Aços Patináveis

Prévia do material em texto

TÉCNICO EM ELETROMECÂNICA
Renan Moreira, Uanderson Ferreira, Victor Mercês, Werliarlinson Teles
AÇOS PATINÁVEIS
Barreiras
2017
Renan Moreira, Uanderson Ferreira, Victor Mercês, Werliarlinson Teles
AÇOS PATINÁVEIS
Relatório Técnico apresentado ao curso de Técnico em Eletromecânica, na disciplina de Tecnologia Mecânica I, no Instituto Federal da Bahia em Barreiras.
Professor: Carlos de Moraes Brito
Barreiras
2017
INTRODUÇÃO
	Este trabalho apresenta alguns conceitos básicos sobre os aços patináveis, será expresso suas principais características, sua composição e utilização, além de suas vantagens e desvantagem em comparação com os outros tipos de aços.
	Os aços patináveis são uma família que possuem em sua composição, elementos que amplificam as propriedades anticorrosivas. É um tipo de aço, cuja aplicação é muito frequente na construção civil, também são conhecidos como cor-ten.
HISTÓRIA
	Desde antigamente utiliza-se o cobre e o fósforo para enriquecer o aço, reduzindo a ação corrosiva, quando expostos ao ar e outros compostos da atmosfera. E foi aproximadamente na década de 30, que a companhia norte americana United States Steel Corporation estimulou o uso de aços com esses elementos, que são chamados de aços de baixa liga, criando um aço com o nome popular de cor-ten.
	D. M. Buck fez uma revisão das investigações descritas na literatura desde 1908, e que já mostravam os efeitos benéficos do Cu como um elemento de liga de aços expostos à atmosfera. Em 1916, a ASTM tomou a iniciativa de conduzir ensaios de longa duração, com o objetivo de comprovar o efeito do Cu sobre a resistência à corrosão atmosférica de vários aços. O relatório final confirmava a resistência superior de aços contendo 0,3% de Cu quando comparado aos aços com teores “residuais” (< 0,03%) deste elemento químico. O efeito benéfico adicional do P até 0,09% também foi observado. O papel do Cu, Cr, Ni, P, Al e Mo na resistência à corrosão atmosférica foi determinado em diversos estudos sistemáticos nos Estados Unidos da América, Reino Unido e Alemanha. 
	Usado primeiramente para a indústria ferroviária, na construção de vagões mais leves. No entanto, a característica de resistência à corrosão era desconhecida naquele momento, embora naquele século os benefícios do cobre e do fosforo já eram conhecidos. Entretanto, foi somente no final da década de 50 que o aço patinável começou a ser usado devido as propriedades anticorrosivas, e atualmente foram desenvolvidos outros tipos de aços com características parecidas, os quais fazem parte da família dos aços conhecidos como patináveis.
CARATERISTICAS
	Uma de suas características, é que em algumas condições, no qual é exposto a agentes corrosivos, o mesmo desenvolve uma camada de óxido de cor avermelhada que funciona como barreira de proteção como anti-corrosão, denominada pátina. Essa camada dispõe uma aparência enferrujada, e dependendo do lugar instalado pode até dispensar o uso de revestimentos. Por tanto, devido a sua alta resistência a corrosão, que pode ser até 3 vezes superior ao aço comum, ela age reduzindo a velocidade de ataque dos agentes, impedindo a sua propagação nas camadas mais superficiais do material base.
	Além de dispensar revestimento em certas condições, os aços patináveis possuem uma resistência mecânica maior que a dos aços estruturais comuns. Isso pode ser observado em regiões com o ambiente agressivo como orla marítima e onde sofre com muita poluição de dióxido de enxofre.
	Porém, a aplicação dos aços patináveis é muito limitada na presença de sais marinhos concentrados, devido à formação insuficiente da camada protetora na presença de cloretos. Uma das soluções propostas para esta dificuldade é de aumentar a concentração de Ni na liga para 3-5%. O enriquecimento em níquel da camada amorfa interna retarda a corrosão do aço, o que suporta a hipótese de que os íons cloreto não podem penetrar a camada de pátina contendo altos teores de Ni.
	Como regra geral, os aços patináveis tem sido utilizados em seu estado natural, isto é, sem pintura, em ambientes que propiciem o aparecimento da patina protetora. As exceções ocorrem quando alguns casos estéticos, o aço deva apresentar uma coloração desejada ou em condições onde o aço não desenvolve a pátina.
Também possui como uma de suas características a serem observadas é à geometria da peça, que explicam por que diferentes estruturas do mesmo aço dispostas lado a lado podem ser atacadas de maneira distinta. Esse fenômeno dá-se à influência de seccionamento da peça, a drenagem correta das águas da chuva, dentre outros fatores que influenciam diretamente sobre os ciclos de umedecimento e secagem do aço. 
Desta forma, em casos de umedecimento contínuo e/ou secagem insatisfatória, a formação de pátina fica gravemente prejudicada. Na maioria destas situações, a velocidade da corrosão do aço patinável é similar àquela encontrada nos aços carbono comuns, como é o caso dos aços patináveis imersos em água, enterrados no solo ou recobertos por vegetação.
VANTAGENS
	Além de dispensar a pintura em certos ambientes, os aços têm uma resistência mecânica maior que a dos aços estruturais comuns. Essa vantagem pode ser observada em ambientes extremamente agressivos, como regiões de orla marítima e também regiões que apresentam grande poluição de dióxido de enxofre. Em ambas a pintura os aços patináveis apresentam uma proteção superior àquela inerente aos aços comuns.
Abaixo uma tabela comparativa que mostra a maximização dos benefícios dos aços patináveis e a comparação com aços estruturais de alta resistência.
Os elementos de liga não aumentam o peso-próprio do aço patinável, cuja densidade é igual ou semelhante à dos demais tipos de aço (cerca 7.850 kg/m³), sua fabricação se torna mais rentável. “O aço patinável permite fabricar uma estrutura com a mesma resistência do aço comum, só que utilizando menor peso em matéria”, aponta Célio Santos, diretor comercial da Oficina do Corten.
DESVANTAGENS
O aço patinável pode ser fabricado com espessura mínima de 2 mm e, geralmente, é fornecido em bobinas ou em chapas para grandes espessuras. Embora seja fabricado, em geral, pelas usinas siderúrgicas nacionais, é um material de difícil acesso no país, requerendo maior esforço por parte dos arquitetos e projetistas no momento da especificação. “O modo como se projeta no Brasil é diferente do modo que se projeta nos Estados Unidos, que é uma indústria forte em aço”, contextualiza Gabriela Muller, arquiteta e urbanista e sócia-fundadora do ATRIA.
“O aço patinável não é um material de prateleira como um porcelanato, um MDF ou um assoalho de madeira. As peças são resultado de um processo longo e da fabricação sob medida que envolve equipamentos pesados e de custo elevado”, conta Santos.
COMPOSIÇÃO
	Os aços patináveis são obtidos a partir da adição de ligas como cobre, o qual aumenta a resistência a corrosão atmosférica, e também podem adicionar o cromo, que melhora a resistência à corrosão por outro fator, o níquel para minimizar o problema de fragilização a quente e também para melhorar a corrosão em ambientes sujeitos a deposição de cloretos. O fosforo é adicionado para evitar o desenvolvimento de trincas durante a soldagem de chapas grossas, ou seja, melhor soldabilidade, porém isso em pequenas quantidades, mas depois de um certo ponto de adição essa propriedade diminui dando espaço a alta resistência a corrosão. E silício, com funções secundárias.
	O papel dos elementos de liga nos aços patináveis pode ser dividido em: <1>-efeito sobre a formação da pátina protetora; <2>- melhoria das propriedades mecânicas e tenacidade; e, <3>- melhoria da soldabilidade. A qualidade da pátina formada sobre o aço depende do crescimento contínuo de uma camada interna – densa, aderente e de baixa porosidade – de óxidos complexos. A análise estatística de dados oriundos de ensaios de longa exposição de aços em diferentes atmosferasdemonstra que a cinética de corrosão obedece à equação: 
C = AtB (1)
Onde C é a perda causada pela corrosão, t é o tempo, e, A e B, são constantes.
Tabela I Efeito do cobre na perda de espessura metálica; exposição de 15,5 anos em ambiente rural (circulo), urbano-industrial (quadrado) e marítimo (triangulo).
UTILIZAÇÃO
Eles são utilizados no mundo todo, principalmente na construção de edifícios, passarelas, pontes, parafusos, esculturas, telhas entre outros, servindo desde decoração a estrutura de algo. A estrutura do aço patinável deve ser observada para ambientes, no qual pode ser empregada com ou sem pintura.
Em ambientes permanentes ou excessivamente úmidos não favorece a formação da pátina, por tanto para que possa usar o aço sem pintura é indispensável ciclos alternados de chuva e secagem. Além de toda a superfície precisa estar exposta a atmosfera que tenha dióxido de enxofre (SO2), sem isso a formação de pátina fica comprometida.
Já em ambientes industriais severos e marinhos, o aço precisa ser utilizado com pintura. Nesses casos, está duplamente protegido com a pintura e a pátina. Mas antes da pintura ser aplicada, o aço deve ser preparado normalmente, removendo resíduos de óleo e graxa, respingo de solda ou qualquer material, além de carepas de laminação.
Então basicamente a formação da pátina depende de três fatores a composição química do aço, das condições ambientais, e a forma da peça (devido a influência dos ciclos de chuva e sol).
Em aplicações internas, o aço patinável assume função decorativa. “Alguns arquitetos aplicam o aço patinável para diferenciar o ambiente graças à sua beleza, que dá um efeito rústico ao local”, observa Humberto Bellei, engenheiro civil e membro da Comissão Executiva do CBCA. O material costuma ser empregado em escadas, painéis, mobiliários, portas, entre outros. “Dependendo do uso da peça, é preciso aplicar uma proteção para evitar que as pessoas e os materiais sejam manchados pelo óxido em eventuais contatos”, observa Célio Santos.
NORMAS TÉCNICAS
Tabela II Composições de alguns aços patináveis. 
	Independente do aço empregado, o cálculo estrutural deve ser baseado nas normas NBR 8800 e a NBR 14762. Não há uma norma brasileira especifica para o uso de aços patináveis, as normas referentes são sobre qualidade e composição química do aço que são ASTM A588 e A325 (norte-americana) e NBR 5920 e 5921 (brasileiras) entre outras. Abaixo segue uma tabela com algumas normas técnicas de composição de aços patináveis.
	
Aço
	
C,%
	
Si,%
	
Mn,%
	
P,%
	
S,%
	
Cu,%
	
Cr,%
	
N,%
	
Obs.
	
USS COR-TEN A
	
≤ 0,12
	
0,25-
0,75
	
0,20-
0,50
	
0,07-
0,15
	
≤ 0,05
	
0,25-
0,55
	
0,50-
1,25
	
≤ 0,65
	
–
	
USS COR-TEN B
	
≤ 0,19
	
0,30-
0,65
	
0,80-
1,25
	
≤ 0,04
	
≤ 0,05
	
0,25-
0,40
	
0,40-
0,65
	
≤ 0,40
	
V 0,02-
0,10
	
ASTM A242
	
≤ 0,15
	
–
	
≤ 1,00
	
≤ 0,15
	
≤ 0,05
	
> 0,20
	
–
	
–
	
–
	
ASTM A588 A
	
≤ 0,19
	0,30-
0,65
	0,80-
1,25
	
≤ 0,04
	
≤ 0,05
	0,25-
0,40
	0,40-
0,65
	
≤ 0,4
	
V 0,02-
0,10
	
ASTM A588 B
	
≤ 0,20
	0,15-
0,50
	0,75-
1,35
	
≤ 0,04
	
≤ 0,05
	0,20-
0,40
	0,40-
0,70
	
≤ 0,5
	
V 0,01-
0,10
	
ASTM A588 C
	
≤ 0,15
	0,15-
0,40
	0,80-
1,35
	
≤ 0,04
	
≤ 0,05
	0,25-
0,40
	0,20-
0,50
	0,25-
0,50
	
V 0,01-
0,10
	
EN 10025-5 (S355J0WP)
	
≤ 0,12
	
≤ 0,75
	
≤ 1,0
	
0,06-
0,15
	
≤ 0,035
	
0,25-
0,55
	
0,30-
1,25
	
≤ 0,65
	Nb/V/Ti
≤ 0,30 Mo
≤ 0,15%
Zr
	ABNT NBR 5921
(QRC 300)
	
≤ 0,17
	0,10-
1,50
	
≤ 1,30
	
≤ 0,05
	
≤ 0,03
	
≤ 0,55
	
≤ 1,25
	
≤ 0,65
	
–
	ABNT NBR 5921
(QRC 350)
	
≤ 0,18
	0,10-
1,50
	
≤ 1,40
	
≤ 0,05
	
≤ 0,03
	
≤ 0,55
	
≤ 1,25
	
≤ 0,65
	
Nb/V/Ti
BIBLIOGRAFIA
https://www.aecweb.com.br/cont/m/rev/aco-patinavel-resiste-a-corrosao-atmosferica-e-proporciona-visual-rustico_13996_10_0
https://pt.wikipedia.org/wiki/A%C3%A7o_corten
https://www.gerdau.com/br/pt/media-center/noticias/gerdau-acos-especiais-desenvolve-aco-patinavel-astm-a-325-para-o-segmento-de-fixadores
http://cbca-iabr.org.br/upfiles/downloads/noticias/techne174.pdf
http://wwwo.metalica.com.br/o-que-e-aco-corten
https://www.gerdau.com/br/pt/productsservices/products/Documents%20Gallery/artigo-acos-patinaveis.pdf