Passivação de aço inoxidável: definição, procedimentos, normas

peça de aço inoxidável passivada

O aço inoxidável é um material universal que constitui a base de inúmeros sistemas industriais. A passivação do aço inoxidável é um processo fundamental para manter a sua qualidade e longevidade.

Neste artigo abordaremos questões importantes sobre como passivar o aço inoxidável e o que ele é.

O que é passivação de aço inoxidável?

A passivação do aço inoxidável é um processo químico que o torna impermeável à umidade e ao oxigênio, principais substâncias causadoras da ferrugem. O processo de passivação consegue isso criando uma camada muito fina (com alguns átomos de espessura) de óxido de cromo (2Cr2O3) na superfície exposta do aço inoxidável.

aço inoxidável

Esta camada evita que os compostos atmosféricos reajam com o teor de ferro do aço inoxidável, afetando assim a sua qualidade. Os resultados são muito semelhantes aos da anodização do alumínio.

Serve um propósito muito importante em inúmeras indústrias, como processamento de alimentos, cosméticos, produtos farmacêuticos, etc., onde a corrosão do equipamento pode causar riscos à segurança e grandes perdas. O aço inoxidável adequadamente passivado também melhora a produtividade e reduz a manutenção.

Por que é necessário o aço inoxidável passivado?

A fina camada de óxido de cromo (e níquel) no aço inoxidável o torna resistente à corrosão. No entanto, por vezes esta camada não se forma adequadamente por si só ou pode ser danificada, deixando o aço inoxidável vulnerável à corrosão. É aqui que entra em ação o processo de passivação. Serve para formar ou restaurar a camada protetora com a qualidade desejada.

Existem vários motivos pelos quais o aço inoxidável pode precisar ser passivado. Alguns deles são os seguintes:

Matérias-primas de baixa qualidade: As impurezas provenientes de matérias-primas de baixa qualidade podem não ser completamente removidas durante a produção de aço. Isso pode levar a uma redução na passividade química.

superfície passivada lisa

Usinagem/retificação: A maioria das peças de aço inoxidável passa por processos de fabricação como usinagem e retificação. As ferramentas utilizadas nesses processos contêm ferro, que fica embutido na superfície do aço inoxidável durante a usinagem. Lubrificantes e refrigerantes de usinagem também podem se acumular em furos superficiais, criando outra forma de contaminação.

Soldagem: A soldagem enfraquece a camada de óxido de cromo, especialmente na zona afetada pelo calor.

Conjunto: Os produtos de aço inoxidável são principalmente uma montagem de várias peças. Durante a montagem, os componentes individuais esfregam uns contra os outros e o atrito resultante pode danificar a camada de óxido, muitas vezes a ponto de desaparecer completamente em alguns lugares.

Desgaste normal: A camada de óxido de cromo enfraquece com o tempo, à medida que a peça é exposta a vários ambientes térmicos, químicos e físicos durante a operação.

Todos esses cenários são muito comuns em um ambiente industrial. Portanto, engenheiros profissionais aplicam um cronograma regular de passivação do aço para prolongar a vida útil e a qualidade dos equipamentos industriais e economizar dinheiro, tempo e esforço no longo prazo.

3 etapas para o processo de passivação do aço inoxidável

Discutiremos agora o processo de passivação em detalhes. A passivação do aço inoxidável é um processo de três etapas: limpeza, banho ácido e teste de qualidade.

Processo de passivação de aço inoxidável

Passo 1: Limpeza

Limpar a superfície do aço inoxidável é uma etapa crucial para uma passivação bem-sucedida. Contaminantes superficiais acumulados podem impedir que os ácidos passivadores cheguem à superfície, tornando todos os esforços em vão.

Contaminantes superficiais comuns incluem sujeira, graxa, óleos minerais e sintéticos, hidrocarbonetos e outros resíduos de ambientes industriais.

Existem diferentes métodos para desengordurar uma superfície de aço inoxidável. Agentes de limpeza alcalinos e banhos de alta temperatura (até 65 °C) dissolvem e removem a contaminação de forma muito eficaz.

Os engenheiros frequentemente verificam a qualidade das superfícies limpas usando técnicas como o teste de cânfora.

Etapa 2: banho ácido

A segunda etapa da passivação do aço inoxidável é o banho ácido. A superfície limpa do aço inoxidável é imersa em um banho contendo uma solução ácida e alguns outros aditivos, como aceleradores e inibidores.

Esta reação química remove o ferro livre da superfície do metal. O principal objetivo é atingir uma alta proporção de cromo para ferro, de modo que mais cromo do que ferro esteja disponível para oxidação.

Esta etapa da passivação do aço inoxidável é controlada por três parâmetros: concentração, temperatura e duração do banho ácido. Diferentes combinações desses parâmetros produzem resultados diferentes. A experiência e habilidade dos engenheiros são cruciais para ajustar esses parâmetros para obter resultados ideais.

Os ácidos mais comuns para passivação do aço são o ácido nítrico e o ácido cítrico. Abaixo discutiremos brevemente ambos e os compararemos.

Ácido nítrico vs. ácido cítrico

Ácido nítrico vs. ácido cítrico: uma comparação técnica

O ácido nítrico foi o agente passivante original do aço inoxidável. Atua sobre o metal dissolvendo o ferro, que é então lavado pelo banho circulante. Suas principais características são:

  • A concentração da solução de ácido nítrico está entre 10 e 50%.
  • As temperaturas do banho ácido podem ser de até 60°C.
  • Aditivos como dicromato de sódio e ácido fosfórico podem melhorar ainda mais a eficiência da passivação.
  • O ácido nítrico torna o aço inoxidável passivado mais resistente a quedas de raios.
  • Aplica-se apenas a classes de aço austenítico e duplex.
  • Altamente tóxico e perigoso para o meio ambiente, requer manuseio e descarte cuidadosos.

Agora vamos passar para o ácido cítrico. É um meio relativamente novo de passivar o aço inoxidável. Reage quimicamente com o ferro na superfície do aço, mas também remove cromo e níquel. Contudo, a superfície preparada está bem preparada para reagir naturalmente com o ar circundante e formar uma espessa camada de óxido.

  • É utilizada uma concentração de ácido de aproximadamente 10%.
  • Passiva todos os tipos de aço inoxidável.
  • O ácido cítrico é seguro de usar e relativamente mais ecológico.
  • Aprovado para processamento de alimentos.
  • A passivação com ácido cítrico é mais rápida e pode ser ajustada para produzir resultados em menos de 5 minutos.

Etapa 3: verificação de qualidade

A etapa final na passivação do aço inoxidável é o teste de qualidade. O metal passivado passa por alguns testes que deve passar.

Nesta fase, os engenheiros usam vários métodos de teste. Uma estratégia é criar um ambiente onde a ferrugem ocorra facilmente. Isso é chamado de teste de imersão em água, onde o aço inoxidável é exposto a ciclos contínuos de ambientes úmidos e secos e é constantemente monitorado quanto a sinais de corrosão. Normalmente, uma passivação deficiente resulta em ferrugem visível na superfície.

Testes químicos como o teste Ferroxyl também são muito úteis. Libera ferro reagindo com ele e mudando sua aparência. Dispositivos como medidores de passividade também são muito populares para verificar a reatividade do aço inoxidável.

Agora também é prática comum realizar controles de qualidade durante a etapa do banho ácido. O monitoramento da concentração de ferro e da acidez do banho ácido circulante indica o progresso e a eficácia do processo de passivação.

Padrões comuns da indústria para passivação de aço inoxidável

Devido à sua importância, a passivação do aço inoxidável é altamente padronizada. Os padrões da indústria ASTM e ASM são os mais comuns e cobrem a passivação de tipos úteis de aço inoxidável, como 304 e 316 SS.

ASTM

A Sociedade Americana de Testes e Materiais (ASTM) possui dois padrões abrangentes para passivação de aço inoxidável.

A norma ASTM A967/A967M abrange vários tipos de passivação química com ácidos nítrico e cítrico, bem como tratamento eletroquímico. Contém informações detalhadas sobre o processo de passivação, métodos e critérios de teste de qualidade, bem como recomendações para os primeiros passos de limpeza e descalcificação.

ASTM A380/A380M fornece diretrizes detalhadas de processo e precauções para a passivação de peças, conjuntos, dispositivos e sistemas instalados de aço inoxidável. Isto inclui várias etapas do processo, como limpeza, descalcificação e passivação.

AMS

A SAE International mantém as especificações da norma AMS 2700 para passivação de superfícies de aço inoxidável. Está mais focado em práticas profissionais em setores como aeroespacial e automotivo.

Fornece diretrizes e procedimentos para dissolver o ferro e outros elementos metálicos menos nobres da superfície do aço inoxidável para torná-lo mais resistente à corrosão.

Características do equipamento para passivação de aço inoxidável

Existe uma ampla gama de máquinas para passivação de aço inoxidável. Destacaremos algumas das principais características dos dispositivos de passivação disponíveis no mercado.

Equipamento de passivação de aço inoxidável

Tamanho: Os dispositivos de passivação vêm em vários tamanhos, desde equipamentos de bancada até grandes equipamentos industriais, capazes de passivar peças grandes.

Capacidade de passivação: Isso é definido por fatores como o número de tanques, seu volume e o rendimento total.

Funcionalidade: Alguns equipamentos de passivação vêm como um pacote completo para desengorduramento, passivação, enxágue e secagem.

Manual/Automático: Os usuários podem escolher entre unidades manuais e automáticas. As unidades automáticas são mais precisas, seguras e possuem interfaces homem-máquina intuitivas. Os sistemas controlados por PLC proporcionam à máquina um nível adicional de precisão e confiabilidade.

Melhores práticas para peças de aço inoxidável passivadas

Como acontece com qualquer processo industrial, certas práticas profissionais melhoram a qualidade dos processos de passivação do aço. Abaixo estão algumas das principais práticas recomendadas para engenheiros que trabalham com aço inoxidável passivado.

Componentes de minipassivação em aço inoxidável

1. Sempre passivar peças novas e reparadas/substituídas

Sempre que um novo componente é adicionado ou um antigo é substituído, a passivação é obrigatória. Uma peça quimicamente reativa pode enferrujar muito rapidamente e danificar outras peças, bem como o próprio processo industrial.

2. Monitore o equipamento regularmente

A maioria das indústrias utiliza peças de aço inoxidável cuja passividade diminui com o tempo através do uso ou através de compostos como cloretos. O potencial de corrosão de tais componentes deve ser verificado regularmente para determinar se a repassivação é necessária.

3. Máquinas e ferramentas separadas para SS

Do ponto de vista econômico, faz sentido processar o aço inoxidável em um ambiente separado, onde ele esteja menos exposto ao ferro e aos contaminantes. A longo prazo, isso pode economizar enormes custos de passivação e tempo de inatividade.

4. Controle de qualidade de fluidos industriais

Numa indústria que trabalha com líquidos corrosivos, a sua composição deve ser constantemente verificada. Os fluidos devem ser limpos ou substituídos caso se tornem muito perigosos para o equipamento de aço inoxidável.

5. Adaptar o processo de passivação ao tipo de aço

Os engenheiros precisam entender que cada tipo de aço inoxidável é diferente e nem todos são adequados para o mesmo ciclo de passivação. Portanto, é necessária alguma intuição e experiência para adaptar o processo a cada variedade e a cada peça e alcançar resultados ótimos.

Diploma

A passivação do aço inoxidável é um processo importante que ajuda o aço inoxidável a manter sua nova aparência e evita a corrosão. Portanto é sem dúvida um método eficaz para aumentar a produtividade e a qualidade do serviço.

Embora o processo não seja complicado, a passivação usual pode ser feita até em casa com um kit simples. Se você deseja peças de aço inoxidável passivadas de nível de produção, você precisa contratar uma empresa profissional.

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Perguntas frequentes

O aço inoxidável 304 ou 316 precisa ser passivado?

Para uma longa vida útil, a passivação é recomendada para os graus 304 e 316. Embora o aço inoxidável 316 tenha melhor resistência à corrosão devido ao seu maior teor de molibdênio, ele não oferece proteção adequada para a maioria dos ambientes industriais.

Com que frequência você deve passivar o aço inoxidável?

A frequência de passivação do aço inoxidável depende da sua aplicação industrial. As peças expostas a sujeira excessiva, fricção, desgaste ou outras condições extremas devem ser passivadas com mais frequência do que as peças em um ambiente industrial ameno. Por exemplo, peças com alto teor de cloreto devem ser passivadas 2 a 3 vezes por ano. Em geral, as peças de aço inoxidável devem ser passivadas uma vez por ano para aplicações normais.

Você pode passivar o aço inoxidável duas vezes?

Sim. A camada protetora de óxido do aço inoxidável enfraquece com o tempo e o uso. Neste caso, o aço inoxidável deve ser passivado novamente para restaurar a sua resistência à corrosão. Dependendo do estado das peças de aço inoxidável, elas podem ser passivadas mais de duas vezes.

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