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PROTEÇÃO A ESTRUTURAS METÁLICAS

GRUPO 1

UNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINAS

Porque o material perde a sua

resistência

Deterioração de um material devido às reações

deste com o ambiente de exposição;

Materiais:

Metálicos;

Não-metálicos;

Velocidade de deterioração (lenta ou rápida);

Deterioração pode ser:

Interrompida;

Retardada.

Porque proteger o material

É a maneira mais econômica de se atingir a vida

útil da estrutura com os menores custos ao longo

do tempo.

Como evitar a Deterioração

Metálica

Aspectos Econômicos;

Aspectos Técnicos:

Meio de exposição: sem ser ar atmosférico

Inibidores de deterioração;

Controle de agentes agressivos (SO2,H+,Cl-);

Meio de exposição: ar atmosférico

Modificação do metal;

Interposição de barreiras.

Modificação do Metal

Alumínio e suas ligas ao invés de Aço-Carbono

Esquadrias, portas, janelas;

Baixa resistência mecânica;

Aço Inoxidável

Alta resistência mecânica;

Alto custo;

Aço Aclimável

Alta resistência mecânica;

Limitação: condições de exposição.

Interposição de Barreiras

Metais ferrosos (aço-carbono ou ferro fundido)

- mais adequados para a utilização em estruturas

expostas a atmosferas em geral;

Revestimentos orgânicos (tintas);

Revestimentos inorgânicos (revestimentos metálicos

ou de conversão como a anodização, cromatização)

Combinação dos dois anteriores;

Grau de deterioração do meio.

Coberturas Metálicas e Inorgânicas

Eletrodeposição

imersão da parte do material a ser coberta em uma

solução do metal a ser depositado pela passagem de

uma corrente elétrica contínua entre o material e o

outro eletrodo;

depende da temperatura, densidade de corrente,

tempo e composição do banho.


Flame Spraying

consiste em aquecer um metal até que este vaporize

e então suas partículas (líquidas), são sopradas para a

superfície do metal que se deseja proteger;

não é capaz de proteger o metal plenamente por

deixar poros (não evita a deterioração em meios

muito agressivos);

porosidade diminui com o aumento do ponto de

fusão do metal.


Revestimento

consiste em revestir a superfície do metal a ser

protegido com uma camada de outro metal;

quando usados em materiais caros, apresentam

vantagem econômica, pois o metal de revestimento é

formado por finas camadas de material mais barato.


Imersão a Quente

o metal é imerso em soluções do material protetor

em alta temperatura e este é depositado sobre a

superfície (geralmente espessa).

Deposição por Vapor:

o material é coberto por uma camada de metal

vaporizada por aquecimento elétrico;

é um dos métodos mais caros.


Conversão Química

as coberturas são produzidas por deteriorar a

superfície do metal formando um produto aderente

anodização:

oxidação anódica em um banho ácido para obter uma

camada oxida;

a superfície pode ser selada colocando-se o metal em água

fervente

a camada obtida é porosa, propicia boa aderência para

tintas e uma boa uniformidade para camada protetora.

Preparo da Superfície

Limpeza Superficial

Remoção de materiais que possam impedir o contato

direto da tinta com o aço:

pós diversos,

gorduras,

óleos,

combustíveis,

graxas,

ferrugem,

carepa de laminação,

resíduos de tintas, etc.


Limpeza Superficial

O nível de limpeza superficial depende:

das restrições operacionais existentes;

do tempo;

dos métodos disponíveis para a limpeza;

do tipo de superfície presente;

do sistema de pintura escolhido (as tintas possuem

diferentes graus de aderência sobre as superfícies

metálicas).


Ancoragem mecânica

O aumento da rugosidade superficial proporciona

um aumento da superfície de contato entre o metal e

a tinta, contribuindo, desse modo, para o aumento

da aderência;

O perfil de rugosidade especificado está ligado à

espessura da camada seca.

Pintura

Principal meio de proteção das estruturas

metálicas;

Tintas: suspensões homogêneas de partículas

sólidas (pigmentos) dispersas em um líquido

(veículo), na presença de aditivos.

Pigmentos das Tintas

Pós orgânicos ou inorgânicos finamente divididos;

Em suspensão na tinta líquida, são aglomerados pela resina após a secagem, formando uma camada uniforme sobre o substrato;

Promovem:

cor,

opacidade,

coesão e inibição do processo deterioração,

consistência, dureza e resistência da película.

Umidade e Sujeira Retida

Evitar a criação de cavidades e frestas;

Caso contrário: utilizar um selante (epoxídico, poliuretânico ou silicone)

para fechar a fresta;

Juntas soldadas são preferíveis às parafusadas;

Providenciar furos de drenagem para o escoamento da água;

Permitir a livre circulação de ar em torno da estrutura;

Materiais porosos e absorventes (feltro) são utilizados como

isolantes térmicos, isolantes acústicos, etc.. Estes materiais

podem absorver água, favorecendo a corrosão;

Os materiais absorventes de água devem ser evitados em

ambientes em que a umidade relativa exceda 60%.

Contato com outros Materiais

Evitar conexões bimetálicas;

efeitos galvânicos: acontecem quando a diferença de

potencial medida entre os dois metais ou ligas

imersos no mesmo eletrólito supera os 0,05 V;

caso contrário: providenciar a isolação elétrica entre

os componentes.

Exemplo de deterioração galvânica: um

corrimão contendo um par galvânico (tubo de

aço inoxidável conectado ao perfil de aço

carbono através de parafusos de aço carbono).

Geometria

Grandes superfícies planas (mais fáceis de

proteger) x formas complicadas;

Estruturas complexas:

acesso adequado para a pintura inicial;

manutenções posteriores.

Aços Patináveis

São aços estruturais:

de baixa liga;

alta resistência mecânica;

boa soldabilidade;

boa resistência à deterioração atmosférica;

dispensando a pintura em vários ambientes;

contêm até 2,5 % de elementos de liga, como cobre,

níquel e o cromo;

Aços Patináveis x Aços Estruturais

Aços Estruturais Convencionais:

camadas de ferrugem que tornam-se pouco

aderentes e são destacadas com facilidade da

superfície metálica;

velocidade de deterioração progride através de uma

reta, sendo o coeficiente angular desta relacionada

diretamente à agressividade do ambiente.


Aços Patináveis:

deterioração é iniciado do mesmo modo;

mas os elementos de liga presentes no aço

promovem a geração de uma camada de ferrugem

muito menos porosa e aderente (pátina);

a pátina atua como uma barreira que, com o tempo,

faz com que a velocidade de deterioração do aço seja

reduzida até atingir um pequeno valor residual,

usualmente após dois a cinco anos de exposição.


Arruela indicada não foi feita

de aço patinável

Aços Patináveis

Precauções e Limitações

Condições de alta agressividade ambiental

Evitar o contato com superfícies absorventes

(concreto);

Situações de umidecimento prolongado;

Utilização em solos agressivos;

Contato com metais dissimilares;

Esmaltação a Fogo

Esmaltes Vitrificáveis

a composição dos esmaltes depende tanto da

aplicação, como da temperatura de fusão do metal.

Exemplos de Esmaltes Vitrificáveis

Argilo- Minerais : Argilas e Bentonita

Substâncias Eletrolíticas: Borax e Nitrito de Sódio

Outros Componentes: Quartzo e Opacificadores

Processos de Esmaltação

Aplicação Eletrostática

o esmalte é atomizado ou por ar comprimido ou por meio de discos que giram em alta velocidade e sobre os quais o esmalte é alimentado.

Secagem dos Esmaltes

Os esmaltes aplicados podem secar ao ar livre (o tempo da secagem varia com as condições atmosféricas).

O uso de secadores é obrigatório na linha de produção.

Deposição a Jato e Outros Processos

de Metalização

Materiais Aplicados Metais

Materiais Refratáveis

Cermets

Características dos Revestimentos apresentam estrutura típica e diferente de qualquer outra

forma metalúrgica camadas constituídas por pequenas partículas achatadas

em direção paralela à base; grau variado de porosidade.

Processos de Metalização

Metalização com Arames por Pistolas de Chama à Gás

Essa atomização é conseguida por um jato de ar comprimido

ou gás, que carrega as partículas de metal até a superfície

previamente preparada. As partículas ali se depositam

produzindo o revestimento desejado.

Metalização com Arames por Pistolas e Arco Voltáico

semelhante ao processo anterior;

vantagens: não são necessários gases de combustão e a

produção é ligeiramente superior.

Processos de Metalização

Metalização a vácuo

Dispersão do Cátodo

um gás apropriado é ionizado pela aplicação de um campo elétrico. Os íons acelerados, chocam-se com o cátodo e solta átomos que se depositam sobre as peças a serem

revestidas, dispostas no mesmo recipiente de vácuo.

Dispersão em Alto Vácuo

o metal a ser depositado é evaporado pela alimentação de energia elétrica;

o ponto de evaporação em alto vácuo está perto geralmente do ponto de fusão em pressão atmosférica.

Deposição a Jato

Deposição de Pós Inorgânicos por Pistolas à

Chama de Gás

Os materiais geralmente aplicados em forma de pó incluem

ligas auto-fundentes, obtendo adesão ao material base pela

formação de liga e com isto apresentando característica básica

de uma solda.

Deposição a Jato

Deposição de Pós Inorgânicos por Pistolas à

Plasma

é obtido por um arco voltáico entre dois eletrodos resfriados

à água e alimentação contínua do gás inerte.

características físicas e metalúrgicas dos depósitos obtidos são

geralmente superiores aos obtidos pela deposição a jato

convencional.

menor porosidade, melhor adesão, resistência a tração mais

alta e menor conteúdo de óxidos, no caso de metais.

Deposição a Jato e Outros Processos

de Metalização

Revestimentos com Pós Orgânicos Termoplásticos

e Chama de Gás

materiais aplicados experimentalmente incluem:

goma-laca,

betumen,

polietileno,

cloreto e acetato de polivinila

outras resinas sintéticas termoplásticas;

problemas mais recorrentes são:

baixa eficiência de deposição;

alterações profundas das características físico-químicas dos materiais

depositados, devido à alta temperatura da chama.

Resumo

Fabricação Especificação Vantagens Desvantagens

Modificação do

metal

Alumínio Baixo custo Baixa resistência

mecânica

Aço Inoxidável Alta resistência

Mecânica

Alto custo

Aço Aclimável Alta resistência

Mecânica

Limitação do

meio de

exposição

Interposição de

barreiras

Revestimento

orgânico

Pintura Principal meio

utilizado

Resumo


Revestimento

inorgânico

Revestimento Vantagem

econômica

(material mais

barato utilizado

para revestimento)

Vida útil menor

Imersão a Quente Material forma

superfície espessa

Alto Custo

Deposição por

vapor

Material forma

superfície a partir

de uma camada

vaporizada

Alto Custo

Conversão Química Boa aderência e

uniformidade

Deterioração da

superfície do

metal

Resumo


Preparo da

superfície

Limpeza superficial Tipo de superfície Restrição

operacional

Ancoragem

mecânica

Boa aderência Restrição

operacional

Geometria Umidade e sujeira

retida

Vantagem

econômica

-

Contato com

outros materiais

Vantagem

econômica

-

Aço patináveis Aços estruturais Barreira formada

pela pátina

Ambiente

agressivo

Esmaltação a Fogo Vasta aplicação Metais que

resistem a altas

temperatura

Resumo


Deposição a jato Pistola de chama à

Gás

Aplicação apenas

em áreas críticas

Grau variado de

porosidade

Por arco voltaico Não são

necessários gases

de combustão

Grau variado de

porosidade

Pós inorgânicos por

pistolas à chama de

gás

Boa adesão ao

metal

Grau variado de

porosidade

Pós inorgânicos

por pistolas à

plasma

Características

superiores aos

outros materiais

Grau menor de

variação de

porosidade

Pós orgânicos

termoplásticos e

chama de gás

Alto revestimento

do metal

Baixa eficiência

de deposição

Resumo


Metalização a

vácuo

Dispersão do

Cátodo

Alto revestimento

do metal

Aplicados em

superfícies

revestidas com

outros metais

Dispersão em alto

vácuo

Alto revestimento

do metal

Aplicados em

superfícies

revestidas com

outros metais

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