André Luis Lemuchi
Gerente Técnico da Seal For Life
Na primeira parte da matéria, publicada na edição 239, falamos sobre a evolução dos revestimentos PIB ao longo do tempo, incluindo testes realizados, demonstrando essa evolução. Nesta edição, iremos abordar a qualificação dos revestimentos PIB segundo as normas internacionais, sua composição química com foco na prevenção à corrosão, testes e aplicações.
Os sistemas de revestimento base PIB (poliisobuteno) desenvolvidos foram qualificados por laboratórios independentes de acordo com a ISO 21809-3:2016, cláusula 13, conforme a Figura 10.
Todos os sistemas de revestimento PIB, incluindo os desenvolvidos para aplicação sobre substratos úmidos/condensação e desenvolvidos para aplicação subaquática, foram qualificados, isto é, APROVADOS de acordo com a mesma norma internacional ISO 21809-3.
A Química do PIB como Camada Anticorrosiva Primária
A corrosão da superfície do aço é o resultado da reação química entre três componentes: oxigênio, metal e água, e ocorre na superfície do metal. Assim, o oxigênio e a água terão que atingir a superfície metálica para produzir corrosão.
A maioria dos revestimentos poliméricos destina-se a atuar como uma barreira para impedir o transporte de água (umidade) e oxigênio até a superfície do metal. No entanto, mesmo apresentando relativamente baixas taxas de permeabilidade à água e ao oxigênio, um transporte limitado mas contínuo de água e oxigênio pode permitir um processo corrosivo significativo após períodos mais ou menos longos caso não haja um sistema suplementar, como a proteção catódica, situação, porém, que não é possível em todos os casos.
Tubos industriais, conexões e outras estruturas de aço são geralmente revestidos com, pelo menos, uma camada primária de material anticorrosivo e espera-se que atuem como uma barreira para evitar que o oxigênio e a água atinjam a superfície do aço. A eficiência da camada de revestimento primário irá prevenir a reação de corrosão quando, além de uma permeabilidade baixíssima, impedir a absorção de água e oxigênio pela ocupação dos locais (‘sites’) de reação de corrosão na superfície do aço.
A taxa de reação de corrosão, como se observa, não é limitada pelo fornecimento de água e oxigênio pelo transporte através da camada de revestimento. A funcionalidade da camada de revestimento primário, de cobrir a superfície do aço em escala molecular, é, portanto, crítica. Em outras palavras, a eficiência de barreira dependerá de quão bem a camada primária atuará como um catalisador negativo para a reação na superfície do aço.
Basicamente, a corrosão é um problema que ocorre em escala molecular. Os engenheiros de revestimentos tendem a se concentrar na escala de mm a μm. No entanto, a reação química, como descrito anteriormente, ocorre em uma escala (molecular) 1.000 vezes menor (1/1000 de μm). Portanto, é necessária uma camada de revestimento primário que cubra a superfície do aço em escala molecular (nanométrica) e não em escala milimétrica ou micrométrica, como ilustrado na Figura 11.
A camada primária de revestimento para proteger superfícies de aço nos sistemas de revestimento tradicionalmente utilizados na indústria de Petróleo e Gás consiste, em muitos casos, de epóxis. A Figura 12 ilustra a composição da maioria dos sistemas de revestimento.
Os epóxis constituem a camada primária mais comum nesses sistemas. Em geral, os epóxis são sólidos rígidos e quebradiços, podendo envelhecer e craquear. As cadeias moleculares poliméricas da resina estão quimicamente ligadas entre si (reticulações) para formar uma rede rígida de 3 dimensões, e são aplicadas a temperaturas abaixo de sua temperatura de transição vítrea (Tg); os epóxis são, portanto, quebradiços e podem craquear. Aderem por ancoragem e, portanto, requerem um perfil de ancoragem adequado na superfície do aço.
A camada primária de epóxi, na maior parte dos sistemas mais utilizados como revestimento para dutos, é protegida por uma camada de poliolefina, espessa e rígida, que torna o sistema resistente mecanicamente. Esses materiais incluem o polietileno (PE) e o polipropileno (PP), que também são sólidos às temperaturas normais de operação e apresentam cristalinidade (arranjo físico molecular).
Essas camadas externas de poliolefinas exigem a aplicação de um adesivo, pois não apresentam afinidade química com a camada de epóxi, como mostrado na Figura 13, em comparação com os revestimentos à base de PIB.
Diferentemente, o PIB é uma poliolefina amorfa e não apresenta reticulações ou cristalinidade. Apresenta uma temperatura de transição vítrea Tg de -65 °C. Portanto, é um líquido em temperaturas normais para a operação das estruturas e dutos, e apresenta fluxo a frio. Devido à sua natureza líquida, funciona como um material perfeito como camada de revestimento primário para proteger a superfície do aço das reações de corrosão em escala molecular. A Figura 14 ilustra o material líquido PIB e seu comportamento.
Os revestimentos à base de PIB consistem no poliisobuteno com a adição de cargas, pigmentos e outros aditivos para produzir um composto. O composto é extrudado sobre uma película plástica (veículo) e uma tela estruturante para evitar a perda de espessura de composto; é fornecido na forma de rolos. O composto à base de PIB cobre e adere a toda a superfície do aço por fluir a frio, apresentando um mecanismo de dispersão com atuação em escala molecular e adesão física à superfície através de Pontes de Van der Waals. Isso faz com que se evite que qualquer ‘site’ na superfície do metal seja exposto ao contato com eletrólito, evitando quaisquer reações de oxidação. A Figura 15 ilustra o processo de dispersão e adesão.
A natureza líquida do PIB possibilita o fluxo a frio, propriedade da qual derivam algumas características importantes dos compostos à base de PIB. Ciclos térmicos, devido ao ‘start-up’/ ‘shut-down’ de equipamento, verão/inverno, dia/noite, resultam em expansão térmica com dilatação e contração da camada primária em relação à superfície do aço. Os revestimentos sólidos e rígidos podem craquear e perder o contato com a superfície, enquanto líquidos ultra viscosos, como são os compostos à base de PIB, cedem totalmente com os esforços aplicados sobre eles e não acumulam tensões internas, não sofrendo alterações.
O fato de o PIB ser um líquido altamente viscoso em temperaturas de operação também traz algumas propriedades de revestimento únicas em comparação com os sistemas tradicionais de revestimento. Os compostos à base de PIB são capazes de se autorregenerarem onde se produzem pequenos danos ao revestimento, devido a sua fluência a frio.
Pequenos danos nos revestimentos são muito preocupantes devido à dificuldade em detectá-los e ao fato de poderem causar ‘pittings’. Assim, a autorregeneração é uma propriedade importante que faz com que se considerem os revestimentos à base de PIB como sendo ‘smart coatings’ ou revestimentos inteligentes.
Através do seguinte link, pode-se acessar um vídeo, em câmera acelerada, que mostra o efeito de autorregeneração de um revestimento à base de PIB após perfurações provocadas em diversos pontos do revestimento, executadas com furadeira elétrica, com uma broca de 6 mm, até a exposição do substrato metálico. Imediatamente após a perfuração, é realizada uma inspeção por descontinuidades com um equipamento de Holiday Detector de alta tensão via seca, com 15 kV, e, como esperado, o equipamento acusa as descontinuidades nos pontos recém-perfurados. O tubo é mantido à 23 °C por 24 horas e, então, nova inspeção por descontinuidades é aplicada, para a constatação de que elas não existem mais, devido ao efeito regenerativo do composto de PIB, que flui e fecha os pontos danificados. Quanto maior a temperatura de ensaio, mais rapidamente se observa a autorregeneração.
A ultra viscosidade do PIB facilita a sua modificação ao dispersar aditivos no composto para se obter propriedades necessárias para diferentes aplicações, incluindo os revestimentos PIB modificados para serem aplicados (e aderirem ao aço) sobre condensação ou mesmo em aplicações subaquáticas.
O composto PIB amalgama, com revestimento PIB previamente aplicado ou residual devido às suas propriedades reológicas, permite a aplicação de manchões de reparo do mesmo material de forma a produzir uma nova barreira contínua de proteção anticorrosiva. Existe ainda uma grande facilidade de remoção da camada de revestimento PIB para se efetuar inspeções por corrosão na superfície do aço. A janela aberta pode ser simplesmente reparada aplicando um manchão do mesmo revestimento PIB.
Além disso, o composto PIB é seguro ambientalmente e não apresenta riscos à saúde. É aplicado fácil e rapidamente de forma totalmente manual, não sendo necessárias máquinas ou ferramentas grandes e pesadas. É tolerante às preparações marginais de superfície, necessitando apenas que se remova a oxidação e partículas/poeira soltas. Assim, dispensa limpeza por jateamento abrasivo ou equipamentos especiais. É compatível e adere perfeitamente a todos os tipos de revestimento ou pintura. Não envelhece, não sofre cisalhamento e não craqueia. Não requer a aplicação de quaisquer adesivos ou primers. As bandas de revestimento PIB são simplesmente cortadas dos rolos utilizando estiletes ou tesouras para permitir a aplicação.
Para instalações em dutos e estruturas metálicas submersas ou enterradas, se agregam camadas de proteção mecânica variadas sobre a camada de revestimento anticorrosivo à base de PIB, enquanto que para estruturas destinadas a operarem expostas à atmosfera, ou em ambientes internos, os revestimentos à base de PIB são fornecidos com uma camada externa preparada para receber uma pintura de acabamento, conforme mostrado na Figura 16.
Resumindo, é um revestimento que fornece cobertura perfeita (também em transições), exige mínima preparação da superfície, apresenta excelente performance de proteção anticorrosiva e altíssima eficiência, além de se autorregenerar em pontos de pequenos danos e resultar em baixos custos de instalação. Através dos QR Codes abaixo pode-se carregar vídeos de aplicações de revestimento à base de PIB a tubulações, tees, curvas e flanges.
Aqui se encerra a segunda parte desta matéria importante, fundamental, para todos os interessados em prevenção à corrosão. Na última parte, a ser publicada na próxima edição, n° 241, abordaremos mais algumas aplicações e as considerações finais.
