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Características e cuidados na fabricação de tanques e reatores em Inox

Tanque de Aço Inox

O AÇO INOX

Ferro + Carbono + Cromo (mínimo de 10,5%) = inox

A principal diferença entre o aço inoxidável e aço carbono comum está no teor de cromo. O aço inox é uma liga de ferro-carbono, com teor mínimo de 10,5% de cromo, que apresenta elevada resistência à corrosão. O cromo favorece a formação de uma camada protetora fina, resistente e invisível, conhecida como camada passivada. Essa camada é responsável por proteger o aço inoxidável de possíveis problemas de corrosão e oxidação. A adição de elementos de liga como Molibdenio (Mo) e Niquel (Ni), além do Cromo (Cr) também tem por objetivo aumentar a resistência do aço inox a diferentes tipos de corrosão, como é o caso da corrosão por pites. Esse tipo de corrosão ocorre devido a quebra da camada passivadora mediante a presença de íons agressivos no material e é caracterizada por pequenas áreas pontuais. Esse tipo de corrosão é altamente dependente da composição da liga, da sua microestrutura, da existência de inclusões e do acabamento superficial do material. Por esse motivo, o cuidado com a metalurgia do aço inoxidável é um dos fatores essenciais utilizados para prevenir qualquer tipo de corrosão que possa vir a danificar o material.

Em virtude da formação da camada passivada ser um dos grandes diferenciais do aço inoxidável, esse o material é o mais indicado para fabricação de tanques e reatores que serão posteriormente utilizados no processamento de produtos destinados para o consumo e utilização humana. Para tal, seguem-se as normas internacionais como:

EM 1672-2 – Food processing machinery – Basic conceps

ISO 14159 – Safety of machinery

TIPOS DE AÇO INOX

O aço inox pode ser dividido em austeníticos, ferríticos e martensíticos, endurecíveis por precipitação e duplex. Para a fabricação de reatores, silos, misturadores, entre outros, geralmente opta-se pela categoria dos aços austeníticos (tipos 304, 304L, 316 e 316L), pois eles apresentam uma alta ductilidade, um bom desempenho em soldagem e uma boa resistência a corrosão.

AISI 304/304L: Possuí boa resistência a diferentes atmosferas, pouco resistente ao ácido clorídrico.

AISI 316/316L:  Possuí alta resistência à corrosão, indicada para uso com ácidos fortes e soluções salinas, porém possui um custo maior.

Já as categorias de aços ferríticos apresentam, em geral, uma fácil conformação, sendo também bastante indicados para aplicações que exijam uma boa resistência a fadiga térmica. Os aço martensiticos, por outro lado, apresentam uma alta resistência ao desgaste, mas uma baixa soldabilidade e uma alta dureza.

tanque de aço inox

A CAMADA PASSIVADA

Define-se como sendo Fina, resistente e invisível e impermeável. O cromo, presente na liga do aço inoxidável tem elevada afinidade química com o oxigênio. A reação entre esses dois elementos forma um filme fino e aderente que protege o material de subsequentes ataques corrosivos, sendo conhecido por película protetora ou camada passiva. A adição de cromo também é responsável pelo aumento da resistência mecânica dos aços e pela diminuição da ductilidade. Em termos de microestrutura, ele age refinando a estrutura do grão. Para o uso em altas temperaturas, a adição de cromo mostra-se ainda mais benéfica em relação a resistência a corrosão da liga.

FONTE: hefabricator.com (ADAPTADA)

Apesar deste processo de passivação ocorrer naturalmente, ele pode ser induzido através da ação de ácidos fortemente oxidantes. O ácido nítrico é um dos reagentes mais utilizados para este fim em tratamentos de passivação comercialmente disponíveis para aços inoxidáveis. Ele é bastante usado em peças que passaram por usinagem, por exemplo.  

Para situações em que o aço inox precisa ser submetido a um processo de soldagem, por exemplo, recomenda-se que ele seja “decapado” antes de passivado.

LIMPEZA DO AÇO

O procedimento de limpeza pode ser realizado de maneira química ou mecânica e ainda combinada. Normalmente, melhores resultados são esperados com o método de limpeza química. Entretanto, muitas vezes o problema de descarte desses produtos inviabiliza a sua utilização. Entre os métodos químicos, podemos citar Desincrustação química, Decapagem química, Decapagem eletrolítica ou eletrodecapagem e Passivação. Os processos de desincrustação, decapagem e passivação as vezes podem ser confundidos, porém são processos diferentes de tratamento de superfície quando aplicados aos aços inoxidáveis.

Desincrustação

Desincrustação é a remoção de uma incrustação de óxido de espessura visível da superfície. Este processo é feito rotineiramente na fabricação de aços laminados antes do aço ser entregue.

Decapagem

A decapagem é a remoção de uma fina camada de metal da superfície do aço inoxidável. Misturas de ácidos nítrico e hidrofluorídrico são normalmente usadas nesses casos. Uma aplicação muito corriqueira da decapagem está relacionada à remoção do “queimado de solda” (heat tint) da superfície das juntas soldadas, onde ocorreu uma redução superficial do teor de cromo. Destacamos os dois métodos mais comuns:

Decapagem por imersão em tanque: indicada para uma decapagem total. Esse método apresenta a vantagem de tratar toda a superfície do tanque ou reator para uma ótima resistência à corrosão e uniformidade do acabamento decapado

Decapagem local (spray, pastas ou géis): realizada para a decapagem de partes específicas de um componente (como, por exemplo, um cordão de solda).

É importante que esses processos sejam feitos por profissionais capacitados, pois pode ocorrer a corrosão nas áreas tratadas se os tempos de ação dos ácidos ou os procedimentos de enxágue final não forem controlados de acordo com as instruções do fornecedor dos produtos decapantes. Os tempos de contato para os diferentes tipos de aço inoxidável podem variar.

É essencial que os ácidos decapantes e os resíduos da operação de decapagem sejam completamente enxaguados de maneira imediata, para que se consiga uma superfície resistente à corrosão e livre de manchas.

Passivação

Apesar do processo de passivação ocorrer naturalmente, ele pode ser induzido através da ação de ácidos oxidantes. Ácido nítrico é um dos reagentes mais utilizados nos tratamentos de passivação comercialmente disponíveis para aços inoxidáveis.

O aço inoxidável entregue pelas usinas produtoras e distribuidores de reputação no mercado já têm suas superfícies plenamente passivadas. O tratamento de passivação, portanto, pode ser uma necessidade para peças usinadas, por exemplo.

Antes de realizar a passivação é importante garantir que a superfície do aço inoxidável:

  • Esteja livre de camada de óxido
  • Tenha removido por decapagem qualquer camada empobrecida de cromo (como, por exemplo, a região sobre a qual formou-se o “queimado de solda”)
  • Esteja limpa (sem contaminação orgânica, lubrificante de máquinas operatrizes, óleo e graxa)

A passivação deve ser realizada após a decapagem. Enquanto a decapagem é uma operação de limpeza, a passivação é uma operação de proteção.

Normas que englobam os tratamentos de decapagem e de passivação:

  • EN 2516:1997 – Passivation of Corrosion Resistent Steels and Decontamination of Nickel Base Alloys
  • ASTM A380 – Practice for Cleaning, Descaling and Passivating of Stainless Steel Parts, Equipment and Systems
  • ASTM A947 – Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts

POSSÍVEIS DANOS E CONTAMINAÇÃO NO MANUSEIO DO AÇO INOX

Para garantir a resistência à corrosão, superfícies de aço inoxidável devem ser limpas e livres de contaminação e resíduos orgânicos (graxa, óleo, pintura, etc.) e metálicos, particularmente ferro ou aço carbono

Existem dois tipos de ocorrências que podem prejudicar significativamente a qualidade do Aço Inox:  danos mecânicos e contaminações. Isso porque, em ambos os casos, pode ocorrer um rompimento da camada passivada, abrindo flanco para que o oxigênio presente no ar reaja com o ferro (Fe) presente no aço inox. Em caso de contaminação por ferro, as normas americanas ASTM A380 e A967 descrevem testes possíveis de serem utilizados para a determinação da causa de contaminação.

Em ambientes altamente corrosivos, é extremamente necessário o tratamento adequado da superfície do material, o cuidado com o ambiente em que o material está submetido, o real entendimento da metalografia da liga, das tensões, temperaturas e fadiga submetidas ao material.

COMO EVITAR DANOS E CONTAMINAÇÃO NO MANUSEIO DO AÇO INOX

Os danos mecânicos devem ser evitados através de um manuseio cuidadoso de bobinas e chapas. Os plásticos nos quais as peças vêm embaladas devem ser mantidos o máximo possível, uma vez que eles evitam impactos e arranhões entre as chapas ou bobinas durante o transporte.

Já os danos químicos estão mais relacionados ao aparecimento de manchas e, por isso, geralmente são consequências de estocagem ou exposição inadequada do material. Para evitar os danos químicos, deve-se sempre usar luvas para manuseio, estocar as peças em locais limpos, secos e longe de poeiras ou materiais oleosos, isoladas do contato com materiais de aço ao carbono.

Entre os principais cuidados, podemos destacar:

  • Não deixar exposto ao sol ou em lugares onde possa haver contaminação por partículas dispersas no ar, como poeiras e tintas.
  • Evitar o contato do aço inox com o aço comum e nunca utilize o mesmo equipamento para o manuseio de ambas as matérias-primas;
  • Nunca andar ou passar com materiais sobre as chapas;
  • Evitar o contato do material com substâncias externas como graxa, óleos e gorduras.

Além disso, um rigoroso processo de inspeção de rastreabilidade garante a integridade dos produtos fabricados, registrando  todo o histórico de produção desde a origem da matéria-prima, passando pelo processo produtivo em si, até o destino final.

Esse sistema de rastreabilidade deve ser confiável e íntegro a fim de garantir um padrão de qualidade exigido pelas normas aplicáveis. 

Aqui na Theodosio, temos todos esses cuidados, a fim de entregar o máximo de qualidade e confiabilidade para nossos clientes.

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