Além da resistência à corrosão necessária na aplicação, é também fundamental conhecer as propriedades físicas que tem correlação direta com a temperatura de utilização dos aços inox, em suas variadas formas e famílias. Nesta fase inicial de especificação do inox mais indicado…
Além da resistência à corrosão necessária na aplicação, é também fundamental conhecer as propriedades físicas que tem correlação direta com a temperatura de utilização dos aços inox, em suas variadas formas e famílias.
Nesta fase inicial de especificação do inox mais indicado para utilização em temperaturas mais elevadas, estas propriedades mais comuns podem ser resumidas como:
- Condutividade térmica e elétrica,
- Dilatação térmica (especialmente coeficiente de dilatação linear, e sua compatibilidade com outros materiais),
- Tipos de produtos em uso, por exemplo, chapas, tubos, curvas, longarinas, vigas, colunas, parafusos, porcas, arruelas, molas, etc.; e quais seriam os impactos de temperaturas mais altas no desempenho em serviço.
- Tipos de exposição em condições acima da temperatura ambiente e às suas variações, ou seja, aquelas imposições de projeto para as quais os aços foram especificados, e outras não intencionais, que seriam decorrentes de variabilidades do processo ao longo do tempo, isto é, exposições contínuas ou intermitentes, frequências, durações e amplitudes de oscilação entre condições quentes e frias, etc.
Abaixo um exemplo de aplicação de elementos de aço inox em temperaturas mais elevadas e com efeitos significativos das condições de utilização.
Já como condição inicial nesta aplicação deve-se, necessariamente, considerar os ambientes internos (água aquecida) e externos (isolamento térmico e umidade) às superfícies expostas do aço inox.
Partes principais do esquema:
- Entrada de água fria – na base ou inferior
- Saída de água quente - no topo
- Serpentina/Resistência – aquecimento da água
- Isolamento térmico - camada isolante externa sob a capa, para evitar perda de calor
- Válvula de segurança - alivia pressão
- Dreno - limpeza e manutenção
Em uma abordagem mais geral pode-se afirmar que:
- Já em temperaturas levemente acima da T ambiente, e em presença de água ou de umidade, podem haver maiores facilidades de processos de corrosão por pites, corrosão em frestas e de corrosão sob tensão, normalmente de características fraturantes, que são mais intensos e severos para teores mais significativos de sais, especialmente cloretos e que podem ser altamente impactados pela acidez presente no fluído (pH).
- Em temperaturas onde não haja umidade ou vapores condensados, podem passar a ocorrer fenômenos de oxidação a quente, associados a temperaturas críticas de formação de óxidos e/ou hidróxidos, que podem evoluir de camadas protetoras, aderentes, compactas e relativamente de baixa espessura, para processos de oxidação mais severos, gerando camadas porosas (não protetoras), e de fácil desprendimento.
- Temperaturas acima da temperatura ambiente também tem efeito significativo em agravar condições de ocorrência de corrosão galvânica, isto é, metais diferentes, em contato elétrico entre si, e expostos a um eletrólito. O metal menos nobre corroer-se-á a uma taxa de corrosão mais severa que se estivesse exposto isoladamente, e em maior intensidade para temperaturas mais altas.
Estas variáveis evidentemente podem ser mais ou menos significativas, considerando-se a influência do tipo de aço inox (martensítico, ferrítico, austenítico, duplex, etc.) com dependência direta do teor de Cromo e Molibdênio, entre outros, e de sua microestrutura.
Deve-se acrescentar também os efeitos de diferenças de dilatação do óxido superficial e a do metal (austenítico / ferrítico / duplex, etc.) do substrato.
O gráfico a seguir ilustra a diferença de comportamento de diferentes tipos de aços inox com as camadas oxidadas que foram geradas em altas temperaturas, e que tem interferência severa quando há exposição contínua ou cíclica, a estas temperaturas mais altas:
- O parâmetro comparativo é o coeficiente de dilatação térmica linear, α’ cujos valores são mostrados no eixo horizontal do gráfico (x 10-6. 1/ °K.)
Observa-se que os aços inox ferríticos tem coeficientes de dilatação térmica linear mais próximos daqueles dos óxidos (óxidos de Cromo) que são gerados pela exposição em alta temperatura.
Desta forma, nos aços inox ferríticos, em exposições alternadas (quente e frio) estes óxidos terão menor tendência a se desprenderem, sendo, portanto, mais protetores. Um exemplo típico desta aplicação são aços inox ferríticos em sistemas de exaustão veiculares. Os aços inox austeníticos teriam um comportamento pior que os ferríticos.
Em exposições a seco, em temperaturas ainda mais altas, por exemplo, acima de 500°C, há um efeito fundamental da composição química da atmosfera externa (oxidante, sulfetante, nitretante, etc. e suas combinações) também em associação com possibilidades de geração de sub-carepas e carepas (camadas oxidadas) que podem não ter efeito protetor, e que dependem também da composição química e microestrutura do aço utilizado.
Esta dependência se manifesta na velocidade da frente de oxidação, ou seja, de crescimento da camada de óxido (protetor ou poroso) e de sua compatibilidade dilatométrica com o substrato metálico.
