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DS MARCIO MARINHO MORENO PATOLOGIAS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS: UMA ANÁLISE EM REGIÕES LITORÂNEAS MARCIO MARINHO MORENO São luís 2021 PATOLOGIAS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS: UMA ANÁLISE EM REGIÕES LITORÂNEAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil. Orientadora: Bruna Souza MARCIO MARINHO MORENO PATOLOGIAS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS: UMA ANÁLISE EM REGIÕES LITORÂNEAS Trabalho de Conclusão de Curso apresentado à Faculdade Pitágoras, como requisito parcial para a obtenção do título de graduado em Engenharia Civil. BANCA EXAMINADORA Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) Prof(a). Titulação Nome do Professor(a) São luís, 19 de maio de 2021 Dedico este trabalho primeiramente à Deus, pois o Senhor foi o pilar e o firmamento da estrutura da minha vida. Aos meus pais Maria José Moreno Marinho e Manuel de Jesus Moreno, e aos meus amigos Janiel Garcia Correa, Paulo Azevedo Gonzaga, Fabiano de Paiva Souza e Luanderson Cunha Ribeiro. AGRADECIMENTOS Seria impossível agradecer a todos que de alguma forma direta ou indireta ajudaram para a conclusão desta pesquisa, mas agradeço a Deus, pois o Senhor, no mais alto firmamento, me proporcionou pessoas incríveis nesta caminhada, que me ajudaram a superar cada obstáculo, e cada vitória foi graças à sua glória. Aos meus amigos e queridos companheiros pelo apoio. Aos meus pais, que moldaram meu caráter e proporcionaram o melhor que eles conseguiram. Se hoje estou aqui, é graças ao amor dos dois. E aos meus mestres, pois sem eles está graduação não seria possível. Sem o alicerce da estrutura do ensino, nada seríamos. Ferrugem, o sangrar do ferro, a morte do aço, a escuridão, as trevas, a imensidão do espaço, esqueça- me! Deixe empoeirar, o verdadeiro valor, algum dia, alguém ei de dar... Adriano da Silva Lopes de Medeiros A preguiça gasta a vida, como a ferrugem consome o ferro. Marquês de maricá MORENO, Marcio Marinho. Patologia das Estruturas Metálicas: Uma análise em regiões litorâneas. 2021. 50 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Pitágoras, São Luís, 2021. RESUMO A corrosão é uma interferência natural espontânea interfacial, onde as ligas metálicas sofrem o processo degradativo, sendo estas parciais/totais alinhadas ou não por esforços mecânicos, químicos ou eletroquímicos. O conhecimento referente ao processo corrosivo em meios operacionais agressivos contribui para a tomada de decisões estratégicas, para diversas áreas que empreguem a utilização das ligas metálicas, tais como: acadêmicos, estéticos, sociais, ecológicos e para âmbito construtivo, sendo fundamental para crescimento econômico do país. Foi abordado nesta pesquisa os impactos causados pelas patologias das estruturas metálicas e edificações empregues em meios atmosféricos marinhos. De forma que, foi possível analisar os principais mecanismos corrosivos, seus fenômenos patológicos e suas heterogeneidades. Para tal, buscou-se avaliar como o meio atmosférico afetam nas estruturas metálicas, com base em sua composição, grau de agressividade atmosférico, agentes poluentes presentes, variações cíclicas e suas intensidades em função do tempo de exposição nestes ambientes. Para que desta forma utilizem-se os meios de proteção anticorrosivos necessários, em função dos mecanismos corrosivos empregues aos materiais, além do estudo prévio do meio operacional. A fim de defender tal questão, a investigação do tema foi feita através de um levantamento empírico de caráter descritivo, analisado através de bibliografias, artigos, monografias, revistas cientificas, normas técnicas, dentre outros meios para conclusão informativa sobre o tema abordado. Em suma, o resultado com base empírico encontrado foi que neste espaço potencialmente agressivo, o material metálico em contato direto com ecossistema marinho acelera o processo corrosivo, pela composição da atmosfera e grau de agressividade alinhados com agentes poluentes presentes nestes ambientes e das heteregeonidades das ligas metálicas. Palavras-chave: Patologias. Corrosão. Atmosfera. Litorâneas. Proteção. MORENO, Marcio Marinho. Patologia das Estruturas Metálicas: Uma análise em regiões litorâneas. 2021. 50 folhas. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Civil) – Faculdade Pitágoras, São Luís, 2021. ABSTRACT Corrosion is a natural spontaneous interfacial interference, where the metallic alloys undergo the degradative process, being these partial / total aligned or not aligned by mechanical, chemical or electrochemical efforts. The knowledge related to the corrosive process in aggressive operational environments contributes to strategic decision making, for several areas that use the use of metal alloys, such as: academic, aesthetic, social, ecological and for construction, being fundamental for the economic growth of the market. parents. In this research, the impacts caused by the pathologies of metallic structures and buildings used in marine atmospheric environments were addressed. So, it was possible to analyze the main corrosive mechanisms, their pathological phenomena and their heterogeneities. To this end, we sought to assess how the atmospheric environment affects metallic structures, based on their composition, degree of atmospheric aggressiveness, polluting agents present, cyclical variations and their intensities as a function of the time of exposure in these environments. So that the necessary anti-corrosion protection means can be used, depending on the corrosive mechanisms used in the materials, in addition to the previous study of the operational environment. In order to defend this issue, the investigation of the theme was carried out through an empirical survey of a descriptive character, analyzed through bibliographies, articles, monographs, scientific journals, technical standards, among other means for informative conclusion on the topic addressed. In summary, the empirically based result found was that, in this potentially aggressive space, the metallic material in direct contact with the marine ecosystem accelerates the corrosive process, due to the composition of the atmosphere and the degree of aggressiveness aligned with polluting agents present in these environments and the heterogeneities of the metal alloys. Keywords: Pathologies. Corrosion. Atmosphere. Coastal. Protection. LISTA DE ILUSTRAÇÕES Figura 1 – A degradação eletroquímica que se estende ao longo da superfície .... 16 Figura 2 – Trecho de chapa com corrosão em placas ............................................. 17 Figura 3 – Corrosão alveolar em tubo de aço carbono. ........................................... 17 Figura 4 – Corrosão puntiforme (pite) em tubo de aço inoxidável A1S1 304. .......... 18 Figura 5 – Corrosão intergranular ou intercristalina ................................................ 19 Figura 6 – Corrosão intragranular ou transgranular ................................................. 19 Figura 7 – Corrosão filiforme sobre o alumínio ........................................................ 20 Figura 8 – Empolamento pelo hidrogênio ............................................................... 21 Figura 9 – Corrosão em torno da solda ...................................................................21 Figura 10 – Desenho esquematizado das corrosões morfológicas ......................... 22 Figura 11– Vela úmida............................................................................................. 33 LISTA DE TABELAS Tabela 1 – Salinidade em oceanos e mares ........................................................... 27 Tabela 2 – Analise típica da água do mar ................................................................ 28 Tabela 3 – Concentração de sais em água do mar ................................................. 28 Tabela 4 – Categoria de corrosividade da atmosfera .............................................. 30 Tabela 5 – Serie galvânica pratica ........................................................................... 41 Tabela 6 – Aplicação típicas dos anodos galvânicos .............................................. 41 Tabela 7 – Aplicação típicas dos anodos inertes ..................................................... 42 Tabela 8 – comparação entre os sistemas galvânicos e por corrente impressa ...... 43 Tabela 9 – Corrente necessária para a proteção anódica ...................................... 45 LISTA DE ABREVIATURAS E SIGLAS ABNT Associação Brasileira de Normas Técnicas ABRACO Associação brasileira de corrosão AlSl 304 Aço inoxidável A Ampére CTF/SCC Stress Corrosion Cracking CTS Corrosão Sob Tensão CVD Chemical Vapour Deposition Cu Cobre Fe Ferro Fpite Fator de pite H Hidrogênio H2 Hidrogênio molecular HcL Ácido clorídrico H2S Ácido sulfídrico O Oxigênio Pm Valor médio Pmp Pite de maior profundidade PH Potencial hidrogênio PIC Polímeros intrinsicamente condutores S Metros quadrados SO2 Dióxido de enxofre SO3 Trióxido de enxofre TIP Tinta Inteligente Poliuretana Vt Volume total NBR Norma Brasileira µg Microgramas Ω Ohm SUMÁRIO 1. INTRODUÇÃO ...................................................................................................... 13 2. MECANISMOS CORROSIVOS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS ..................... 15 2.1. MORFOLOGIAS .......................................................................................................................16 2.1.1. Corrosão uniforme...........................................................................................................16 2.1.2. Localizadas ......................................................................................................................16 2.1.3 Corrosão intergranular ou Intercristalina ..........................................................................18 2.1.4. Transgranular ..................................................................................................................19 2.1.5. Filiforme ..........................................................................................................................19 2.1.6. Empolamento pelo hidrogênio.........................................................................................20 2.1.7. Em torno do cordão de solda ...........................................................................................21 2.2. FENOMENOLOGIA ..................................................................................................................23 2.2.1. Galvânica .........................................................................................................................23 2.2.2. Célula oclusa ....................................................................................................................24 2.2.3. Corrosão sob tensão ........................................................................................................24 2.2.4. Corrosão erosão ..............................................................................................................24 2.2.5. Corrosão sob fadiga .........................................................................................................25 2.2.6. Corrosão microbiológica ..................................................................................................25 3. CORROSIVIDADE EM REGIÕES LITORÂNEAS ................................................ 27 3.1. MARESIA COMPOSIÇÃO E DANOS ...........................................................................................27 3.2. TEORES DE AGRESSIVIDADE ATMOSFÉRICOS ..........................................................................29 3.3. ENSAIOS DE CORROSIVIDADE ATMOSFÉRICA ..........................................................................31 4. SISTEMAS PROTETORES CORROSIVOS ......................................................... 34 4.1. SELEÇÃO MATERIAL ................................................................................................................34 4.2. REVESTIMENTO METÁLICOS ...................................................................................................35 4.3. REVESTIMENTO NÃO METÁLICOS INORGÂNICOS ....................................................................36 4.4. REVESTIMENTO NÃO METÁLICOS ORGÂNICOS .......................................................................37 4.5. PROTEÇÃO CATÓDICA ............................................................................................................40 4.6. SISTEMAS DE PROTEÇÃO CATÓDICA .......................................................................................40 4.7. PROTEÇÃO ANÓDICA ..............................................................................................................44 4.8. MANUTENÇÃO .......................................................................................................................45 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS .................................................................................. 47 REFERÊNCIAS ......................................................................................................... 49 13 1. INTRODUÇÃO Na construção civil, o emprego do aço ocorre em diversos setores e em diferentes aplicações, tais como em pontes, aeroportos, complexos industriais, edifícios, no transporte e em utensílios de produção, não se limitando apenas à construção civil, visto que o aço é utilizado também na indústria química, petrolífera, petroquímica, naval, automobilística, nos meios de transporte aéreo, ferroviário, metroviário, marítimo e rodoviário, nos meios de comunicação, na odontologia, na medicina e entre outros que fazem o uso de ligas metálicas. Os metais estão sujeitos à degradação, de modo que alguns são mais reativos que outros, exceto os metais nobres (ouro, prata, platina, paládio, rutênio, ródio, ósmio, irio) que são pouco reativos. A deterioração das ligas metálicas provoca a perda de suas propriedades (elasticidade, plasticidade, ductibilidade, resiliência, fluência, etc.) e inviabilidade da utilização para as quais foram projetadas. O ferro, por exemplo, quando está em processo de corrosão, apresenta ao longo de sua extremidade uma coloração avermelhada comumente conhecida como ferrugem, que pode prejudicar suas propriedades. Para a escolha do material adequado é importante que se faça o estudo do ambiente, através da análise dos possíveis meios de degradação impostos nos materiais localizadas em meios agressivos, como água, solo, áreas marítimas, sendo estes repletos de sais e agentes poluentes que são transportados através de aerossóis. A corrosão é uma das patologias que mais afetam as estruturas metálicas desde o procedimento de projeção à conclusão da edificação, onde essas estão sujeitas a degradação pelo processo natural espontâneo que ocorre em contato com interação físico-química entre o material e seu meio operacional e por processos químicos ou eletroquímicos, implicando na deterioração precária estrutural do projeto. Desse modo, é importante a compressão dos impactos causados pela destruição das estruturas metálicaspresentes em meios atmosféricos agressivos aos quais as construções estão expostas, especialmente em áreas litorâneas, nas quais são um meio operacional potencialmente degradante. É de suma relevância para âmbitos acadêmicos, construtivos, ecológicos e principalmente econômicos, compreender como esses ataques são impostos às estruturas, para, deste modo, prevenir os possíveis danos. Além do conhecimento acerca da utilização de meios 14 protetores consoantes aos tipos de ataque, e da utilização de materiais adequados para os ambientes. Fatores como a localização do meio, tipos de materiais, variações de temperaturas, intensidade dos ventos, composição do aerossol marítimo e agentes poluentes, contribuem para a agressão tantos dos materiais de canteiro obras, como as estruturas e edificações que levam em sua composição o elemento de ligas metálicas. Nesse contexto, surge o seguinte questionamento: como os elementos corrosivos influenciam nos materiais e edificações estruturais metálicas próximas a regiões litorâneas? A fim de discutir tal questão, a presente pesquisa definiu como objetivo geral: analisar as principais ocorrências patológicas das estruturas metálicas em regiões litorâneas. Para isso, estabeleceu-se os seguintes objetivos específicos: compreender os mecanismos corrosivos das estruturas metálicas; analisar a corrosividade em regiões litorâneas, e; descrever os métodos para a prevenção da corrosão nas estruturas metálicas. Os estágios desta pesquisa foram voltados para a revisão bibliográfica de teses, artigos, monografias, sites especializados, trabalhos de conclusão de curso, normas técnicas, além de plataformas de pesquisa, como Google Acadêmico, SciElo, catálogo de teses e dissertações, levando em consideração os dados mais atualizados possíveis nos últimos 24 anos, afim de aprofundar o conhecimento na área para a construção e elaboração com bases teóricas variadas do trabalho. 15 2. MECANISMOS CORROSIVOS DAS ESTRUTURAS METÁLICAS A corrosão é uma interação físico-química (eletroquímica ou química) entre o meio operacional (atmosfera, solo, água do mar) e material (ligas metálicas) aonde ocorre o troca de energia está sendo liberada ou cedida, quando ocorre essa interação entre o elemento químico ferro (Fe),oxigênio (O) e a água em dado meio eletrolítico, ocorre a troca de íons do material menos reativo para mais reativo decorrendo no fracionamento do substrato material, tal que, com o devido prolongamento de exposição do ataque ocasionam degradação total, parcial, superficial ou estrutural. De modo que, a corrosão por ser uma interação interfacial na qual se decorre na superfície de separação entre o metal e meio corrosivo de acordo com o grau de intensidade do ataque que variam de acordo com as dadas heterogeneidades (GENTIL, 2011). Segundo Stephan (2003), os mecanismos eletroquímicos, sendo as ocorrências corrosivas a quais os metais são submetidos, podem ser reunidos em quatro grupos: corrosão em meios aquosos; oxidação e corrosão quentes; corrosão em meios orgânicos; corrosão por metais líquidos, tal que neste processo eletroquímico decorre basicamente pela formação pilhas eletroquímicas corrosivas, pode ocorrer por exemplo a formação de pilhas de ação local, ativo-passiva, concentração iônica diferencial ou aeração diferencial. No estudo das pilhas eletroquímicas, leva-se em função do anodo (transfere os elétrons; polo positivo; atrai os ânions; ocorre a oxidação), catodo (recebe elétrons; polo negativo; atrai os cátions; ocorre a redução), eletrólito (meio operacional que transporta a corrente elétrica do anodo para o catodo) e o circuito metálico, de tal modo que sem esses efeitos pode se descartar as pilhas eletroquímicas, o que diminui a corrosão (GENTIL,2011). Segundo foi descrito por Vicente (2011, p.45), as “formas (ou os tipos) de corrosão podem ser representadas considerando-se a aparência ou a forma de ataque e as diferentes causas de corrosão e seus mecanismos’’. Essas heterogeneidades, são variáveis que necessitam da reatividade do material, tal que quanto mais reativo o for o liga metálica maior será sua eletropositividade (tendencia do material de perder elétrons) decorrendo na oxirredução do material mais reativo para menos reativo a qual estas reações químicas heterogêneas ou de reações eletroquímicas que normalmente ocorrem na interface ou superfície de material com o meio eletrolítico (OLIVEIRA, 2016). 16 2.1. MORFOLOGIAS Segundo os mestres Hermano e Sócrates (2008), a morfologia (estudo da forma, da configuração, ou aparência extrema da matéria) das corrosões é dividida em quatro secções, sendo estas: uniforme, localizada (por placas, alveolar e puntiforme), seletiva, intergranular ou transgranular. 2.1.1. Corrosão uniforme Segundo Vicente (2011), refere-se ao processo de desgaste superficial empregue ao material, de modo que há de ocorrer a perda uniforme da espessura, sendo uma das ações mais comuns no material metálico, formando uma camada de ferrugem em sua extensão, visualmente por uma tonalidade avermelhada (figura1). Figura 1 - A degradação eletroquímica que se estende ao longo da superfície Fonte: Vicente (2011, p 45) Pode ocorrer através da reação química ou eletroquímica, de modo que este tipo de ataque não traz grandes problemas para o material, sendo que este decorre apenas na extremidade da peça, visualmente ao longo do material, não afetando a vida útil da peça (OLIVEIRA, 2016). 2.1.2. Localizadas Segundo Hermano e Sócrates (2008), dá-se pela ação do ataque corrosivo nas ligas metálicas em dada região especificas ou localidades isoladas. As peças são 17 degastadas pelo processo corrosivo diferenciado em relação a uma área maior exposta ao meio operacional. “São exemplos desse processo corrosivo aqueles normalmente encontrados no aço carbono em meios ácidos e aços inoxidáveis austeníticos em água salgada” (JAMBO; FÓFANO, 2008, p. 22). A morfologia localizada pode ser: a) Por placas: conforme Vicente (2011, p. 45), ocorre a formação de corrosivos em placas, que se desprendem do material de modo progressivo, ao longo do tempo que este é exposto aos fatores agressivos, criando uma camada de oxido, que com devido prolongamento de exposição, tornando mais espessas, perdendo sua aderência e fraturando-se, expondo o material ao novo ataque (figura 2). Figura 2 - Trecho de chapa com corrosão em placas. Fonte: Vicente (2011, pág. 47). b) Alveolar: quando a degradação do material provida pela ação da corrosão se torna alvo localizado, geralmente com perspectivas em formação de crateras. Exibindo aspectos arredondados e de profundidade, menores que seu diâmetro, como mostra a figura 3 (GENTIL, 2011): Figura 3 - Corrosão alveolar em tubo de aço carbono. Fonte: Vicente (2011, p 46) c) Puntiforme ou pite: conforme afirmado por Vicente (2011), ocorre quando o desgaste ocorre por meios localizados e de alta densidade, de modo que sua 18 profundidade é maior que o diâmetro, com bordas angulosas, onde “em alguns processos corrosivos pode ocorrer dificuldades de se caracterizar se as cavidades formadas estão sob a forma de placas, alvéolos ou pites, criando divergências de opiniões entre os tecnos de especo e/ou manutenção” (GENTIL, 2011, pág. 47). A relevância das relações entre demissões das concavidades, considerando a extensão do processo corrosivo, ao passo que ataque por pite em tubo de aço inoxidável AlSl 304, se deslocando pela interface do material, superficialmente se deslocando por toda sua extremidade (figura 4) (GENTIL, 2011). Figura 4 - Corrosão puntiforme (pite) em tubo de aço inoxidável A1S1 304. Fonte: Vicente (2011). Vicente (2011) descreve que o número de pites por unidade de área, mais diâmetro das (concavidades),e a profundidade, de modo que as características da degradação puntiforme podem ser obtidas pela correlação entre medidas, das relativas depressões. Sendo a relação entre a quantidade de pites de maior profundidade (𝑃𝑚𝑝) dividido pelo valor médio (𝑃𝑚) resultando o valor do fator de pite (𝐹𝑝𝑖𝑡𝑒), tem-se a fórmula a seguir: 𝐹𝑝𝑖𝑡𝑒 = 𝑃𝑚𝑝 𝑃𝑚 (1) 2.1.3 Corrosão intergranular ou Intercristalina Quando a ação se manifesta no contorno dos grãos da rede cristalina do elemento metálico (figura 5), no qual a perde das propriedades mecânicas, 19 ocasionando o fraturamento, quando esta exercida por esforços mecânicos a, ocorrendo a corrosão sob tensão fraturante (CTF, ou Stress Corrosion Cracking - SCC) (VICENTE, 2011). Figura 5- corrosão intergranular ou intercristalina. Fonte: CCMDM, Materiais Metálicos. 2.1.4. Transgranular Ao contrário da corrosão intergranular que ocorre nos contornos dos grãos, a atividade intragranular ocorre quando a ação degradante, se apresenta dentro dos grãos da rede cristalina do material (figura 6), perdendo sua resistência mecânica e gerando ruptura. Quando este sofre esforços mecânicos, pois, o material não tem, mas sua resistência inicial projetada.ao passo que uma simples corrosão intragranular passa a ser chamada de corrosão sob tensão fraturante (GENTIL, 2011). Figura 6 - Corrosão intragranular ou transcristalina Fonte: VINCENTE, corrosão (2011, p,48) 2.1.5. Filiforme Segundo descrito por Vicente (2011), a fundamental característica dessa degradação é como ela afeta os materiais revestidos, pelo processo de metalização, 20 formando finos filamentos que se deslocam pela superfície revestida (figura 7), não muito profundos que se localizam em diferentes localidades que não se excedem “apresenta carga positiva, daí a repulsão. ocorre geralmente em superfície metálicas revestidas com tintas ou com metais. Ocasionando o deslocamento do revestimento” (GENTIL, 2011, pág. 48). Figura 7 - Corrosão filiforme sobre alumínio. Fonte: B8 comunicação e editora (2018). Segundo Antônio (2016) de modo que o processo se dá em ligas metálicas revestidas, sendo estes orgânicos(tinta) de modo que o produto final em defeito mecânico ou trinca no revestimento, ao passo que ataque ocorre em variáveis regiões do material, semi aleatórias, ao longo da extremidade, como apresentado na figura 7. Este tipo de ataque se dá quando o meio operacional existe certa umidade do ar, “em torno de 90% e, principalmente em revestimentos muito permeáveis à penetração de oxigênio, que produz aeração diferencial ou em superfícies que possuem falhas siderúrgicas’’ (OLIVEIRA, 2016, pág. 22). 2.1.6. Empolamento pelo hidrogênio De acordo com Vicente (2011), muito dos danos causados pela ação corrosiva, ou reação de oxirredução (redox) são devido a correlação da presença de um agente oxidante e de um agente redutor. Ao passo que o elemento metálico (Fe) transfere elétrons de sua composição causando sua redução (agente redutor) do material aonde o contato com hidrogênio (H) aonde estes recebeu elétrons causando oxidação (agente oxidante) onde esta pressão exercida provoca a formação das erupções (figura 8), daí a denominação empolamento pelo hidrogênio pois “o hidrogênio atômico 21 penetra no material metálico e, como tem um pequeno volume atômico, difunde-se rapidamente e em regiões com descontinuidades, como inclusões e vazios, ele se transforma em hidrogênio molecular 𝐻2’’ (Gentil, 2011, pág. 50). Figura 8 - empolamento pelo hidrogênio. Fonte: Vicente (2011, p 46). 2.1.7. Em torno do cordão de solda Segundo Vicente (2011), a perda do material pela degradação da soldagem ocorre devido à falta de concordância em emendas, usualmente no erro do projeto e/ou execução, ou pelo uso de matérias incompatíveis, provocando a perda da resistência, em metais não estabilizados ou com teores de carbono maiores que 0,03%, onde o ataque ocorre intergranulamente em ligas metálicas inoxidáveis. Figura 9 – Corrosão em torno da solda. Fonte: Vicente (2011). No âmbito geral, quando os metais sofrem os efeitos causados pela degradação de ataques corrosivos, que variam de acordo com as características do 22 ataque, de modo comparativo entre os tipos de degradação corrosivos, pode-se afirmar que as localizas ou morfológicas (alveolar, puntiforme, intergranular e intragranular) são as que tem os maiores impactos pela seus valores agressivos nas edificações. Muito dessas heterogeneidades tem relação com o material que é utilizado, que podem trazem em sua composição a presença de impurezas, tratamentos térmicos ou mecânicos, condições da superfície do material (presença de películas protetora, irregularidades) e utilização de materiais de diferentes graus de nobreza. Além do meio em que estes são submetidos, com a composição química do meio atmosférico, os valores corrosivos, aeração, variação de temperatura, velocidade e pH, teor de oxigênio, sólidos suspensos, condição de imersão (sendo elas parcial ou total), podem consequentemente ocasionar a diminuição da resistência mecânica e progressivamente na perda do material (OLIVEIRA, 2015). Figura 10 - Desenho esquematizado das corrosões morfológicas. Fonte: VINCENTE (2011). 23 2.2. FENOMENOLOGIA Pode-se classificar a fenomenologia (que se refere ao fenômeno corrosivo) em oito grupos básicos: galvânica; por célula oclusa; corrosão erosão; corrosão fadiga; corrosão sob tensão; corrosão atmosférica; corrosão microbiológica; ataque pelo hidrogênio (JAMBO e FÓFANO,2008). As ligas metálicas quando são imergidas em soluções corrosivas (aquosas ou gasosas) ou condutora(eletrólito), ocorre a diferença de potencial entre os metais em contanto ou conectados eletricamente, produzindo um fluxo de corrente. A corrosão do material menos resistente aumenta exponencialmente a do material superior diminui, comparado ao seu estado inicial quando estes não estavam em contato, de modo que o metal mais resistente se torna um cátodo e menos resistente um ânodo (GENTIL, 2011). 2.2.1. Galvânica Quando duas matérias têm diferentes potenciais aonde um e mais reativo que outro, quando estes entram em contato em meio operacional, ocorre duas reações anódicas e catódicas aonde consequentemente ocorre a transferência de elétrons, resultando na corrosão chamada de galvânica (WOLYNEC, 2003). A diferença de potencial elétrico entre o material anodo (Fe) e catodo (Cu), onde o elemento ferro transferi ou cede os elétrons para o cobre oxidando o ferro, desde que estes estejam no mesmo meio operacional, quando o material geralmente metálico é imergido em soluções corrosivas ou condutora, há uma diferença de potencial entre os metais. Ao passo que estes são submetidos em contato ou conectados eletricamente, ocorre a diferenciação de potência entre eles, produzindo um fluxo de corrente. A corrosão do material menos resistente aumenta exponencialmente a do material superior diminui, comparado ao seu estado inicial quando estes não estavam em contato, de modo que o metal mais resistente se torna um catodo e menos resistente um anodo, já o meio onde ocorre o contato entre os diferentes metais se chamado de eletrólito (CIUCCIO, 2010). 24 2.2.2. Célula oclusa Este processo de corrosão pode ser subdividido dependo da forma do ataque que se apresenta na liga metálica, de modo que estas são por aeração diferencial, por frestas, sob deposito, estes fenômenos sendo associado a diferença de potencial eletroquímico entre uma dada localidade em relação a concentração íons de oxigênio e outra com concentração diferente (JAMBO; FÓFANO, 2008). Segundo os mestres Hermanoe Sócrates (2008, pág. 26), ‘’a corrosão por frestas e corrosão sob deposito são, portanto, casos particulares da corrosão por células oclusas que têm como forca motriz a aeração diferencial entre as regiões sob e fora do deposito ou dentro e fora da fresta’’. Ao passo que as corrosões sob deposito, corrosão por aeração diferencial, e corrosão por frestas são na verdade o mesmo fenômeno eletroquímico, onde a ação se inicia na falha na camada de oxido. Sendo o oxigênio abundante na extremidade do oxido, e raro na extremidade submergida (onde está não está protegida) ocorrendo a diferença de potencial dentre a áreas passivas (catódicas) aeradas e área ativa (anódicas) estas não aeradas ou pouco aeradas (JAMBO; FÓFANO, 2008; JÚNIOR; 2015). 2.2.3. Corrosão sob tensão Sucede em casos específicos de cargas mecânicas e meio operacional, onde a tensão ou o meio atmosférico, isoladamente, não são suficientes para desencadear a corrosão. De modo que este tipo de perda material ser extremamente perigoso, onde a detecção da patologia se torna muito complicada de modo a fratura-se. Normalmente a CTS (corrosão sob tensão) se apresenta sobre forma de microtrincas ramificadas, intergranulares ou transgranular (se processa entre os grãos da rede cristalina) que se prologam para o interior do metal sem deixar nenhum produto corrosivo (JAMBO; FÓFANO,2008). 2.2.4. Corrosão erosão Segundo os docentes Hermano e Sócrates (2008), a deterioração erosiva dá- se pela retirada material de um substrato através da colisão de uma partícula sendo 25 esta liquida ou solida em meios operacional líquidos ou gasosos. ‘’Este é um processo que depende basicamente da transferência de energia cinética entre a partícula de substrato’’ (JAMBO; FÓFANO, 2008, pág. 35). As variáveis relativas em relação a velocidade de partículas não suspensas ou quando estas são envolvidas pelos processos são gasosos ou líquidos, considerando a tenacidade do substrato e ângulo do impacto (GOMES, 2005). 2.2.5. Corrosão sob fadiga Segundo Vicente (2011, p.146) ‘’quando um metal e submetido a solicitações mecânicas alternadas ou cíclicas pode, em muitos casos, ocorrer um tipo de fratura denominada fratura por fadiga’’. De modo esta patologia por fadiga dá-se por um meio operacional agressivo associado a esforços ou tensões mecânicas constantes, ou não, criando rachaduras que se prologam de acordo com os ciclos de esforços mecânicos empregues ao material (GENTIL, 2011; JAMBO; FÓFANO, 2008). Segundo os mestres Hermano e Sócrates (2008, pág. 38), ‘’no caso da fadiga termina, onde normalmente existem temperaturas elevadas, a componente oxidação pode ser muito significativo, devido a sua alta cinética que gera grande quantidade de óxidos a cada ciclo de fadiga’’. De modo que a deterioração do material por fadiga térmica, este sendo sujeito ao meio atmosférico, esforços mecânicos e variação de temperaturas cíclicas em empregues, provocando, deste modo, danos ou falha, ou material (JÚNIOR, 2008). 2.2.6. Corrosão microbiológica Segundo João Paulo (2005) e Vicente (2011), a corrosão induzida por micro- organismos, configura-se quando a deterioração das ligas metálicas se dá pelo emprego de micro-organismos ou bactérias no processo de corrosão, aonde ‘’dada a variedade de ambiente que proporciona crescimento de bactérias, algas ou fungos, muitos dos equipamentos que podem sofrer a corrosão induzida por micro- organismos’’ (GENTIL, 2011, pág. 101). De modo que a variáveis meios ambientes como a água do mar, rios e sistemas de resfriamento, áreas pantanosas, resíduos oleosos, solos orgânicos, sais com sulfatos, sulfetos, nitratos, fósforo e enxofre, não limitando-se apenas as ligas metálicas como a madeira, mármore e concreto. 26 José Jefferson (2015), em suma relevância a dada compressão dos mecanismos básicos, as formas e tipos patológicos que são empregues ao material metálico, ao passo que a análise das heterogeneidades relacionadas as morfológicas e fenomenológicos onde o produto final corrosivo, com a dada compreensão, utilizar as ligas e métodos necessários para evitar possíveis perdas, de modo que ‘’isso possibilita a análise necessária para a aplicação de medidas preventivas capazes de reduzir a valores desprezíveis a taxa de corrosão[...]’’. (OLIVEIRA, 2016, pág. 16). 27 3. CORROSIVIDADE EM REGIÕES LITORÂNEAS 3.1. MARESIA COMPOSIÇÃO E DANOS Um dos problemas mais recorrentes de quem quer construir e morar próximos a orlas marítimas ou beira-mar, são os efeitos causados pela degradação das edificações em meio atmosférico agressivo, onde aspectos como a maresia estes sendo uma grandeza natural, conhecida pelo epíteto de uma nevoa fina úmida que paira sobre as cidades, próximas a regiões litorâneas, formadas pela abundância de gotículas de água salgada, também conhecida por ressalga ou rocio do mar, pelas particularidades de exalar um odor forte, esse aerossol é responsável pela degradação dos materiais geralmente metálicos, madeira, concreto e mármore dentre outros, devido à elevação sais de óxidos que possui, sendo um agente oxidante agressivo para as matérias (ARAÚJO; SILVA, 2019). Segundo foi descrito por Vicente (2011, pág. 178), ‘’a ação corrosiva da água do mar pode ser determinada inicialmente por sua salinidade, essa salinidade é praticamente e constante em oceanos, mas pode variar em mares interiores[...]’’. Esta correlação entre meios operacionais corrosivos, em função, a salinidade composta nesses ambientes, tal como os teores e suas composições, a qual podemos observar que a salinidade empostas nesses meios (tabela 1). Tabela 1 - Salinidade em oceanos e mares Salinidade (%) Oceano atlântico 3,54 Oceano pacifico 3,49 Mar mediterrâneo 3,7-3,9 Mar vermelho >4,1 Mar báltico (golfo da Finlândia) 0,2-0,5 Mar cáspio 1,0-1,5 Mar cáspio (golfo de karabaguz) 16,4 Fonte: Vicente (2011, pág. 178) Deste modo, o meio marítimo por ser uma mistura de elementos potencialmente corrosivos (tabela 2), transportados por meio de aerossóis (maresia), 28 aonde este meio operacional, observa-se com muita frequência os tipos de ataques degradantes como corrosão uniforme, por placas, puntiforme e alveolar, nas ligas metálicas (RAMANATHAM,1997). Tabela 2 - Analise típica de água do mar Gramas por quilo Sais totais 35,1 Sódio 10,77 Magnésio 1,33 Cálcio 0,409 Potássio 0,338 Estrôncio 0,010 Cloreto 19,37 Sulfato 2,71 Brometo 0,065 Ácido bórico 0,026 Matéria orgânica dissolvido 0,001-0,0025 Oxigênio (15 c) 0,008 (ou 5,8 cm3/l Fonte: Vicente (2011, pág. 179). Aonde aspectos como relação entre a concentração de sais presentes no ambiente marinho, pode ser observado pela tabela 3, aonde a concentração de cloreto de sódio e cloreto de magnésio elevada encontrada nestes ambientes (GENTIL,2011). Tabela 3 - Concentração de sais em água do mar SAL % NaCl 77,8 MgCl2 10,9 MgSo4 4,7 CaSo4 3,6 K2So4 2,5 CaCo3 0,3 MgBr2 0,2 Fonte: Vicente (2011, pág. 179). 29 Segundo Vicente (2011), a composição química da água do mar e suas características biológicas, por esta ser potencialmente agressiva aos materiais, pois são repletas por uma mistura homogênea de elementos, qualitativos ou quantitativos, fato que esta salinidade presente nelas reagem em contato com as ligas metálicas cedendo elétrons para o meio operacional. Em relação a variadas causalidades condições específicas, como a presença de vários tipos de sais presentes (cloreto de sódio, cloreto de magnésio, bicarbonato de cálcio, sulfato de magnésio, brometo de magnésio etc.) alinhadas pelas variações de temperatura, além da presença de agentes poluentes, como o desenvolvimento do bioincrustação (acumulo de micro- organismos, plantas, algas ou animaisem uma dada superfície), tais como a área de exposição do ataque, todos esses aspectos influenciam para produto corrosivo. 3.2. TEORES DE AGRESSIVIDADE ATMOSFÉRICOS O meio operacional atmosférico é uma camada gasosa composta principalmente por argônio, hélio, dióxido de carbono, ozônio, vapor de água, nitrogênio e hidrogênio, além dos contaminantes presentes. Ao passo que o estudo da atmosfera, como um meio corrosivo, tem um grande impacto construtivo, pois, toda matéria exposta pela ação do tempo em dado meio tende a entra em processo de degradação, aonde os fatores de agressividades atmosféricos influenciam tanto direto como indiretamente nas estruturas e demais elementos arquitetônicos (SAMPAIO et al., 2014). Segundo a NBR 14643 (ABNT, 2001), corrosão atmosférica pode se definir segundo as seguintes classificações em termos de superfície material úmida, em aspectos contaminantes e taxa de corrosividade do material, ao passo que, a categoria de contaminação desta sendo quantitativas ou qualitativas de elementos que deferem dos elementos naturais presentes na aerosfera, tais como, gases corrosivos e partículas suspensas, em relação ao tipo de ambiente (industrial, marinho, etc.) que o material sendo exposto. Habitualmente variáveis são os aspectos a serem considerados em relação a agressividade atmosféricas, desde os fatores climáticos, intensidade dos ventos e suas direções, em relação a variações cíclicas das temperaturas e umidade do meio operacional, composição, e agentes poluentes presentes, em relação a função do grau de umidade da superfície material, em seca e molhada (FILHO et al., 2018). 30 De acordo com Matheus et al. (2014), quando se refere aos agentes poluentes encontrados no meio operacional são frequentemente os gases como, o dióxido de enxofre, trioxido de enxofre, óxido de nitrogênio e dióxido de nitrogênio, ao passo, no que diz respeito as ligas metálicas, as concentrações de dióxido de enxofre sendo estas menores ou iguais a 12 g m–³ de acordo com a categoria de corrosividade atmosférica (tabela 4), são consideradas em corrosividade muito baixa, em contrapartida concentrações maiores de 250 g m–³ são classificados como corrosividade muito alta. Tabela 4 - Categoria de corrosividade da atmosfera Categoria Corrosividade C1 Muito baixa C2 Baixa C3 Média C4 Alta C5 Muito alta Fonte: ABNT 14643 (2001, p 3) Segundo Vicente (2011), a degradação por aspectos seco, se caracteriza pelo meio operacional isenta de umidade, onde o material sofre a degradação lenta, pois este, sem a presença do filme eletrólito na superfície material faz com que o material sofra corrosão pelo mecanismo químico, pela característica de tonalidade avermelhada nos metais e na prata pelo escurecimento deste. Segundo Fernando et al. (2018), a corrosão por aspectos úmidos, tem características da ação direta com eletrólito, aonde o elemento oxidante ocorre a transferência com o material metálico (dissociada ou ionizada) com o meio na troca de íons positivos (cátions) e íons negativos (ânions). Com umidades relativas, aonde ocorre a velocidade da degradação do metal pelo produto corrosivo, dependendo da relatividade da umidade do meio e agentes poluentes composto pelo aerossol. Ao passo que a corrosão por propriedades molhadas, dá-se na condensação da superfície material, quando este está perto de 100%, origina pelo eletrólito, são exemplos de umidades relativas as chuvas e nevoa salina deposta nas estruturas. 31 3.3. ENSAIOS DE CORROSIVIDADE ATMOSFÉRICA Segundo Vicente (2011, pág. 310), “para a caracterização a agressividade de um determinado meio corrosivo e fornecer fundamentos básicos para o controle da corrosão, realizam-se os chamados ensaios de corrosão’’. Com as informações das seguintes análises, pode-se determinar o teor de agressividade de meio atmosférico pelos seus devidos ensaios, se estes, iram afetar direto ou indiretamente na vida útil das estruturas empregues a estes meios, e quais possíveis meios para seu retardamento pelo emprego de proteções anticorrosivas adequadas. Segundo a NBR 6921 (ABNT, 2002), tem-se como objetivo ensaio corrosivos, em função a taxa de sulfatação presentes pelo método da vela de dióxido de chumbo, que é dada através da análise química, do teor gravimétricas da sulfatação presentes no meio operacional e empregues sobre uma dada superfície(reativa) durante um determinado tempo especifico, pela fixação ou oxidação do substrato como dióxido de enxofre (So2), oxido sulfúrico (So3), sulfetos de hidrogênio (H2S) e sulfatos. Este ensaio baseia-se na concepção dos seguintes dados, onde o teor deve ser expresso em massa por unidade de área e por unidade de tempo, objetivando massa inicial e massa final do substrato em relação ao local de exposição para determinar a taxa pela seguinte formula: Taxa de sulfatação 𝑀𝑔𝑆𝑜3 𝑚2𝑥 𝑑 = (𝐴−𝐵)𝑥 0,343 𝑆 𝑥 𝑇 Onde: A é a massa de BaSO4 obtida na vela exposta, em miligramas; B é a massa de BaSO4 obtida na vela em branco, em miligramas; S é a área de gaze recoberta com a pasta de PbO2, em metros quadrados; T é o tempo de exposição, em dias. Segundo a NBR 6211 (ABNT, 2001), a determinação de cloretos na atmosfera pelo método da vela úmida, esta análise prescreve os principais métodos característicos pela variação de teor empregues em meios operacionais agressivos através variação de cloretos inorgânicos presentes em uma dada região do substrato conhecido, em função do tempo específico de exposição. A definição de cloretos 32 solúveis na água, geralmente encontrados em meio atmosféricos marinhos, é dada como os ácidos clorídricos (Hcl) provenientes de atmosferas poluídas. O método do ensaio consiste basicamente, na preparação da vela úmida (cilindro com gaze siderúrgico) e fixa-la no frasco com água glicerinada (figura 11), expondo-a em ambiente por um determinado tempo (30 dias), depois desta exposição retirar a gaze, notando-se que a área exposta por metros (S) e o volume total após a diluição em milímetros (Vt) o local e tempo de exposição. Ou seja, os resultados expressos pela massa de cloreto por unidade de área por unidade de tempo, em relação da massa inicial e massa final local da exposição do meio ensaios, seguindo a seguinte equação: Cloreto 𝑀𝑔 𝑚2𝑥 𝑑 = 2(𝐴−𝐵)𝑥 𝑀 𝑥 35,5 𝑥 𝑉𝑡 𝑉𝑎 𝑥 𝑆 𝑥 𝑇 Onde: A é o volume gasto de solução-padrão de nitrato mercúrico com a alíquota, em mililitros; B é o volume gasto de solução-padrão de nitrato mercúrico com o branco, em mililitros; M é a concentração de solução-padrão de nitrato mercúrico, em molaridade; Vt é o volume total da amostra após a diluição, em mililitros; Va é o volume de alíquota, em mililitros; S é a área da gaze exposta, em metros quadrados; t é o tempo de exposição, em dias. Figura 11 - Vela úmida Fonte: ABNT (2001). 33 Segundo Vicente (2011), de maneira que a análise da composição do aerossol no meio atmosférico e suas causalidades, é de suma relevância para quem pretende construir em área litorâneas ou beira mar, pois um estudo prévio da localidade possibilita quaisquer tipos de patologia que possam ocorrer, além da viabilidade de utilizar matérias que se adequem melhor ao meio, evitando assim perda de elementos crucias para a projeção e construção, de modo a resistir as intempéries. 34 4. SISTEMAS PROTETORES CORROSIVOS Segundo Hermano e Sócrates (2008), o produto final da oxidação é perda do material para o qual foi projetada inicialmente, sendo estes, tanto física como mecânica, de modo que, a corrosividade por ser um fenômeno de ocorrência interfacial entre a liga e a interface meio operacional, ao passo que o controle corrosivo será em função do produto dos ataques patológicos em dadas estruturas e edificações. Segundo Lalgudi (1997, pág.193), ‘’controlar a corrosão significa controlar a reação do metal com seu meio, de forma que as propriedades físicas e mecânicas sejam preservadas durante seu tempo de vida útil’’, onde o controle corrosivo será baseado conforme os tipos de ataques empregues ao material, sendo fundamental a compressão dos tipos de ataque e suas características corrosivas, sendo estes pré- requisitos para utilização de meios protetores que de alguma forma atuem no metal, na interface ou no meio, em consideração a relação custo benefício, ao passo que, são levados em consideração aspectos e elementos, tais como, o controle no estágio do projeto, a influência do metal, pela influência do meio, finalizando assim com o controle das camadas (JAMBO; FÓFANO, 2008). 4.1. SELEÇÃO MATERIAL Segundo Lalgudi (1997), a escolha de matérias apropriados, é fundamental para o devido controle corrosivo, em alguns casos são necessários o uso de ligas metálicas de alta corrosividade, mas que são adequados para um dado meio especifico (ou indústria), ao passo que são exemplos de efeitos causados pela materiais não compatíveis, como o contato entre eles tendo a intercorrência na polaridade, efeitos esses adversos surgindo nas proximidades material. Na pratica, o contato entre os matérias dissimilares é inevitável, a maioria das estruturas complexas, equipamentos, arranjos de tubulações são feitos de diferentes metais, ligas, e outros materiais frequentemente em contato com meios corrosivos ou condutores. Em contrapartida, em função da importância do projeto, que tem como finalidade auxiliar na gerência de utilização de ligas metálicas que resistam ao processo corrosivos, desde a fase de projeto a manutenção das edificações (SUSKI, 2018). 35 Segundo Cristiane et al. (2014) quando defere-se pelos principais meios ou técnicas que envolvem a proteção anticorrosivas empregues nas estruturas, e em suas interfaces, de maneira que ocorra a passivação ou polarização das ligas metálicas, utiliza-se geralmente pelo emprego técnicas de revestimento (metálicos e não metálicos), inibidores, técnicas de modificação do meio, proteção catódica e anódica, de modo que estes resistam aos ataques degradantes corrosivos em meio operacional agressivos, a qual serão empregues. 4.2. REVESTIMENTO METÁLICOS Essa modificação interfacial material, pelo emprego de películas protetoras, onde essas camadas podem ser caracterizar por revestimento metálicos, revestimento não metálicos a fim de evitar a oxidação, onde essa alteração/eliminação pode ser primordial para controle corrosivo dos metais empregues em meio operacional agressivos, de modo que estas técnicas evitam o contato direto do substrato com meio em função ao custo econômico e ecológico (FRAUCHES et al. 2014). Segundo Rosangela (2010), os revestimentos metálicos ou interposição de uma camada de uma dada película metálica entre o meio e metal do qual quer se proteger, pelos processos de metalização, deposição por imersão elétrica (ou quente) cladização, eletrodeposição e difusão, com finalidades tais como decorativas (como é caso do ouro ,prata ,níquel e o cromo); resistência ao atrito (índio e cobre); que resistam a corrosão em contato elétricos (estanho, prata, ouro, ródio); endurecimento superficial (cromo) e resistam a corrosão (cromo, níquel, alumínio, zinco, cadmio, estanho); e na utilização de peças desgastadas (cromo). a) Metalização: ou aspersão quente, ocorre quando um dado material metálico, cerâmico ou polímero e submetido em estado fundido ou semifundido sobre uma superfície preparada, formando um deposito, onde este deposito e aplicado por uma pistola de aspersão, este aerossol de partículas metálicas se fixam na extremidade da peça, de modo a ter uma ligação mecânica sendo esta usinada ou retificada, dependo do tipo de liga a ser metalizada (TAVARES, 2015); b) Deposição por imersões quentes: a galvanização quente dá-se por uma chapa galvanizada, de aço submerso em uma solução que conduz eletricidade (440 a 480 °C), recoberta por partículas de outro metal (zinco) a galvanização, pode ser 36 feita com vários tipos de metais, onde ocorre a corrosão controlada para o devido controle do metal principal (CUNHA, 2014); c) Eletroposição: ou galvanização a frio, em meio operacional alcalinos são indispensáveis o emprego de agentes estabilizantes por íons metálicos, essas soluções, a qual impede a corrosão do material e forma-se no substrato uma camada de cobre com emprego de sprays ou pincéis, essa camada de zinco de sacrifício e atacada pelo oxigênio ou pela água, forma uma camada de oxido de zinco em contato com oxigênio e hidróxido de zinco em contato com água, que e muito resistente, protegendo o metal de novos ataques (CUNHA, 2014); d) Cladização ou cladeamento: constituísse de chapas metálicas que resistam ou são resistentes a corrosão, revestindo o metal para devido proteção, esses clads tem espessuras de mínimas de 2 4 mm, sendo aplicados por pressão, laminação ou soldagem (TAVARES, 2015); e) Difusão: ou deposição química ocorre quando um dado metal a ser protegido leva um tratamento térmico formando ligas de deposito (filamentos) e substrato (liga metálica) em câmara de rotativa com variação de temperaturas e mistura de filamentos (alumínio, zinco,) aonde o pó de alumínio em temperatura 1000°c em aço ionizado, ao passo que o pó de zinco 350-400°c em sherardização. De modo que deposição em fase gasosa CVD (Chemical Vapour Deposition) a reação química que as partículas gasosas no material se solidificam, sobre a camada do substrato (material) (TAVARES, 2015). 4.3. REVESTIMENTO NÃO METÁLICOS INORGÂNICOS Segundo Cristiane et al. (2014), em relação aos revestimentos não metálicos inorgânicos, que podem ser obtidos pela reação entre a interface e o meio, sendo esses processos mais usuais tais como a anodização, cromatização e fosfatização. No caso emprego de revestimentos depositados na superfície material são mais usais tais como no caso dos esmaltes vitrosos, que são resistentes aos ácidos excetos pelo contato de ácidos fluorídrico, de modo que os vidros são resistentes aos ácidos fluorídricos são geralmente empregues em tubulações e reatores. O cimento e porcelanas também são revestimentos anticorrosivos já este se encontra na superfície, no caso do cimento que são resistentes aos meios alcalinos e ácidos, deste que sua porosidade seja baixa que evitem sua penetração, no caso das porcelanas 37 estes são empregues para se obter a resistência a corrosão e abrasão, conhecidos por revestimentos cermets ou compósitos de modo que, estes sejam constituídos de compostos inorgânicos formados na superfície material ou depositados sobre o substrato metálico por reações químicas, uma vez que esses são revestidos, ocorre a proteção, pois estes evitam o contato direto do material com o meio (GENTIL, 2011). a) Anodização: é um processo eletroquímico em meio operacional agressivo que visa forma uma película de oxido na superfície, em que um lado polo positivo(ânodo) o qual será ionizado em outro lado pelo polo negativo (catodo) para complementar o círculo eletroquímico, essa camada de oxido como isolante elétrico, impendido que a matéria oxide mais (Bonatto, 2009); b) Cromatização: o cromo, ele e aplicado como material de sacrifício para aumentar a resistência a corrosão, de modo que a cromagem ocorre pela imersão de um dado metal a ser protegido em uma solução de cromatos ou ácidos crômicos, obtendo o revestimento, obtendo assim alto eficiência quando relacionado com outros sistemas que compre a mesmo objetivo, consequentemente o cromo e hexavalente, o que torna toxico e cancerígeno o que afeta de outras maneiras o meio ambiente (SCHMIDT, 2016); c) Fosfatização: ocorre geralmente indústrias metalúrgicas a qual as ligas metálicas como ferro, aço, aço galvanizado, alumínioe cobre e magnésio, etc. em cobri as ligas a serem protegidas pela camada de fosfatos de zinco, pela imersão da solução química, que resultam em reações quando está em contato com o meio atmosférico, essa corrosão controlada ocorre na camada de fosfato de zinco e protege o material base de novos ataques. Para que esses mecanismos sejam satisfatórios para seus devidos empregos anticorrosivos, estes devem conter em sua superfície, limpas para que o substrato tenha um boa impermeabilidade e aderência para adesão das películas protetoras (GUERREIRO, 2009). 4.4. REVESTIMENTO NÃO METÁLICOS ORGÂNICOS Segundo Cristiane al et. (2014), quanto aos revestimentos orgânicos (tinta, polímeros), essa película homogênea de elementos sólidos (pigmentos) dispersos em um liquido, em presença de componentes em menores proporções, chamados de aditivos, aplicados diretamente na superfície do material ou formados na superfície, que se transforma em filme protetor, ao passo que pintura como emprego 38 anticorrosivo tem variáveis importância com além de isolar o material do contato agentes corrosivo, tais como a facilidade de aplicação e de manutenção em relação ao custo benefício, de modo a ocasionar propriedades tais como finalidade estética; sinalização; impermeabilização ,diminuição da rugosidade material; auxílio na segurança industrial, etc. (PANNONI, 2004). Segundo Vicente (2011), no que diz respeito a utilização de proteção anticorrosiva das edificações e estruturas metálicas, tem-se a esquematização do uso da pintura composta, por três tipos, tais como a tinta de fundo ou primaria(primer), tinta intermediaria e tinta de acabamento, onde as tintas são formadas geralmente por composição química pela dispersão de pigmentos, solventes e aditivos. a) Tinta de fundo ou primaria (primer): são a primeira aplicação, ou seja, que está em contato direto com o material, devido a esta características, as primes tem em suas composições de pigmentos anticorrosivos, pois estes, tem em suas funções a proteção eletroquímica e química, que necessitam está em contato direto com a material, em que usualmente são estas foscas ou semifosca que adquire a superfície uma rugosidade que contribui para melhor aderência para a camada subsequentes (GENTIL, 2011); b) Acabamento intermediário ou tintas intermediaria: são geralmente a camada secundaria que contribui para maior espessura da camada revestida, com a função de melhorar suas características protetores (GENTIL, 2011); c) Acabamento final ou tinta de acamamento: são a última camada protetora onde está estará em contato direto com o meio operacional, além dos aspectos estéticos empregues ao material tem como características proporciona a maior durabilidade, não interferindo nos devidos cortes e sondagem além de não exalar fumos tóxicos quando estas submetidas pela variação de temperatura (GENTIL, 2011). Segundo Vicente (2011) algumas particularidades importantes para a aplicação do revestimento, tais como as áreas externas do material deve simples, compactadas, lisas, ter aspecto otimizado e posição apropriada para aplicação, ao contrário de serem complexas, casuais, rugosas, ou propensas a acumulação ou retenção de pó ou umidade. Aonde os mecanismos básicos de proteção quando se diz respeito no uso de pinturas com proteção anticorrosivas do substrato metálico, deste modo, basicamente existem três tipos deles sendo a barreira, inibição (passivação anódica) e eletroquímica (proteção catódica). 39 i) Barreira: quando este, estão entre o material e meio operacional, este tipo de mecanismo busca sua eficiência depende da espessura da camada protetora no substrato e resistência das tintas em relação a agressividade do meio operacional (SCHMIDT,2016). ii) Inibição (passivação anódica): o produto da passivação dá-se pelo mecanismo da camada revestida de acabamento por pigmentos de inibidores, impedindo sua passagem para o substrato, tais pigmentos mais utilizados para a passivação pelo uso de zarcão, os cromatos de zinco e fosfatos de zinco, quando o meio operacional em contato com essa esses pigmentos, cria uma camada uma película protetora (SCHMIDT,2016). iii) Eletroquímico (proteção catódica): os revestimentos ricos em zinco são mais apropriados para o processo eletroquímico catódico aos seus devidos teores elevados na película seca possibilitando a continuidade elétrica entre as partículas de zinco e o substrato a ser protegido, ao passo que, quando maior a elevação de zinco no material melhor será a proteção anticorrosiva (SCHMIDT,2016). Segundo Vicente (2011), os processos de emprego das tintas na aplicação da superfície do material metálico, ocorre basicamente por quatro aspectos sendo estes: imersão, aspersão pela utilização do uso de pistolas convencional ou por meio de pistola sem ar (airless spray), a trincha e a rolo. Segundo Silva (2018), quanto ao emprego do produto de polímeros intrinsicamente condutores (PIC) como aspectos anticorrosivos no substrato das ligas metálicas tem a característica de estabilidade em determinadas condições no meio operacional, em que sua capacidade isolante eletrônica e iônico ao meio corrosivo, além do fator custo benefício. Ao passo que, o revestimento induzira ao metal a passivação em meio operacional agressivo, ao qual a corrosão controlada proporcione a película protetora anódica no substrato metálico, sem a utilização da corrente eletroquímica externa no sistema, pela a característica anticorrosiva sistema substrato/revestimento/ meio eletrolítico, pelo emprego do revestimento tinta inteligente poliuretana (TIP). 40 4.5. PROTEÇÃO CATÓDICA Segundo Vicente (2011), a proteção catódica é uma técnica geralmente usada para o controle corrosivo de uma da superfície metálica enterradas ou submersas e em contato com eletrólitos, onde o metal a ser protegido, tornando-a em um catodo de uma célula eletroquímica, a liga metálica a ser protegida se conecta com o metal mais corrosível para atuar como ânodo. Usualmente este tipo de emprego anticorrosivo dá-se em oleodutos, gasodutos, tubulações que transportam derivados de petróleo e produtos químicos, adutoras, minerodutos, rede de água para controle de incêndios, emissários submarinos, estacas píeres de atracação de navios, etc. com a utilização desse meio protetor consegue-se manter essas instalações metálicas completamente inertes do ataque corrosivo por um determinado tempo, até que as ligas sacrifício sejam trocadas. O mecanismo de proteção catódico é de simples compressão onde o emprego desta técnica exija um devido experiencia, ao passo que o processo corrosivo de tubulações enterradas ou submersas em contato direto com o eletrolítico sofre a degradação eletroquímica, aonde ocorre a essas áreas de diferença de potencial ao longo das tubulações ou chapas, causadas pela a variação da resistividade do meio operacional em que estes se encontram, ou seja as heterogeneidades do solo com as do material metálico, ocasionam a corrosão do substrato (FRAUCHES et al. 2014) 4.6. SISTEMAS DE PROTEÇÃO CATÓDICA Para que ocorra a proteção anticorrosiva catódica, os principais sistemas empregues são estes, tais como a :proteção catódica galvânica ou por anodos galvânicos de sacrifício e a proteção catódica por corrente impressa ou forcada, todas estas tendo o mesmo princípio a injeção de uma célula eletroquímica no substrato. através do meio operacional (GENTIL, 2011). a) Proteção catódica galvânica: dá-se emprego de ligas galvânicas anódicas como magnésio, zinco ou alumínio, onde será fundamental a importância da composição da liga para seu devido desempenho, de modo a energizar o material a ser protegido. Aonde as ligas anódicas devem satisfazer três critérios satisfatórios tais como rendimento teórico em relação as massas consumidas, a corrente deve se 41 manterconstante para que ocorra formação de película passivação (tabela 5) e o rendimento pratico da corrente não deve ser muito inferior ao teórico (GENTIL,2011). Tabela 5 - Série galvânica pratica. Material Volt Magnésio comercialmente puro -1,75 Liga de magnésio (6% Al, 3 % Zn, 0,15%Mn) -1,60 Zinco -1,10 Liga de alumínio (5% Zn) -1,05 Alumínio comercialmente puro -0,80 Aço (limpo) -0,50 a –0,80 Aço enferrujado -0,20 a -0,50 Ferro fundido (não galvanizado) -0,50 Chumbo -0,50 Aço em concreto -0,20 Cobre, bronze, latão -0,20 Ferro fundido com alto teor de silício -0,20 Aço com carepa de laminação -0,20 Carbono, grafite, coque +0,30 Fonte: Vicente (2011, pág. 288) Segundo Cristiane et al (2014) usualmente utiliza-se com mais frequências as ligas metálicas (Al, Zn, Mg) pelas suas características anódicas, como os protetores catódicos galvânicos se comportam em determinados meios operacionais, de acordo com suas especificações anódicas (tabela 6) aonde os anodos galvânicos são geralmente empregues em eletrólitos de baixa resistência elétricos de até no máximo 3.000 Ω cm, no caso, onde a diferença de potencial é muito pequena. Ao passo que, a principal vantagem dessa técnica se baseia em estruturas metálicas que necessitam de pequena quantidade de corrente (em geral 5 A). Tabela 6 - Aplicação típicas dos anodos galvânicos Anodos Aplicações 42 Alumínio Estruturas metálicas imersas em água do mar Magnésio Estruturas metálicas imersas em água doce, de baixa resistividade, ou enterradas em solos com elétrica até 3.000 Ω cm Zinco Estruturas metálicas imersas em água do mar ou enterradas em solos com resistividade elétrica até 1.000 Ω cm Fonte: Vicente (2011, pág. 289). b) Proteção catódica por corrente impressa: nesta técnica o fluxo de corrente continua pelo emprego de retificadores que deve se manter constante para ter o devido controle corrosivo, aonde o substrato a ser protegido estará conectado com um anodo (sendo um ou vários) por meio de um retificador, de modo que, para que a dispersão necessária ocorra, são utilizados anodos inertes específicos (tabela 7) que dependem do meio eletrólito para qual serão empregues (GENTIL, 2011). Tabela 7 – Aplicação típicas dos anodos inertes. Anodos Aplicações Grafite Solos, água do mar, não profundas e água doce Ferro silício (14,5% Si) Solos ou água com teor de cloreto inferior a 60 ppm Ferro-silício-cromo (14,5% Si,4,5% Cr) Solos, água do mar, fundo do mar ou água doce Chumbo-antimônio-prata (93% Pb,6% Sb, 1% Ag) Água do mar, suspensos, sem tocar o fundo do mar Titânio, nióbio, ou tântalo platinizados (Ti-Pt, Nb-Pt ou Ta-Pt) Solos, água doce, água do mar e concreto (nas proteções das armaduras) Titânio revestido com óxidos mistos de metais nobres com cério Solos, água doce e água do mar e outros eletrólitos Magnetita Solos, água doce e água do mar Ferrita Solos, água doce e água do mar Anodo polimérico anodeflex Solos (tubulações nuas ou com revestimento deficiente) Fonte: Vicente (2011, pág. 291). 43 Segundo Vicente (2011), as vantagens da utilização deste sistema anticorrosivo, por corrente forcada consiste basicamente pelo emprego de um retificador(gerador), que possibilita uma variação da potência , tensão e saída que se deseja empregar em função da resistividade elétrica dos eletrólitos, de modo que, ocorra a proteção das estruturas em contato com o eletrólito de baixa (3.000 Ω cm a 10.000 Ω cm) de média (10.000 Ω cm a 50.000 Ω cm) e alta (50.000 Ω cm a 100.000 Ω cm).Ao passo que, quando se refere a anodos inertes, e preferível que estes sejam cravados e preenchidos com condutores de coque metalúrgicos, para que estes possam diminuir o desgaste dos anodos ,e facilitarem a passagem da corrente do anódicas para o solo, aumenta a vida tanto dos sacrifício com da estrutura. Tabela 8 - Comparação entre os sistemas galvânicos e por corrente impressa Sistema galvânico Sistema por corrente impressa Não requer corrente externa de corrente elétrica. Requer fonte externa de corrente elétrica. Em geral, econômico para requisitos de corrente elétrica de até 5 A. Em geral, econômico para requisitos de corrente elétrica acima de 5 A. Manutenção mais simples Possui vida limitada Manutenção menos simples Pode ser projetada para a vida longa. Necessita de acompanhamento operacional. Somente para eletrólito de baixa resistividade elétrica, em geral de até 3.000 Ω cm. Necessita de acompanhamento operacional. Pode ser usado em eletrólitos com qualquer valor de resistividade elétrica, inclusive os de muito baixa resistividade. Não apresenta problemas de interferência com estruturas estranhas. Pode apresentar problemas de interferência com estruturas estranhas. Não admite regulagem ou admite regulagem precária Pode ser regulado com facilidade. Fonte: Vicente (2011, pág. 293). A escolha do sistema de proteção catódica (tabela 8), quando se prefere qual uso de sistema anticorrosivo catódico funcional, deve se levar em relação aos custo- 44 benefício em função as suas propriedades e qual mais adequado para o emprego de dada estrutura em função de sua exposição (solo, água do mar, água doce e concreto) e proteção em relação ao material, tipo, condições de operação, dimensões, forma geométrica, tipo de revestimento, localização. essa correlação entre técnicas anticorrosivos pode ser fundamental para o devido prolongamento de dada estrutura, sendo estes preventiva ou recuperação (FRAUCHES et al., 2014). 4.7. PROTEÇÃO ANÓDICA Segundo Vicente (2011), a proteção anódica é uma técnica de proteção anticorrosiva pelo o emprego de formação de uma película protetora, em um dado material a qual se quer proteger, pela aplicação da corrente anódica externa. Essa corrente ocasiona polarização anódica, que possibilita a passivação do material metálico, ao passo que essa passivação, deve -se estabelecer e manter o potencial passivo em todo substrato material exposto no meio operacional corrosivo, de modo contrário a proteção catódica, aonde a liga e levada para imunidade, no caso da anódica o metal e levado para a zona de passivação. Segundo Ana Paula (2019) e Vicente (2011), para que ocorra a passivação do substrato a ser protegido o material metálico deve se manter passivo/ativo em relação ao meio operacional, aonde as partes das estruturas devem ser passivadas e mantidas nessas condições. Ao passo que quando o substrato em partes não estiveres em estado passivo ocorrera a corrosão eletroquímica e consequentemente atacada pela corrosão localizada e de variada escala corrosiva. Esta técnica anticorrosiva faz com que o filme protetor não seja dissolvido e quando ocorre a falha desta película, e reparado por uma nova película protetora, o que depende precisamente de um controle potencial adequada (tabela 9), aonde uma potência elétrica muito alto pode ocasionar na degradação do material. 45 Tabela 9 - Corrente necessária para a proteção anódica. Meio corrosivo Temperatura (°c) Material metálico Para passivar Para manter a passivação H2So4(1 mol) 23,8 316 SS 2,100 11 H2So4(30%) 23,8 304 500 22 H2So4(45%) 65,5 304 165,000 830 H2So4(67%) 23,8 304 4,700 3,6 H2So4(93%) 23,8 Aço doce 260 21 Oleum 23,8 Aço doce 4,400 11 H3Po4(75%) 23,8 Aço doce 38,000 19,000 NaOH (20%) 23,8 304 SS 4,400 9,4 NaOH (50%) 60,0 Aço doce 41 125 Fonte: Vicente (2011, pág. 309). Entretanto, quando se refere a diferenciação entre as proteções anticorrosivas anódicas e catódicas, consiste basicamente no modelo de sistema empregues para a proteção das estruturas, aonde no sistema anódicos depende da passivação pelo estado ativo/passivo do substrato, ao passo que os sistemas catódicos sendo aplicável em quiqueis ligas metálicas.Outros aspectos entres esses sistemas, tais como este uma variável controle se tensão para que este se ajuste a estrutura/meio (por meio de retificadores, geradores) no caso da catódica, de modo que na anódica a variável potencial necessita da intercalação entre estrutura/ meio até o ponto de desejado, sendo a ponto de corrente elétrica consequência do potencial empregue (FRAUCHES et al. 2014). 4.8. MANUTENÇÃO Segundo lalgudi (1997) e Vicente (2011), quase todas as edificações ou estruturas metálicas requerem algum tipo de manutenção operacional ou preventivos, para que todos os aspectos protetores anticorrosivos sejam eficazes, o estudo prévio das características das ligas metálicas, em relação as heterogeneidades corrosivas que são empregues ao material, alinhadas pelos métodos protetores degradantes de modo retardar ou evitar as patologias, quando se refere a manutenção preventiva do substrato estrutural, deve-se levar em considerações alguns aspectos tais como os 46 componentes da estruturais deve ser de fácil fiscalização, não havendo dificuldades para inspeção e manutenção das partes sem interferência de paradas de operação e de fácil localidade para ocorra a segurança das partes envolvidos, a montagem de dada estrutura deve manter um espaçamento para ocorra a passagem de ferramentas, ventilação e luz, sendo fundamental para as edificações que estas expostas ao meio operacional corrosivos. Tenham seus devidos controle, e manutenções, para que, a proteção do material, tanto estrutural como equipamentos utilizados em canteiros de obras tenham uma vida útil prolongadas. Ao passo que a importância da manutenção preventiva implica em tais como os custos de reparação e substituição; poluição ambiental; destruição dos maquinários e prevenção das partes envolvidas; perdas de produção e paradas inesperadas, onde sequer a corrosão ou controle corrosivo devem ser tratados isoladamente, tal que a avaliação de um completo outro, pois o próprio mecanismo ou fenômeno corrosivo pode dar sugerir que tipo de controle combater o produto corrosivo. 47 5. CONSIDERAÇÕES FINAIS Quando se iniciou o trabalho de pesquisa empírico, levou-se em considerações, os principais impactos causados nas estruturas metálicas sobre ataques patológicos corrosivos em meio atmosféricos agressivos, tais como a composição do meio operacional marinho como estes afetam diretamente e indiretamente na degradação das estruturas e edificações em função do tempo de exposição e suas heteregeonidades sendo de suma relevância para o emprego dos meios anticorrosivos protetores. Diante disto a pesquisa teve como objetivo geral analisar as principais ocorrências patológicas das estruturas metálicas em regiões litorâneas, aonde verificou-se que as estruturas empregues em meios potencialmente agressivos, tendem a entrar em processo degradativo de tal forma que a concentração de sais presentes em ambientes marinhos proporciona tal efeito corrosivo. Para que desta forma, compreender os principais mecanismos corrosivos das estruturas metálicas, de tal forma que, observou-se que os mecanismos empregues as ligas metálicas, sendo estes, classificados por sua morfologia e quanto a sua fenomenologia, posto que foi observado que o processo corrosivo e suas heteregeonidades, variam de acordo com grau de ataque e região do substrato, heteregeonidades das ligas metálicas e meio operacional em que são expostos. De tal modo que, ao analisar a corrosividade em regiões litorâneas, comprovou- se sua relevância para o estudo do meio operacional em função do ataque e intensidade destes, de modo que, privou-se a compressão da composição do meio atmosférico, grau de agressividade e agentes poluentes, como pré-requisitos para compressão dos efeitos patológicos, de tal modo que, para quem deve e quer construir em tais meios operacionais, deve compreender como os efeitos causados por estes ecossistemas agressivos impactam no produto final construtivos e econômicos, para enfim utilizar ligas necessárias e seus meios protetores. Finalizando assim, com a compressão dos efeitos corrosivos e suas heteregeonidades alinhados com a análise e entendimento do meio operacional temos potencial para descrever quais sistemas protetores anticorrosivos adequados para cada dado ataque, a qual, se constatou-se que estes tipos de empregos de sistemas protetores, afins de evitar a corrosividade e obter uma vida útil estrutural das ligas metálicas. 48 consequentemente um dos obstáculos mais recorrentes na indústria construtiva e demais, são os efeitos degradantes da corrosividade empregues as ligas metálicas, economicamente, quando se trata destes efeitos, tais como: os custos de manutenção; substituição de peças; paralisações de maquinários; perda de produtos; superdimensionamentos estruturais; questões de segurança e poluição do meio ambiente. De modo que, o foco da pesquisa fundou-se na compressão dos mecanismos patológicos empregues e suas heteregeonidades tanto do meio operacional e das ligas metálicas, com base em meios de pesquisa eletrônicos, bibliográfias, teses, artigos científicos, normas técnicas, nos dados referentes ao tema abordado. Tal que, poucas foram as limitações encontradas referente a pesquisa empírica, a qual, todas as dúvidas acerca do processo de formulação de ideias relacionados ao tema foram compreendidos, sem dificuldades aparentes. Deste modo, recomenda-se para pesquisas futuras com destino ao campo de investigação referentes as patologias das estruturas metálicas, tais como: os efeitos da porosidade do concreto armado e como elas contribuem para corrosão das armaduras submersas em ambientes marinhos; como as pontes de concreto armado, são influenciadas pelo processo corrosivo em suas armaduras tracionadas; como os efeitos patológicos do supervisionamento das estruturas metálicas sob efeitos corrosivos. 49 REFERÊNCIAS ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 14643: Corrosão atmosférica - classificação da corrosividade de atmosferas. Rio de janeiro, 2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6211: corrosão atmosférica – determinação de cloretos na atmosfera pelo método da vela unida. Rio de janeiro, 2001. ASSOCIAÇÃO BRASILEIRA DE NORMAS TÉCNICAS. ABNT NBR 6921:corrosao atmosférica - determinação pelo método da vela úmida de dióxido de chumbo. Rio de janeiro,2002. ARAÚJO, André Lucas rocha de; SILVA, Natacha Stephany Souza da Desenvolvimento de uma câmara de névoa salina para simulação e análise da ação da maresia na região litorânea da cidade de são luís- projeto de viabilidade da implementação do primeiro laboratório de corrosão da universidade estadual do maranhão.06/2019,103 f, dissertação (graduação em engenharia mecânica) – universidade estadual do maranhão, UEMA. São luís, Ma,2019. B8 Comunicação e editora, publicado na. revista tratamento de superfície. Disponível em :< https://b8comunicacao.com.br/corrosao-filiforme-da-origem-a- prevencao > acesso em :13/10/2020. BONATTO, Fernando. Síntese e caracterização de nanoestruturas formadas pela anodização de titânio. 05/2009.110, f. Dissertação (pós-graduação em ciência dos materiais) universidade federal do rio grande do Sul, UFRGS. Porto alegre,2019. CCDM, Materiais Metálicos: ensaio de corrosão. Disponível em < http://www.ccdm.ufscar.br/materiais-metalicos-ensaios-tecnologicos/ensaios-de- corrosao/corrosao-intergranular/ > acesso em 15/10/2020. CIUCCIO, Ricardo Luiz et al. Ensaio de corrosão galvânica de placas e parafusos de titânio usados na fixação interna rígida. Innovations implant jornal, v. 5, n.3, p 19-22, 2010. DA CUNHA, Maico T. et al. Estudo da eletrodeposição de cobre em meio alcalino com uso de corrente pulsada. Revista Virtual de Química RVQ, v. 6, n. 2, p. 258- 278, 2014. FRAUCHES
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