Como ocorre a corrosão?

A maioria das aeronaves hoje em dia são construídas em estruturas metálicas principalmente em ligas de alumínio e um dos dos principais problemas ocorre quando se desenvolve a corrosão.

Já na fabricação do metal ele deve ser protegido contra os efeitos danosos causados pelo ambiente corrosivo mas para proteger o metal deve-se saber antecipadamente como ocorre a corrosão.

Esta proteção à corrosão pode ser através da introdução de certos elementos à base do metal, para criar uma liga resistente à corrosão ou a adição de revestimento de superfície ou revestimento químico, metal ou tinta.

Durante o uso, barreiras contra umidade, como selantes e protetores podem ser adicionadas na superfície.

TIPOS DE MATERIAIS SUSCEPTÍVEIS À CORROSÃO

No estudo da corrosão nunca se deve perder de vista três variáveis:

• Material metálico;
• Meio corrosivo;
• Condições de operação.

A avaliação deste conjunto de variáveis pode ser um bom indicador da forma como atuar.

Material Metálico

Importa saber:

• Composição química;
• Presença de impurezas;
• Processo de obtenção do material;
• Tratamentos térmicos;
• Tratamentos mecânicos;
• Estado da superfície;
• Forma da superfície;
• União do material;
• Contato com outros materiais.

Meio Corrosivo

Importa saber:

• Composição química;
• Concentração;
• Impurezas;
• pH;
• Temperatura;
• Teor de oxigénio;
• Pressão;
• Sólidos em suspensão.

Condições Operacionais

Importa saber:

• Solicitações mecânicas;
• Movimento relativo entre o material e o meio;
• Condições de imersão (parcial ou total);
• Meios de protecção;
• Operação contínua ou intermitente.

O que é ambiente corrosivo?

Água ou vapor d’água contendo sal combinados com o oxigênio da atmosfera produzem a principal origem de corrosão na aeronave.

Aeronaves que operam em um ambiente marinho ou em áreas onde a atmosfera contém fumaça industrial, que é corrosiva, são especialmente suscetíveis a ataques de corrosão.

Quais os locais mais propensos que ocorre corrosão?

Existem três categorias de ambiente corrosivos:

1. Severo
2. Moderado
3. Brando

Veja nosso pais onde ele se enquadra:

O que é corrosão e como ocorre?

Corrosão é o processo inverso da metalurgia extrativa, em que o metal retorna ao seu estado original. A corrosão de um metal é a deterioração pelo ataque químico ou eletroquímico e, pode ter lugar, tanto internamente, quanto na superfície.

A aparência da corrosão varia com o metal

Nas ligas de alumínio e magnésio forma deposito de pó branco ou cinza. No cobre e nas ligas de cobre, a corrosão forma uma película verde; No aço, uma ferrugem avermelhada.

A corrosão que ocorre pode ser vista como nada mais que a tendência ao retorno para um composto estável. Assim, por exemplo, quando uma peça de aço enferruja, o ferro, principal componente, está retornando à forma de óxido, que é o composto original do minério.

Resultado da corrosão

Uma aeronave operando em um ambiente marítimo ou em área onde a atmosfera contenha vapores industriais corrosivos, está particularmente suscetível aos ataques da corrosão.

Tipos de corrosão

Existem duas classificações gerais para a corrosão que ocorre em uma aeronave, que cobrem a maior parte das formas específicas. São elas:

Ataque químico direto e Ataque eletroquímico.

O processo de corrosão que ocorre sempre envolve duas alterações simultâneas:

1. O metal, que é atacado ou oxidado, sofre o que pode ser chamado de transformação
   anódica.
2. O agente corrosivo é reduzido e pode ser considerado como sofrendo uma transformação catódica.

Alguns tipos de corrosão podem movimentar-se por baixo de superfícies pintadas e, espalhar-se até que haja uma falha.

Principais tipos de corrosão que ocorre em um avião

Ataque eletroquímico

Na corrosão eletroquímica os elétrons são produzidos num lugar e consumidos em outro.

A reação deste ataque corrosivo requer um intermediário (Eletrólito), geralmente a água, que é capaz de conduzir a fraca corrente de eletricidade.

Todos os metais e ligas são eletricamente ativos, e têm um específico potencial elétrico em um determinado ambiente químico.

O ataque eletroquímico é responsável pela maior parte das formas de corrosão que ocorre na estrutura da aeronave e em seus acessórios.

Circuito elétrico completo

Eletrólito: É o meio condutor que contém íons que transportam a corrente até o catodo.
Anodo: Eletrodo onde ocorre a oxidação (corrosão), onde a corrente na forma de íons metálicos , entra no eletrólito.
Catodo: É o eletrodo onde ocorre a redução (ganho de elétrons) e o local onde a corrente sai do eletrólito.
Circuito metálico: é a ligação entre o anodo e o catodo, por onde escoam os elétrons, no sentido anodo-catodo.

Agente redutor: é a substância que sofre oxidação (anodo).

Ataque químico direto

Também é chamado de corrosão química pura; é um ataque resultante da exposição direta de uma superfície, exposta a um líquido cáustico ou agentes gasosos.

No ataque químico direto, as transformações anódicas e catódicas ocorrem no mesmo ponto, diferindo, portanto, do ataque eletroquímico, onde as transformações ocorrem à distância.

Os agentes mais comuns causadores dos ataques químicos diretos:

A – O derramamento ou os gases do ácido das baterias;
B – Resíduos de material de limpeza e de soldagem ou juntas soldadas;
C – Soluções cáusticas de limpeza retidas.

Algumas soluções de limpeza usadas para remover corrosão são, potencialmente, agentes corrosivos.

Particular atenção deverá ser tomada, no sentido de sua total remoção, após o uso na aeronave. Também denominada corrosão em meio não aquoso ou corrosão seca.

Os elementos que constituem a liga também têm os seus específicos potenciais elétricos, os quais são geralmente diferentes uns dos outros.

A exposição da superfície de uma liga a um ambiente corrosivo, fará com que o metal mais ativo se torne anódico; e o menos ativo, catódico, estabelecendo condições para a corrosão.

Esses metais são conhecidos como células locais.
Quanto maior for a diferença de potencial entre os dois metais, maior será a severidade do ataque corrosivo, caso condições apropriadas sejam permitidas para o seu desenvolvimento.

Os membros contidos no grupo A, ou no grupo B, podem ser considerados semelhantes entre si, e não reagirão uns com os outros do mesmo grupo.

Uma ação corrosiva terá lugar se algum metal do grupo A for colocado em contato com um do grupo B, na presença de umidade.

O uso de metais diferentes deve ser evitado sempre que possível.

PRINCIPAIS FORMAS DE CORROSÃO

• Corrosão superficial
• Corrosão entre metais diferentes
• Corrosão por atrito (FRETTING)
• Corrosão sob tensão fraturante (stress)
• Corrosão intergranular

Há muitas formas de corrosão que ocorre em uma aeronave.
Essas dependem do: Metal envolvido, Tamanho, Formato, Função específica,
Condições atmosféricas e da presença de agentes indutores da corrosão.

Corrosão superficial

A corrosão superficial aparece como uma rugosidade generalizada, uma mancha ou cavidades minúsculas na superfície do metal, frequentemente acompanhada do resíduo pulverento dos produtos da corrosão.

A corrosão superficial pode ser causada, tanto pelo ataque químico direto, como pelo eletroquímico.

A aparência da corrosão varia com o metal. Nas ligas de alumínio ela aparece como pequenas cavidades ásperas, muitas vezes combinada com um depósito de pó branco ou cinza.

CORROSÃO ENTRE METAIS DIFERENTES (corrosão GALVÂNICA)

Corrosão galvânica como ocorre? Este ataque eletroquímico pode ser muito severo e perigoso; porque, sua ação, na maioria das vezes, irrompe fora da visão comum, e o único meio de deletá-la, antes que ocorra uma falha estrutural, é através da desmontagem e separação das partes e sua inspeção.

Parafusos empregados em aviação são fabricados em aço resistente à corrosão, com banho de cádmio ou zinco.

CORROSÃO INTERGRANULAR

É um ataque em torno dos grãos de uma liga. Esta falta de uniformidade é causada por modificações que ocorrem na liga durante o aquecimento e resfriamento.

Pode causar a “exfoliação” da superfície do metal. Ou seja, a superfície começa a ficar estufada e descamada em flocos.

Corrosão Intergranular: ocorre no contorno dos grãos.

FATORES QUE AFETAM A CORROSÃO

Condições ambientais;
Tamanho e tipo de metal;
Presença de material estranho;

Condições Ambientais

Sob as quais uma aeronave é mantida e operada, afetam muito as características da corrosão.
As considerações sobre a temperatura são importantes porque a velocidade do ataque eletroquímico aumenta com o calor, em climas úmidos.

Presença de material estranho

Como tais materiais estranhos temos incluídos:

1. Terra e poeira do ar;
2. Óleo, graxa e resíduos do escapamento do motor;
3. Água salgada e condensação de ar saturado de água salgada;
4. Respingos ácidos da bateria e soluções cáusticas de limpeza; e
5. Resíduos de fluxos de soldagem (de vários tipos).

Proteção à corrosão

Tratamento das superfícies de alumínio sem pintura

O alumínio puro tem relativamente mais resistência à corrosão, comparado com as suas ligas, com maior resistência mecânica.

Tira-se partido dessa realidade para se laminar uma fina camada de alumínio puro sobre as duas faces de uma chapa, relativamente mais grossa, de uma liga de alumínio com alta resistência mecânica.

Esse processo metalúrgico é chamado de “CLADDING ou ALCLAD.

Alclad

Esse processo metalúrgico que cria uma fina camada de alumínio puro na Superfície da peça.

Os métodos para combater a corrosão baseados na:

• Modificação do Processo;
• Modificação do Meio Corrosivo;
• Modificação do Metal;
• Revestimentos Protetores.

As medidas mais utilizadas minimizar e prevenir a corrosão

• Manutenção Preventiva;
• Limpeza Periódica;
• Lavagens.

A corrosão é um processo natural. Impedi-la é praticamente impossível, podemos no entanto controlá-la. Este controle poderá ser feito por meio de um programa de Manutenção Preventiva.

Manutenção Preventiva

O programa de manutenção preventiva deverá compreender as seguintes tarefas:

• Previsão de lavagens para cada aeronave;
• Calendário de limpeza e lubrificação de órgãos e superfícies não protegidas, utilizando produtos específicos adequados;
• Limpeza diária das superfícies não protegidas, tais como hastes de cilindros atuadores;
• Desobstrução de drenos;
• Inspecção, remoção e aplicação de produtos inibidores da corrosão;
• Detectar a corrosão na sua fase inicial, reparar estragos em camadas protetoras;
• Controlar o teor de cloro na água utilizada para lavagens;
• Minimizar o risco de abrasões ou riscos resultantes de operações de manutenção.

PROGRAMA DE CONTROLE E PREVENÇÃO DE CORROSÃO (CPCP)

Em 1979 membros da Associação Internacional de Transporte Aéreo fizeram uma análise preliminar dos custos de corrosão.

Basicamente o custo direto por hora de voo ficou entre USD$ 5 e USD$ 12, e o percentual em relação ao custo direto de manutenção representou um total de 6% a 8%; sendo que o custo total anual ficou próximo a USD$ 100.000.000,00.

Em 1988 o acidente com uma aeronave da Aloha Linhas Aéreas, a 24000 pés de altitude, que teve parte de seu revestimento arrancado, devido à corrosão, causou a morte de uma comissária.

A partir desse incidente o governo norte americano determinou que os fabricantes de aeronaves desenvolvessem Programas de Controle e Prevenção de Corrosão (CPCP).

Os programas foram então desenvolvidos e junto com a sua implementação, um intenso programa de treinamento foi utilizado para que a nova cultura fosse assimilada.

Uma grande interação cliente/fabricante foi estimulada para que os resultados de inspeções pudessem ser convertidos em ações preventivas/corretivas e a corrosão se estabilizasse a níveis mínimos aceitáveis.

Manutenção Preventiva

Uma poderosa arma que deve ser utilizada antes, durante e após a aplicação das medidas preventivas e corretivas apresentadas, é o uso direcionado e constante de práticas de manutenção preventiva, pois os sistemas de proteção à corrosão devem ser preservados e protegidos contra a ação do meio ambiente e danos acidentais.

Lavagem Periódica

As superfícies metálicas devem estar isentas de qualquer substância estranha (sujeira, sais, produtos químicos, etc..) porque uma célula de baixa concentração de oxigênio pode se formar e quebrar a camada de proteção à corrosão, iniciando assim um processo corrosivo severo.

Assim é uma boa prática uma lavagem periódica da aeronave com produtos recomendados e na devida proporção de diluição, utilizando-se pressões e temperatura da solução dentro dos limites aceitáveis.

Lubrificação

A re-lubrificação de partes lubrificadas deve ser efetuada sempre após a lavagem, devido à possibilidade da remoção do lubrificante pelo jato.

De qualquer forma os lubrificantes devem ser renovados, uma vez que a tendência é de perder suas características e propriedades originais com o passar do tempo.

Respingos acidentais

Durante a operação da aeronave ou durante sua manutenção, a mesma pode estar sujeita a respingos acidentais de substâncias ácidas ou alcalinas.

Neste caso é necessário que se identifique o pH da substância e se faça uma neutralização.

Aplicação de inibidores de corrosão

Os inibidores de corrosão têm uma vida útil, e dessa forma tem que ser reaplicados periodicamente para que a sua eficácia seja mantida.

Em alguns casos os inibidores podem sofrer o ataque de alguma substância agressiva, e nesses casos eles devem ser removidos e reaplicados.

Drenos

Os drenos estão instalados na aeronave para permitir o escoamento e a eliminação de condensado para fora da mesma. Assim sendo, uma boa prática é manter sempre os drenos limpos, desobstruídos e operacionais.

Nenhuma barreira pode estar obstruindo o escoamento de qualquer eletrólito no interior da aeronave.

Tratamentos superficiais

Devem ser utilizados os tratamentos superficiais adequados aos diversos tipos de materiais, imediatamente após um serviço de usinagem, corte, furação, lixamento, jateamento, ou qualquer atividade em que o metal fique exposto.

Danos acidentais

Esses tipos de danos podem ser causados por impacto de objetos nas superfícies protegidas, ou também pela falta de cuidados durante os serviços de manutenção devido ao uso de calçados ou roupas inadequadas que possam permitir arranhões ou outro tipo de dano à proteção superficial, causando sua quebra.

Interação fabricante/cliente

Uma grande interação entre cliente e fabricante deve ser estimulada, uma vez que a corrosão é dependente do tempo e da utilização do produto, e constantemente a aeronave deve ser acompanhada e as tendências devem ser monitoradas para que seus níveis sejam mantidos dentro dos limites aceitáveis e para que seus efeitos não sejam combinados com os efeitos de fadiga.

A troca de informações entre cliente e fabricante irá permitir um controle estatístico sobre componentes mais afetados, regiões da aeronave mais suscetíveis, regiões do mundo mais ou menos agressivas, tendência da ocorrência de corrosão nível 2 e nível 3 (mais severas), etc..

Alem disso, irá também permitir identificar e solucionar problemas localizados em determinados operadores, ou mesmo periodicamente reciclar os conhecimentos do pessoal envolvido na manutenção.

Programa de Controle e Prevenção de Corrosão (CPCP)

A falha estrutural ocorrida em uma aeronave com 19 anos de idade, da Aloha Linhas Aéreas, ocorrida em 28 de abril de 1988, foi o evento que definiu a conscientização na comunidade da aviação e no público, de modo geral com relação à degradação estrutural causada por corrosão em aeronaves mais antigas.

Essa aeronave perdeu a maior porção do revestimento superior da fuselagem central dianteira, em um voo, a 24.000 pés de altitude.

Após esses incidentes e investigações, um Programa de Controle e Prevenção de Corrosão (CPCP), tornou-se obrigatório para todos os operadores de aeronaves, com a finalidade de manter a corrosão controlada a níveis aceitáveis, e também preservar a resistência à corrosão de sua estrutura.

Mostraremos agora aqui neste post algumas considerações que a indústria aeronáutica tem para assegurar o controle e a prevenção da corrosão e a minimização de seus efeitos.

Nesta aeronave foi encontrado o que se denomina “multisite damage” que levou a falha estrutural (figuras 01 e 02).

A investigação revelou como causa do acidente, uma falha dos programas de manutenção para detectar dano de corrosão. Inspeção de aeronaves similares revelou descolamento nas junções entre chapas (figuras 01 e 02), chamadas de lap joint, e problemas de corrosão e trincas nas mesmas.

Após outros incidentes e investigações, um Programa de Controle e Prevenção de Corrosão (CPCP), tornou-se obrigatório para todos os operadores de aeronaves, com a finalidade de manterá corrosão controlada a níveis aceitáveis e este trabalho mostra a técnica utilizada pela indústria aeronáutica.

Cuidados são necessários na seleção de materiais; sua combinação nas montagens de conjuntos; processos de fabricação; alívio de tensões; proteções temporárias e definitivas contra ação do meio ambiente e ataque microbiológico; provisão de drenagem de eletrólito; acessos especiais para limpeza e manutenção.

CONCLUSÃO

Corrosão é um fenômeno que sempre vai existir, mas pode ser controlado, desde que sejam utilizadas as ferramentas adequadas. A melhor maneira de se combater o inimigo é conhecê-lo profundamente ter uma estratégia e as armas adequadas para combatê-la.

Embora essa sistemática esteja sendo utilizada pela indústria aeronáutica, acreditamos que algo semelhante possa ser feito por outros tipos de indústrias.

MATERIAL DE APOIO

Manual da FAA – Corrosão e controle (traduzido)

Aula de Corrosão e controle

Exercícios corrosão de aeronaves

Manual sobre corrosão de aeronaves