de revestimentos acelera processos de empolamento e
corrosão sob o revestimento.
O grau de limpeza visual pode não ser suficiente para se ter
garantia de um bom desempenho anticorrosivo dos
revestimentos, principalmente em condições de imersão.
Métodos para analisar os sais solúveis
Métodos para analisar sais solúveis
Algodão + água (“Swabbing Test”)
Chlor Test C-S-N Salts
“Kit” Bresle
ISO 8502-6
ISO 8502-9
Métodos para analisar sais solúveis
Algodão + água (“Swabbing Test”)
O “kit” é utilizado para a determinação do teor de cloreto, de íon
ferroso e de pH.
Solução de extração
Proveta de plástico graduada
Béqueres de plástico
Régua de plástico
“Bolas” de algodão
Pinças
Papel indicador de cloretos (até 40 ppm)
Papel indicador de íons ferrosos (até 3 ppm)
Papel indicador de pH
Métodos para analisar sais solúveis
Algodão + água (“Swabbing Test”)
Métodos para analisar sais solúveis
Algodão + água (“Swabbing Test”)
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
O “kit” é utilizado para a determinação do nível de contaminação
superficial por sais solúveis de cloreto, sulfato e nitrato.
Solução de extração
Seringa de filtração
Funil
Célula de teste de borracha
Tubo titulador de cromato de prata (cloretos)
Tiras de papel dosadoras (nitratos)
Cloreto de bário e turbidímetro (sulfatos)
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
Teste para cloreto
O tubo contém cromato de prata (Ag2CrO4) que reage
com o cloreto presente, produzindo um precipitado
branco de cloreto de prata (AgCl). Quando a solução
amostra entra em contato com o tubo titulador, o
nível de cloreto é indicado pela transição entre as
cores branca e rosa em uma escala em µg/cm2 e ppm.
Limite: 60 ppm
Resolução: 1 ppm
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
Teste para nitrato
A tira de papel para o
teste de nitrato é imersa
por 2 segundos na
solução de teste, em
seguida, aguarda-se 1
minuto.
Por comparação da cor
da tira com a cor da
escala em ppm (de 0 a
50 ppm), determina-se o
nível de contaminação
por nitrato.
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
Teste para sulfato
O frasco de teste somente com a solução é utilizado, primeiramente, para
“zerar” o turbidímetro. Em seguida, adiciona-se ao frasco com a solução
(10 mL), 1 g do reagente cloreto de bário. Mede-se no turbidímetro o
frasco após a mistura, cuja faixa de medição é de 0 a 100 ppm de sulfato.
Métodos para analisar sais solúveis
Chlor Test C-S-N Salts
Teste para sulfato
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle
O “kit” é utilizado para a determinação do nível de contaminação
superficial por sais solúveis, via medição de condutividade.
Solução de extração
Seringas de 5 mL
Agulhas para as seringas
Béquer de plástico
Células de teste de borracha
Condutivímetro
Soluções padrão de
condutividade
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle
ISO 8502-6
ISO 8502-9
Retirada do ar da célula (momento da colocação e da entrada
de solução)
Volume de solução proporcional à área (2,6 x 10-3 mL/mm2;
1250 mm2; 3,25 mL)
Ângulo de inclinação da agulha ao entrar na célula, 300 em
relação à superfície
Repetição do número de injeções na célula:
4 (8502-6, 2006), 10 (8502-9), sem remover a seringa
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle
ISO 8502-6
ISO 8502-9
Não se fala em “massagear” a célula, tempo de 10 minutos
remove 90% dos sais solúveis.
10 minutos é o tempo total.
Repetição de extração para aumentar eficiência.
Registrar temperatura da superfície do aço com um
termômetro de contato.
Cálculos
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle : resultados experimentais
Chapas de aço galvanizado foram molhadas com solução de
cloreto de sódio 1%, de forma homogênea.
As chapas foram para estufa a 80 0C para evaporação da água.
Após a secagem, as chapas foram retiradas da estufa e
deixadas à temperatura ambiente para resfriamento.
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle : resultados experimentais
Foram realizadas as medições usando o método Bresle,
investigando-se as variáveis:
- Uso da “massagem” da célula
- Quantidade de repetições de injeções
- Tempo de permanência da solução na célula
- Repetição de extração para aumentar eficiência
Discute-se o efeito da temperatura na condutividade.
Discute-se o uso da equação da norma ISO 8502-9 para cálculo
da salinidade.
Métodos para analisar sais solúveis
“Kit” Bresle: resultados experimentais, contaminação com solução de
NaCl 1%, 16 mS/cm a 24,0 0C, em chapas de aço galvanizado,
molhadas uniformemente e secas em estufa a 40 0C
Método
No Vezes
Tempo/vez
(minutos)
Tempo total
(minutos)
Temperatura Condutividade
(o C)
(mS /cm)
“Massagear”
1
2
2
24,4
2,6
Injetar/retirar
1
2
2
24,2
2,4
Injetar/retirar
1
5
5
24,0
2,6
Injetar/retirar
1
10
10
24,0
4,3
Injetar/retirar
4
0,5
2
24,4
2,3
Injetar/retirar
8
0,25
2
24,4
3,3
Injetar/retirar
10
1
10
24,0
5,1
“Fresh water”
10
1
10
24,0
0,5
Métodos para analisar sais solúveis
Relação da condutividade com o tipo e concentração da solução
Fonte: http://www.yokogawa.com/an/faq/sc_isc/sc_isc_general.htm
Métodos para analisar sais solúveis
Relação da condutividade com a concentração da solução
Fonte: http://www.yokogawa.com/an/faq/sc_isc/sc_isc_general.htm
Compensação de temperatura
C25 = condutividade a 25 0C
Ct = condutividade a uma temperatura “t”
t = temperatura diferente de 25 0C
α = coeficiente de temperatura (%/0C)
Solução
NaCl
Na2SO4
Concentração
(%)
5
10
15
20
25
5
10
15
Condutividade
(S/m)
6.72
12.11
16.42
19.57
21.35
4.09
6.87
8.86
Fonte: Concentrations and conductivities of aqueous solutions of various substances
“Denki-kagaku data book” (Handbook of Electrochemistry), Nisso-tsushinsha, 1982
Coeficiente
Temperatura (％
％/℃
℃)
2.17
2.14
2.12
2.16
2.27
2.36
2.49
2.56
oC Coeficiente a 25 oC
Condutividade
Coeficiente
a
20
T (oC)
(%/oC)
(%/oC)
(S/m)
15
81,6
2,1
1,9
18
87,3
2,1
1,9
19
89,4
2,1
1,9
20
90,9
2,1
1,9
21
92,7
2,1
1,9
22
94,7
2,1
1,9
23
96,9
2,1
1,9
24
98,6
2,1
2,0
25
100,0
2,1
2,0
30
110,6
2,2
2,0
35
120,7
2,2
2,0
40
131,5
2,2
2,0
45
142,1
2,3
2,1
50
153,2
2,3
2,1
Fonte: Padrão de condutividade Metrohm de 100 µS/cm
Métodos para analisar sais solúveis
Condutividade com compensação de temperatura
(para 25 0C), coeficiente = 2 %/0C
Erro (20 0C) = 10 %
Condtutividade
Condutividade a 25 0C
Erro (30 0C) = 10 %
Erro (35 0C) = 20 %
Erro (40 0C) = 30 %
20
24
28
32
36
40
Temperatura (°C)
44
48
Métodos para analisar sais solúveis
Cálculo da Salinidade : ISO 8502-9
c ⋅ V ⋅ ∆γ
ρA =
A
C é uma constante, igual a
V é o volume, em
A é a área, em
∆γ é a diferença entre a condutividade lida após extração e a
condutividade da água pura utilizada, em
ρA é a salinidade, em
E a temperatura da medição de condutividade ?
Métodos para analisar sais solúveis
Condutividade com compensação de temperatura
(para 25 0C), coeficiente = 2 %/0C
Erro (20 0C) = 10 %
Condtutividade
ou Salinidade
Condutividade a 25 0C
Erro (30 0C) = 10 %
Erro (35 0C) = 20 %
Erro (40 0C) = 30 %
20
24
28
32
36
40
Temperatura (°C)
44
48
Conclusões
A determinação de sais solúveis em superfícies metálicas é
importante porque o grau de limpeza visual da superfície nem
sempre é garantia de bom desempenho dos revestimentos
anticorrosivos.
Entre os métodos de análise, o kit Bresle é muito utilizado.
Baseando-se nas normas ISO 8502-6 e ISO 8502-9, alguns
procedimentos devem ser otimizados sobre a metodologia de
análise, tais como número de injeções na célula, tempo de
contato da solução, efeito da temperatura na medição de
condutividade, uso de compensação de temperatura e cálculo
de salinidade.
Esta discussão e os fatores mencionados são importantes
para elaboração de uma norma brasileira para análise de sais
solúveis pelo método Bresle.