Prevenção de Ferrugem para Aço Ferramenta em Armazenamento e Transporte

A ferrugem precisa de uma superfície molhada, e a atmosfera decide por quanto tempo ela permanece molhada

A variável controladora na corrosão atmosférica não é a temperatura nem a umidade isoladamente. A fonte as trata como um par, o complexo de temperatura e umidade, e então adiciona o parâmetro que realmente impulsiona a corrosão, que é o tempo de umidade. Esse é o período durante o qual existe umidade na superfície do metal e a corrosão pode prosseguir. A camada de umidade que importa nem sempre é chuva visível. Ela pode ser gerada por chuva, neblina, neve, condensação de orvalho ou por condensação capilar em um depósito ou fresta, e a última dessas é a que silenciosamente mantém uma superfície molhada por semanas dentro de uma embalagem selada.

O limiar que a fonte utiliza vem do cálculo da ISO 9223. O tempo de umidade é contado usando 80% como a umidade relativa crítica para temperaturas iguais ou superiores a 0 C (32 F), porque é onde a condensação começa em uma superfície metálica. Acima de 90% de umidade relativa e abaixo de 25 C (77 F) o ponto de orvalho é atingido e a umidade na superfície torna-se visível, em uma camada mais espessa que o filme formado pela primeira condensação. Há uma surpresa útil no mesmo parágrafo. A camada mais fina é uma barreira pobre à difusão de oxigênio e torna-se praticamente saturada em oxigênio dissolvido, então a taxa de corrosão do metal é na verdade mais rápida sob o filme fino de condensação do que sob a camada de umidade mais espessa que se forma em umidade relativa mais alta. Secar uma superfície um pouco não é o mesmo que secá-la adequadamente.

Os limiares de umidade que a fonte utiliza. A entrada contraintuitiva é a terceira, onde a camada de umidade mais fina acaba sendo a mais agressiva porque permanece saturada em oxigênio dissolvido.

Esse conjunto de números é o que decide uma decisão de armazém. Um depósito que se mantém a 85% de umidade relativa na maior parte do ano é um depósito onde o aço nu está molhado pela definição que a norma utiliza, mesmo que nenhuma água seja visível nas prateleiras. Um depósito desumidificado mantido abaixo do valor crítico não está, e a diferença no que acontece ao estoque é a diferença entre os dois regimes, e não uma melhoria gradual.

Os dois poluentes que determinam quão ruim é um local

A fonte nomeia dois poluentes como os que aceleram a taxa de corrosão atmosférica em várias ordens de magnitude, e ambos são relevantes para um fornecedor de aço. Os cloretos chegam como salinidade transportada pelo ar em aerossóis de spray salino e névoa salina perto de uma costa, e de plantas que produzem cloreto de hidrogênio ou hipoclorito de sódio. O íon cloreto atua diretamente contra o mecanismo que protege uma superfície inoxidável, penetrando e destruindo a camada passiva de óxido e hidróxido, e é um dos principais agentes por trás do ataque por pites. O dióxido de enxofre é o poluente urbano e industrial, e atua indiretamente. Na presença de oxigênio, converte-se em ácido sulfúrico dentro da camada de umidade condensada no metal, o pH da umidade frequentemente cai abaixo de 4,5, e a taxa de corrosão sobe acentuadamente. Metais relativamente resistentes em uma atmosfera neutra corroem rapidamente nesse ambiente ácido.

Os poluentes que a fonte identifica como os principais aceleradores da corrosão atmosférica, com a rota de classificação de cada um. Ambos são classificados da mesma forma, pela taxa de deposição média anual.

A rota de classificação é a mesma para ambos, e vale conhecê-la porque é o número ao qual um cliente ou uma decisão logística pode efetivamente ser vinculado. Sob a ISO 9223, a corrosividade atmosférica é classificada a partir da taxa de deposição média anual de cloretos e de dióxido de enxofre, expressa em miligramas por metro quadrado por dia, e os métodos de amostragem recomendados são dados na ISO 9225, com o aparelho de vela úmida para cloreto e a placa de sulfatação para dióxido de enxofre. Um local próximo ao litoral e um local em um vale industrial se enquadrarão em categorias diferentes apenas com base nesses dois números, e o mesmo engradado de aço ferramenta enfrenta um risco diferente em cada um deles.

O que o aço pode e não pode fazer a respeito

Há um quadro termodinâmico para todo o assunto, e a fonte o aplica ao ferro porque o ferro é o principal constituinte dos aços carbono e liga. Um diagrama de Pourbaix para o ferro em água a 25 C mostra três possibilidades conforme o potencial e o pH se movem: uma região de corrosão, onde o metal está ativo e se dissolvendo; uma região de passividade, onde um óxido protetor mantém a superfície; e uma região de imunidade, onde o próprio metal é estável. A leitura prática para um pedido de aço ferramenta é que as três regiões são definidas pela química do aço, bem como pelo ambiente. Um grau inoxidável conquista seu lugar na região passiva por causa do seu cromo. Um aço ferramenta carbono ou de baixa liga não tem tal região para ocupar em uma atmosfera normal, portanto não há estado superficial a buscar e a proteção tem de vir de fora.

É por isso que os dois grupos de produtos precisam de respostas diferentes para a mesma pergunta. Para um grau inoxidável em um armazém costeiro, a pergunta é se o filme passivo sobrevive ao nível de cloreto, e a resposta é em parte o grau e em parte o acabamento. Para um aço ferramenta carbono ou de baixa liga, a pergunta é apenas quanto tempo a barreira dura, porque uma barreira é tudo o que existe. A química que decide em qual grupo um grau se enquadra está em o gráfico de resistência à corrosão do aço inoxidável e a tabela de composição do aço ferramenta.

O que mantém uma entrega em condição

As medidas que funcionam decorrem do mecanismo. A corrosão precisa de uma superfície úmida, então a primeira alavanca é a água e a segunda é o tempo que ela permanece ali. Onde uma peça vai para uma embalagem fechada, a resposta que a fonte dá é um inibidor de corrosão em fase vapor, um composto volátil com pressão de vapor moderadamente alta que alcança o metal através da fase vapor em vez de ser aplicado a ele, e que é eficaz em espaços fechados, como embalagens fechadas ou o interior de máquinas durante o transporte. A vantagem que ele tem sobre um revestimento é o alcance, porque as moléculas volatilizadas chegam a espaços de difícil acesso, como um vazio entre dois flanges metálicos, que é exatamente onde uma ferramenta ou um conjunto enferruja primeiro.

Medidas de proteção para armazenagem e transporte, ordenadas do controle geral da atmosfera ao uso específico de um inibidor em fase vapor. A última linha é a razão pela qual o restante da tabela existe.

Duas advertências acompanham a rota do inibidor. A fonte classifica os inibidores em tipos passivantes, orgânicos e de fase vapor, e os inibidores passivantes são produtos químicos oxidantes, como cromatos, nitritos e molibdatos, que deslocam o potencial de corrosão em vários décimos de volt na direção nobre. Esse é um deslocamento grande para uma pequena adição, e é por isso que um excesso de um inibidor passivante pode empurrar uma superfície para a corrosão localizada em vez de protegê-la. A pressão de vapor de um inibidor em fase vapor também é um parâmetro de trabalho, e a fonte considera uma pressão de vapor da ordem de um milionésimo de torr baixa demais para ser eficaz. Ambos os pontos defendem o uso de um produto de embalagem conforme especificado, em vez de improvisar com um produto químico de uso geral.

Como uma condição de entrega é verificada

Onde um pedido de compra precisa de um número em vez de uma garantia, a rota é a exposição de cupons e a perda de massa, e as normas para isso são antigas e detalhadas o suficiente para eliminar a maior parte da discussão. A ASTM G 50 abrange a condução de testes de corrosão atmosférica em metais, a ASTM G 4 abrange testes de cupons de corrosão em aplicações de campo, e a ASTM G 1 abrange a preparação, limpeza e avaliação dos corpos de prova depois, que é a etapa em que um resultado é mais facilmente comprometido. A ASTM G 92 abrange como um local de teste atmosférico é caracterizado, e a ASTM G 84 abrange a medição do tempo de umidade diretamente na superfície. Do lado da poluição, a ASTM G 91 abrange o monitoramento de dióxido de enxofre com uma placa de sulfatação e a ASTM G 140 abrange a determinação da taxa de deposição atmosférica de cloreto pelo método da vela úmida.

As normas que a fonte lista para caracterizar uma atmosfera e para executar ensaios de corrosão atmosférica, apresentadas aqui como uma lista de trabalho para um fornecedor que precisa declarar contra o que uma condição de entrega foi ensaiada. Condensado da Tabela 2 do artigo.

Leia essa lista como a especificação por trás de uma declaração de expedição. Se um fornecedor afirma que uma entrega foi embalada para uma categoria de corrosividade, os dois números da categoria têm de vir de algum lugar, e essas normas são esse lugar. A remoção dos produtos de corrosão antes de pesar o cupom é tratada separadamente porque é a operação que decide se um filme leve de ferrugem é contado ou dissolvido, e é a razão pela qual um valor de perda de massa citado sem o método de remoção de produtos de corrosão não é comparável com outro. O lado da especificação da mesma questão está em condição de entrega de barra de aço ferramenta e Fornecimento de aço para ferramentas, o estado superficial que um cliente recebe é descrito em macroataque de barra e segregação de carbonetos, e os ensaios realizados no próprio aço estão em como a química do aço é testada e coleta de amostra de aço para ensaio de laboratório.

O que isso significa em um pedido de aço ferramenta

Três coisas decorrem disso. Pergunte onde o material será armazenado e expedido, porque as duas taxas de deposição e o tempo de umidade decidem o requisito de embalagem mais do que o grau. Trate uma superfície levemente condensada como o caso perigoso, e não a visivelmente molhada, pois o filme fino está saturado de oxigênio e corrói mais rápido que uma camada mais espessa. E separe os dois grupos de produtos na norma de embalagem, porque um grau inoxidável pode ser selecionado para o ambiente, enquanto um grau carbono ou de baixa liga só pode ser protegido dele. Onde o ambiente é costeiro, o mecanismo de pite por trás do ataque por cloreto é abordado em Corrosão por pites em aço para ferramentas e moldes, o mesmo mecanismo dentro de uma fresta fechada está em corrosão por frestas em aço para moldes, e os graus que obtêm sua resistência à corrosão do cromo são descritos em Aço inoxidável 440C e Aço inoxidável 420.

Fonte: ASM Handbook, Volume 13A, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, ASM International, 2003.