Os ânodos de zinco do leme corroem-se preferencialmente, fornecendo um fluxo contínuo de elétrons para a base de aço do leme, inibindo a reação de oxidação do ferro (Fe→Fe²⁺+2e⁻) e bloqueando fundamentalmente o processo de corrosão eletroquímica. Isso prolonga a vida útil do leme em 5 a 10 anos.
O leme, componente essencial para o controle da posição de navegação do navio, está constantemente imerso em água do mar. Leme de aço sem proteção contra corrosão sofre corrosão por pite e desgaste significativo da parede em ambientes de água do mar com alta salinidade em apenas 1 a 2 anos. Em casos graves, isso pode levar ao trincamento das pás do leme e ao travamento do mecanismo de direção, causando acidentes de navegação. Devido ao seu potencial de eletrodo adequado, saída de corrente estável, custo controlável e respeito ao meio ambiente, o ânodo de zinco tornou-se o material preferido para proteção contra corrosão do leme.
Tipos de ânodos de zinco para leme
Os ânodos de zinco para lemes são classificados de acordo com três dimensões principais: composição química, forma estrutural e processo de fabricação. Cada categoria possui cenários de aplicação específicos.
Ânodo de zinco-alumínio-cádmio (Tipo I / Tipo II)
Teor de alumínio: 0.1%~0.5%, teor de cádmio: 0.025%~0.07%, impurezas: ferro ≤0.0014%, chumbo ≤0.003%, cobre ≤0.002%. Este tipo de ânodo apresenta uma eficiência de corrente superior a 95% (em água do mar), uma baixa taxa de autocorrosão e é a escolha preferida para lemes da maioria dos navios, incluindo navios mercantes, barcos de pesca e embarcações de engenharia.
Ânodo de zinco-índio (baixa temperatura)
Teor de índio: 0.025%~0.065%. Mantém alta atividade em água do mar a baixas temperaturas, de -20°C a 0°C. Adequado para lemes de navios que navegam em regiões polares ou operam em águas de altas latitudes, atendendo aos requisitos de seleção de ânodos para águas de baixa temperatura da norma DNV-RP-B401-2021 “Projeto de Proteção Catódica”.
Ânodo de zinco puro (tipo III)
Teor de zinco ≥99.99%, impurezas totais ≤0.1%, potencial do eletrodo estável em -1.10V (eletrodo de referência CSE), tensão de acionamento de 0.25V. Adequado para embarcações de água doce em águas interiores ou embarcações costeiras de baixa salinidade.
Ânodo de zinco em bloco (pá do leme)
Pulseira de ânodo de zinco
Estrutura semicircular ou circular completa. O diâmetro interno corresponde precisamente ao diâmetro do eixo e da haste do leme. Impede a corrosão nas folgas onde o eixo do leme se conecta ao casco.
Estrutura em tira longa (largura de 20 a 40 mm, espessura de 5 a 10 mm), flexível para se ajustar às bordas da pá do leme e às folgas estreitas onde o eixo do leme se conecta à pá.
Ânodos de zinco extrudados
Fabricado por meio de moldagem por extrusão a alta temperatura, resultando em uma estrutura interna densa e sem poros, além de alta resistência mecânica. Adequado para embarcações oceânicas e navios de alta velocidade, oferecendo 20% mais uniformidade na saída de corrente em comparação com ânodos fundidos.
Ânodos de zinco fundido
Fabricados por fundição, o que permite a criação de formas complexas e custa aproximadamente 30% menos do que os ânodos extrudados. No entanto, possuem uma superfície mais rugosa e são propensos a microporos internos, o que os torna adequados para vias navegáveis interiores e embarcações de baixa velocidade.
Aplicação de ânodos de zinco em lemes de navios
A seleção e a quantidade de ânodos de zinco para navios Os lemes precisam ser adaptados com base na área de operação, tonelagem e condições de trabalho do navio. De acordo com os requisitos de “Ânodos de Sacrifício Para proteção catódica em água do mar e sedimentos salinos” (T/CSCP 0001–2024), os ânodos de zinco podem ser usados para proteção do leme em todos os tipos de embarcações.
Embarcações oceânicas
Embarcações oceânicas incluem graneleiros, porta-contentores e petroleiros, com tonelagens geralmente superiores a 10,000 toneladas, e operam por longos períodos em águas oceânicas de alta salinidade e fortes correntes. Ânodos extrudados de liga de zinco-alumínio-cádmio (Tipo I) são a escolha preferencial para ânodos de leme. Ânodos em bloco são usados para a pá do leme e ânodos em pulseira para o eixo do leme. A vida útil do ânodo deve corresponder ao ciclo de docagem do navio (geralmente 5 anos). De acordo com os requisitos da sociedade de classificação DNV, um navio porta-contentores de 100,000 toneladas requer de 8 a 12 ânodos de zinco em bloco na pá do leme (cada um pesando de 15 a 20 kg) e de 2 a 3 conjuntos de ânodos em pulseira no eixo do leme.
Embarcações de Operação Costeira
Esta categoria inclui navios de carga costeiros, balsas e rebocadores que operam em águas costeiras onde a salinidade é ligeiramente inferior à do oceano aberto, mas as variações de maré são frequentes. O leme é suscetível à corrosão devido à alternância entre condições úmidas e secas na zona de maré. Ânodos de liga de zinco-alumínio-cádmio fundido (Tipo II) são adequados. Alguns rebocadores, devido ao maior estresse nas pás do leme durante a operação, podem exigir ânodos extrudados para maior resistência a impactos. Essas embarcações são tipicamente de pequena tonelagem (geralmente menos de 5000 toneladas) e a área da pá do leme é pequena, portanto, de 3 a 6 ânodos são suficientes para atender aos requisitos de proteção.
Embarcações à vela polares/de alta latitude
Embarcações como navios de pesquisa polar e cargueiros da rota do Ártico operam em ambientes de baixa temperatura (-30 °C a 0 °C). Para o leme, são selecionados ânodos de liga de zinco-índio. Esses ânodos mantêm um potencial de circuito aberto estável (-1.08 V a -1.10 V) em ambientes de baixa temperatura, com uma eficiência de corrente de no mínimo 90%, atendendo aos requisitos de desempenho para ânodos em ambientes de baixa temperatura especificados na norma Mil-A-18001k “Ânodos de Sacrifício de Liga de Zinco”.
Vias navegáveis interiores / Embarcações de água doce
Esta categoria inclui barcaças de vias navegáveis interiores, barcos de recreio e dragas de areia. Essas embarcações operam em águas com baixa salinidade (teor de íons cloreto < 500 mg/L), apresentando corrosão fraca e fluxo de água lento. O leme pode utilizar ânodos de zinco puro ou ânodos de zinco-alumínio-cádmio fundido de baixo custo. Um pequeno número de ânodos é necessário (2 a 4 ânodos por pá do leme), e uma vida útil de 3 a 4 anos é suficiente, sem a necessidade de alta resistência à erosão.
Embarcações de Engenharia Especializada
Embarcações como dragas, navios-guindaste e embarcações de apoio a plataformas de perfuração possuem lemes que não apenas estão sujeitos à corrosão da água do mar, mas também podem entrar em contato com lama, areia e fluidos de perfuração, resultando em um ambiente corrosivo complexo. Os ânodos dos lemes requerem ânodos de liga de zinco-alumínio-cádmio de alta pureza (com teor de impurezas rigorosamente controlado segundo os padrões mais baixos). Além disso, a superfície do ânodo pode ser revestida com uma camada anti-incrustante para evitar a fixação de organismos marinhos, o que poderia levar à falha do ânodo. Os ânodos devem atender aos requisitos da norma BS EN 12496.
Padrões internacionais
Como componente anticorrosivo crítico para navios, os ânodos de zinco do leme devem estar em conformidade com as normas internacionais de sociedades classificadoras e com as normas internacionais da indústria em termos de materiais, desempenho, instalação e inspeção. As principais normas são as seguintes, com referências extraídas dos documentos normativos de “Ânodos de Sacrifício para Proteção Catódica em Água do Mar e Sedimentos Salinos” (T/CSCP 0001–2024) e das principais especificações da indústria anticorrosiva marítima.
Padrões básicos internacionais
A norma ASTM B418 (American Society for Testing and Materials Standard): “Ânodos de Sacrifício de Liga de Zinco”, é o padrão fundamental para a produção global de ânodos de zinco, especificando a composição química, o desempenho eletroquímico, as tolerâncias dimensionais e os requisitos de qualidade de aparência dos ânodos de zinco para uso marítimo. A faixa de composição da liga de zinco-alumínio-cádmio e os indicadores de eficiência de corrente são pontos de referência essenciais para ânodos de leme, exigindo uma eficiência de corrente ≥95% em água do mar e um potencial de circuito aberto de -1.03 V a -1.10 V (CSE).
BS EN 12496 (Norma da União Europeia)
O documento “Ânodos de Sacrifício para Proteção Catódica em Água do Mar e Sedimentos Salinos” foi desenvolvido para ânodos de sacrifício de estruturas marítimas, como navios e plataformas offshore. Ele se concentra em regular a adaptabilidade dos ânodos em zonas de maré, zonas de respingos e zonas totalmente submersas, especificando que a taxa de corrosão dos ânodos do leme (zona totalmente submersa) deve ser ≤0.02 mm/ano e a vida útil projetada deve ser ≥5 anos.
DNV-RP-B401-2021
Este é um guia completo para o projeto de sistemas de proteção catódica de navios, detalhando a densidade de arranjo, o cálculo da demanda de corrente e o espaçamento de instalação dos ânodos do leme. Exige que a corrente total de saída dos ânodos do leme atenda à densidade de corrente de proteção da base de aço do leme (≥10mA/m² em água do mar).
Mil-A-18001k (Padrão Militar dos EUA)
Os ânodos de sacrifício de liga de zinco foram desenvolvidos para embarcações militares e especiais. O controle do teor de impurezas é mais rigoroso do que o da norma ASTM B418 (ferro ≤0.001%) e exige que o ânodo não rache sob condições de vibração e impacto, adaptando-se ao ambiente operacional severo dos lemes de navios militares.
Conclusão
O ânodo de zinco do leme, componente essencial para a proteção contra corrosão do leme, tem sua seleção, instalação e padrões de fabricação que impactam diretamente a vida útil do leme e a segurança da navegação. Este guia, baseado em normas internacionais e nacionais reconhecidas, define claramente os três principais tipos de ânodos de zinco para leme (classificados por composição, forma e processo de fabricação), descreve com precisão as soluções adequadas para diferentes tipos de embarcações, padroniza as posições de instalação e os requisitos obrigatórios para pás e eixos do leme e detalha toda a tecnologia de fabricação, desde as matérias-primas até os produtos acabados. Analisa também as vantagens diferenciadas dos ânodos de zinco para leme da Wstitanium.
