1. Importância do pré-tratamento de superfície
O objetivo do pré-tratamento de superfície é fazer com que a superfície a ser revestida atinja a qualidade de remoção de ferrugem e a rugosidade exigidas pelo revestimento selecionado, além de garantir uma boa adesão entre a superfície a ser revestida e a camada de cobertura. O método e o índice de pré-tratamento de superfície são determinados pelo tipo de camada de cobertura. O departamento responsável pela execução do pré-tratamento de superfície deve possuir os equipamentos e operadores técnicos necessários, e todos os pré-tratamentos de superfície devem ser submetidos a supervisão e inspeção técnica especializada. Para compreender corretamente o pré-tratamento de superfície, é fundamental entender completamente os fatores que afetam o processo. A seta vertical grossa conecta o objeto de pulverização com o objetivo da pulverização. As setas à esquerda e à direita da seta grossa indicam os fatores que influenciam o alcance do objetivo desejado. O método de pulverização, o abrasivo e o veículo para o transporte do abrasivo são selecionados de acordo com as características, o tipo e o tamanho da peça a ser pulverizada, bem como o objetivo esperado após a pulverização. Como muitos fatores influenciam o processo, é preciso ter muita cautela. Na construção da camada anticorrosiva de dutos, existe um ditado que diz "30% material e 70% construção", o que demonstra a importância da execução. No processo de construção, o pré-tratamento da superfície dos tubos de aço (o mais básico é a "remoção de ferrugem") é de suma importância, e sua qualidade está diretamente relacionada à qualidade e à vida útil da camada de revestimento. Existem estatísticas em algumas publicações que indicam que o tratamento de superfície é o fator mais importante entre os diversos que afetam a vida útil da camada de revestimento.
Através da análise de custos da camada de revestimento, o custo do tratamento de superfície geralmente representa cerca de 50% do custo total. A camada de revestimento do revestimento interno de redução de arrasto possui uma película fina, um número reduzido de demãos e uma pequena quantidade de tinta, portanto, o custo do tratamento de superfície é maior, cerca de 70%. Consequentemente, no projeto e construção do revestimento interno de redução de arrasto, deve-se dar especial atenção à qualidade do pré-tratamento da superfície.
2. Principais fatores que afetam a qualidade da camada de revestimento
2.1 Influência da camada de óxido: Sob as condições de alta temperatura da laminação e soldagem, uma camada de óxido é gerada naturalmente na superfície do tubo de aço. Seu principal componente é uma mistura de óxidos de ferro. Do ponto de vista estrutural, ela é composta aproximadamente por três camadas: a camada mais externa é de Fe3O4 ou Fe2O3, a camada intermediária é de FeO e Fe3O4, e a camada próxima à superfície do aço é de FeO. Sob a influência de condições ambientais externas, como temperatura, umidade, força externa, oxigênio e sal, essas camadas de óxido podem rachar, descamar e se soltar. Se não forem completamente removidas, terão três efeitos destrutivos principais na camada de revestimento: primeiro, o potencial do eletrodo da camada de óxido é 0,26 V mais positivo que o do aço, fazendo com que a superfície do aço exposta no local onde a camada de óxido se desprende e as rachaduras se tornem o ânodo da célula galvânica e sofram corrosão; segundo, o vapor de água se condensa facilmente nas rachaduras da camada de óxido. Se o SO2 estiver dissolvido, pode ser gerado sulfato ferroso, o que aumenta a condutividade do eletrólito e promove a corrosão; em segundo lugar, a camada de óxido que não foi removida, mas se soltou, pode se desprender e inchar completamente quando a temperatura da tubulação flutua muito, fazendo com que a camada de cobertura rache e se desprenda.
2.2 Influência da sujidade superficial: A sujidade aqui mencionada refere-se a produtos de ferrugem e poeira que não foram completamente removidos da superfície do tubo de aço. Deve também incluir as partículas residuais que não foram removidas da superfície do tubo de aço após o tratamento superficial e a ferrugem recente que não foi coberta dentro do tempo especificado após o tratamento superficial. Devido à presença destas sujidades, torna-se difícil obter um revestimento liso e uniforme, enfraquecendo a sua adesão ao substrato, de modo que o revestimento não consegue entrar em contacto direto com a superfície do aço, resultando numa menor adesão do revestimento e afetando a sua vida útil.
2.3 Influência dos sais solúveis: Quando há sais solúveis na superfície do aço sob o revestimento, devido às diferentes pressões osmóticas dentro e fora do revestimento, a umidade do ar penetra no revestimento, atingindo a superfície do aço, e se combina com os sais solúveis, causando corrosão na superfície do aço e desprendimento do revestimento. Dentre eles, o cloreto é o sal solúvel mais importante. Devido à sua forte capacidade de penetração, seu uso é estipulado na norma Q/SYXQ11 “Condições Técnicas Suplementares para Camada de Revestimento de Redução de Atrito na Parede Interna de Gasodutos Oeste-Leste”, especialmente para tubos de aço transportados por via marítima e tubos de aço armazenados em áreas costeiras por algum tempo, sendo este ponto de suma importância.
2.4 Efeito da rugosidade: A adesão entre o revestimento e a superfície do tubo de aço é determinada pela atração mútua entre os grupos polares nas moléculas do revestimento e as moléculas da superfície metálica. Além dos efeitos físicos (força de dispersão, força de indução e força de orientação), há principalmente efeitos mecânicos. Após o tratamento da superfície do tubo de aço com jateamento abrasivo, a rugosidade da superfície aumenta significativamente, podendo a área da superfície metálica aumentar até 20 vezes. Com o aumento da rugosidade, a área da superfície aumenta significativamente e, consequentemente, a adesão entre o revestimento e a superfície do tubo de aço aumenta. Quando o material abrasivo jateado apresenta arestas e cantos, a superfície metálica tratada não só aumenta a área da superfície, como também proporciona uma geometria superficial adequada para a adesão do revestimento, o que favorece a atração molecular e a ancoragem mecânica.
No entanto, uma rugosidade superficial excessiva também prejudica o revestimento. Por exemplo, se a rugosidade for muito grande, a quantidade de revestimento necessária para preencher a "cavidade" do padrão de ancoragem também aumentará. Cavidades muito profundas também são propensas a causar bolhas, o que afeta diretamente a qualidade do revestimento. Além disso, quando o revestimento é fino, a ponta da crista fica facilmente exposta, comprometendo a integridade do revestimento e causando corrosão por pite.
Para o revestimento interno redutor de arrasto, é necessário que a rugosidade da superfície da parede interna do tubo de aço seja de 30 a 50 μm após o tratamento superficial. A rugosidade da superfície depende de parâmetros do processo, como tamanho, forma e material das partículas, velocidade de pulverização e tempo de ação do abrasivo, sendo o tamanho das partículas do abrasivo o fator que mais influencia a rugosidade.
Existem muitos métodos para tratamento de superfície. O mais adequado para tubulações é o método de aspersão (projétil), bastante comum. Isso se deve ao fato de que o impacto violento do abrasivo pode aumentar a resistência à fadiga do material em cerca de 80%; a dureza da superfície também é melhorada em diferentes graus; além disso, o método elimina a tensão interna na solda, melhorando significativamente a resistência à corrosão do aço.
3. Requisitos básicos para o tratamento de superfície de tampões: O tratamento de superfície de tubos de aço geralmente segue normas técnicas. Países industrializados formularam sucessivamente seus padrões de qualidade para remoção de ferrugem. O mais conhecido deles é a norma industrial sueca SIS 055900 “Norma para Remoção de Ferrugem Superficial de Materiais de Aço Antes da Pintura”, que já foi adotada por diversos países ao redor do mundo. A Organização Internacional de Normalização (ISO) formulou a norma ISO 8501-1 “Pré-tratamento de Materiais de Aço Antes da Pintura com Revestimentos e Produtos Relacionados – Avaliação Visual da Limpeza da Superfície – Parte 1: Grau de Ferrugem e Grau de Remoção de Ferrugem de Materiais de Aço Não Revestidos e Materiais de Aço Após a Remoção Completa do Revestimento Original”, com base na norma sueca. Meu país também formulou a norma GB 8923 “Grau de Ferrugem e Grau de Remoção de Ferrugem de Materiais de Aço Antes da Pintura”, também com base nas normas ISO. A indústria petrolífera também formulou a norma SY/T 0407 “Especificações para o pré-tratamento superficial de materiais de aço antes da pintura”, para ser usada em conjunto com a GB 8923. Seguem alguns trechos dos pontos principais da norma.
3.1 GB 8923 “Grau de ferrugem e grau de remoção de ferrugem de superfícies de aço antes da pintura”: A norma GB 8923 “Grau de ferrugem e grau de remoção de ferrugem de superfícies de aço antes da pintura” concentra-se na classificação dos graus de ferrugem e dos graus de remoção de ferrugem, na avaliação visual e no uso de fotos coloridas de amostras padrão.
(1) Grau de ferrugem Antes da remoção da ferrugem, o estado original da ferrugem na superfície do aço é dividido em quatro graus, representados por A, B, C e D. Após a remoção da ferrugem, deve-se comparar com o grau de ferrugem original:
Uma superfície de aço completamente coberta por uma camada de óxido e praticamente sem ferrugem;
B. Superfície de aço enferrujada, com parte da camada de óxido descamada;
C. Superfície de aço que perdeu a camada de óxido devido à ferrugem, ou que pode ser raspada, e apresenta uma pequena quantidade de corrosão por pite;
D. Superfície de aço que perdeu completamente a camada de óxido devido à ferrugem e apresenta corrosão generalizada. (2) Nível de remoção de ferrugem. A norma GB 8923 “Nível de ferrugem e nível de remoção de ferrugem em superfícies de aço antes da pintura” distingue os níveis de remoção de ferrugem de acordo com diferentes métodos de remoção e, em seguida, atribui diferentes níveis de acordo com cada método. “Sa”, “St” e “Fl” representam, respectivamente, a remoção de ferrugem por aspersão (jato), a remoção manual e com ferramentas elétricas e a remoção por chama. Os numerais arábicos após as letras indicam o grau de remoção de ferrugem. ① A remoção de ferrugem por aspersão ou jateamento é representada por “Sa” e é dividida em quatro níveis, descritos a seguir. Sa1 Remoção leve de ferrugem por aspersão ou jateamento: Não deve haver graxa ou sujeira visíveis na superfície do aço, nem camada de óxido, ferrugem ou revestimento soltos. Sa2 Remoção completa de ferrugem por aspersão ou jateamento: Não deve haver graxa ou sujeira visíveis na superfície do aço, e a camada de óxido, ferrugem e revestimento devem ter sido basicamente removidos, com os resíduos firmemente aderidos. Sa2.5 Jateamento muito completo e remoção de ferrugem por jateamento: Não deve haver graxa, sujeira, óxido, ferrugem ou revestimento visíveis na superfície do aço, e quaisquer vestígios restantes devem ser apenas manchas ou faixas leves. Sa3 Remoção de ferrugem por pulverização ou jateamento que deixa a superfície do aço limpa: Não deve haver graxa, sujeira, óxido, ferrugem ou revestimento visíveis na superfície do aço, e a superfície deve apresentar uma cor metálica uniforme.
② Remoção de ferrugem com ferramentas manuais e elétricas. Indicado por “St”, a norma GB 8923 define dois níveis, a saber:
Etapa 2: Remoção completa de ferrugem com ferramentas manuais e elétricas: Não deve haver graxa ou sujeira visíveis na superfície do aço, nem óxido, ferrugem ou revestimento soltos.
Etapa 3: Remoção completa de ferrugem com ferramentas manuais e elétricas: Não deve haver graxa ou sujeira visíveis na superfície do aço, nem óxido, ferrugem ou revestimento soltos. A remoção da ferrugem deve ser mais completa do que na Etapa 2, e a superfície da parte exposta do substrato deve apresentar brilho metálico.
③ Remoção de ferrugem por chama: Indicada por “F1”, a remoção de ferrugem por chama deve incluir o uso de uma escova de arame elétrica para remover os produtos aderidos à superfície do aço após o aquecimento por chama. A norma apresenta apenas uma classificação:
Remoção de ferrugem por chama F1: A superfície do aço deve estar livre de óxidos, ferrugem, revestimentos e outras incrustações, e quaisquer vestígios restantes devem ser apenas descolorações superficiais (tons de cores diferentes).
(3) Avaliação do grau de ferrugem e do grau de remoção de ferrugem O método de avaliação e os requisitos de avaliação visual e fotos padrão são apresentados na GB 8923. Ao avaliar o grau de ferrugem, o grau de ferrugem indicado na foto correspondente ao grau de ferrugem mais grave é usado como resultado da avaliação; ao avaliar o grau de remoção de ferrugem, o grau de remoção de ferrugem indicado na foto que mais se aproxima da aparência da superfície do aço é usado como resultado da avaliação. Muitos fatores afetam a avaliação visual do grau de remoção de ferrugem das superfícies de aço, incluindo: ① Abrasivos usados para remoção de ferrugem por pulverização ou jateamento e ferramentas usadas para remoção de ferrugem manual e elétrica; ② Estado de ferrugem das superfícies de aço que não pertencem ao grau de ferrugem padrão; ③ A cor do próprio aço; ④ Diferenças na rugosidade de várias partes devido a diferentes graus de corrosão; ⑤ Superfície irregular, como depressões; ⑥ Arranhões de ferramentas; ⑦ Iluminação irregular; ⑧ Sombras causadas por diferentes ângulos de impacto do abrasivo na superfície durante a remoção de ferrugem por pulverização ou jateamento; ⑨ Abrasivos incorporados na superfície.
3.2 SY/T 0407 “Especificações para Preparação da Superfície de Materiais de Aço Antes da Pintura”: Esta especificação requer uso em conjunto com a GB 8923, e a maior parte do seu conteúdo é baseada na norma SSPC (American Steel Structure Painting Committee). Em conjunto com os requisitos do processo de redução do atrito em dutos, segue uma breve introdução:
(1) Tratamento de superfície antes e depois da remoção de ferrugem por jateamento: Antes da remoção de ferrugem por jateamento, remova o óleo, a graxa e a sujeira visíveis na superfície do aço. Após a remoção da ferrugem e antes da pintura, utilize ar comprimido seco e sem mangas, sucção com aspirador de pó ou escovação para remover a ferrugem e a poeira soltas na superfície da peça. A superfície do aço após a remoção de ferrugem por jateamento deve ser pintada antes de ser contaminada. Se a superfície do aço for contaminada antes da pintura, ela deverá ser limpa novamente.
(2) Seleção de abrasivos De acordo com os resultados do teste de pulverização, a areia de zircônio e os grãos de arame são os melhores abrasivos, o coríndon é o pior, e os grãos de ferro fundido triturados e dois tipos de coríndon fundido ficam em uma posição intermediária. O efeito de remoção de ferrugem superficial do coríndon é muito lento e ineficiente, produzindo uma quantidade excessiva de poeira. Os grãos de arame são particularmente adequados para a remoção de ferrugem em seções transversais delicadas, e a areia também apresenta um bom efeito de remoção de ferrugem, mas ambos produzem poeira. Para o coríndon fundido, o volume de abrasivo necessário é quase a metade do necessário para a areia de zircônio, os grãos de ferro fundido triturados e os grãos de arame. Para o mesmo trabalho de remoção de ferrugem, o volume de abrasivos de ferro necessário é de 2 a 3 vezes menor do que o necessário para materiais minerais, ou seja, partículas pesadas têm um melhor efeito de remoção de ferrugem do que partículas leves. O tempo de pulverização necessário para um determinado efeito de remoção de ferrugem está relacionado ao abrasivo selecionado. A eficácia na remoção de ferrugem por unidade de tempo diminui na seguinte ordem: areia, areia de zircônia, grãos de ferro fundido triturados, grãos de fio 0,65, grãos de fio 0,97, coríndon fundido 0,72, coríndon fundido 0,75 e coríndon. Na prática, os grãos de fio 0,65 removem a ferrugem mais rapidamente do que os grãos de fio 0,97. Os abrasivos devem ser selecionados de acordo com a classe do aço, o tipo, o grau de ferrugem original, o tipo de revestimento utilizado, o método de remoção de ferrugem e a rugosidade superficial exigida para o revestimento. Abrasivos metálicos, como esferas de aço fundido, esferas de ferro fundido, areia de aço fundido, areia de ferro fundido e segmentos de fio de aço, podem ser usados para remoção de ferrugem por aspersão (lançamento). De acordo com os requisitos do sistema de revestimento para a profundidade de ancoragem na superfície do aço, consulte a Tabela 5-2 para selecionar os abrasivos. Observe que a dureza das esferas de aço na tabela é HRC 40-50 e a dureza da areia de aço é HRC 55-60. A profundidade de ancoragem típica na tabela representa a rugosidade superficial máxima e média esperada em condições ideais de pulverização (projétil) (impulsor ou bico). O apêndice da norma fornece as especificações, composição, dureza e outros requisitos de desempenho do segmento de fio de aço. No tratamento de superfície, a adição de uma certa quantidade de segmentos de fio de aço ao abrasivo pode produzir rugosidade acentuada, com picos e vales, o que é muito benéfico para aumentar a adesão mecânica entre a película de revestimento e a superfície do aço. O consumo de abrasivos é determinado pela vida útil do abrasivo, um conceito difícil de definir. Geralmente, baseia-se na fragmentação do abrasivo. Em engenharia, o termo "tempo de uso" é utilizado para indicar sua vida útil, o que determina o custo relativo.
3.3 GB/T13288 “Avaliação do nível de rugosidade superficial do aço antes da pintura”: Esta norma aplica-se a superfícies de aço cujo nível de remoção de ferrugem após jateamento abrasivo metálico ou não metálico seja superior a Sa2.5 na norma GB 8923 “Nível de ferrugem e nível de remoção de ferrugem da superfície do aço antes da pintura”. A rugosidade superficial formada após jateamento abrasivo antes da pintura é dividida em três níveis de rugosidade.
A influência dos parâmetros de rugosidade na camada de revestimento depende dos seguintes fatores:
①Aumentar a área da superfície, melhorar a adesão do revestimento e aumentar o estado de ativação da superfície;
②Afeta a quantidade de revestimento;
③Afeta o efeito protetor da camada de cobertura e a exposição do pico.
O tamanho da rugosidade depende dos seguintes fatores:
①O tipo e a especificação do abrasivo;
②A velocidade e o ângulo de pulverização do abrasivo;
③ A taxa de fluxo e o tempo de ação do abrasivo pulverizado;
④ O tipo, a dureza e a estrutura da superfície da própria peça de trabalho.
3.4 Normas de ensaio para cloreto solúvel: A norma ISO 8502-2 “Determinação laboratorial de cloreto em superfícies limpas” especifica um método de ensaio para cloreto solúvel em superfícies de aço. Este método consiste em limpar uma determinada área da superfície de aço e, em seguida, utilizar o método de titulação com nitrato de mercúrio, com difenilcarbazona-azul de bromofenol como indicador, para analisar e determinar o cloreto retido no aço limpo. Além disso, normas relacionadas incluem a ISO 8502-5 “Detecção de cloreto na superfície do aço a ser pintado – Método do tubo de detecção de íons cloreto”, a ISO 8502-6 “Método de amostragem para impurezas solúveis em superfícies a serem pintadas” e a ISO 8502-7 “Análise de impurezas solúveis em superfícies a serem pintadas – Método de análise de campo de íons cloreto”.
4. Pré-tratamento da superfície interna de tubos de aço
Para garantir a qualidade e a vida útil do revestimento interno, a superfície a ser revestida deve ser cuidadosamente pré-tratada antes da aplicação. Comparado ao revestimento anticorrosivo, o revestimento interno de redução de atrito é mais fino, portanto, a rugosidade da superfície deve ser do tipo fina (F). De acordo com os requisitos da norma Q/SY xQ11, o grau de remoção de ferrugem é Sa2.5 e a rugosidade deve ser de 30-50 μm.
Dentre os diversos métodos de tratamento de superfície, a pulverização (jateamento) na parede interna da tubulação é o mais adequado. A escolha específica deve ser baseada no diâmetro do tubo e nas condições do equipamento. O jateamento com granalha pode ser usado para tubos de grande diâmetro, e o jateamento com areia para tubos de pequeno diâmetro (como abaixo de 762 mm). O Instituto Holandês de Pesquisa Metalúrgica conduziu um estudo específico sobre a remoção de ferrugem por pulverização e acredita que esse método pode ser considerado um tipo de efeito abrasivo, obtido por meio da erosão. Os pontos a seguir são propostos para a tecnologia de remoção de ferrugem por pulverização.
(1) A velocidade das partículas pulverizadas é determinante para a energia cinética das partículas e é fortemente influenciada pelo ricochete das partículas. A velocidade das partículas é uma função da distância de pulverização. (2) O ângulo do jato determina o grau de colisão das partículas durante a pulverização, que é máximo quando o ângulo do jato é de 45°. (3) O tamanho das partículas é extremamente importante para a uniformidade da remoção da ferrugem. Para atingir o objetivo pretendido, deve haver um tamanho de partícula ideal. O tamanho da partícula depende em grande parte das propriedades da camada superficial (óxido de laminação, ferrugem ou crosta de fundição) e da condição da superfície subjacente.
4.1 Jateamento com granalha: O jateamento com granalha é o processo de utilização da força centrífuga gerada pela rotação em alta velocidade das lâminas da máquina de jateamento para projetar abrasivos (graxas de aço, segmentos de arame de aço, areia de aço angular, etc.) a uma velocidade linear muito alta sobre a superfície interna da tubulação a ser tratada. Esse processo produz um efeito de impacto e retificação, removendo a ferrugem e a camada superficial, expondo a cor original do metal e proporcionando uma rugosidade que permite a aderência da tinta. O jateamento com granalha não só remove a ferrugem e a camada superficial da tubulação de aço, como também fortalece a superfície, elimina tensões residuais e melhora a resistência à fadiga e à corrosão sob tensão. O jateamento com granalha apresenta alta taxa de utilização de abrasivos, rápida remoção da ferrugem e baixo custo, sendo adequado para operações em larga escala. Portanto, o jateamento com granalha é a primeira opção para o tratamento da superfície interna de tubulações de aço. Os requisitos do processo de jateamento com granalha são: pré-aquecimento das tubulações de aço, remoção da ferrugem por jateamento e limpeza da superfície.
(1) Pré-aquecimento de tubos de aço: O pré-aquecimento consiste em aquecer a superfície interna do tubo para remover a umidade e parte do óleo presentes na superfície. Os métodos de pré-aquecimento incluem aquecimento por indução de média frequência, aquecimento por chama e aquecimento por aspersão de água quente. Ao selecionar um método, deve-se considerar a adequação às condições locais, a viabilidade econômica e racional, e a compatibilidade com a linha de montagem.
① O aquecimento de média frequência possui uma estrutura simples. A bobina de indução é instalada no rolo, o que não ocupa espaço e consome menos energia. No entanto, o aquecimento de média frequência não é muito eficaz na remoção de óleo e resíduos da superfície.
② O aquecimento por chama consiste em queimar gás liquefeito limpo e aquecer diretamente a superfície interna do tubo de aço com chamas, o que elimina a umidade da superfície. A premissa deste método é que deve haver um suprimento suficiente de gás liquefeito.
③O aquecimento por aspersão de água quente é eficaz na remoção de óleo e resíduos, mas o equipamento é complexo e requer uma fonte de vapor, uma bomba de água quente e uma sala de ventilação para a evaporação da água quente, o que ocupa uma grande área.
(2) Jateamento e remoção de ferrugem: Na linha de produção, o processo de jateamento é realizado em uma caixa de jateamento, que consiste em um cabeçote de jateamento, um dispositivo de circulação de abrasivo, um dispositivo de limpeza de abrasivo e um dispositivo de ventilação e remoção de poeira. Quando o tubo de aço entra na caixa de jateamento, as lâminas do cabeçote giram em alta velocidade, acionadas pelo motor, gerando uma forte força centrífuga. Sob a ação da força centrífuga, o abrasivo acelera ao longo do comprimento da lâmina até ser ejetado. O abrasivo ejetado forma um jato em forma de leque e atinge a superfície interna do tubo de aço para remover a camada de óxido e a ferrugem. Após a ejeção do abrasivo, o sistema de circulação recicla e peneira o abrasivo usado, transferindo-o para a extremidade de alimentação para reutilização.
(3) Limpeza da superfície: Os tubos de aço que foram jateados contêm pó abrasivo, resíduos de ferrugem e outras sujidades que precisam ser limpas. Em alguns equipamentos antigos, os tubos de aço são inclinados para despejar os resíduos. Isso requer muita energia e um certo tempo, por isso raramente é usado em equipamentos modernos. O novo método de limpeza consiste em soprar com ar comprimido ou usar um aspirador de pó. Com o aumento da conscientização sobre HSE (Saúde, Segurança e Meio Ambiente), dispositivos de ventilação e remoção de poeira devem ser instalados na linha de produção de jateamento para absorver a poeira gerada durante o processo de jateamento e separar e recuperar os abrasivos.
(4) Abrasivos: Os abrasivos utilizados para jateamento são principalmente esferas de ferro, esferas de aço, segmentos de arame de aço e areia de aço angular. Do ponto de vista econômico e prático, as esferas de aço são melhores, enquanto que, do ponto de vista do efeito do jateamento, os segmentos de arame de aço são melhores. O abrasivo ideal para jateamento deve ser uma mistura de esferas de aço com segmentos de arame de aço ou esferas de aço com areia de aço, numa proporção de 1:1 a 2:1.
4.2 Tratamento por jateamento de areia (granalha): O tratamento por jateamento de areia (granalha) utiliza ar comprimido como fonte de energia para pulverizar abrasivos (areia ou granalha) a uma determinada velocidade sobre a superfície do aço a ser tratado. Sob o impacto e a abrasão dos abrasivos, a camada de óxido, os produtos de ferrugem e outras impurezas da superfície metálica são removidos. O equipamento de tratamento por jateamento de areia (granalha) geralmente inclui: um sistema de fornecimento (processamento e armazenamento) de ar comprimido; bico, mangueira, sistema de recirculação para recuperação de abrasivos; sistema eletrônico de controle de iluminação de tração; sistema de remoção de poeira e sistema de fornecimento de ar e areia. Muitos fatores afetam o efeito de remoção de ferrugem do jateamento de areia (granalha), como a pressão do ar, o tipo e a especificação dos abrasivos, o ângulo e a velocidade de pulverização dos abrasivos, a distância do bico até a superfície do aço, etc. Os abrasivos devem ser selecionados de acordo com os requisitos do tratamento de superfície e o estado original da superfície do aço. Normalmente, podem ser utilizados granalha de aço, segmentos de fio de aço, areia de aço angular, areia de quartzo ou uma mistura destes. Os requisitos para o nível de remoção de ferrugem e rugosidade superficial da jateamento com areia (jateamento com granalha) são consistentes com o conteúdo da inspeção de qualidade e as normas mencionadas anteriormente. Pelos resultados, os efeitos do jateamento com areia (jateamento com granalha) e do jateamento com granalha são semelhantes. Os principais fatores para a seleção dos métodos são a economia e as condições. Por exemplo, quando o diâmetro do tubo é inferior a 762 mm, a distância entre a cabeça de jateamento e a superfície a ser tratada não é suficiente, portanto, o jateamento com granalha não pode ser usado, sendo necessário o uso do jateamento com areia (jateamento com granalha). O jateamento com areia (jateamento com granalha) é uma tecnologia consolidada, e seus equipamentos já foram comercializados. Quando se opta pelo pré-tratamento da superfície interna da tubulação, ele pode ser utilizado com pequenas modificações.
4.3 Operação de limpeza: A superfície tratada por jateamento (jateamento com granalha) deve ser limpa com uma escova, ar comprimido ou um aspirador de pó. A limpeza consiste em remover a ferrugem e as partículas finas abrasivas que se desprendem da superfície, provenientes das depressões do padrão de jateamento. Para tubos de aço de grande diâmetro, o método de purga é geralmente adotado. Existem dois métodos: um deles consiste em utilizar um aspirador de pó de grande capacidade para aspirar a maior parte da poeira e das granalhas de aço geradas durante o processo de remoção da ferrugem por jateamento. Antes que a poeira fina restante seja lançada no interior do tubo, acione a fonte de ar da pistola de jateamento, que começará a purgar a superfície interna do tubo de aço. A pistola de jateamento sopra de uma extremidade à outra do tubo de aço, e a poeira é aspirada pelo aspirador na outra extremidade. Outro método consiste em utilizar um dispositivo de injeção de granalha para elevar o tubo de aço em um determinado ângulo, de modo que as granalhas deslizem para o dispositivo de recuperação, purgando então a parede interna do tubo de aço e utilizando um aspirador de pó para remover a poeira fina. Se a superfície tiver sido tratada com produto úmido, deve ser enxaguada com água limpa contendo inibidor de corrosão suficiente, ou enxaguada primeiro com água limpa e depois passivada. Se necessário, deve-se usar uma escova para um tratamento adicional, a fim de remover todos os resíduos.
5. Controle de qualidade: Existem dois aspectos principais no controle de qualidade do tratamento da superfície interna de tubos de aço, a saber, limpeza e rugosidade.
5.1 Limpeza: De acordo com os requisitos das normas ISO 8501-1 e GB 8923, a superfície interna do tubo de aço com revestimento redutor de atrito deve atingir o nível Sa2.5 após o tratamento. Este nível é definido como: a superfície do aço deve estar livre de graxa, sujeira, incrustações, ferrugem, tinta e outras impurezas visíveis, e quaisquer vestígios residuais devem ser apenas manchas ou estrias leves. Este requisito de limpeza pode ser verificado visualmente. Além disso, a norma ISO 8502 também fornece um método para detectar a limpeza da superfície.
A norma ISO 8502-1 fornece um método de detecção de sais de ferro solúveis remanescentes na superfície do aço tratado superficialmente. O método principal consiste em limpar a superfície do aço com água, dissolver o sal de ferro solúvel na água e, em seguida, utilizar 2,2'-bipiridina como indicador para medir a solução de limpeza coletada por colorimetria. O indicador de referência é que, quando o teor de íons de ferro na superfície do aço for inferior a 15 mg/m², pode-se considerar que não haverá impacto significativo no revestimento.
A norma ISO 8502-2 fornece um método de ensaio laboratorial para a determinação do teor de óxidos solúveis em água na superfície de tubos de aço. Este método pode ser utilizado para a superfície dos tubos de aço antes e depois do tratamento superficial. O método estipula que uma determinada área da superfície do aço seja inicialmente limpa com um volume conhecido de água, a água de limpeza seja recolhida e, em seguida, o cloreto presente na solução de limpeza recolhida seja analisado e determinado pelo método de titulação com nitrato de mercúrio, utilizando azul de bromofenol-difenilcarbazona como indicador. Durante o processo de titulação, os íons de mercúrio reagem com os íons de oxigênio livres para gerar HgCl₂. Após o consumo dos íons de cloreto, o excesso de íons de mercúrio aparece na solução indicadora mista com coloração púrpura, indicando que o processo de titulação está concluído. A norma Q/SY XQ11 refere-se a um indicador de 20 mg/m² de acordo com normas estrangeiras relevantes. No entanto, este indicador refere-se à necessidade de enxaguar a superfície do tubo de aço antes do tratamento superficial. De acordo com os requisitos das normas ISO, o ensaio deve ser repetido após a limpeza. A Tabela 5-5 apresenta o índice de exigência de normas estrangeiras para o teor de sal na superfície de tubos de aço.
A norma ISO 8502-3 avalia o grau de contaminação por poeira na superfície do aço a ser pintado. A norma divide o grau de contaminação por poeira na superfície do aço em cinco níveis, definidos por gráficos padronizados. O método de detecção consiste em colar fita adesiva sensível à pressão na superfície do aço a ser testada e, em seguida, comparar a fita contaminada com o gráfico padronizado para determinar o nível de contaminação por poeira na superfície do aço. A norma ISO 8502-4 é um método para avaliar a possibilidade de condensação na superfície do aço antes da pintura. Este método mede o ponto de orvalho sob as condições ambientais correspondentes, medindo a temperatura e a umidade relativa do ar ambiente, e então mede a temperatura da superfície do aço. A possibilidade de condensação na superfície é avaliada pela diferença entre o ponto de orvalho medido e o ponto de orvalho ambiente. Para revestimentos à base de solvente, a temperatura da superfície do tubo de aço a ser pintado deve ser pelo menos 3 °C superior à temperatura do ponto de orvalho ambiente.
Além disso, a Organização Internacional de Normalização ISO/TC35/SCl2 também formulou outras normas relevantes para métodos de teste de limpeza de superfícies, além das ISO 8502-5, ISO 8502-6 e ISO 8502-7 mencionadas acima, que incluem: ISO 8502-8 Análise de impurezas solúveis na superfície a ser pintada – método de análise de sulfato no local; ISO 8502-9 Análise de impurezas solúveis na superfície a ser pintada – método de análise de sal de ferro no local; ISO 8502-10 Análise de impurezas solúveis na superfície a ser pintada – método de análise de graxa no local; ISO 8502-11 Análise de impurezas solúveis na superfície a ser pintada – método de análise de umidade no local.
Rugosidade: A norma GB 13288, compilada a partir da norma ISO, estabelece as disposições correspondentes para a avaliação da rugosidade após o tratamento superficial. Os passos são: remover a poeira e os detritos da superfície, selecionar a amostra de comparação de rugosidade apropriada (amostra “G” e amostra “S”) de acordo com o abrasivo e posicioná-la próxima a um determinado ponto de medição na superfície do aço a ser testado para comparação visual. O grau de rugosidade indicado pela amostra mais próxima da aparência da superfície do aço é o grau de avaliação. Se uma lupa for utilizada para a avaliação, a aparência da amostra e da superfície do aço a ser testado devem ser observadas simultaneamente na lupa. Caso a avaliação visual seja difícil, pode-se utilizar a unha do polegar ou o polegar e o indicador para segurar a ponta de madeira e movê-la sobre várias partes da superfície testada e da amostra de comparação, sendo o grau de rugosidade indicado pelo ponto de contato mais próximo o resultado da avaliação. A amostra de comparação de referência de rugosidade superficial é uma placa plana dividida em quatro partes, cada uma com uma rugosidade superficial de referência especificada. O valor de referência de rugosidade da amostra de comparação de rugosidade superficial deve estar em conformidade com as disposições da Tabela 5-6, e sua limpeza superficial intuitiva não deve ser inferior a Sa2,5. A amostra que reflete as características de rugosidade superficial obtidas por jateamento com abrasivos de areia angular (GRIT) é chamada de amostra “G”; a amostra que reflete as características de rugosidade superficial obtidas por jateamento com abrasivos de esferas (SHOT) é chamada de amostra “S”. Existem muitos métodos para testar a rugosidade superficial. O método do comparador de rugosidade também é comumente usado na produção. O comparador de rugosidade Keane-tator é um instrumento comumente usado. Ele consiste em um gabarito padrão com cinco setores convergentes. Os cinco setores são distribuídos em forma de estrela de cinco pinos, e há um furo no meio da estrela de cinco pinos. Cada setor representa um gabarito de rugosidade padrão. Ao usá-lo, coloque o gabarito sobre a superfície a ser testada e use uma lupa especial colocada acima do furo central para comparar a superfície a ser testada com o setor padrão para determinar o valor da rugosidade superficial. Este método é simples e fácil de usar, não requer ferramentas complexas e os resultados dos testes são confiáveis. O método da fita adesiva é outro método de teste comumente usado. Ele utiliza uma fita adesiva especial para fricção. Ao usá-la, retire o papel protetor, coloque o lado com látex da fita sobre a superfície de aço e friccione o verso da fita com uma ferramenta lisa ou outra ferramenta romba em movimentos circulares até que a superfície fique uniformemente cinza. Remova a fita e use um micrômetro de mola para medir a espessura da fita adesiva. Para obter a altura da rugosidade do filme, subtraia 50,8 μm da leitura do micrômetro para compensar a espessura da camada de amortecimento do filme. O instrumento deve ser calibrado durante a medição. Este método pode ser encontrado na norma ASTM D 4417, Método C. Este método é simples e fácil de usar, e a impressão da fricção pode ser preservada permanentemente como um arquivo no processo de produção.
Data da publicação: 17/12/2024