A corrosão galvânica ocorre entre dois metais com diferentes potenciais de oxidação, tais como o aço e o cobre. No entanto, são também necessárias outras condições, graças às quais a soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+ não oxida a ligação do aço corrugado ao cabo de cobre.
A corrosão é o ataque destrutivo de um material por reação com o seu ambiente. As consequências da corrosão resultam em grandes problemas, tais como paragem de instalações, perda de recursos valiosos, contaminação de produtos, eficiência reduzida e manutenção dispendiosa. Podem também comprometer a segurança e inibir o progresso tecnológico1.
O controlo da corrosão exige, por um lado, uma compreensão dos seus mecanismos. Requer também a utilização de desenhos e materiais resistentes à corrosão, ou sistemas, dispositivos e tratamentos protetores1.
Neste texto, a oxidação de uma estrutura de aço quando se utiliza o processo de soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+ é apresentada qualitativamente. A análise quantitativa depende do caso individual e não é, portanto, tratada neste artigo de natureza mais geral.
A corrosão galvânica dos metais
A corrosão galvânica ocorre quando dois materiais metálicos diferentes são postos em contacto na presença de um eletrólito ou meio condutor de eletricidade. Este fenómeno pode ocorrer entre metais e ligas, e outros materiais condutores como o carbono ou a grafite1.
Por causa das diferenças nos potenciais de corrosão de diferentes materiais, é estabelecida uma célula de corrosão electroquímica1, ou seja, uma célula galvânica ou bateria cujas reações eletroquímicas geram corrosão. A tendência dos materiais a serem oxidados ou reduzidos por outro metal é determinada pela série galvânica.
Em princípio, a maior distância na série galvânica entre dois materiais aumenta o risco de corrosão galvânica. No entanto, esta série não fornece informações sobre a velocidade de ataque corrosivo. Além disso, a posição relativa dos materiais pode mudar em função do ambiente em que os metais se encontram1.
Seguindo a tabela da série galvânica, os metais em filas superiores irão, em teoria, oxidar os que se encontram abaixo deles. Por exemplo, o ouro oxida o magnésio, a prata oxida o cádmio, o estanho oxida o alumínio e, neste caso, o cobre oxida o aço. A questão poderia então surgir se, na soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+, o cobre resultante oxida as estruturas de aço. Contudo, este não é o caso e será mostrado abaixo após uma breve explicação sobre o sistema de soldadura Apliweld® Secure+.
Soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+
A soldadura de cobre aluminotérmico, ou soldadura exotérmica, é principalmente utilizada em sistemas de ligação à terra em instalações elétricas. Este tipo de soldadura resolve os problemas associados às uniões mecânicas com conectores de pinça, tais como falha humana e deterioração da qualidade ao longo do tempo.
Isto porque, ao contrário das uniões com conectores, a soldadura aluminotérmica do cobre é um processo químico que atinge uma ligação molecular e irreversível entre condutores de cobre, aço inoxidável, galvanizado, bronze, etc. A base do processo é uma reação química exotérmica em que o alumínio reduz o óxido de cobre, produzindo o cobre que funde total ou parcialmente os condutores a serem soldados. O resultado é uma ligação superior a qualquer união mecânica em termos de propriedades mecânicas e elétricas. A sua condutividade é igual ou melhor do que a dos próprios condutores, sem aumentar a resistência.
Apliweld® Secure+ é o sistema de soldadura exotérmica desenvolvido por Aplicaciones Tecnológicas, que consiste no carregamento de pastilhas, iniciador eletrónico e ignição à distância (ativada por Bluetooth). Apliweld® Secure+ posiciona-se no mercado como o sistema de soldadura exotérmica que oferece mais vantagens para os trabalhadores, com especial foco na segurança laboral, ao mesmo tempo que permite resultados mais precisos e eficientes das uniões nos sistemas de ligação à terra. Apliweld® Secure+ é, portanto, a ferramenta de prescrição para qualquer projeto de soldadura exotérmica.
Vamos agora comentar o caso particular da ligação do aço corrugado a cabo de cobre utilizando soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+
Fatores que afetam a corrosão galvânica
A série galvânica é apenas uma das condições necessárias para que ocorra a corrosão galvânica, uma vez que existem vários fatores que permitem ou previnem a ocorrência de corrosão galvânica. Estes incluem a presença de um meio eletrolítico, as áreas anódica e catódica, o tempo de exposição ou a cinética da própria reação. Para uma avaliação qualitativa, estudam-se os dois primeiros.
Por um lado, o meio eletrolítico refere-se ao ambiente em que os metais estão em contacto. Assim, se não houver nenhum meio através do qual flua a corrente, não é possível que ocorra corrosão. Com um meio eletrolítico, por outro lado, a corrosão ocorre quantitativamente dependendo da condutividade do meio, embora outras características também desempenhem um papel. Normalmente, a água desionizada é um condutor pobre, enquanto que a água da chuva tem uma condutividade um pouco mais elevada, e a água do mar é um caso claro de um meio corrosivo.
Por outro lado, ou juntamente com o facto anterior, são comparadas as áreas anódicas e catódicas dos metais em contacto, ou seja, a quantidade de material que oxida em função da quantidade de material oxidante. Assim, se houver uma grande área de material oxidante em relação ao metal que pode ser oxidado (assumindo sempre um meio eletrolítico condutor), a corrosão terá lugar a uma taxa elevada. No entanto, no caso contrário, a oxidação não ocorre ou é insignificante.
Ligação de aço corrugado a cabo de cobre com soldadura Apliweld® Secure+
Embora segundo a série galvânica o cobre deva corroer o aço corrugado, é necessário ter em conta os outros fatores apresentados.
Considerando a própria ligação feita com a soldadura aluminotérmica Apliweld® Secure+, não há nenhum meio eletrolítico no interior da ligação, pelo que a corrosão não é possível. Na soldadura cabo/piquet, pode observar-se (como se mostra na imagem) a coexistência em estado sólido do cobre fundido e do próprio cabo, do aço não fundido, e da liga de cobre/aço do material fundido. Nenhum deles forma um meio eletrolítico para produzir oxidação, pelo que a corrosão não ocorre.
Por outro lado, existe a possibilidade de corrosão entre o exterior da soldadura e o aço corrugado da instalação. Neste caso, a superfície de contacto é mínima. Do mesmo modo, o meio eletrolítico presente é o betão que cobrirá a ligação e que é um mau condutor de corrente. Além disso, o fator que torna a corrosão mais difícil é a área muito maior do elemento de corrosão (isto é, o aço) em relação à superfície do metal oxidante (cobre).
Portanto, embora a série galvânica indique que a soldadura Apliweld® Secure+ poderia causar corrosão em estruturas de aço corrugado, os outros fatores necessários para que a corrosão ocorra ou não estão presentes ou não conduzem de todo à corrosão.
Portanto, a soldadura Apliweld® Secure+ não corrói ou, no caso de haver alguma corrosão, não se pode desenvolver significativamente. A este respeito, é de notar que qualquer outro tipo de ligação (mecânica, autógena, …) entre o aço e o cobre para uma rede de terras envolve uma maior possibilidade de corrosão do que a soldadura Apliweld® Secure+.
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Referências
- Roberge, P. R. Handbook of corrosion engineering. McGraw-Hill Education Third Edition (2000).