Aço Inoxidável Ferrítico ACE P444A

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1 ArcelorMittal Inox Brasil Inoxidável Ferrítico ACE P444A transformando o amanhã

2 2 3 ACE P444A Tabela I Composição Química C Mn P S Si Cr Ni Outros 0,025 1,00 0,040 0,030 1,00 17,5-19,5 1,00 0,2+4(C+N) (Ti+Nb ) 0,80 N 0,025 Mo = 1,75-2,50 Fonte : norma ASTM A240 (2001) Tabela II Propriedades Mecânicas Típicas dos s Inoxidáveis da ArcelorMittal Inox Brasil O aço inoxidável ferrítico ACE P444A é um material que possui elevada resistência à corrosão, em muitos casos superior à do aço inox ferrítico AISI 304. Possui também algumas vantagens que são próprias da estrutura ferrítica deste aço e que serão detalhadas posteriormente. Composição Química A composição química do ACE 444A está demonstrada na Tabela I. Ela é equivalente ao aço inoxidável AISI 444 para a UNS S4400 da norma ASTM A240 e também do aço com designação européia EN Na composição química do aço ACE 444A destacam-se: 1) Presença de Mo, o que melhora a resistência à corrosão por pite e por fresta e 2) Bi-estabilização do Ti e Nb. A ausência de níquel faz com que este material tenha um preço muito competitivo. Propriedades Mecânicas Estão apresentadas na Tabela II as propriedades mecânicas típicas do aço inoxidável ACE 444A. Esta tabela nos permite comparar as propriedades do aço ACE 444A com os aços ACE P304A e ACE P316B. O aço ACE 444A apresenta um elevado limite de escoamento. Limite de resistência à tração (MPa) Limite de escoamento 0,2% (MPa) Alongamento (%) Dureza HRB ACE P444A ACE P304A ACE P316B Fuente : ArcelorMittal Inox Brasil O limite de escoamento é importante e benéfico no momento da realização do projeto de equipamentos industriais. O alongamento é bom, mas é inferior comparado aos aços austeníticos, que neste aspecto são praticamente incomparáveis. O aço ACE 444A, assim como os demais ferríticos, pode ser dobrado, estampado e conformado, ampliando sua gama de aplicações. Propriedades Físicas As principais propriedades físicas do aço AISI 444 estão apresentadas na Tabela III. São mostrados também os austeníticos AISI 304 e AISI 316. Tabela III Propriedades Físicas dos s Inoxidáveis Recozidos Coeficiente de expanção térmica médio de 0 C a 100 C 315 C 538 C a 100 C (W/m.K) Condução térmica O coeficiente de expansão térmica médio e a condutividade térmica estão diretamente ligados à maior resistência à corrosão sob tensão, isto é, os aços inoxidáveis ferríticos apresentam menores valores de coeficiente de expansão térmica e maior condutividade térmica que os aços austeníticos, fazendo com que sejam menos suscetíveis às tensões internas que podem ocorrer quando submetidos a variações de temperaturas em meios corrosivos. Por isso o aço ACE P444A é muito apreciado para a fabricação de tubos com elevada resistência à corrosão para evaporadores e trocadores de calor. A alta condutividade térmica e o baixo coeficiente de dilatação (comparado com os aços austeníticos) permitem a realização de soldas sem muitas distorções na forma. A baixa dilatação térmica (muito próxima à do aço-carbono) é também uma vantagem no projeto de equipamentos que combinam uma utilização do aço inox com o aço-carbono em partes estruturais. O inox ACE P444A pode ser usado também em revestimentos internos de equipamentos fabricados em aço-carbono. Outras Propriedades e Características Os aços inoxidáveis ferríticos estabilizados, como o ACE P444A, têm muito bom comportamento de conformação para fabricação de tubos soldados pelo processo ERW e também para a estampagem de peças complexas. Evidentemente, estampados muito profundos exigem a utilização de aços inoxidáveis austeníticos. A rugosidade do ACE P444A varia entre 0,10 a 0,28 μm (microns.metro) Ra. Este valor refere-se à rugosidade do acabamento 2D de laminação a frio. Trata-se do acabamento mais utilizado neste aço, no entanto, também pode ser usado o acabamento 2B. Em acabamento a frio 2B, a rugosidade varia muito em função da espessura: quanto mais fino for o material, menor será a rugosidade. a 500 C (W/m.K) AISI ,2 17,8 18,4 16,2 21,5 AISI ,9 16,2 17,5 16,2 21,5 AISI ,0 10,6 11,4 26,8 - Densidade Módulo de elasticidade (GPa) Calor específico (J/kg.K) Resistividade elétrica (nw.m) Permeabilidade magnética (aproximada) AISI 304 8, ,02 AISI 316 8, ,02 AISI 444 7, Fonte : ASM SPECIALTY HANDBOOK - STAINLESS STEELS

3 4 5 Microestrutura A figura ao lado mostra a microestrutura típica dos aços inoxidáveis ferríticos estabilizados com Ti e Nb. O ataque metalográfico foi realizado com reativo Vilella por 1,5 min em acabamento 2B. O aumento é de 1000X. O tamanho de grão ASTM em acabamento 2B varia entre 6 e 8. do aço ACE P444A O aço ACE P444A é um aço inoxidável ferrítico de elevada resistência à corrosão. Esta característica é uma conseqüência direta da sua composição química, onde se destacam um alto teor de Cr e a presença de Mo. sob tensão O aço ACE 444A (como todos os aço ferríticos) é imune à corrosão de baixa tensão em meios que contêm cloretos. Densidade de corrente crítica µa/cm 2 ) Microestrutura típica do ACE P444A. por pite e corrosão por frestas Trata-se de um material com excelente resistência à corrosão por pite e por frestas. Isto porque contém 18% de Cr e 2% de Mo em sua composição. O potencial de pite do aço ACE P444A em uma solução de cloreto de sódio, 3,5% com ph=3 (meio ácido) ou com ph=8 (meio básico), é superior ao do aço AISI 304. Em alguns ensaios, é equivalente ao potencial de pite do aço AISI 316. Na figura a seguir, são apresentados os potenciais de pite por ensaios realizados. Quanto maior for o potencial de pite, maior será a resistência à corrosão. Na figura, o ACE P444A é comparado com o ACE P304A, ACE P316A e ACE 439. A presença de Mo também melhora a resistência à corrosão por frestas. Nesta forma de corrosão, um parâmetro muito importante é o ph de depassivação, o menor valor de ph com o qual ainda é possível manter a película passiva na superfície do material. Naturalmente, quanto menor for este valor, maior será a resistência à corrosão por frestas. 50 Inoxidável 444 Inoxidável Potencial de pite (mv) x SCE Solução 3,5% NaCl ph=8 Solução 3,5% NaCl ph= intergranular Um problema que pode ser encontrado nos aços inoxidáveis quando expostos a altas temperaturas, seja em uso ou quando submetidos a um processo de soldagem, é o da sensitização e a conseqüente corrosão intergranular. O problema é relacionado com a precipitação de Cr23(C,N)6 nos contornos de grão e empobrecimento de Cr nas regiões adjacentes. Para que isso seja minimizado são adicionados nos aços inoxidáveis elementos fortemente formadores de carbonetos a fim de remover o C e o N e eliminar a formação de Cr23(C,N)6; este processo é chamado de estabilização. O aço inoxidável ferrítico 444 é protegido contra a sensitização devido aos baixos teores de C+N e por ser estabilizado com a adição de Ti e Nb; esta liga não é suscetível à corrosão intergranular. atmosférica O aço ACE 444P apresenta uma resistência à corrosão atmosférica muito boa em ambientes urbanos. A resistência à corrosão em ambientes marítimos é muito superior ao AISI 304. Na fotografia, pode-se ver o estado em que ficaram as amostras, uma de ACE P444A e outra de ACE P304A, abandonadas (portanto sem limpeza) durante dois anos, nas proximidades do mar no estado do Espírito Santo, Brasil. Soldabilidade O aço ACE P444A pode ser utilizado em vários processos de solda. Quando for necessário utilizar metais de adição, este deve ser o aço 316L. O gás de proteção usado deve ser o argônio ou argônio com adição de hélio. A adição de 1 a 2% de O2 pode ser considerada para melhorar o aspecto da região soldada. Não se deve usar nitrogênio, hidrogênio e nem dióxido de carbono. Quando são soldados os aços ferríticos, é muito importante não cometer excessos na aplicação de energia durante a soldagem (aporte térmico), a fim de evitar o crescimento do grão, que pode fragilizar o material. 408 Devido à presença de estabilizadores, a soldagem ao aço ACE P444A não forma martensita, nem precipita carbonetos de cromo.

4 6 7 Aplicações do aço ACE P444A - Tubos para trocadores de calor e evaporadores. - Tubos para transferência de fluidos. - Tubos para corrimão (ambientes internos e externos). - Tubos para fabricação de móveis. - Tubos e chapas para usinas de açúcar, tanques, evaporadores, recozimento, secadores, cristalizadores e fermentadores. - Tanques para fermentação e armazenamento na fabricação de vinhos. - Diversos equipamentos da indústria de alimentos. - Revestimento interno de equipamentos fabricados com aço-carbono. - Equipamentos da indústria do petróleo. - Reservatórios de água. - Termotanques e aquecedores solares. - Revestimento de fachadas externas de edifícios, inclusive em cidades próximas ao mar. - Cozinhas industriais. Tanque de armazenamento de cerveja Elevador NeoLift com BioPass Atlas Schindler Evaporador de usina de açúcar. Placas e tubos de ACE P444A Ed. Platinum Dória Lopes Fiúza Arquitetura

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