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Desempenho Anticorrosivo de Esquemas de

Pintura com Tintas de Base Aquosa –

Estudo Realizado

Desempenho Anticorrosivo de Esquemas de

Pintura com Tintas de Base Aquosa –

Estudo Realizado

Victor SolymossyJoaquim Pereira Quintela

Estudo Realizado Estudo Realizado

Dez/2014

Colaboração: Fernando Fragata

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Sumário

• Introdução

• Metodologia

• Ensaios

• Resultados• Resultados

• Conclusões

• Considerações

Dez/2014

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Introdução

� Motivação• Esquemas de pintura com bom desempenho,

amigáveis ao meio ambiente.

Dez/2014

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Introdução

� Histórico

• Pouca utilização de tintas base d’água na Petrobras .

• Desempenho insatisfatório

• Falta de especificação técnica para esse tipo de • Falta de especificação técnica para esse tipo de produto.

• Pouco histórico de ensaios de laboratório e de test es de campo

Dez/2014

Instituição Parceira na Realização do Estudo: Eletrobras-Cepel

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Introdução

� Teste de campo na REPLAN – 2007 a 2014

Dez/2014

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Metodologia

� Esquemas de referência

Tintas e espessurasEspessura

total

R1N-127780 µm

N-2628120 µm

N-267760 µm

260 µm

Dez/2014

80 µm 120 µm 60 µm

R2N-2288120 µm

N-2628120 µm

N-267760 µm

300 µm

R3N-2630150 µm

N-2628150 µm

N-267760 µm

360 µm

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Metodologia

� Esquemas com tinta de base aquosa

Tintas e espessurasEspessura

total

WA1Zn Epóxi

2 x 80 µmEpóxi HB120 µm

Acrílica2 x 50 µm

380 µm

Dez/2014

WA2Novolac120 µm

Novolac120 µm

Acrílica2 x 50 µm

340 µm

WW1Epóxi

110 µmEpóxi

110 µmPU

60 µm280 µm

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Metodologia

� Esquemas com tinta de base aquosa (continuação)

Tintas e espessurasEspessura

total

WS1Epóxi

120 µmEpóxi

120 µmPU mono

50 µ290 µm

Dez/2014

WS2Zn Epóxi120 µm

EpóxiMIOX

120 µm

PU60 µm

260 µm

WD1Epóxi

100 µmEpóxi

120 µmPU

60 µm280 µm

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Metodologia

� Esquemas com tinta de base aquosa (continuação)

Tintas e espessurasEspessura

total

WH1Acrílica60 µm

Acrílica70 µm

Acrílica70 µ

200 µm

Dez/2014

WH2Epóxi

100 µmEpóxi

100 µmPU

100 µm300 µm

WH3Zn Epóxi70 µm

Epóxi2 x 80 µm

PU50 µm

250 µm

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Metodologia

� Esquema híbrido

Tintas e espessurasEspessura

total

HSt1Epóxi LV150 µm

-PU

2 x 50 µm250 µm

Dez/2014

HSt1150 µm

-2 x 50 µm

250 µm

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Metodologia

� Preparação dos corpos de prova

• Corpos de prova em aço AISI 1020

� Grau A de oxidação (ISO 8501-1)

� Dimensões de 100 x 150 x 6,4 mm

• Desengraxamento com solventes orgânicos• Desengraxamento com solventes orgânicos

• Jateamento ao grau A Sa 3 (ISO 8501-1)

� Granalha de aço angular G40 e G50 (3:1)

� Perfil obtido de 40 a 60 µm

• Aplicação das tintas: pistola convencional

Dez/2014

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Metodologia

Dez/2014

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Incisão

� Quando fazer a incisão?

� Deve-se saber o que realmente se deseja avaliar

� Qual o formato/orientação adequado?

� X, |, \, /, –, Z, W, ...

Qual a largura/comprimento?� Qual a largura/comprimento?

� Como fazer a incisão?

� Com cuidado

� Qual a melhor ferramenta?

Dez/2014

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Incisão

� Ferramentas

Dez/2014

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Incisão

� Único corte, podendo ser feito em vários movimentos, até o substrato

24 horas em névoa salina

Dez/2014

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Ensaios

� Aderência inicial

� Imersão em água destilada

� Imersão em água salgada (NaCl 3,5%)

� Ensaio cíclico de corrosão I

� Ensaio cíclico de corrosão II� Ensaio cíclico de corrosão II

� Ensaio em câmara de névoa salina

� Ensaios eletroquímicos

� Exposição à radiação UV

� Exposição ao intemperismo natural

Dez/2014

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Ensaios

� Aderência inicial

ABNT NBR 11003 (método A)

ISO 2409 (3 mm)

ASTM D 4541 – A4

� Imersão em água destilada e água salgada

Temperatura de 40 oC

Imersão de 90% do corpo de prova

Inspeções semanais

Dez/2014

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Ensaios

� Ensaio cíclico de corrosão I

• 3 dias de exposição à radiação UV e condensação deumidade (ASTM G 154)

• 1 dia a baixa temperatura (-10 oC)

• 3 dias de exposição em câmara de névoa salina(ASTM B 117)(ASTM B 117)

Dez/2014

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Ensaios

� Exposição natural

• Duração mínima 19 meses (RPBC) e 20 meses (Cepel)

• Realizado no CEPEL (Ilha do Fundão, RJ) e na RPBC (Cubatão, SP)

Dez/2014

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Ensaios

� Parâmetros de avaliação de desempenho� Empolamento, conforme ISO 4628-2

� Corrosão, conforme ISO 4628-3

� Fendimento, conforme ISO 4628-4

� Avanço de corrosão

� Condições do substrato, sob o revestimento, antes e após a � Condições do substrato, sob o revestimento, antes e após a

realização dos ensaios de corrosão

� Aderência, conforme ABNT NBR 11003, ISO 2409 e

ASTM D 4541

� Brilho, conforme ASTM D 523

� Empoamento, conforme ISO 4628-6

� Documentação fotográfica

Dez/2014

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Resultados

� Aderência inicial

60% D DB

B

A/B(*)

A/B(*)50% C

95% C/Y

50% B

20

25

30(*) : com resíduos de tinta de fundo dentro dos vales.

Dez/2014

B60% D D

C

B

BA/B(*)

A/B(*)50% C

0

5

10

15

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

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Resultados

� Imersão em água destilada - Referências

Esquema Inspeção Visual

R14200 h (175 dias): não foram observadas

Dez/2014

4200 h (175 dias): não foram observadasalterações nos revestimentos com relaçãoà presença de corrosão, fendimento eempolamento.

R2

R3

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Resultados

� Imersão em água destilada – Base aquosa

Esquema Inspeção Visual

WA124 h (1 dia): formação de bolhas 5 (S2/3)48 h (2 dias): formação de bolhas 4 (S3/4)

Dez/2014

WA224 h (1 dia): formação de bolhas 3 (S2/3)48 h (2 dias): formação de bolhas 4 (S4)

WW1

384 h (16 dias): formação de bolhas muito pequenas na parte inferior de um corpo-de-prova, enquanto que os demais não apresentaram alterações.720 h (30 dias): formação de bolhas 3/4 (S2)

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Resultados

� Imersão em água destilada – Base aquosa (cont.)

Esquema Inspeção Visual

WS14200 h (175 dias): não foram observadas alterações no

revestimento com relação à presença de corrosão, fendimento e

empolamento (!!!!!!)

Dez/2014

empolamento (!!!!!!)

WS2

1344 h (16 dias): formação de uma bolha (S4/5) próxima à linha

d’água e também uma bolha no verso do corpo-de-prova.

2448 h (102 dias): Presença de 3 bolhas tamanho (S5) e 1 bolha

tamanho (S3/4) !!!!!!

WD1384 h (16 dias): formação de bolhas 2 (S5).

504 h (21 dias): formação de bolhas 2/3 (S5)

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Resultados

� Imersão em água destilada – Esquema híbrido

Esquema Inspeção Visual

HSt1

4200 h (175 dias): não foram observadas alterações

no revestimento com relação à presença de

Dez/2014

HSt1corrosão, fendimento e empolamento. Notou-se

apenas leve amarelecimento da película.

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Resultados

� Imersão em água destilada – Registro fotográfico

Dez/2014

(a) (b) (c)

(d) (f) (g)(e)

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Resultados

� Imersão em água destilada - Aderência

60

% D

B

B

A/B

A/B 5

0%

C

95

% C

/Y 50

% B

Y

D

B

A/B

A/B

20

25

30Inicial Após ensaio

Dez/2014

B

60

% D

D

C

B

B

A/B

A/B 5

0%

C

B

B

A/B

A/B

A/B

A/B

A/B

A/B

0

5

10

15

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

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Resultados

� Imersão em água salgada - Referências

Esquema Inspeção Visual

R1

4200 h (175 dias): não foram observadas

Dez/2014

4200 h (175 dias): não foram observadasalterações nos revestimentos com relação àpresença de corrosão, fendimento eempolamento.

R2

R3

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Resultados

� Imersão em água salgada – Base aquosa

Esquema Inspeção Visual

WA148 h (2 dias): formação de bolhas 4 (S2)

96 h (4 dias): formação de bolhas 5 (S3)

Dez/2014

96 h (4 dias): formação de bolhas 5 (S3)

WA272 h (3 dias): formação de bolhas 5 (S1)

96 h (4 dias): formação de bolhas 5 (S2) e 3 (S3)

WW14200 h (175 dias): não foram observadas alterações norevestimento com relação à presença de corrosão,fendimento e empolamento

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Resultados

� Imersão em água salgada – Base aquosa (cont.)

Esquema Inspeção Visual

WS1 4200 h (175 dias): não foram observadas alterações no

revestimento com relação à presença de corrosão,

Dez/2014

revestimento com relação à presença de corrosão,

fendimento e empolamento (!!!)WS2

WD1

4200 h (175 dias): não foram observadas alterações no

revestimento com relação à presença de corrosão e fendimento.

Um dos corpos-de-prova constatou-se a formação de bolhas 2 S(2)

próximo à interface ar/solução.

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Resultados

� Imersão em água salgada – Esquema híbrido

Esquema Inspeção Visual

1584 h (66 dias): formação de 1 bolha tamanho (S2)próximo à linha d’água e 1 bolha (S2) na superfície de umcorpo-de-prova

Dez/2014

HSt1

corpo-de-prova

4200 h (175 dias): Em dois corpos-de-prova não foramobservadas alterações no revestimento com relação àpresença de corrosão, fendimento e empolamento.Em outro corpo-de-prova observou-se a presença de bolhas2(S5) na face considerada.

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Resultados

� Imersão em água salgada – Registro fotográfico

Dez/2014

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Resultados

� Imersão em água salgada - Aderência

60

% D

B

B

A/B

A/B 5

0%

C

95

% C

/Y 50

% B

Y

50

% Y

B

C

B

20

%A

/B

A/B

60

% D

E

A/B

A/B20

25

30Inicial Após ensaio

Dez/2014

B

60

% D

D

C

B

B

A/B

A/B 5

0%

C

B

C

60

% C

A/B

0

5

10

15

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Referências

EsquemaEmpolamento Corrosão Fendimento

2000 h 4300 h 2000 h 4300 h 2000 h 4300 h

R1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

Dez/2014

R2 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

R3 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Base aquosa

EsquemaEmpolamento Corrosão Fendimento

2000 h 4300 h 2000 h 4300 h 2000 h 4300 h

WA1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

Dez/2014

WA1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

WA2 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

WW1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Base aquosa (cont.)

EsquemaEmpolamento Corrosão Fendimento

2000 h 4300 h 2000 h 4300 h 2000 h 4300 h

WS1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

Dez/2014

WS2 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

WD1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Esquema Híbrido

EsquemaEmpolamento Corrosão Fendimento

2000 h 4300 h 2000 h 4300 h 2000 h 4300 h

HSt1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

Dez/2014

HSt1 0 0 Ri 0 Ri 0 0 0

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Registro fotográfico após 4.300 h

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Resultados

� Ensaio Cíclico I – Registro fotográfico após 4.300 h

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Resultados

� Ensaio cíclico I – Avanço da corrosão

13

,4

12 1

3,3

20

,6

18

,2

10

,5

14

,8

15

20

25

Série2

2.000 horas

4.300 horas

Dez/2014

0

4,9

4,7

0

4,4 5

,8

0

4,4 5

,7

0

5,7 5,8

1,9

0

12

4,4

1,4

8,6

2,8

10

,5

4,4

0

5

10

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

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� Após 19 meses de exposição, as únicasalterações ocorreram na região da incisão. Noscorpos-de-prova sem incisão não se observaramfalhas de corrosão, empolamento e fendimento.

Exposição em Atmosfera Industrial (RPBC) Durante 19 Meses.

Dez/2014

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Exposição em Atmosfera Industrial (RPBC) Durante 19 Meses.

R1 R2 R3 WA1 WA2

Dez/2014

WS1 WS2 WH1 WH2 WH3

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Exposição em Atmosfera Industrial (RPBC) Durante 19 Meses.

R1 R2 R3

Dez/2014

R1 R2 R3

WD 1 WW1 HSt1

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Exposição em Atmosfera Industrial (RPBC) Durante 19 Meses.

Avanço de corrosão/degradação na incisão(Atmosfera Industrial: RPBC-Cubatão, 19 meses)

6

8

10

12

Ava

nço

de c

orro

são

(mm

)

0

2

4

6

R1 R2 R3 WS1 WS2 WA1 WA2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WW1 WD1

Esquema de Pintura

Ava

nço

de c

orro

são

(mm

)

(*)

(*) Sob o revestimento, o substrato apresentava-secom muitos pontos de corrosão.

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Resistência à Tração

(RPBC- 19 meses)

20

25

30

35

MP

aResistência à Tração (RPBC - 19 meses)

Inicial Após exposição

BD D B B

B

C

B B

B

CC/Y

C/DB

C

Dez/2014

0

5

10

15

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

MP

a

Esquema

B

C

B

A/BB

B

BC

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Atmosfera Urbana (Cepel)

+ NaCl 1 % duas vezes p/ semana

� Após 20 meses de exposição, as únicasalterações ocorreram na região da incisão. Noscorpos-de-prova sem incisão não se observaramfalhas de corrosão, empolamento e fendimento.

Dez/2014

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Atmosfera Urbana (Cepel)

+ NaCl 1 % duas vezes p/ semana

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Atmosfera Urbana (Cepel)

+ NaCl 1 % duas vezes p/ semana

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Atmosfera Urbana (Cepel)

+ NaCl 1 % duas vezes p/ semana

Avanço de corrosão/degradação na incisão

12

14

16

18

20

Ava

nço

de c

orro

são

(mm

)Atmosf. Urbana + NaCl 1% (20 meses)

Dez/2014

0

2

4

6

8

10

R1 R2 R3 WS1 WS2 WA1 WA2a WA2b WH1 WH2 WH3 HSt1 WW1 WD1

Esquema de Pintura

Ava

nço

de c

orro

são

(mm

)

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Atmosfera Urbana (Cepel)

+ NaCl 1 % duas vezes p/ semana

20

25

30

35

40

MP

aResistência à Tração (atmosfera urbana + NaCl 1 %)

B

B Y

D D

D

C

B

B

Y/Z

C Y/Z

B

Y/Z

Y/Z

Y/ZY/Z

Y/Z

B C

C/Y

B

Dez/2014

0

5

10

15

R1 R2 R3 WA1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH2 WH3 HSt1 WD1 WW1

Esquema

B D D CB

B B

B C

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Resultados

� Resistência à radiação Ultravioleta

• Lâmpada UVB-313

• 8 h de exposição à radiação de UVB• 8 h de exposição à radiação de UVB

• 4 h de condensação de umidade e temperatura

Dez/2014

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Resultados

� Revisando as tintas de acabamento

Esquema Resina

R1 N-2677

WA2 Acrílica

WS1 PU monocomp.

Esquema Resina

HSt1 PU Bicomp.

WD1 PU Bicomp.

WW1 PU Bicomp.

Dez/2014

WS1 PU monocomp.

WS2 PU bicomp.

WH1 Acrílica

WH3 PU bicomp.

WW1 PU Bicomp.

EPX Epóxi

ALK Alquídica

PUAC PU Bicomp. *

* Com aditivos foto-estabilizantes

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Brilho X Tempo de Exposição

60

80

100

Medição de Brilho (UB)exposição à radiação UVB

R1 EPX ALK PUAC

WA2 WS1 WS2 WH1

WH3 HSt1 WD1 WW1

PU.AC≈WS2 R1≈WD1> HSt1> WW1> WS1> >

0

20

40

0 250 500 750 1000 1250 1500

Brilh

o (U

B)

Tempo (horas)

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Empoamento

4

3

3,5

5

4

3 3 3

5

3

4

5

6

Em

poam

ento

EMPOAMENTO (ISO 4628/6)

287 horas 692 horas

860 horas 1485 horas

0 0 0 0 0

0,5

1,5

1

0,5

0

2

0

2,5

2

2,5

1,5

0 0

2,5 2,5

0

2,5

2

0

1

2

3

R1 WA2 WS1 WS2 WH1 WH3 HSt1 WD1 WW1 EPX ALK PUAC

Em

poam

ento

Tinta de acabamento do esquema

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Considerações Finais e Conclusões

� No ensaio de imersão em água destilada, os esquemas de pintura de baseaquosa, de uma forma geral, apresentaram desempenho inferior aos esquemasde referência (R1, R2 e R3). Porém, este ensaio não é decisivo para a seleção detintas ou de esquemas de pintura para proteção contra à corrosão atmosférica.Exemplo disso é que as tintas alquídcas não possuem resistência a este ensaio esempre foram utilizadas com sucesso no campo da proteção anticorrosiva. Trata-se de um ensaio para caracterizar as propriedades de resistência à imersão emágua destilada.

� Para proteção contra à corrosão atmosférica, vários esquemas de pintura com� Para proteção contra à corrosão atmosférica, vários esquemas de pintura comtintas de base aquosa proporcionaram desempenhos parecidos com os esquemasde referência como, por exemplo, os esquemas WS1, WS2, WH1, WH2, WH3.

� Independente da tecnologia das tintas, os esquemas de pintura com tintas defundo ricas em zinco foram os que apresentaram em todos os ensaios osmelhores resultados de desempenho, fato que já era esperado. Apesar daspropriedades de proteção galvânica das tintas ricas em zinco de base aquosa(esquemas WS2 e WH3), o desempenho, do ponto de vista eletroquímico éinferior ao da N 1277, apesar dos dois esquemas mencionados teremapresentado bom desempenho.

� ´Dez/2014

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� O desempenho do esquema acrílico/acrílico foi bastante satisfatório em todos osensiaos e constitui-se numa alternativa técnica e econômica viável para atmosferascom categoria de corrosividade C1 a C3 (ISO 9223), tal como recomendado pelofabricante das tintas.

� Para atmosferas de elevada agressividade (C5 ou > C5), a recomendação é que seutilizem esquemas de pintura com tintas de fundo pigmentadas com zinco.

� Com relação às tintas ricas em zinco de base aquosa, é recomendável que osfabricantes procurem melhorar o desempenho das mesmas para que se aproximeda N 1277.

Considerações Finais e Conclusões

da N 1277.

� Quanto a resistência tintas de acabamento poliuretano de base aquosa à radiaçãoultravioleta, a do esquema WS2 foi a que apresentou melhordesempenho, inclusive superior ao da N 2677. Contudo, é importante destacar queesta propriedade depende muito do sistema de resinas utilizado e da presença etipos de agentes fotoestabilizadores presentes na composição das tintas. Éimportante destacar que as tintas PU de alguns fabricantes foram muito difíceis deaplicação e devem ser modificadas. Além disso, mostraram uma tendência grandeà formação de bolhas do tipo fervura por ocasião da aplicação.

Dez/2014

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� Os ensaios realizados, tanto em campo quanto emlaboratório, apresentaram boa correlação qualitativa e osresultados obtidos podem ser utilizados para a elaboraçãode normas técnicas ou no desenvolvimento de novas tintasanticorrosivas de base aquosa.

Considerações Finais e Conclusões

� É importante que a avaliação de desempenho seja feita porprofissionais que entendam de tecnologias detintas, especialmente no que diz respeito às suaspropriedades fisico-químicas.

Dez/2014

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Considerações

� Custo

• Sistemas de base aquosa ainda são mais caros

� Desempenho

• Avançou muito nos últimos anos

• Especialmente em imersão, ainda precisa melhorar

� Cultura� Cultura

• Sistemas base solvente (e sem solventes) já estão incorporados na cultura

� Alternativa

• Utilizar esquemas híbridos, com acabamento base aquosa

Dez/2014

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ObrigadoObrigado

Dez/2014


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