O aço inoxidável está presente em todos os aspectos da vida, e existem tantos modelos diferentes que é difícil distingui-los. Hoje, compartilharemos com vocês um artigo para esclarecer alguns pontos importantes sobre o assunto.
Aço inoxidável é a abreviação de aço inoxidável resistente a ácidos. O aço inoxidável é conhecido como aço inoxidável e, quando exposto a meios corrosivos químicos (ácidos, álcalis, sais e outras impregnações químicas), é chamado de aço resistente a ácidos.
O aço inoxidável refere-se à sua resistência à corrosão por ar, vapor, água e outros meios corrosivos fracos, bem como por ácidos, álcalis, sais e outros meios corrosivos químicos, sendo também conhecido como aço inoxidável resistente a ácidos. Na prática, o aço resistente à corrosão por meios corrosivos fracos é frequentemente chamado de aço inoxidável, enquanto o aço resistente à corrosão por meios químicos é chamado de aço resistente a ácidos. Devido às diferenças na composição química dos dois, o primeiro não é necessariamente resistente à corrosão por meios químicos, enquanto o segundo é geralmente inoxidável. A resistência à corrosão do aço inoxidável depende dos elementos de liga presentes em sua composição.
Classificação comum
De acordo com a organização metalúrgica
De modo geral, segundo a classificação metalúrgica, os aços inoxidáveis comuns são divididos em três categorias: aços inoxidáveis austeníticos, aços inoxidáveis ferríticos e aços inoxidáveis martensíticos. Com base nessa classificação metalúrgica básica, são derivados os aços duplex, os aços inoxidáveis de endurecimento por precipitação e os aços de alta liga com teor de ferro inferior a 50%, para atender a necessidades e aplicações específicas.
1. Aço inoxidável austenítico
A matriz da estrutura cristalina cúbica de faces centradas da organização austenítica (fase CY) é dominada por elementos não magnéticos, principalmente devido ao seu fortalecimento por trabalho a frio (o que pode levar a um certo grau de magnetismo) no aço inoxidável. O Instituto Americano de Ferro e Aço utiliza as séries 200 e 300 de numeração, como o 304.
2. Aço inoxidável ferrítico
A matriz apresenta uma estrutura cristalina cúbica de corpo centrado, com organização ferrítica (fase α) dominante, sendo magnética e geralmente não podendo ser endurecida por tratamento térmico. No entanto, o trabalho a frio pode conferir-lhe um ligeiro reforço, tornando-a um aço inoxidável. É designada pelo Instituto Americano do Ferro e do Aço (American Iron and Steel Institute) como aço inoxidável 430 e 446.
3. Aço inoxidável martensítico
A matriz apresenta organização martensítica (cúbica de corpo centrado ou cúbica), é magnética e, por meio de tratamento térmico, suas propriedades mecânicas podem ser ajustadas no aço inoxidável. O Instituto Americano de Ferro e Aço (American Iron and Steel Institute) indica os valores 410, 420 e 440. A martensita possui organização austenítica em altas temperaturas, podendo se transformar em martensita (ou seja, endurecer) quando resfriada à temperatura ambiente a uma taxa adequada.
4. Aço inoxidável austenítico do tipo ferrítico (duplex)
A matriz apresenta uma organização bifásica austenítica e ferrítica, sendo que o teor da fase minoritária é geralmente superior a 15%. É um aço inoxidável magnético, que pode ser fortalecido por trabalho a frio. O aço inoxidável 329 é um exemplo típico de aço inoxidável duplex. Comparado ao aço inoxidável austenítico, o aço duplex apresenta alta resistência mecânica, resistência à corrosão intergranular, à corrosão sob tensão por cloretos e à corrosão por pite significativamente superiores.
5. Aço inoxidável endurecido por precipitação
A matriz apresenta organização austenítica ou martensítica e pode ser endurecida por tratamento de endurecimento por precipitação, resultando em aço inoxidável endurecido. O Instituto Americano de Ferro e Aço (American Iron and Steel Institute) utiliza etiquetas digitais da série 600, como a 630, que corresponde ao aço 17-4PH.
De modo geral, além das ligas, a resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico é superior; em ambientes menos corrosivos, pode-se usar aço inoxidável ferrítico; em ambientes moderadamente corrosivos, e se o material exigir alta resistência ou alta dureza, pode-se usar aço inoxidável martensítico e aço inoxidável de endurecimento por precipitação.
Características e usos
Processo de superfície
distinção de espessura
1. Devido ao aquecimento dos cilindros de laminação em uma siderúrgica, ocorre uma ligeira deformação que resulta em variações na espessura da chapa, geralmente com uma região central mais espessa e duas laterais mais finas. De acordo com as normas vigentes, a medição da espessura da chapa deve ser feita no centro, próximo à extremidade superior.
2. A tolerância é definida com base na demanda do mercado e do cliente, geralmente dividida em tolerâncias grandes e pequenas.
V. Requisitos de fabricação e inspeção
1. Placa de tubo
① emendas de placas tubulares para inspeção de raios 100% ou UT, nível de qualificação: RT: Ⅱ UT: Ⅰ nível;
② Além do aço inoxidável, tratamento térmico de alívio de tensão para chapas de tubos emendados;
③ Desvio da largura da ponte do furo da placa tubular: de acordo com a fórmula para calcular a largura da ponte do furo: B = (S - d) - D1
Largura mínima da ponte de furo: B = 1/2 (S - d) + C;
2. Tratamento térmico da caixa de tubos:
Aço carbono, aço de baixa liga soldado com uma divisória de faixa dividida da caixa de tubulação, bem como a caixa de tubulação das aberturas laterais com mais de 1/3 do diâmetro interno da caixa de tubulação cilíndrica, na aplicação de tratamento térmico de alívio de tensão por soldagem, a superfície de vedação do flange e da divisória deve ser processada após o tratamento térmico.
3. Teste de pressão
Quando a pressão de projeto do processo na carcaça for inferior à pressão de processo nos tubos, é necessário verificar a qualidade das conexões entre os tubos e as placas tubulares do trocador de calor.
① Aumentar a pressão do programa de teste da carcaça com o programa de tubulação consistente com o teste hidráulico, para verificar se há vazamento nas juntas da tubulação. (No entanto, é necessário garantir que a tensão primária do filme da carcaça durante o teste hidráulico seja ≤0,9ReLΦ)
② Quando o método acima não for apropriado, a carcaça pode ser submetida a um teste hidrostático de acordo com a pressão original após a aprovação, e então a carcaça pode ser submetida a um teste de vazamento de amônia ou a um teste de vazamento de halogênio.
Que tipo de aço inoxidável não enferruja facilmente?
Existem três fatores principais que afetam a ferrugem do aço inoxidável:
1. Teor de elementos de liga. De modo geral, o aço com teor de cromo de 10,5% não enferruja facilmente. Quanto maior o teor de cromo e níquel, melhor a resistência à corrosão; por exemplo, o aço inoxidável 304 possui teor de níquel entre 85% e 10% e teor de cromo entre 18% e 20%, sendo que esse tipo de aço inoxidável geralmente não enferruja.
2. O processo de fundição do fabricante também afetará a resistência à corrosão do aço inoxidável. Uma boa tecnologia de fundição, com equipamentos avançados e tecnologia de ponta, permite que grandes usinas de aço inoxidável controlem os elementos de liga, removam impurezas e controlem a temperatura de resfriamento do tarugo, garantindo assim uma qualidade estável e confiável do produto, com boa qualidade intrínseca e baixa propensão à ferrugem. Por outro lado, algumas pequenas siderúrgicas utilizam equipamentos e tecnologia obsoletos, não removem impurezas durante o processo de fundição e inevitavelmente produzem produtos com ferrugem.
3. Ambiente externo. Ambientes secos e ventilados não enferrujam facilmente, enquanto ambientes úmidos, chuvosos ou com ar ácido ou alcalino podem causar ferrugem. O aço inoxidável 304, por exemplo, também enferruja se o ambiente ao redor for muito inóspito.
Como lidar com manchas de ferrugem em aço inoxidável?
1. Método químico
Utilizando pasta ou spray decapante, auxilia-se na repassivação das partes enferrujadas, formando uma película de óxido de cromo que restaura a resistência à corrosão. Após a decapagem, é fundamental realizar um enxágue completo com água para remover todos os poluentes e resíduos ácidos. Após o processamento e polimento com equipamento específico, pode-se aplicar cera de polimento. Para remover pequenos pontos de ferrugem localizados, pode-se utilizar uma mistura de gasolina e óleo na proporção de 1:1, com um pano limpo.
2. Métodos mecânicos
A limpeza mecânica inclui jateamento de areia, limpeza com partículas de vidro ou cerâmica, remoção de impurezas, escovação e polimento. Os métodos mecânicos podem remover contaminantes provenientes de materiais previamente removidos, materiais de polimento ou materiais removidos. Todos os tipos de contaminação, especialmente partículas de ferro, podem ser uma fonte de corrosão, principalmente em ambientes úmidos. Portanto, superfícies limpas mecanicamente devem ser preferencialmente limpas formalmente em condições secas. O uso de métodos mecânicos apenas limpa a superfície e não altera a resistência à corrosão do material em si. Assim, recomenda-se repolir a superfície com equipamento de polimento e selá-la com cera de polimento após a limpeza mecânica.
Instrumentação: graus e propriedades de aço inoxidável comumente utilizados
O aço inoxidável 1.304 é um dos aços inoxidáveis austeníticos com ampla aplicação e uso diversificado, sendo adequado para a fabricação de peças moldadas por estampagem profunda, tubulações para ácidos, contêineres, peças estruturais, diversos tipos de corpos de instrumentos, etc. Também pode ser utilizado na fabricação de equipamentos e peças não magnéticas para baixas temperaturas.
O aço inoxidável 2.304L foi desenvolvido para solucionar o problema da precipitação de Cr23C6 que, em certas condições, apresenta uma forte tendência à corrosão intergranular. A partir desse processo, foi desenvolvido o aço inoxidável austenítico de ultrabaixo carbono, cuja resistência à corrosão intergranular, quando sensibilizado, é significativamente superior à do aço inoxidável 304. Além de apresentar resistência ligeiramente inferior, o aço inoxidável 321 possui outras propriedades semelhantes, sendo utilizado principalmente em equipamentos e componentes resistentes à corrosão que não podem ser soldados e submetidos a tratamento térmico de solubilização. Pode ser utilizado na fabricação de diversos tipos de corpos de instrumentos.
Aço inoxidável 3.304H. Ramificação interna em aço inoxidável 304, fração de massa de carbono entre 0,04% e 0,10%, desempenho em altas temperaturas superior ao do aço inoxidável 304.
O aço inoxidável 4.316 é uma liga de 10Cr18Ni12 com adição de molibdênio, o que confere ao aço boa resistência a meios redutores e à corrosão por pite. Em água do mar e outros meios, sua resistência à corrosão é superior à do aço inoxidável 304, sendo utilizado principalmente como material resistente à corrosão por pite.
Aço inoxidável 5.316L. Aço de baixíssimo teor de carbono, com boa resistência à corrosão intergranular sensibilizada, adequado para a fabricação de peças e equipamentos soldados de grande espessura, como equipamentos petroquímicos, entre os materiais resistentes à corrosão.
Aço inoxidável 6.316H. Ramificação interna do aço inoxidável 316, fração de massa de carbono de 0,04% a 0,10%, desempenho em altas temperaturas superior ao do aço inoxidável 316.
O aço inoxidável 7.317 apresenta resistência à corrosão por pite e à fluência superiores ao aço inoxidável 316L, sendo utilizado na fabricação de equipamentos resistentes à corrosão em ambientes petroquímicos e ácidos orgânicos.
Aço inoxidável 8.321. Aço inoxidável austenítico estabilizado com titânio, cuja adição melhora a resistência à corrosão intergranular e apresenta boas propriedades mecânicas em altas temperaturas, podendo substituir o aço inoxidável austenítico de ultrabaixo carbono. Não é recomendado para uso geral, exceto em situações específicas que exijam alta resistência à corrosão por hidrogênio ou altas temperaturas.
Aço inoxidável 9.347. Aço inoxidável austenítico estabilizado com nióbio, com adição de nióbio para melhorar a resistência à corrosão intergranular, à corrosão em meios ácidos, alcalinos, salinos e outros corrosivos, semelhante ao aço inoxidável 321, com bom desempenho de soldagem, podendo ser usado como material resistente à corrosão e ao calor, principalmente nas áreas de energia térmica e petroquímica, como na produção de contêineres, tubulações, trocadores de calor, eixos, tubos de fornos industriais e termômetros de tubos de fornos, entre outros.
O aço inoxidável 10.904L é um aço inoxidável austenítico supercompleto, inventado pelo finlandês Otto Kemp. Possui uma fração de massa de níquel de 24% a 26% e uma fração de massa de carbono inferior a 0,02%, apresentando excelente resistência à corrosão. Em ácidos não oxidantes, como o sulfúrico, acético, fórmico e fosfórico, demonstra ótima resistência à corrosão, além de boa resistência à corrosão por frestas e à corrosão sob tensão. É adequado para diversas concentrações de ácido sulfúrico abaixo de 70 °C e apresenta boa resistência à corrosão em ácido acético e em misturas de ácido fórmico e acético em qualquer concentração e temperatura sob pressão normal. A norma original ASMES B-625 o classificava como uma liga à base de níquel, enquanto a nova norma o classifica como um aço inoxidável. Na China, apenas se utiliza aço de grau aproximado 015Cr19Ni26Mo5Cu2; alguns fabricantes europeus de instrumentos utilizam aço inoxidável 904L como material principal, como por exemplo, o tubo de medição do medidor de vazão mássica da E+H, e a caixa do relógio Rolex também utiliza aço inoxidável 904L.
Aço inoxidável 11.440C. Aço inoxidável martensítico, aço inoxidável temperável, aço inoxidável com a maior dureza, dureza HRC57. Utilizado principalmente na produção de bicos, rolamentos, válvulas, carretéis de válvulas, sedes de válvulas, buchas, hastes de válvulas, etc.
Aço inoxidável 12.17-4PH. Aço inoxidável martensítico endurecido por precipitação, dureza HRC44, com alta resistência, dureza e resistência à corrosão, não podendo ser utilizado em temperaturas superiores a 300 °C. Possui boa resistência à corrosão tanto em ambientes atmosféricos quanto em ácidos ou sais diluídos, sendo sua resistência à corrosão semelhante à dos aços inoxidáveis 304 e 430, sendo utilizado na fabricação de plataformas offshore, pás de turbinas, carretéis, sedes, buchas e hastes de válvulas.
Na área de instrumentação, considerando a generalidade e os custos envolvidos, a ordem convencional de seleção de aços inoxidáveis austeníticos é 304-304L-316-316L-317-321-347-904L. Dentre eles, o 317 é menos utilizado, o 321 não é recomendado, o 347 é indicado para corrosão em altas temperaturas e o 904L é o material padrão de alguns componentes de fabricantes específicos, não sendo geralmente a escolha inicial do 904L no projeto.
Na seleção do projeto de instrumentação, geralmente haverá diferenças entre os materiais dos instrumentos e os materiais das tubulações, especialmente em condições de alta temperatura. Devemos prestar atenção especial à seleção dos materiais de instrumentação para atender à temperatura e pressão de projeto do equipamento de processo ou da tubulação. Por exemplo, uma tubulação de aço cromo-molibdênio para alta temperatura, enquanto a instrumentação é escolhida em aço inoxidável, pode apresentar problemas. É imprescindível consultar especialistas em medição de temperatura e pressão de materiais relevantes.
Na seleção do projeto de instrumentos, frequentemente nos deparamos com uma variedade de sistemas, séries e tipos de aço inoxidável diferentes. A seleção deve ser baseada no meio de processo específico, temperatura, pressão, peças sujeitas a tensões, corrosão, custo e outras perspectivas.
Data da publicação: 11 de outubro de 2023