Aços Inoxidáveis na Construção Civil

Aplicação em estruturas

Cátia Maria Abbott Ferreira de Sousa

Dissertação para obtenção do Grau Mestre em

Engenharia Civil

Orientadores

Professor Doutor Augusto Martins Gomes

Professora Doutora Ana Paula Patrício Teixeira Ferreira Pinto França de

Santana

Júri

Presidente: Professor Doutor Albano Luís Rebelo da Silva das Neves e Sousa

Vogal: Professor Doutor Augusto Martins Gomes

Vogal: Professor Doutor Luís Manuel Coelho Guerreiro

Novembro de 2014

Ponte Helix, Singapura

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Agradecimentos

A presente dissertação foi realizada no Departamento de Engenharia Civil do Instituto Superior

Técnico, pelo que agradeço a esta instituição a oportunidade que me foi concebida, bem como

todos os meios disponibilizados para a realização deste trabalho.

Ao Professor Doutor Augusto Martins Gomes, orientador científico deste trabalho, desejo

prestar o meu profundo agradecimento pelo tema proposto, pela total disponibilidade e

conselhos, bem como a revisão de todo o trabalho.

À Professora Doutora Ana Paula Patrício Ferreira Pinto França de Santana, orientadora deste

trabalho, desejo também prestar o meu mais profundo agradecimento pela incrível

disponibilidade prestada, pelos conselhos sempre úteis e também pela revisão de todo o

trabalho.

Agradeço também ao Senhor Leonel, Senhor Pedro e ao Senhor Fernando do Laboratório de

Engenharia Civil do Instituto Superior Técnico pelo apoio e ajuda prestada.

Desejo agradecer a todos os professores do Departamento de Engenharia Civil do Instituto

Superior Técnico que tiveram a amabilidade e disponibilidade de me transmitirem todos os

conhecimentos necessários para que fosse possível realizar este meu grande objetivo de vida.

Desejo também expressar o meu mais profundo agradecimento ao Engenheiro Jorge Pericão,

da empresa IMS Portugal, pelo qual se mostrou sempre disponível em ajudar-me a esclarecer

todas as dúvidas e em fornecer-me grande parte do material para os ensaios.

Agradeço também ao Engenheiro Mário, da empresa Corinox, por disponibilizar amostras de

aço inoxidável para os ensaios e pelas informações que foram bastantes úteis na pesquisa de

material para o trabalho.

Às minhas colegas e grandes amigas, Engenheira Maria Madalena Oliveira e Engenheira Ana

Carreiro, desejo agradecer todo o apoio sincero e a forma empenhada como me incentivaram a

concluir este trabalho.

Deixo também o mais profundo agradecimento ao meu marido Alexander Sousa, que apesar

da distância, sempre me encorajou a seguir o meu sonho com palavras de ânimo e incentivo.

Finalmente, agradeço aos meus pais pelos valores que me incutiram ao longo da vida, por

estarem sempre do meu lado em todas as opções que tomei e ainda por se mostrarem sempre

dispostos a ajudarem-me em todas as situações difíceis, encorajando-me sempre a concretizar

os meus objetivos. Ficarei para sempre grata ao meu pai pelas palavras de confiança e pelo

orgulho que sempre demonstrou ter em mim e à minha mãe pela paciência que teve em ouvir

todas as minhas desilusões, dificuldades e hesitações que surgiram ao longo da realização

deste curso.

ii

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Resumo

A dissertação tem como principal objetivo estudar os aços inoxidáveis, em particular os

utilizados na construção, e as principais características que os distinguem dos aços carbono

correntemente utilizados como materiais estruturais.

O desenvolvimento inclui o estudo dos aços carbono e dos aços inoxidáveis existentes,

abordando a importância dos elementos de liga, as suas principais propriedades e o atual

enquadramento normativo no âmbito dos aços inoxidáveis.

Com o objetivo de procurar identificar os riscos e domínios preferenciais de aplicação dos aços

inoxidáveis na construção, em particular como armaduras para betão armado, procedeu-se à

recolha e análise de informação relativa a obras que incorporaram aço inoxidável nas suas

estruturas. Muito embora o aço inoxidável seja um material com custo elevado, face ao aço

carbono, os casos práticos analisados mostram que a opção pelo aço inoxidável, em

determinadas situações, pode originar soluções interessantes em termos económicos, devido à

sua maior durabilidade e menor necessidade de ações de manutenção de estruturas.

A análise comparativa das características mecânicas e suscetibilidade à corrosão dos aços

inoxidáveis face aos aços carbono foi apoiada numa campanha experimental, levada a cabo

em varões de aço carbono (A400NR e A500NR) e de aço inoxidável (AISI 304 e AISI 316)

utilizados em armaduras de estruturas de betão armado. Os aços inoxidáveis estudados

revelaram comportamento mecânico adequado à sua utilização como armaduras, em

estruturas de betão armado, e, claramente, uma reduzida suscetibilidade à corrosão, quando

comparada com a revelada pelos aços carbono.

Palavras-chave: Aço Inoxidável; estruturas; características químicas e mecânicas;

normalização; suscetibilidade à corrosão.

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v

Abstract

The dissertation aims to study the stainless steels, particularly those used in construction, and

the main characteristics that distinguish them from carbon steels commonly used as structural

materials.

The development includes the study of carbon steels and stainless steels exist, addressing the

importance of alloying elements, their main properties and the current standardization in the

context of stainless steels.

Aiming to try to identify the risks and preferred areas of application of stainless steel in

construction, particularly as reinforcement for concrete, proceeded to collect and analyze

information relating to works that incorporate stainless steel in their structures. Although

stainless steel is a material with high cost, compared to carbon steel, the case studies analyzed

show that the choice of stainless steel, in certain situations, can lead to interesting solutions in

economic terms, because of their greater durability and less need for maintenance actions

structures.

The comparative analysis of the mechanical characteristics and susceptibility to corrosion of

stainless steels compared with carbon steels was supported on an experimental campaign,

carried out in carbon steel rods (A400NR and A500NR) and stainless steel (AISI 304 and AISI

316) used in armatures of reinforced concrete structures. Stainless steels studied species

suitable for use as reinforcement in concrete structures, and clearly a low susceptibility to

corrosion, as compared to carbon steels disclosed by mechanical behaviour.

Key-words: Stainless steel; structures; mechanical and chemical characteristics;

standardization; corrosion susceptibility.

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Índice de texto

1. Introdução ........................................................................................................................................... 1

1.1. Enquadramento ....................................................................................................................... 1

1.2. Objetivos ................................................................................................................................. 5

1.3. Organização geral do texto ..................................................................................................... 6

2. Características dos aços inoxidáveis .................................................................................................. 7

2.1. Considerações iniciais ............................................................................................................ 7

2.2. O aço ....................................................................................................................................... 7

2.2.1. Propriedades do ferro puro ............................................................................................. 8

2.2.2. Liga Ferro-Carbono ......................................................................................................... 9

2.2.3. Tratamentos térmicos e Mecânicos .............................................................................. 12

2.2.3.1. Tratamento térmico ................................................................................................... 12

2.2.3.2. Tratamentos mecânicos ............................................................................................ 13

2.3. Os elementos de liga nos aços inoxidáveis .......................................................................... 14

2.3.1. Considerações gerais ................................................................................................... 14

2.3.2. Crómio ........................................................................................................................... 14

2.3.3. Níquel, Manganês e Azoto ............................................................................................ 15

2.3.4. Silício e Alumínio ........................................................................................................... 16

2.3.5. Molibdénio e Tungsténio ............................................................................................... 17

2.3.6. Vanádio, Nióbio e Titânio .............................................................................................. 17

2.3.7. Considerações finais ..................................................................................................... 18

2.4. Características dos aços inoxidáveis .................................................................................... 19

2.4.1. Considerações iniciais .................................................................................................. 19

2.4.1.1. Aços Inoxidáveis – Ferríticos .................................................................................... 20

2.4.1.2. Aços Inoxidáveis – Martensíticos .............................................................................. 21

2.4.1.3. Aços Inoxidáveis – Endurecíveis por Precipitação ................................................... 21

2.4.1.4. Aços Inoxidáveis – Austeníticos ................................................................................ 21

2.4.1.5. Aços Inoxidáveis – Duplex ........................................................................................ 22

2.4.1.6. Propriedades químicas dos aços inoxidáveis ........................................................... 23

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2.4.2. Características mecânicas ............................................................................................ 24

2.4.3. Suscetibilidade à corrosão ............................................................................................ 26

2.4.3.1. Corrosão uniforme..................................................................................................... 28

2.4.3.2. Corrosão por picadas ................................................................................................ 28

2.4.3.3. Corrosão intersticial................................................................................................... 29

2.4.3.4. Corrosão intergranular .............................................................................................. 30

2.4.3.5. Corrosão sob tensão ................................................................................................. 31

2.4.3.6. Corrosão galvânica ................................................................................................... 32

2.4.4. Considerações finais ..................................................................................................... 33

2.5. Conclusões ............................................................................................................................ 34

3. Enquadramento normativo dos aços inoxidáveis ............................................................................. 37

3.1. Considerações gerais ........................................................................................................... 37

3.2. Normalização europeia ......................................................................................................... 37

3.3. Enquadramento normativo americano .................................................................................. 41

3.4. Análise comparativa do enquadramento normativo europeu e norte-americano ................. 42

3.5. Considerações finais ............................................................................................................. 44

4. Aço inoxidável em estruturas – Exemplos ........................................................................................ 47

4.1. Considerações gerais ........................................................................................................... 47

4.2. Pontes e passagens superiores ............................................................................................ 47

4.2.1. Ponte pedonal Helix, Singapura (2010) ........................................................................ 47

4.2.2. Ponte Gala Galdana, Menorca (2005) .......................................................................... 50

4.2.3. Ponte de Stonecutters, Hong Kong (2009) ................................................................... 52

4.2.4. Passagem superior pedonal, Siena (2006) ................................................................... 54

4.3. Coberturas ............................................................................................................................. 56

4.3.1. Cobertura do Aeroporto Internacional de New Doha, Qatar (2012) ............................. 56

4.3.2. Cúpula da biblioteca do parlamento, Nova Deli (2002) ................................................ 57

4.4. Outras estruturas .................................................................................................................. 58

4.4.1. Estação de dessalinização de águas, Thames Gateway (2010) .................................. 58

4.4.2. Unidade de dessulfurização de gases de combustão Warrick, Newburgh (2009) ....... 61

4.5. Intervenções Conservação/Reabilitação .............................................................................. 61

4.5.1. Proteção da fachada de um edifício de escritórios ....................................................... 61

ix

4.5.2. Ancoragens e escadaria do Mosteiro de Santa Maria de Carrecedo ........................... 62

4.5.3. Ponte pedonal construída no interior da Basílica de Aquilea ....................................... 63

4.5.4. Coberturas de proteção ................................................................................................ 63

4.6. Colapso de estruturas de aço inoxidável .............................................................................. 65

4.7. Considerações finais ............................................................................................................. 67

5. Estudo experimental – Aços inoxidáveis .......................................................................................... 69

5.1. Considerações iniciais .......................................................................................................... 69

5.2. Caracterização mecânica ...................................................................................................... 70

5.2.1. Considerações gerais ................................................................................................... 70

5.2.2. Descrição do ensaio e aços ensaiados ........................................................................ 72

5.2.3. Caracterização mecânica .............................................................................................. 75

5.2.4. Conclusões .................................................................................................................... 79

5.3. Suscetibilidade à corrosão .................................................................................................... 79

5.3.1. Considerações iniciais .................................................................................................. 79

5.3.2. Ensaios preliminares para a definição do protocolo de ensaio .................................... 80

5.3.3. Descrição do ensaio ...................................................................................................... 83

5.3.4. Suscetibilidade à corrosão ............................................................................................ 85

5.3.5. Conclusões .................................................................................................................... 93

5.4. Considerações finais ............................................................................................................. 95

6. Conclusões e desenvolvimentos futuros .......................................................................................... 97

Referências bibliográficas ................................................................................................................... 103

Anexos ................................................................................................................................................ 109

Anexo A – Lista com as designações internacionais dos aços inoxidáveis segundo ISO 15510:2010

.............................................................................................................................................................A.1

Anexo B – Composição química dos aços inoxidáveis segundo EN 10088-1:1995 ...........................B.1

Anexo C – Propriedades físicas dos aços inoxidáveis segundo EN 10088-1:1995 ........................... C.1

Anexo D – Tolerâncias limite admissíveis aos valores de composição química das tabelas 1 a 6 do

Anexo A segundo EN 10088-2:1995 .................................................................................................. D.1

Anexo E – Composição química dos aços inoxidáveis segundo a norma ASTM A276-13 ................E.1

Anexo F – Apresentação dos resultados dos ensaios mecânicos de tração ...................................... F.1

Anexo G – Apresentação dos resultados do ensaio de suscetibilidade à corrosão ........................... G.1

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xi

Lista de Figuras

Capítulo 1

Figura 1.1 - Lever House com fachada em vidro e aço inoxidável [s2]. ................................................. 4

Figura 1.2 - Empire State Building com cobertura em aço inoxidável [s2]. ............................................ 4

Figura 1.3 - Fachada em aço inoxidável ferrítico do centro de serviço da ArcelorMittal Stainless,

Polónia [s2]. ............................................................................................................................................ 4

Figura 1.4 - Guarda corpos do paredão da linha de Cascais, Estoril. .................................................... 4

Figura 1.5 - Cota de produção de aço inoxidável mundial: 2005 (esquerda), 2013 (direita) [s4]. .......... 5

Capítulo 2

Figura 2.1 - Estrutura cristalina do ferro. ................................................................................................ 8

Figura 2.2 – Diagrama de equilíbrio e constituintes das ligas ferro-carbono até 6,69%C (Seabra,

1995). .................................................................................................................................................... 10

Figura 2.3 - Diagrama de equilíbrio de fases Fe-C (Tschiptschin, 2002). ............................................ 11

Figura 2.4 - Diagrama esquemático da formação da camada passivadora de Óxido de Crómio na

superfície dos aços inoxidáveis [s8]. .................................................................................................... 15

Figura 2.5 - O incremento de níquel nos aços inoxidáveis altera a sua microestrutura de ferrítica (à

esquerda) para duplex (no centro) para austenítica (à direita) (IMOA, 2009). ..................................... 15

Figura 2.6 - Classificação dos aços inoxidável de acordo com o teor em crómio e níquel (Euro Inox,

2003). .................................................................................................................................................... 20

Figura 2.7 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável ferrítico (Ailton, 2013). ....................................... 20

Figura 2.8 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável martensítico (Ailton, 2013). ............................... 21

Figura 2.10 - Microestrutura típica de um aço inoxidável duplex (Solomon e Devine, 1984). ............. 22

Figura 2.9 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável austenítico (Ailton, 2013). ................................. 22

Figura 2.11 - Curvas Tensão-Extensão típicas dos aços inoxidáveis e dos aços carbono em

condições de teste análogas (Euro Inox, 2006). .................................................................................. 25

Figura 2.12 - Fenómeno de corrosão por picadas [s9]. ........................................................................ 28

Figura 2.13 - Fenómeno de corrosão intergranular [s9]. ...................................................................... 30

Figura 2.14 - Rotura causada por processos de corrosão sob tensão [s10]. ....................................... 31

xii

Figura 2.15 - Fenómenos de corrosão galvânica [s10]. ....................................................................... 32

Capítulo 4

Figura 4.1 - Vista geral da ponte pedonal Helix, Singapura [s13]. ....................................................... 48

Figura 4.2 - Hélices em perfis de secção tubular [s12]. ........................................................................ 48

Figura 4.3 - Conexões dos perfis tubulares [s12]. ................................................................................ 48

Figura 4.4 - Vista geral dos pilares da ponte [s11]. .............................................................................. 49

Figura 4.5 - Pilares da ponte em aço inoxidável [s11]. ......................................................................... 49

Figura 4.6 - Modelo tridimensional usado para analisar a compatibilidade entre os vários elementos e

secções da ponte [s12]. ........................................................................................................................ 50

Figura 4.7 - Ligação entre a viga longitudinal e o arco [s12]. ............................................................... 50

Figura 4.8 - Vista geral da ponte [s12]. ................................................................................................. 50

Figura 4.9 - Chapa de aço inoxidável entre o arco e a viga longitudinal [s12]. .................................... 51

Figura 4.10 - Secção transversal do arco e da viga longitudinal [s12]. ................................................ 51

Figura 4.11 - Acabamento final das vigas transversais [s12]. .............................................................. 52

Figura 4.12 - Vista geral da ponte de Stonecutters em Hong Kong [s13]. ........................................... 52

Figura 4.13 - Vigas de aço com placas ortotrópicas [s14]. ................................................................... 53

Figura 4.14 - Conectores no interior do recobrimento em aço inoxidável [s12]. .................................. 54

Figura 4.15 - Pormenor da rede de conexões [s12]. ............................................................................ 54

Figura 4.16 - Tirantes do viaduto ancorados em vigas transversais [s12]. .......................................... 54

Figura 4.17 - Viaduto pedonal em aço inoxidável [s12]. ....................................................................... 55

Figura 4.18 - Junta soldada na zona de pilar [s12]. .............................................................................. 56

Figura 4.19 - Cobertura em aço inoxidável do Aeroporto Internacional de New Doha, Qatar [s13]. ... 56

Figura 4.20 - Vista geral da Biblioteca do Parlamento em Nova Deli [s12]. ......................................... 57

Figura 4.21 - Estrutura de aço inoxidável [s12]. ................................................................................... 57

Figura 4.22 - Vista geral da cúpula de aço inoxidável e vidro [s12]. .................................................... 57

Figura 4.23 - Usina de dessalinização [s12]. ........................................................................................ 58

Figura 4.24 - Vigas em aço inoxidável duplex do tubo adutor [s12]. .................................................... 59

Figura 4.25 - Tubo adutor da unidade [s12].......................................................................................... 59

Figura 4.26 - Estruturas de aço do sistema adutor da usina [s12]. ...................................................... 60

xiii

Figura 4.27 - Instalação de um par de vigas [s12]. ............................................................................... 60

Figura 4.28 - Unidade de dessulfurização de gases de combustão Warrick, em Newburgh [s15]. ..... 61

Figura 4.29 - Fachada do edifício de escritórios [s8]. ........................................................................... 62

Figura 4.30 - Escadaria de madeira em caracol suportada por uma viga de aço inoxidável [s8]. ....... 62

Figura 4.31 - Basílica de Aquilea em Itália [s8]..................................................................................... 63

Figura 4.32 - Pala de aço inoxidável do Antigo Teatro Romano de Orange, em França [s8]. ............. 63

Figura 4.33 - Cobertura de proteção das ruínas de Éfeso, na Turquia [s16]. ...................................... 64

Figura 4.34 - Alçado da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8]. ........................................... 64

Figura 4.35 - Secção longitudinal da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8]. ....................... 64

Figura 4.36 - Viga principal longitudinal da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8]. ............. 65

Figura 4.37 - Membrana de politetrafluoretileno da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8]. 65

Figura 4.38 - Colapso da cobertura de betão armado na Suíça [s16]. ................................................. 66

Figura 4.39 - Colapso da cobertura da piscina na Holanda [40]. ......................................................... 66

Capítulo 5

Figura 5.1 - Curva de tração uniaxial típica de um material metálico (Colaço, 2005). ......................... 71

Figura 5.2 – Máquina universal de ensaios de tração modelo prensa INSTRON, model 1343

disponível no Laboratório do Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Georrecursos, do

Instituto Superior Técnico. .................................................................................................................... 72

Figura 5.3 - Exemplo de diagramas Força-Deslocamento e Tensão-Extensão de um aço inoxidável

(com Ønominal = 8 mm), bem como das variáveis calculadas com base no ensaio de tração. .......... 74

Figura 5.4 - Corpos de prova do ensaio de tração (Parte 1). ............................................................... 75

Figura 5.5 - Aços Carbono - Diagramas Tensão-Extensão. ................................................................. 76

Figura 5.6 - Aços Inoxidáveis - Diagramas Tensão-Extensão. ............................................................. 77

Figura 5.7 - Identificação dos provetes de aços carbono no qual não foi possível medir lu. ................ 78

Figura 5.8 - Identificação dos provetes de aço inoxidável no qual não foi possível medir lu. ............... 78

Figura 5.9 - Valores de Re dos aços carbono. ...................................................................................... 78

Figura 5.10 - Valores de Rp0,2 dos aços inoxidáveis. ........................................................................... 78

Figura 5.11 - Valores de Rm dos aços carbono. .................................................................................. 78

Figura 5.12 - Valores de Rm dos aços inoxidáveis................................................................................ 78

xiv

Figura 5.13 - Provetes de aço carbono A400NR com Ø8 utilizados nos ensaios preliminares de

corrosão. ............................................................................................................................................... 80

Figura 5.14 - Montagem 1 - Imersão dos provetes na solução salina durante 10 horas. .................... 81

Figura 5.15 - Montagem 1 – Secagem dos provetes durante 14 horas. .............................................. 81

Figura 5.16 - Montagem 2. .................................................................................................................... 81

Figura 5.17 - Montagem 1 - Aspeto dos provetes após 35 ciclos......................................................... 82

Figura 5.18 - Montagem 2 - Aspeto dos provetes após 35 dias de ensaio. ......................................... 82

Figura 5.19 - Montagem 1 - Aspeto dos provetes após 65 ciclos......................................................... 82

Figura 5.20 - Montagem 2 - Aspeto dos provetes após 65 dias de ensaio. ......................................... 82

Figura 5.21 - Montagem 2 - Após 25 dias: presença localizada de corrosão. ..................................... 83

Figura 5.22 - Montagem 2 - Após 50 dias: incremento das zonas e do volume inicialmente afetados

pela corrosão. ....................................................................................................................................... 83

Figura 5.23 - Montagem 2 - Após 60 dias: incremento significativo das zonas corroídas. .................. 83

Figura 5.24 - Montagem 2 - Após 65 dias: continuação do incremento do desenvolvimento do

fenómeno de corrosão. ......................................................................................................................... 83

Figura 5.25 - Montagem 2 - Aços carbono. .......................................................................................... 84

Figura 5.26 - Montagem 2 - Aços inoxidáveis....................................................................................... 84

Figura 5.27 - Processo de limpeza dos provetes antes do inicio do ensaio. ........................................ 84

Figura 5.28 - Variação de massa - Provetes de Ø8. ............................................................................ 86

Figura 5.29 - Variação de massa - Provetes de Ø12. .......................................................................... 87

Figura 5.30 - Variação de massa - Provetes de Ø16. .......................................................................... 87

Figura 5.31 - Relação entre a perda de massa e o diâmetro dos provetes de aço carbono ao fim de

110 dias. ................................................................................................................................................ 88

Figura 5.32 - Após 46 dias: presença localizada de corrosão. ............................................................. 88

Figura 5.33 - Após 92 dias: incremento das zonas e do volume inicialmente afetados pela corrosão.

.............................................................................................................................................................. 88

Figura 5.34 - Aço carbono com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão. .................................................... 89

Figura 5.35 - Aço inoxidável AISI 304 com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão. .................................. 89

Figura 5.36 - Aço inoxidável AISI 316 com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão. .................................. 89

Figura 5.37 - Aço inoxidável AISI 316 e aço carbono A500NR com Ø16 - Diagramas Tensão-

Extensão. .............................................................................................................................................. 89

xv

Figura 5.38 - Aço inoxidável AISI 304 e aço carbono A400NR com Ø12 - Diagramas Tensão-

Extensão. .............................................................................................................................................. 90

Figura 5.39 - Identificação dos provetes de aços carbono nos quais não foi possível medir lu. .......... 91

Figura 5.40 - Identificação dos provetes de aços carbono nos quais não foi possível medir lu. .......... 91

Figura 5.41 - Valores de Re dos aços carbono que estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão. .......... 91

Figura 5.42 - Valores de Rp0,2 dos aços inoxidáveis que estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão. .. 91

Figura 5.43 - Valores de Rm dos aços carbono que estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão. ......... 92

Figura 5.44 - Valores de Rm dos aços inoxidáveis que estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão. ..... 92

Figura 5.45 – Aços Carbono - Valores de Re em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de

corrosão. ............................................................................................................................................... 92

Figura 5.46 – Aços Inoxidáveis – Valores de Rp 0,2 em provetes submetidos e não submetidos ao

ensaio de corrosão. ............................................................................................................................... 92

Figura 5.47 - Aços Carbono - Valores de Rm em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de

corrosão. ............................................................................................................................................... 93

Figura 5.48 - Aços Inoxidáveis – Valores de Rm em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio

de corrosão. .......................................................................................................................................... 93

Capítulo 6

Figura 6.1 - Evolução do consumo mundial dos vários materiais metálicos [s12]. .............................. 98

xvi

xvii

Lista de tabelas

Capítulo 2

Tabela 2.1 - Exemplos de alguns requisitos químicos e respetiva designação UNS e AISI [n4]. ........ 24

Tabela 2.2 - Propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis segundo o enquadramento normativo

europeu e norte-americano. .................................................................................................................. 26

Capítulo 3

Tabela 3.1 – Exemplos de designações internacionais de três aços inoxidáveis [n6]. ........................ 37

Tabela 3.2 - Lista de normas referidas na EN 10088-2:1995 [n7]. ....................................................... 39

Tabela 3.3 - Lista de normas referidas na EN 10088-3 [n8]. ................................................................ 40

Tabela 3.4 - Normas europeias - aço inoxidável com aplicação na construção. ................................. 42

Tabela 3.5 - Normas europeias - aço inoxidável com aplicação na construção (continuação). .......... 43

Tabela 3.6 - Normas americanas (ASTM) - aços inoxidáveis com aplicação na construção. ............. 43

Tabela 3.7 - Normas americanas (ASTM) - aços inoxidáveis com aplicação na construção

(continuação). ....................................................................................................................................... 44

Capítulo 4

Tabela 4.1 - Propriedades mecânicas, especificadas na EN 10088-1:1995 [n3], dos aços

considerados para a construção da Ponte de Cala Galdana [s12]. ..................................................... 51

Tabela 4.2 - Propriedades mecânicas medidas in situ, do aço inoxidável duplex selecionado para a

construção da Ponte de Cala Galdana [s12]. ....................................................................................... 51

Tabela 4.3 – Aços inoxidáveis que melhor se adaptam a águas com diferentes concentrações de

cloretos (DWI, 2002). ............................................................................................................................ 59

Capítulo 5

Tabela 5.1 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos do tipo AISI 304 e AISI 316 [n3].

.............................................................................................................................................................. 69

Tabela 5.2 - Composição química dos aços carbono A400NR e A500NR [n16 e n17]. ...................... 69

Tabela 5.3 - Propriedades mecânicas dos aços estudados. ................................................................ 70

xviii

Tabela 5.4 - Ensaio de tração - Identificação dos aços e do número de provetes ensaiados. ............ 75

Tabela 5.5 - Provetes submetidos ao ensaio de tração - Designação, tipo de aço, comprimento (Lo),

massa em gramas e diâmetro nominal (Ønominal), diâmetro medido (Ømedido) e diâmetro avaliado com

base na massa do provete (Ømassa) em milímetros. .............................................................................. 76

Tabela 5.6 - Apresentação das características mecânicas de todos os provetes ensaiados. ............. 77

Tabela 5.7 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes ensaiados ........................................................... 84

Tabela 5.8 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes de Aço Carbono - Designação, tipo de aço,

comprimento inicial (Lo), massa inicial (M0), percentagem de perda de massa ao fim de 110 dias de

ensaio e diâmetros nominais de todos os provetes ensaiados. ........................................................... 85

Tabela 5.9 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes de Aço Inoxidável - Designação, tipo de aço,

comprimento inicial (Lo), massa inicial (M0), percentagem de perda de massa ao fim de 110 dias de

ensaio e diâmetros nominais de todos os provetes ensaiados. ........................................................... 86

Tabela 5.10 – Caracterização mecânica após ensaio de corrosão – Provetes de Aço Carbono. ....... 90

Tabela 5.11 – Caracterização mecânica após ensaio de corrosão – Provetes de Aço Inoxidável. ..... 91

xix

Lista de Símbolos

Rm – Tensão de rotura;

Re – Tensão de cedência (aços carbono);

Rp0,2 – Tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2% de extensão (aços inoxidáveis);

εu – Extensão de rotura;

ε – Extensão;

δ – Deslocamento registado durante o ensaio;

Agt – Extensão total na força máxima;

Llivre – Distância livre entre garras.

σ – Tensão de tração;

F – Força registada durante o ensaio;

E – Módulo de elasticidade;

ɣaço – massa volúmica do aço [kg/m3];

ΔMi – percentagem de perda de massa do provete no instante i;

xx

1

1. Introdução

1.1. Enquadramento

Quando o betão armado foi descoberto, na segunda metade do século XIX, argumentava-se que

este teria uma durabilidade limitada, uma vez que as armaduras de aço se iriam corroer no interior do

betão, que, ao manifestar uma certa permeabilidade, não as protegia (Colaço, 2004).

Verificou-se, no entanto, que as armaduras no interior do betão, em face ao pH do meio, se

passivavam, garantindo desta forma uma durabilidade que não se esperava. Além disso, os aços

apresentavam um espetro de propriedades bastante abrangentes, o que possibilitava a seleção e

adequação ao uso, aumentando naturalmente, a liberdade de conceção dos arquitetos e dos

projetistas. Este material teve assim uma utilização crescente, principalmente na reconstrução da

Europa a seguir à II Guerra Mundial (Colaço, 2004).

Mais tarde veio a constatar-se que a durabilidade do betão armado não era ilimitada e que, ao fim de

algum tempo, e em certas condições, a deterioração acontecia devido a diversas causas tais como a

corrosão das armaduras, desencadeada por processos de carbonatação do betão, de penetração de

cloretos e ataques químicos diversos. Tem-se verificado, através da observação do comportamento

de inúmeras estruturas, que a corrosão das armaduras é sem dúvida o principal fator que leva à

degradação de estruturas de betão armado. A oxidação dos aços que constituem as armaduras é

acompanhada de aumento de volume o qual origina delaminação do betão na zona do recobrimento,

danificando desta forma as estruturas (Colaço, 2004).

De uma maneira geral, a corrosão é provocada pela interação físico-química de um metal com o

meio envolvente, que resultam em alterações das propriedades do metal e frequentemente a

degradação do mesmo. Trata-se portanto, de um processo eletroquímico, em geral espontâneo, que

aliado ou não a um esforço mecânico, afeta a durabilidade e o desempenho dos materiais (Louro,

2008).

Para combater o mecanismo de deterioração do betão armado devem ter-se em consideração

algumas medidas de prevenção da corrosão, que podem agrupar-se em dois níveis distintos de

atuação (Louro, 2008):

medidas de prevenção básicas, associadas à seleção da espessura de recobrimento do

betão em função do ambiente onde a estrutura irá estar exposta, bem como o controlo da

qualidade do betão utilizado;

medidas de prevenção complementares, que podem passar pela utilização de betão com

aditivos inibidores de corrosão, a aplicação de revestimentos que formam películas à

2

superfície do betão, a utilização de sistemas de proteção catódica ou a substituição das

armaduras ordinárias.

Por outro lado, para garantir a durabilidade de uma estrutura de betão armado, quando se pretende

uma vida útil elevada, têm vindo a ser utilizados diversos métodos tais como (Louro, 2008):

a proteção das armaduras com filmes à base de resinas epoxídicas ou através de

galvanização;

a redução da relação água/cimento do betão;

o aumento do recobrimento;

a adição de produtos inibidores de corrosão ao betão;

a proteção catódica e a utilização de soluções de proteção das superfícies de betão do tipo

membrana.

No entanto, recorrer a estas soluções implica necessariamente assumir elevados custos de

manutenção e de reparação de estruturas, uma vez que estas soluções não eliminam na totalidade a

ocorrência de fenómenos de corrosão do aço.

A substituição das armaduras de aço carbono, correntemente utilizadas em estruturas, por varões de

aço inoxidável traduziu-se numa maior longevidade das estruturas e minimizou os impactos

associados à monitorização e manutenção das estruturas de betão armado. No entanto, apesar do

aço inoxidável aparecer como solução alternativa aos métodos atrás descritos, estes aços

apresentam ainda algumas limitações à sua utilização, habitualmente relacionadas com o seu

elevado custo, dado que, segundo (Tula e Helene, 2000), as armaduras inoxidáveis são entre 4 a 13

vezes mais caras que as armaduras de aço carbono. Esta situação afeta diretamente os custos

iniciais das obras, o que para determinados investimentos constitui uma limitação colossal.

A durabilidade dos aços inoxidáveis advém da sua constituição. Estes aços são ligas metálicas, de

ferro e crómio, ou de ferro, crómio e níquel, entre outros elementos, e que contêm um teor de crómio

suficiente para garantir a presença do mecanismo de passivação, sendo este o responsável pela

elevada resistência à corrosão destes aços, independentemente do pH do betão.

O aço inoxidável foi casualmente descoberto por Harry Brearley, que começou a trabalhar como

operário numa produtora de aço na sua terra natal, Sheffield em Inglaterra. Em 1912, Harry começou

a investigar, a pedido dos fabricantes de armas, uma liga metálica que apresentasse uma resistência

maior ao desgaste que ocorria no interior dos canos das armas de fogo como resultado do calor

libertado pelos gases da explosão da pólvora [s1].

De início, a sua pesquisa consistia em investigar uma liga que apresentasse maior resistência ao

desgaste, contudo, ao realizar o ataque químico para revelar a microestrutura desses novos aços

com altos teores de crómio que estava a pesquisar, Brearley notou que o ácido nítrico, um reativo

comum para os aços, não surtia efeito algum [s1].

3

Brearley não obteve uma liga metálica com elevada resistência ao desgaste, obteve sim, uma liga

metálica resistente à corrosão. Esta descoberta teve aplicação imediata na fabricação de talheres,

que até então eram produzidos a partir de aço carbono e se corroíam com facilidade devido aos

ácidos presentes nos alimentos. Anos mais tarde, a sua aplicação foi alargada a várias áreas, tais

como a medicina e a construção, entre outras [s1].

Segundo (Tula e Helene, 2000), os primeiros trabalhos de investigação desenvolvidas no âmbito do

estudo do aço inoxidável em armaduras datam da década de 80. Em 1986, a norma inglesa BS

6744:1986 “Specification for austenitic stainless steel bars for the reinforcement of concrete” [n1]

incluiu os aços inoxidáveis dos tipos ABNT 304 e 306 como aços para armaduras de estruturas em

betão armado. Dez anos mais tarde, surge uma norma norte americana, a ASTM A955-96 “Standard

Specification for Deformed and Plain Stainless Steel Bars for Concrete Reinforcement” [n2], no

mesmo domínio.

Dado que os aços inoxidáveis apresentam excelente resistência à corrosão, relativamente ao aço

carbono usado na construção, eles revelam-se atrativos para serem utilizados sob a forma de varões

em armaduras de estruturas de betão armado. O recurso a armaduras em aço inoxidável incrementa

a durabilidade das estruturas face à que resulta da utilização dos aços carbono, especialmente

quando localizadas em zonas com condições de agressividade muito elevadas, como é o caso, por

exemplo, de ambientes marítimos, ou zonas que estejam sujeitas a ciclos de molhagem e secagem

prolongados. Note-se porém, que, deve-se ter em atenção que a aplicação dos aços inoxidáveis

requer uma avaliação criteriosa, visto que o seu custo é bastante mais elevado relativamente ao aço

carbono correntemente utilizado. Esta situação afeta diretamente os custos iniciais das obras, o que

em determinados investimentos constitui, como já se referiu, uma séria limitação.

Segundo (Tula e Helene, 2000), no que diz respeito aos custos totais de ciclo de vida, que incluem

os custos diretos e indiretos de exploração ao longo da vida útil, em certos casos, as estruturas de

betão armado que recorrem a aço inoxidável podem apresentar vantagens muito significativas.

A tendência atual relativa à utilização de aço inoxidável em elementos estruturais consiste na

recomendação da sua utilização em estruturas, ou zonas localizadas de estruturas, sujeitas a

ambientes muito agressivos, cujos custos de reparação ao longo da vida da obra justifiquem o maior

investimento na fase de conceção decorrente do elevado custo dos elementos de aço inoxidável.

Por outro lado, a diversidade de opções em termos de acabamentos e formas que os aços

inoxidáveis permitem, tem levado a que, a utilização deste material tenha se tornado prática

competitiva em alguns casos, e uma solução efetiva para muitos problemas específicos na

arquitetura e na construção (Barros, 2012). O aço inoxidável aplicado na construção, tem originado

soluções inovadoras. Um dos primeiros casos mais emblemáticos de um novo conceito de edifícios

com fachadas constituídas por vidro e aço inoxidável foi o Lever House em Chicago construído em

1952 (Figura 1.1). No final da década de 50, o aço inoxidável passou a ser também utilizado em

telhados (Figura 1.2) [s2].

4

Graças à sua elevada resistência à corrosão, à sua fácil manutenção e limpeza, e à diversidade de

acabamentos de superfície, o aço inoxidável é atualmente um material com elevado potencial para

muitas aplicações, tais como fachadas (Figura 1.3), telhados, acabamentos decorativos de edifícios,

corrimãos de escadas, guarda corpos (Figura 1.4), elevadores, entre outras [s2].

Figura 1.3 - Fachada em aço inoxidável ferrítico do centro

de serviço da ArcelorMittal Stainless, Polónia [s2].

Segundo os dados divulgados por International Stainless Steel Forum [s3], a produção mundial de

aço inoxidável, em 2011, foi de 32,1 milhões de toneladas, tendo-se registado um crescimento em

relação ao ano anterior de 3,3%. Por outro lado, em 2011, a Ásia (excluindo a China) registou uma

queda de 2,7% na produção de aço inoxidável. A China registou uma produção de 12,6 milhões de

toneladas, o que representa um aumento de 11,9% em relação a 2010. Na Europa Ocidental e

África, a produção permaneceu estável, com 7,9 milhões de toneladas. A Figura 1.5 apresenta dois

Figura 1.1 - Lever House com fachada

em vidro e aço inoxidável [s2].

Figura 1.2 - Empire State Building com

cobertura em aço inoxidável [s2].

Figura 1.4 - Guarda corpos do paredão da linha de

Cascais, Estoril.

5

gráficos que representam a cota de produção de aço inoxidável dos vários continentes, relativas aos

anos 2005 e 2013.

Figura 1.5 - Cota de produção de aço inoxidável mundial: 2005 (esquerda), 2013 (direita) [s4].

1.2. Objetivos

A presente dissertação tem como principal objetivo estudar os aços inoxidáveis e as principais

características que os distinguem dos aços carbono correntemente utilizados como materiais

estruturais.

Para tal, considerou-se relevante proceder:

ao estudo dos aços carbono e dos aços inoxidáveis, abordando a importância dos elementos

de liga na obtenção dos aços inoxidáveis;

ao estudo dos aços inoxidáveis existentes, suas propriedades e respetivo enquadramento

normativo;

à recolha e análise de informação relativa a obras que tenham incorporado aço inoxidável

nas suas estruturas;

à analise comparativa do desempenho mecânico e de resistência à corrosão de aços

carbono e inoxidáveis utilizados em estruturas, recorrendo para tal à análise bibliográfica e

ao desenvolvimento de uma campanha experimental.

6

1.3. Organização geral do texto

A presente dissertação encontra-se organizada em seis capítulos, o primeiro capítulo apresenta uma

abordagem geral do aço, fazendo o seu enquadramento e justificando os estudos que foram

elaborados. A dissertação inclui, também, um capítulo com as referências bibliográficas e sete

Anexos. Os Anexos incluem um conjunto de tabelas contendo informações sobre as várias

designações internacionais, composições químicas, propriedades físicas e tolerâncias dos aços

inoxidáveis previstas nas normas e os resultados obtidos nas campanhas experimentais.

O capítulo 2 procede à caracterização dos aços inoxidáveis e aborda o efeito de cada um dos

elementos de liga mais importantes na produção dos aços inoxidáveis. Este capítulo inclui ainda os

aspetos relacionados com os tratamentos térmicos e mecânicos utilizados com o objetivo de obter

determinadas propriedades físicas e químicas, bem como as características mecânicas e

suscetibilidade à corrosão dos aços inoxidáveis.

No capítulo 3 é apresentado e analisado o enquadramento normativo europeu e norte-americano no

domínio dos aços inoxidáveis utilizados na indústria da construção, nomeadamente em elementos

estruturais.

O capítulo 4 apresenta alguns exemplos de estruturas que foram construídas em aço inoxidável, bem

como alguns casos de colapsos que ocorreram em estruturas construídas com este tipo de aço.

A campanha experimental realizada com o objetivo de proceder à análise comparativa das

características mecânicas e suscetibilidade à corrosão dos aços carbono e aços inoxidáveis,

utilizadas em estruturas de betão armado, é apresentada e seus resultados analisados no capítulo 5.

O capítulo 6 apresenta as principais conclusões obtidas no âmbito do desenvolvimento da presente

dissertação e propostas para o desenvolvimento de estudos futuros neste domínio.

O Anexo A apresenta a lista com as designações internacionais dos aços inoxidáveis segundo a ISO

15510:2010.

Nos Anexos B e C são apresentadas as composições químicas e propriedades físicas de todos os

aços inoxidáveis previstos na norma EN 10088-1:1995, respetivamente.

O Anexo D apresenta as tolerâncias e os limites admissíveis aos valores de composição química

segundo a norma EN 10088-2:1995.

No anexo E são apresentadas as propriedades químicas dos vários aços inoxidáveis previstos na

norma ASTM A276-13.

Finalmente, nos Anexos F e G são apresentados todos os resultados obtidos no âmbito da

campanha experimental realizada.

7

2. Características dos aços inoxidáveis

2.1. Considerações iniciais

O presente capítulo procede à apresentação e descrição dos aços carbono e aços inoxidáveis,

referindo quais os principais elementos de liga e suas funções, as suas principais características e a

importância dos tratamentos térmicos e mecânicos na modificação das propriedades mecânicas dos

aços.

O capítulo inclui ainda a análise das características mecânicas e resistência à corrosão dos aços

inoxidáveis.

2.2. O aço

Importa começar por referir que o termo “aço” não designa um material em particular, mas sim um

conjunto de materiais extraordinariamente diversificado, no qual se incluem algumas centenas de

ligas metálicas diferentes, que se distinguem em termos de composição química, microestrutura,

propriedades e, naturalmente, domínios de aplicação (Colaço, 2005).

Consoante a composição química e a temperatura a que está submetido durante o processo de

fabrico, o aço pode apresentar diferentes microestruturas, a que correspondem diferentes

propriedades mecânicas. Os metalurgistas e engenheiros de materiais sistematizam essas fases

termodinamicamente distintas em diagramas, a que designam diagramas de equilíbrio de fases.

O estudo dos diagramas de fases permite compreender em que medida as variações do teor dos

vários elementos de liga nos aços, associada às variações de temperatura durante o processo de

fabrico, resultam na obtenção de diferentes propriedades, e dessa forma, possibilitam a fabricação

de aços de acordo com diferentes propriedades.

Todos os diferentes materiais que se designam por “aços” têm em comum o facto do seu principal

constituinte ser o ferro, ou seja, os aços são ligas metálicas à base de ferro (Colaço, 2005).

Para além do ferro, outros elementos de liga podem ser adicionados, contribuindo desta forma para

alterar as propriedades do aço ou para lhes conferir determinados atributos. Assim sendo, a adição

de elementos de liga nos aços inoxidáveis, tem o objetivo de promover mudanças na microestrutura

do material, que se reflete posteriormente nas suas propriedades macroscópicas físicas e

mecânicas, permitindo alterar algumas das principais propriedades do aço ou mesmo conferir-lhe

alguns atributos, tais como a diminuição ou aumento do ponto de fusão do metal, aumento da

dureza, aumento da resistência mecânica e outras características desejadas de acordo com o uso do

metal (Colaço, 2005).

8

Apesar do elevado número de elementos de liga que podem entrar na composição química de um

aço, este pode ser apresentado de uma forma relativamente simples. Existe uma matriz rica em

ferro, que confere tenacidade ao material, que é reforçada por uma dispersão de carbonetos mais

duros e frágeis. Assim, os elementos que entram na constituição dos aços podem ser divididos em

dois conjuntos principais, os elementos formadores da matriz e os elementos que, conjuntamente

com o carbono, formam carbonetos de reforço (Colaço, 2005).

2.2.1. Propriedades do ferro puro

O ferro é um metal sólido à temperatura ambiente. Quer isto dizer que num pedaço de ferro, os

átomos estão ligados entre si por uma ligação química forte, que se designa por ligação metálica.

Este tipo de ligação, comum a todos os compostos que designamos por metais, têm a particularidade

de todos os átomos partilharem entre si os seus eletrões mais externos, formando uma banda de

eletrões livres, denominada de banda de valência, que é responsável por manter a coesão do

conjunto (Colaço, 2005).

A ligação metálica mantém os átomos de ferro dispostos de uma forma organizada no espaço. Esta

organização espacial dos átomos designa-se por estrutura cristalina. Espacialmente os átomos de

ferro estão dispostos segundo uma geometria cúbica. Analisando um cubo, à temperatura ambiente,

veríamos oito átomos de ferro ocupando os oito vértices e um átomo ocupando o centro do cubo.

Essa disposição arrumada dos átomos designa-se por estrutura cúbica de corpo centrado (CCC),

Figura 2.1 (a). Esta fase designa-se por ferrite, ou ferro α, e pode conter átomos de outras espécies

nela dissolvidos (Colaço, 2005).

Visto que o ferro funde a 1539⁰C, ocorrem diversas transformações no mesmo quando a temperatura

aumenta desde a temperatura ambiente até aos 1539⁰C. A 912⁰C os átomos de ferro alteram a

geometria de arrumação, onde oito átomos de ferro continuam a ocupar os oito vértices do cubo,

Figura 2.1 - Estrutura cristalina do ferro.

(a) Célula estrutural cúbica de corpo centrado (Tamb < T < 912ºC); (b) Célula estrutural cúbica de faces centradas

(912ºC < T < 1394ºC) (Colaço, 2005).

9

mas nesta fase deixa de existir um átomo central passando a haver seis novos átomos no centro de

cada uma das faces do cubo. Ao ultrapassar os 912⁰C a estrutura cristalina do ferro altera-se,

passando a ser cúbica de faces centradas (CFC), como representa a Figura 2.1 (b). Esta fase é

designada por austenite, ou ferro ɣ, e é uma fase com maior compacidade e mais densa do que a

ferrite. Esta é a razão pela qual a transformação de ferrite em austenite, no aquecimento, implica

uma contração do ferro, que pode ter algumas implicações tecnológicas importantes, como é o caso

de existência de acumulações de tensões internas, distorções, fissurações (Colaço, 2005).

À medida que se aumenta a temperatura, os átomos de ferro rearranjam-se uma vez mais antes do

ponto de fusão ocorrer. A 1394⁰C, os átomos de ferro reagrupam-se novamente numa estrutura

cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), ou ferro α. Estas alterações da estrutura cristalina do ferro

durante o aquecimento até à fusão são designadas por transformações alotrópicas e influenciam

bastante as propriedades dos aços (Colaço, 2005).

Conclui-se, portanto, que o ferro tem como característica essencial a existência de duas formas

alotrópicas diferentes, dependentes da temperatura, devido às alterações que ocorrem na sua rede

cristalina tanto no aquecimento como no arrefecimento (Costa, 1971).

2.2.2. Liga Ferro-Carbono

O ferro puro é pouco interessante do ponto de vista das suas propriedades mecânicas, pois é um

material excessivamente macio e apresenta reduzida resistência mecânica. Contudo, a adição de

pequenas proporções de carbono altera radicalmente as propriedades mecânicas do ferro (Colaço,

2005).

O átomo de carbono tem uma massa quatro vezes e meia inferior à massa do ferro e um volume

vinte e sete vezes inferior. Visto que o átomo de carbono é consideravelmente mais pequeno que o

átomo de ferro, os átomos de carbono ocupam os interstícios entre os átomos de ferro. Esses

átomos de carbono passam então a funcionar como pequenos obstáculos ao movimento das

deslocações resultando desta forma, numa maior tensão de cedência do material. A este mecanismo

é designado por endurecimento por solução sólida (Colaço, 2005).

Segundo (Costa, 1971), a característica típica das ligas ferro-carbono é a existência de dois sistemas

sobrepostos, um estável e outro metaestável, conforme se representa no diagrama de equilíbrio

ferro-carbono (Figura 2.2).

A diferença entre o sistema estável e metaestável é muito relativa, devido ao facto do grau de

estabilidade desses sistemas ser influenciado por diversos fatores, sobretudo pela temperatura e

pela presença de elementos de liga (Costa, 1971).

A Figura 2.2 apresenta o diagrama de equilíbrio de fases Fe-C com as respetivas estruturas

cristalinas devidas a transformações alotrópicas do aço. Estas transformações apenas ocorrem

segundo o diagrama de equilíbrio representado na Figura 2.2, se foram efetuadas lentamente. Se o

10

arrefecimento for rápido, será necessário recorrer a diagramas de transformação isotérmica

(diagrama TTT – Tempo, Temperatura, Transformação) ou ao diagrama de arrefecimento contínuo

para analisar as transformações [s5].

A análise do diagrama de equilíbrio de fases Fe-C permite compreender, como a variação do teor de

carbono, quando associado a um aquecimento ou arrefecimento, pode influenciar a estrutura

cristalina dos aços e de que forma pode alterar as suas propriedades (Tschiptschin, 2002).

Figura 2.2 – Diagrama de equilíbrio e constituintes das ligas ferro-carbono até 6,69%C (Seabra, 1995).

------ Sistema metaestável; - - - Sistema estável.

Segundo (Costa, 1971), ao utilizar o diagrama de equilíbrio é necessário ter em consideração os

seguintes pontos:

os aços comerciais contêm, além do carbono, outros elementos que modificam a

temperatura e as composições indicadas nos diagramas;

a maioria dos aços, quando submetidos a processos de aquecimento e arrefecimento

bruscos, transformam-se, a temperaturas muito diferentes das de equilíbrio, originando

microestruturas diferentes das que são apresentadas no diagrama de equilíbrio de fases

Fe-C.

11

O campo austenítico, ou ferro ɣ, corresponde à solução sólida de carbono em ferro com estrutura

atómica cúbica de faces centradas (CFC), existente entre as temperaturas de 912⁰C e 1394⁰C. Estes

aços possuem elevada ductilidade e tenacidade [s6].

O campo ferrítico, designado no diagrama como ferro α, corresponde à solução sólida de carbono em

ferro com estrutura atómica cúbica de corpo centrado (CCC), existente da temperatura ambiente até

912⁰C [s6]. Assim sendo, à temperatura de 912ºC ocorre uma transformação alotrópica em que o

ferro passa de uma estrutura cristalina CCC para uma estrutura CFC (Colaço, 2005)

Segundo (Ailton, 2013), a estrutura CFC do ferro ɣ apresenta melhor resistência à fluência que a

estrutura CCC do ferro α, sendo esta a razão pela qual os aços austeníticos têm grande resistência à

fluência.

Analisando a Figura 2.3 verifica-se que a fase ferrítica, ou ferro α, aparece isolada apenas para

teores de carbono inferiores a 0,1%. Em aços cujo teor de carbono é superior a 0,1%, ocorre a

precipitação da cementite (Fe3C). A precipitação de cementite ocorre de forma alternada com a ferrite

formando uma estrutura lamelar designada por perlite (Figura 2.3) (Tschiptschin, 2002).

Figura 2.3 - Diagrama de equilíbrio de fases Fe-C (Tschiptschin, 2002).

Quando o teor de carbono é inferior a 0,1%, o aço contém apenas a fase ferrítica sendo desta forma

um aço muito macio e dúctil. Se o teor de carbono se limitar entre os 0,1% e 0,8%, existe um

aumento da quantidade de perlite e uma diminuição da quantidade de ferrite (Figura 2.3).

Segundo (Costa, 1971), os elementos de adição que alteram a forma do diagrama de equilíbrio de

fases Fe-C podem classificar-se em dois tipos, A e B.

Tipo A – ou gamagéneos - Estabilizam a austenite;

Tipo B – ou alfagéneos – Estabilizam a ferrite.

12

2.2.3. Tratamentos térmicos e Mecânicos

A utilização do aço como material estrutural assenta sobretudo na sua resistência mecânica e

ductilidade. Estas propriedades dependem essencialmente da composição química e da história

térmica e mecânica do aço (Colaço, 2005). Estes dois últimos aspetos serão abordados neste ponto.

O tratamento térmico pode ser definido como o aquecimento ou arrefecimento controlado dos metais

realizado com a finalidade de alterar propriedades físicas e mecânicas, sem contudo, alterar a forma

final do produto (Tschiptschin, 2002).

No que diz respeito aos tratamentos mecânicos, estes correspondem a processos tecnológicos em

que o material é sujeito a ações mecânicas que provocam deformações plásticas ou aumento de

tensões (Colaço, 2005).

2.2.3.1. Tratamento térmico

Os tratamentos térmicos dos aços podem ser definidos como um conjunto de operações envolvendo

o aquecimento e arrefecimento do material, em estado sólido, visando obter uma determinada

microestrutura que resulta da alteração de determinado conjunto de propriedades, mecânicas ou

outras, do material (Colaço, 2004).

Os tratamentos térmicos originam frequentemente o aumento da resistência do material. Num

mesmo aço, dependendo do tratamento térmico utilizado, é possível obter níveis de resistência

mecânica, dureza, ductilidade e tenacidade muito variadas (Tschiptschin, 2002). Assim sendo, para

obter este conjunto de propriedades poderá ser necessário submeter o aço a um tratamento térmico

de têmpera e revenido (Colaço, 2004).

Segundo (Colaço, 2004), se a partir da temperatura em que o aço é formado apenas por austenite,

que depende da sua composição química, mas que tipicamente ronda os 1000⁰C, este for arrefecido

rapidamente até à temperatura ambiente, o carbono não terá tempo de precipitar e ficará

“aprisionado” na rede cristalina do ferro, distorcendo-a. Esta fase, com a estrutura cristalina

“distorcida” designa-se por martensite. A dureza da martensite é tanto maior quanto maior é o teor

em carbono (Colaço, 2005). O tratamento térmico que consiste em elevar a temperatura do aço até à

temperatura de austenitização, seguindo-se o arrefecimento rápido até à temperatura ambiente

designa-se por têmpera. O aparecimento de martensite origina um aumento da dureza e da

resistência mecânica do aço, no entanto, torna-o frágil (Colaço, 2004).

Assim, se após a austenitização, a taxa de arrefecimento for superior a uma determinada taxa crítica,

forma-se a martensite. Essa taxa crítica depende da composição química de cada aço. Os

engenheiros metalúrgicos compilam essa informação em diagramas designados por diagramas TTT

(tempo, temperatura e transformação) (Colaço, 2005).

13

Os elementos de liga podem dividir-se entre alfagéneos e gamagéneos, consoante expandem o

domínio ferrítico ou o domínio austenítico, respetivamente. Todos os elementos carburígenos são

alfagéneos, à exceção do manganês, enquanto que o carbono e todos os elementos formadores da

matriz são gamagéneos. A seriação que se segue apresenta por ordem decrescente o efeito dos

elementos de liga na temperabilidade do aço, sendo C > V > Mo > Cr > Mn > Si > Cu > Ni. Por outro

lado, a quantidade de martensite obtida após têmpera depende também da temperatura de início da

transformação martensítica (Ms) característica do aço, sendo que todos os elementos de liga baixam

a temperatura Ms (Colaço, 2005).

O revenido do aço é um tratamento térmico, que consiste num aquecimento a temperaturas da

ordem dos 300 a 500⁰C, variável em função da composição do aço, que é efetuado após a têmpera.

Este tratamento permite eliminar a austenite residual, que surge no caso da temperatura de fim da

transformação martensítica (Mf) ser inferior à temperatura ambiente, e otimizar o compromisso entre

a dureza e a tenacidade do material. Durante o revenido, ocorre a diminuição da dureza do material e

o aumento da sua tenacidade, visto a martensite ser uma fase relativamente frágil. No caso dos aços

com teor de crómio superior a 8%, como é o caso dos aços inoxidáveis, verifica-se que a dureza do

material não baixa significativamente quando revenido a temperaturas até 500⁰C. Esta resistência ao

revenido é causada pela precipitação do carboneto Cr7C3. As adições de Vanádio e de molibdénio

permitem aumentar a resistência ao revenido do aço. Este tipo de aços resistentes ao revenido são

particularmente úteis em aplicações onde exista uma probabilidade elevada de se atingirem

temperaturas elevadas em serviço (Colaço, 2005).

2.2.3.2. Tratamentos mecânicos

A deformação plástica é uma deformação permanente do material que resulta da passagem do aço

pela tensão de cedência. Passada a tensão de cedência de uma liga metálica, inicia-se o

escorregamento dos átomos uns sobre os outros à custa do movimento e criação de deslocações.

Desta forma, à medida que a deformação plástica contínua, a densidade de deslocações aumenta e

uma rede cada vez mais complexa de deslocações surge na rede cristalina do material. O aumento

de densidade de deslocações vai tornando cada vez mais difícil o movimento das próprias

deslocações, uma vez que estas começam a interagir umas com as outras. Daí resulta que a

deformação plástica dos aços à temperatura ambiente não ocorra a tensão constante, ou seja, o aço

sofre encruamento (Colaço, 2005). O encruamento pode também ser chamado de trabalho a frio,

pois este fenómeno acontece em temperaturas abaixo da temperatura de recristalização.

O encruamento das ligas metálicas, e dos aços em particular, tem uma consequência importante,

sendo que, a resistência mecânica pode ser aumentada fazendo uma pré-deformação acima do

limiar de cedência (Colaço, 2005).

Este tratamento mecânico, utilizado frequentemente em aços de construção, é por vezes designado

por pré-deformação e dele resulta um aumento da resistência do material (Colaço, 2005).

14

Relativamente aos aços pré-deformados é importante ter em consideração dois aspetos. Por um

lado, a pré-deformação resulta também numa diminuição da tenacidade do aço, ou seja, da

capacidade de absorção de energia do material quando submetido a impactos violentos. Por outro

lado, o aço pré-deformado quando submetido a temperaturas da ordem de grandeza de algumas

centenas de graus (tipicamente entre os 300 e 600⁰C) recristaliza, ou seja, a rede de deslocações

criada durante a deformação plástica a que o material foi submetido é eliminada. Em consequência,

o material amacia e a tensão de cedência do material regressa ao seu valor original. Desse modo, os

aços pré-deformados são de difícil soldabilidade, uma vez que na vizinhança da soldadura, ocorre

amaciamento e uma diminuição das propriedades mecânicas do material (Colaço, 2005).

2.3. Os elementos de liga nos aços inoxidáveis

2.3.1. Considerações gerais

Os aços inoxidáveis são, basicamente, ligas de ferro e crómio, em que o crómio é o elemento de liga

mais importante, dado que é o responsável pela formação de uma película superficial aderente e não

porosa, denominada de película passiva, responsável pela elevada resistência à corrosão deste tipo

de aços.

Tal como o carbono, alguns elementos de liga são solúveis no ferro α, ou fase ferrítica, dando origem

a soluções sólidas com o ferro e produzindo ligas com melhor resistência à tração, ductilidade e

tenacidade [s5]. A forma como os átomos dos elementos de liga se dispõe durante o processo de

solidificação, condiciona as características finais do aço.

Estruturalmente, a adição dos elementos liga quase sempre altera a temperatura da transformação

do ferro ɣ para o ferro α. Outro efeito dos elementos de liga é a melhoria da dureza resultante da

transformação austenite-ferrite [s5].

Seguidamente é realizada uma resenha das propriedades conferidas por cada um dos elementos de

liga que podem estar presentes na composição dos aços inoxidáveis.

2.3.2. Crómio

O crómio é um elemento alfagéneo e desempenha um papel fundamental nos aços inoxidáveis. É

necessário um teor mínimo da ordem de 10,5% de crómio para que se forme a película passiva de

crómio estável, suficiente para proteger um aço contra a corrosão (Figura 2.4). A resistência à

corrosão dos aços inoxidáveis aumenta com o incremento do teor de crómio (IMOA, 2009).

15

Figura 2.4 - Diagrama esquemático da formação da camada passivadora de Óxido de Crómio na superfície dos aços

inoxidáveis [s8].

O princípio dos aços inoxidáveis baseia-se, segundo uma teoria geralmente aceite, no facto do

crómio ter a propriedade de formar, na presença de oxigénio, uma fina camada superficial de óxido

de crómio (muitas vezes a sua espessura é a de uma molécula), caracterizada por uma excecional

resistência a ataques dos agentes químicos (Pinho, 2012).

Segundo (IMOA, 2009), o crómio é o elemento de liga responsável pela formação de ferrite, pois a

adição deste elemento promove a estrutura cúbica de corpo centrado (CCC) do ferro. Para teores

elevados de crómio, é necessário maior teor de níquel para que se possa formar uma estrutura

austenítica ou duplex (austenítica-ferrítica). Normalmente, o teor mínimo de crómio nos aços

inoxidáveis austeníticos é de 16% e nos aços inoxidáveis duplex é de 20%. O crómio é também o

elemento de liga responsável pelo aumento da resistência à corrosão a altas temperaturas.

Por outro lado, a adição de crómio nos aços tem como função promover a formação de carbonetos,

aumentar a temperabilidade, e aumentar a resistência à corrosão. Por outro lado, a adição de crómio

restringe a gama de temperaturas em que a austenite se forma e origina um aço ferrítico (Garson,

1970).

2.3.3. Níquel, Manganês e Azoto

O níquel é um elemento de liga gamagéneo, logo tem a função de estabilizar a austenite, onde

promove uma mudança da estrutura cristalina do aço inoxidável de cúbica de corpo centrado (CCC),

ou fase ferrítica, para cúbica de face centrada (CFC), ou fase austenítica, como se pode verificar na

Figura 2.5 (IMOA, 2009).

Figura 2.5 - O incremento de níquel nos aços inoxidáveis altera a sua microestrutura de ferrítica (à esquerda) para duplex (no

centro) para austenítica (à direita) (IMOA, 2009).

16

O níquel por si só possui excelente resistência à corrosão em diversos meios, e a sua estrutura

cristalográfica e propriedades mecânicas, tornam adequado para ser utilizado como base de diversas

ligas metálicas e com propriedades específicas para as aplicações desejadas (Pinho, 2012).

Este elemento aumenta a penetração de têmpera e a tenacidade dos aços e diminui a

condutibilidade térmica e elétrica dos mesmos (Soares, 2002).

Os aços inoxidáveis ferríticos contêm um teor de níquel muito baixo, os aços inoxidáveis duplex

contêm um teor de níquel compreendido entre 1,5% a 7% e os aços inoxidáveis austeníticos da série

300 contém um teor de pelo menos 6% de níquel. A adição de níquel retarda a formação de fases

intermetálicas prejudiciais nos aços inoxidáveis austeníticos. É a estrutura cristalina cúbica de faces

centradas (CFC) a responsável pela excelente tenacidade dos aços inoxidáveis austeníticos (IMOA,

2009).

De um modo geral, concomitantemente com a sua ação caracteristicamente gamagénea, o níquel

tem por efeito baixar as temperaturas de transformação e retardar as transformações, bem como

expandir o domínio austenítico do aço (Castro e Sequeira, 1971).

O azoto, à semelhança do níquel, é um elemento estabilizador da austenite (Tseng, Liou e Tsai,

2003). Este aumenta a temperatura na qual a austenite se começa a formar a partir da ferrite (IMOA,

2009).

Segundo (IMOA, 2009), o azoto aumenta a resistência à corrosão, aumenta significativamente a

resistência mecânica e tenacidade dos aços inoxidáveis.

Os principais efeitos do manganês são retardar as transformações e estabilizar a austenite. As

pequenas adições de manganês aos aços com teores de 12 a 15% de crómio têm um efeito menos

marcado do que as de níquel. No entanto, adições de 1 a 2% de manganês parecem aumentar a

capacidade de endurecimento e melhorar a resistência e a resiliência de aços com 15 a 20% de

crómio e elevado teor em carbono (2 a 3%). Nos aços com teores em crómio inferiores a 15% e

teores em carbono de 0,1%, a austenite apenas é totalmente retida para teores em manganês

superiores a 15% e temperados a temperaturas superiores a 1100⁰C (Castro e Sequeira, 1971).

2.3.4. Silício e Alumínio

O silício é um elemento alfagéneo em que, para aços com teores de crómio de 12 a 15% e

percentagem de silício até 4%, o seu efeito consiste essencialmente em diminuir a temperabilidade,

obtendo-se a máxima dureza para mais altas temperaturas de têmpera. A adição de 1% de silício a

estes aços leva-os a comportarem-se como se na realidade possuíssem mais 2 ou 3% de crómio

(Castro e Sequeira, 1971).

Por solução sólida, o silício é um dos elementos mais efetivos a conferir resistência mecânica à

ferrite (Castro e Sequeira, 1971).

17

O alumínio tem, no que diz respeito à capacidade de têmpera e temperaturas de transformação, um

efeito semelhante ao silício. A adição de alumínio aos aços de crómio tem tido, como principal

objetivo, alargar a zona de temperaturas onde estes são utilizáveis em boas condições de resistência

à corrosão a altas temperaturas (Castro e Sequeira, 1971).

2.3.5. Molibdénio e Tungsténio

O molibdénio e o tungsténio têm funções similares, sendo a opção por um ou por outro, tomada

essencialmente com base em critérios de ordem económica (Colaço, 2005).

O molibdénio e o tungsténio são, tal como o silício e o alumínio, elementos alfagéneos. A sua ação

como soluto numa matriz ferrítica é particularmente importante (Castro e Sequeira, 1971). O

molibdénio é um elemento que atua como estabilizador da fase ferrítica e possui grande influência na

passividade e na resistência química dos aços inoxidáveis, sobretudo na presença de cloretos.

Segundo (Ailton, 2013), os aços que contém molibdénio na sua composição têm melhor resistência à

fluência e melhor resistência à corrosão, principalmente em meios ácidos, do que os restantes aços

austeníticos, sendo, porém, bastante mais caros.

O molibdénio forma ferrite e também aumenta a tendência de um aço inoxidável formar fases

intermetálicas prejudiciais. Desta forma, não se devem adicionar teores de molibdénio superiores a

7,5% nos aços inoxidáveis austeníticos e 4% nos aços inoxidáveis duplex (IMOA, 2009). O

molibdénio, quando associado ao crómio, tem um papel fundamental na estabilidade da película

passiva aquando da presença de cloretos [s6].

2.3.6. Vanádio, Nióbio e Titânio

O vanádio é um elemento de liga comum nos aços que contêm crómio, concebidos para trabalharem

a altas temperaturas. O nióbio e o titânio são fortemente inibidores da têmpera dos aços que contêm

crómio, impedindo a têmpera parcial dos aços ferríticos (Castro e Sequeira, 1971).

O nióbio, quando usado em conjunto com o vanádio, dá origem a condições de resistência à fluência

dez vezes maiores do que as obteníveis com qualquer um deles quando usado isoladamente

(Argent, Niekerk e Redfern, 2012). Estes dois elementos estabilizadores que, quando acrescentados

aos aços austeníticos impedem o empobrecimento de crómio na matriz via precipitação em forma de

carbonetos durante o aquecimento e/ou arrefecimento lento em torno de 700ᴼC, que provocaria uma

diminuição da resistência local à corrosão [s6].

O nióbio e o titânio são elementos que em associação com o carbono, formam carbonetos mais

estáveis que o carboneto de crómio. A função destes elementos é precisamente formar esses

18

carbonetos, diminuindo assim a quantidade de carbono disponível para reagir com o crómio,

atenuando desta forma a ocorrência de corrosão intergranular [s6].

2.3.7. Considerações finais

Como já se referiu anteriormente, o termo “aço” encontra-se associado a um vasto conjunto de ligas

metálicas, em que a diversidade de elementos de liga e suas possíveis combinações podem dar

origem a diversos materiais com uma extensa gama de propriedades químicas, físicas e mecânicas.

No entanto, para que um aço possa ser considerado aço inoxidável, este tem que ter na sua

composição química um teor de crómio no mínimo de 10,5%. É a partir deste teor de crómio que se

forma a película passivadora estável de óxido de crómio na superfície do aço, suficiente para

proteger o material contra a corrosão.

Existe um conjunto relativamente vasto de elementos de liga que podem estar presentes na

composição de um aço, quer como consequência do próprio fabrico e refinamento do aço, quer

sendo adicionados propositadamente em pequenas quantidades visando obter determinados

benefícios. Por outro lado, dependendo dos teores de cada elemento, estes também podem

desempenhar funções diferentes nos aços, o que resulta num espetro de propriedades

extraordinariamente diversificado.

No que diz respeito ao crómio, este é o responsável pela formação da ferrite, pois promove a

formação da microestrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC). Para teores de crómio

superiores a 16%, é necessária a presença de um teor de níquel suficientemente elevado para que

se possa formar uma estrutura austenítica. O crómio aumenta a resistência à corrosão dos aços e a

temperabilidade dos mesmos.

Por sua vez, o níquel é por natureza, um estabilizador da austenite, que fomenta a formação da

microestrutura cristalina cúbica de faces centradas (CFC). Este elemento possui, por si só, excelente

resistência à corrosão em diversos meios e boa resistência mecânica. O manganês e o azoto, à

semelhança do que acontece com o níquel, são elementos gamagéneos, logo são elementos que

têm a função de estabilizar a austenite.

Por outro lado, o silício e o alumínio sendo elementos alfagéneos, diminuem a temperabilidade dos

aços. O silício é um dos elementos de liga mais efetivos em conferir resistência mecânica à ferrite.

O molibdénio e o tungsténio são, à semelhança do silício e do alumínio, elementos alfagéneos, onde

a sua ação na matriz ferrítica é particularmente importante, pois estes elementos são bons

estabilizadores da fase ferrítica e possuem grande influência na passividade e na resistência química

dos aços inoxidáveis, nomeadamente na presença de cloretos.

A quantidade e tipo de carbonetos presentes no aço é, naturalmente, função do teor de carbono do

material, mas também do tipo e teor dos elementos de liga que a ele se ligam para formar

19

carbonetos. O crómio, vanádio, nióbio e titânio, quando associados ao carbono, são alguns dos

elementos que promovem a formação de carbonetos.

2.4. Características dos aços inoxidáveis

2.4.1. Considerações iniciais

O aço inoxidável é um material de grande versatilidade, com excelentes características mecânicas

associadas à elevada resistência à corrosão.

Trata-se de um material 100% reciclável, permitindo o desenvolvimento sustentável e a preservação

do meio ambiente. Existe uma grande variedade de aços inoxidáveis, cujas propriedades estão bem

determinadas, assim como os fins a que se destinam (Cunat, 2002).

O aço inoxidável propriamente dito, trata-se de uma liga de ferro e crómio, podendo também conter

níquel, molibdénio e outros elementos, que apresenta propriedades físico-químicas melhoradas em

relação aos aços comuns, sendo a alta resistência à corrosão a sua principal característica. Estes

elementos de liga, em particular o crómio, conferem uma excelente resistência à corrosão

relativamente aos aços carbono. Tal fenómeno é possível, precisamente, porque o crómio presente

na liga oxida-se quando entra em contacto com o oxigénio do ar, formando uma película,

extremamente fina, estável e impermeável, de óxido de crómio (Cr2O3) que se forma na superfície

exposta ao meio. Esta película é denominada camada passiva e tem como função proteger a

superfície do aço contra processos corrosivos.

De acordo com a norma EN 10088-1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3], são

considerados aços inoxidáveis, aqueles que contêm teores de crómio de pelo menos 10,5% e teores

de carbono máximos de 1,2%. Segundo a presente norma, os aços inoxidáveis podem agrupar-se

em cinco principais categorias, consoante a sua composição química e tratamento termodinâmico:

ferrítica, martensítica, endurecíveis por precipitação, austenítica e austenítica-ferrítica que em geral

se designam por duplex. Cada um destes tipos apresenta características mecânicas e de resistência

à corrosão muito específicas, sendo os aços com estrutura austenítica e os aços duplex os que

apresentam características mais adequadas à sua utilização em elementos estruturais,

nomeadamente, como armaduras de betão armado. A Figura 2.6 apresenta a classificação do aço

inoxidável de acordo com o seu teor em crómio e níquel conjuntamente.

20

Figura 2.6 - Classificação dos aços inoxidável de acordo com o teor em crómio e níquel (Euro Inox, 2003).

2.4.1.1. Aços Inoxidáveis – Ferríticos

Nos aços inoxidáveis ferríticos, o crómio é o principal elemento de liga, sendo o seu teor sempre

superior a 16% (Castro e Sequeira, 1971). Estes têm um teor limite de carbono de 0,08% não

exibindo desta forma um endurecimento significativo após o seu arrefecimento. Graças ao seu baixo

teor em carbono, os aços inoxidáveis ferríticos apresentam resistência mecânica relativamente

limitada.

A estrutura metalúrgica dos aços ferríticos (Figura 2.7) confere ductilidade em condições de

produção específicas e a sua estrutura é ferrítica a todas as temperaturas [n3].

A resistência à corrosão dos aços inoxidáveis ferríticos é inferior à dos aços inoxidáveis austeníticos,

sendo, porém, consideravelmente mais económicos por conterem teores de níquel muito baixos

(Pinho, 2012).

Segundo (Ailton, 2013), os aços ferríticos correspondem à fase ferrítica, que se trata de uma solução

sólida de carbono no ferro α, cristalizando-se no sistema cúbico de corpo centrado. Não são

Figura 2.7 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável ferrítico (Ailton, 2013).

21

endurecíveis por tratamento térmico e, basicamente são usados no estado recozido, com uma

estrutura formada por uma matriz ferrítica com carbonetos globulares de crómio. Estes aços

apresentam melhor trabalhabilidade e resistência à corrosão que os aços martensíticos. Possuem

boas propriedades físicas e mecânicas, são magnéticos e resistentes à corrosão atmosférica e a

certos meios agressivos, principalmente oxidantes.

2.4.1.2. Aços Inoxidáveis – Martensíticos

Esta família de aços é muito semelhante à dos aços carbono de baixa liga, possuindo uma

microestrutura típica idêntica à apresentada na Figura 2.8.

Os aços martensíticos contêm teores de carbono compreendidos entre 0,08 e 1%. A sua resistência

mecânica pode ser aumentada consideravelmente por tratamento térmico de arrefecimento, pois a

estrutura metalúrgica martensítica é magnética e frágil [n3]. Este tipo de aços, a alta temperatura são

integralmente austeníticos e podem, por isso, ser endurecidos por têmpera. O teor de crómio varia

entre 12 e 18%. É possível a retenção da austenite, se o teor de crómio for baixo e o teor de carbono

alto (Castro e Sequeira, 1971).

2.4.1.3. Aços Inoxidáveis – Endurecíveis por Precipitação

Os aços endurecíveis por precipitação são aços martensíticos que são sujeitos a um tratamento

térmico de forma a conferir resistência mecânica associada a uma boa resistência à corrosão

atmosférica [n3]. Este tipo de aço inoxidável é normalmente utilizado em construções soldadas (Euro

Inox, 2003)

2.4.1.4. Aços Inoxidáveis – Austeníticos

Nos aços austeníticos, o crómio e o níquel são os principais elementos de liga. A estabilidade da

austenite pode ser aumentada pela adição de elementos de formação da austenite tais como o

Figura 2.8 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável martensítico (Ailton, 2013).

22

carbono, o níquel, o manganês, o cobre e o azoto. Os aços austeníticos possuem boa resistência à

corrosão e a sua resistência mecânica pode ser otimizada através da adição de azoto [n3]. Estes

aços com estrutura metalúrgica austenítica (Figura 2.12), conjugam uma elevada resistência à

corrosão com uma alta resistência mecânica associada a uma elevada ductilidade, sendo desta

forma muito utilizados na indústria da construção.

2.4.1.5. Aços Inoxidáveis – Duplex

Os aços inoxidáveis austenítico-ferríticos ou duplex são uma família de aços com composições que

aliam uma boa resistência à corrosão com uma elevada resistência mecânica, sendo fáceis de

trabalhar (Pinho, 2012).

Os aços inoxidáveis duplex fazem parte de uma classe de materiais com microestrutura bifásica

composta por uma matriz ferrítica e ilhas de austenite, com frações volumétricas aproximadamente

iguais, Figura 2.10. Em consequência de uma estrutura repartida entre a austenite e a ferrite, os aços

duplex têm características comuns a estes dois tipos de aços. A ferrite é responsável pelo aumento

da resistência mecânica, enquanto que a austenite garante a tenacidade e uma melhor resistência à

corrosão (Dobrzanski, 2007).

Figura 2.10 - Microestrutura típica de um aço inoxidável duplex (Solomon e Devine, 1984).

Os aços inoxidáveis duplex são frequentemente separados em três grupos distintos de acordo com

a sua composição química (Senatore, Finzetto e Pereo, 2001):

Figura 2.9 - Estrutura metalúrgica do aço inoxidável austenítico (Ailton, 2013).

23

Aços inoxidáveis duplex de baixa liga, ou pobres: devido ao menos teor de elementos de liga

são materiais mais económicos, não possuem molibdénio na sua composição química;

Aços inoxidáveis duplex de média liga: nesta classe enquadram-se os duplex mais utilizados.

Apresentam resistência à corrosão intermedia entre os aços austeníticos comuns e os aços

inoxidáveis superausteníticos com 5 a 6% de molibdénio;

Aços inoxidáveis duplex de alta liga, normalmente designados por superduplex: apresenta

uma elevada resistência à corrosão relativamente aos aços inoxidáveis superausteníticos

com teores de molibdénio entre 5 a 6%.

Segundo (Solomon e Devine, 1984), a microestrutura duplex pode ser obtida através do

balanceamento dos elementos de liga e de tratamento termomecânico. O balanceamento dos

elementos de liga nos aços inoxidáveis duplex tem por objetivo controlar os teores de elementos

estabilizadores de austenite, ou gamagéneos, tais como o níquel, carbono, azoto e de elementos

estabilizadores da ferrite, ou alfagéneos, tais como o crómio, molibdénio e silício.

Devido à sua elevada percentagem de crómio, complementada pela presença de molibdénio e azoto,

os aços inoxidáveis duplex apresentam elevada resistência à corrosão por picadas (Pinho, 2012).

Os aços inoxidáveis duplex apresentam um baixo teor de carbono e, o aumento de azoto na sua

composição, faz com que tenham uma maior resistência mecânica, uma maior tenacidade e

resistência à corrosão (Eckenrod, 1984).

2.4.1.6. Propriedades químicas dos aços inoxidáveis

Como já se mencionou, o elemento principal responsável pela boa resistência à oxidação é o crómio.

A sua ação é devida à formação de uma fina película de óxido de crómio (Cr2O3) à superfície do

material, no entanto, o óxido de crómio apenas se forma a partir de um determinado conteúdo

mínimo de crómio. É esse mínimo que garante a resistência à corrosão, que segundo a norma EN

10088-1:1995 [n3], toma-se o valor de 10,5%.

De acordo com a norma ASTM 276-10 “Standard specification for stainless steel bars and shapes”

[n4], aquando da escolha do aço a utilizar, deve-se especificar todos os requisitos necessários à sua

caracterização, tais como, a forma, tipo de acabamento, tipo ou designação americanas UNS e AISI

(Tabela 2.1), entre outros.

Consoante a composição química e a temperatura a que está submetido, o aço pode apresentar

diferentes microestruturas, a que correspondem diversas propriedades mecânicas.

O elevado custo dos aços inoxidáveis é a sua principal desvantagem e portanto, a utilização destes

aços em estruturas de betão armado requer uma aplicação muito criteriosa.

24

Tabela 2.1 - Exemplos de alguns requisitos químicos e respetiva designação UNS e AISI [n4].

Designação UNS

*

Designação AISI

**

Composição [%]

Carbono Silício Crómio Níquel Molibdénio

Ferríticos

S40500 405 0,08 1,00 11,5-14,5 0,5 -

S42900 429 0,12 1,00 14,0-16,0 - -

S43000 430 0,12 1,00 16,0-18,0 - -

S44400 444 0,025 1,00 17,5-19,5 1,00 1,75-2,50

Martensíticos

S40300 403 0,15 0,5 11,5-13,0 - -

S41000 410 0,08-0,15 1,00 11,5-13,5 - -

S41040 XM-30 0,18 1,00 11,0-13,0 - -

S41400 414 0,15 1,00 11,5-13,5 1,25-2,50 -

Austeníticos

S30400 304 0,08 1,00 18,0-20,0 8,0-11,0 -

S31600 316 0,08 1,00 16,0-18,0 10,0-14,0 2,00-3,00

S31603 316L 0,03 1,00 16,0-18,0 10,0-14,0 2,00-3,00

S31635 316Ti 0,08 1,00 16,0-18,0 10,0-14,0 2,00-3,00

Austeníticos-ferríticos

S31100 XM-26 0,06 1,00 25,0-27,0 6,0-7,0 -

S31803 - 0,03 1,00 21,0-23,0 4,5-6,5 2,5-3,5

S32101 - 0,04 1,00 21,0-22,0 1,35-1,70 0,1-0,8

S32202 - 0,03 1,00 21,5-24,0 1,00-2,80 0,45

* Classificação Americana: UNS (Unified Numbering System)

** Classificação Americana: AISI (American Iron and Steel Institute)

2.4.2. Características mecânicas

O comportamento mecânico dos aços inoxidáveis e dos aços carbono são relativamente diferentes.

A diferença mais evidente entre estes dois tipos de aço encontra-se no seu diagrama de Tensão-

Extensão. Enquanto o aço carbono apresenta comportamento elástico-linear bem definido até à

tensão de cedência e um posterior patamar de cedência até ao início do endurecimento, o aço

inoxidável apresenta uma curva mais “arredondada” em que não é percetível a posição do ponto

correspondente à tensão de cedência. Os diagramas Tensão-Extensão dos aços inoxidáveis não

apresentam patamar de cedência (Euro Inox, 2006). As diferenças entre os diagramas de Tensão-

Extensão dos aços carbono e dos aços inoxidáveis são visíveis na Figura 2.11.

O aço inoxidável é um material de alta durabilidade aliada a uma favorável resistência mecânica,

pelo que, o conhecimento das suas características e propriedades mecânicas torna-se essencial

para uma escolha mais vantajosa. Por outro lado, as propriedades mecânicas constituem as

características mais importantes dos metais para a sua aplicação nos vários campos da engenharia.

25

Figura 2.11 - Curvas Tensão-Extensão típicas dos aços inoxidáveis e dos aços carbono em condições de teste análogas (Euro

Inox, 2006).

No que diz respeito aos aços inoxidáveis martensíticos, visto estes conterem um teor de carbono

superior ao dos aços inoxidáveis ferríticos, faz com que estes tenham melhores propriedades

mecânicas (Tschiptschin, 2002).

Entre as vantagens relacionadas com o comportamento dos aços inoxidáveis austeníticos destacam-

se a tenacidade, a ductilidade e a resistência ao ataque dos ambientes agressivos. Em consequência

este tipo de material é largamente utilizado em estruturas inseridas em meios corrosivos severos, e

em particular, em estruturas solicitadas a baixas temperaturas (Antunes e Monteiro, 1974).

A resistência à tração e a tensão de cedência dos aços duplex é considerada alta. Em termos de

ductilidade, os aços duplex encontram-se situados entre os tipos ferríticos e austeníticos. A

resistência aumenta e a ductilidade diminui na condição em que são adicionados mais elementos de

liga, especialmente o elemento azoto. A resistência mecânica é uma propriedade a ser salientada

neste tipo de aços inoxidáveis, em parte devido ao efeito combinado da estrutura ferrítica em

aumentar a tensão de cedência e da estrutura austenítica em aumentar o limite de resistência devido

ao endurecimento por deformação (Leite, 2009).

Em termos de resistência mecânica, os aços inoxidáveis duplex poderão atingir o dobro da

conseguida pelos aços inoxidáveis ferríticos. Por outro lado, os aços inoxidáveis duplex têm uma

tenacidade superior aos ferríticos, mas inferior aos austeníticos (Pinho, 2012).

A Tabela 2.2 apresenta o intervalo de valores presentes no enquadramento normativo europeu e

norte-americano, relativos às propriedades mecânicas dos vários tipos de aço inoxidável.

26

Tabela 2.2 - Propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis segundo o enquadramento normativo europeu e norte-americano.

Tipo de Aço Inoxidável

EN 10088-1:1995 [n3] ASTM A276-10 [n4]

Rm [MPa]

Rp0,2

[MPa] Agt [%]

Rm [MPa]

Rp0,2 [MPa]

Agt [%]

Austenítico 450-950 200-430 30-50 485-900 170-860 30-60

Duplex 600-1050 400-650 17-25 620-860 140-415 15-30

Ferrítico 380-750 220-450 14-30 415-520 140-415 15-20

Martensítico 550-1000 205-800 10-20 480-860 275-690 12-20

Em que:

Rm – Tensão de rotura (tensão na força máxima);

Rp0,2 – Tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2%;

Agt – Extensão total na força máxima.

2.4.3. Suscetibilidade à corrosão

A corrosão pode ser definida como a deterioração de um material por ação do meio envolvente,

aliada ou não a esforços mecânicos. No caso dos metais, a corrosão consiste geralmente na sua

oxidação, pelo que se trata de um fenómeno de natureza eletroquímica.

No entanto, a corrosão pode ocorrer de diversas formas, pelo que a correta identificação do tipo de

corrosão é fundamental na avaliação do fenómeno, isto é, no esclarecimento do mecanismo e na

correta aplicação de medidas adequadas de proteção ou tratamento.

Segundo (Fernandes, 2005), praticamente todos os processos de corrosão metálica envolvem a

transferência de carga eletrónica em meio aquoso. Assim, antes de descrever as várias formas de

corrosão, torna-se necessário abordar os fundamentos dos processos eletroquímicos envolvidos

durante o processo de corrosão.

Uma reação de oxidação caracteriza-se pela perda de eletrões, ou, o que geralmente é equivalente,

pelo aumento do número de oxidação de uma dada espécie. O elétrodo onde ocorre uma oxidação

designa-se por ânodo, pelo que a oxidação pode também ser chamada de reação anódica. Por outro

lado, uma reação de redução caracteriza-se pelo ganho de eletrões por uma dada espécie química

ou pela diminuição do seu número de oxidação. O elétrodo onde ocorre uma redução designa-se por

cátodo, pelo que a redução pode também ser chamada de reação catódica (Fernandes, 2005).

Pode-se decompor um processo de corrosão eletroquímica em quatro processos parciais

(Fernandes, 2005):

reação anódica, correspondendo à oxidação do metal originando iões que passam para o

meio corrosivo e eletrões que se acumulam no metal;

27

transporte de eletrões através de um condutor eletrónico (metal), desde o ânodo até ao

cátodo;

transporte de iões através de um condutor iónico (meio corrosivo);

reação catódica, correspondendo à redução de espécies em solução (no meio corrosivo) à

custa dos eletrões entretanto chegados ao cátodo e originando geralmente gases ou

depósitos metálicos.

Por outro lado, existem processos corrosivos que são benéficos e de grande importância na indústria

metalúrgica, como é o caso do processo de oxidação dos aços inoxidáveis que é responsável pela

formação da película protetora de óxido de crómio, Cr2O3 (Gentil, 1996). Segundo (Tula e Helene,

2000), é a pelicula de Cr2O3 formada sobre a superfície do aço que controla o processo, isolando o

aço do meio, e impedindo a participação de outros elementos. Desta forma, as particularidades da

corrosão dos inoxidáveis residem nas condições em que se produz a passivação, assim como na

forma em que se manifesta a corrosão. Durante a passivação, a película de óxido de crómio formada

sobre a superfície do aço é a controladora do processo, isolando o aço do meio, e impedindo a

reação dos outros elementos do aço com o meio exterior. Quebrada essa película protetora, devido à

perda local da passivação, os elementos do aço, nomeadamente o ferro, o crómio e o níquel, entram

em reação com o meio.

As propriedades físicas e químicas dos produtos da reação decorrentes da corrosão são

importantes, pois são estes que podem influenciar a taxa de corrosão. Se os produtos de corrosão

formados são insolúveis e aderentes, como é o caso do óxido de crómio dos aços inoxidáveis, a taxa

de corrosão poderá ser reduzida e eventualmente o processo de corrosão poderá até ser

interrompido. No entanto, a grande maioria dos produtos de corrosão são solúveis, não formando

desta forma, proteção anticorrosiva (Assis, 2000).

Segundo (Tula e Helene, 2000), as particularidades da corrosão de armaduras em aço inoxidáveis

residem nas condições em que se produz a passivação e a repassivação, assim como na forma em

que se manifesta a corrosão.

Segundo (Catarino, 1992), o fenómeno da passivação dos metais é conhecido desde há cerca de

dois séculos. Faraday foi quem primeiro tentou dar uma explicação para a compreensão do

fenómeno de passivação, muito embora tenham ocorrido consideráveis progressos nos últimos anos,

no entanto a discussão acerca da passividade dos metais e ligas contínua em aberto.

Os aços inoxidáveis não são afetados por ar húmido limpo mas sim por ar poluído, como o

encontrado em áreas industriais onde os índices de enxofre são relativamente altos ou em ambientes

marinhos onde sobressaem os altos teores de cloreto (Garson, 1970).

Os aços carbono sofrem um tipo de corrosão generalizada, onde, ao contrário do que acontece com

o aço inoxidável, grandes áreas da sua superfície são afetadas. Atualmente, os aços inoxidáveis são

bastante utilizados devido à sua grande resistência à corrosão e ao seu desempenho satisfatório na

maioria dos ambientes. No entanto, estes estão sujeitos a vários tipos de corrosão que dependem da

28

combinação dos elementos de liga que os compõem e também das condições a que estão sujeitos

(Garson, 1970).

2.4.3.1. Corrosão uniforme

Segundo (Fernandes, 2005), corrosão uniforme ou generalizada é um tipo de corrosão que ocorre

uniformemente em toda a superfície do metal. A perda de material é mais ou menos uniforme num

dado elemento de área e o metal pode perder o seu brilho e tornar-se rugoso. Para a ocorrência de

corrosão uniforme é necessário que a superfície metálica seja uniforme, tanto do ponto de vista da

sua composição como do ponto de vista metalúrgico, e que o meio corrosivo tenha igual acesso a

todas as zonas da superfície do metal. Estas condições raramente se verificam na prática, pelo que a

definição de corrosão uniforme apresenta alguma tolerância face a pequenas heterogeneidades.

A corrosão atmosférica representa, talvez, o mais vulgar exemplo de corrosão uniforme. O outro

exemplo vulgarmente apresentado é o da corrosão do aço em meios ácidos (Fernandes, 2005).

2.4.3.2. Corrosão por picadas

Tal como o nome indica, este tipo de corrosão assume a forma de pequenos pontos localizados. Esta

ocorre em resultado da decomposição local da camada passiva, Figura 2.12 (Euro Inox, 2006).

Figura 2.12 - Fenómeno de corrosão por picadas [s9].

Segundo (Catarino, 1992), a corrosão por picadas é um tipo de corrosão localizada em que o metal é

removido preferencialmente de determinada área da superfície, levando à formação de cavidades.

A corrosão localizada por picadas pode ocorrer como resultado da exposição a ambientes

específicos, nomeadamente, ambientes com altos teores de cloretos. Os ambientes ácidos (pH

baixos) associados a temperaturas elevadas contribuem para os mecanismos de corrosão

localizados. A presença de tensões de tração, seja por meio de carga ou de tensões residuais,

29

fornece as condições para a corrosão sob tensão. Estes mecanismos são todos associados a uma

degradação localizada da camada passiva (Tula e Helene, 2000).

Segundo (Fernandes, 2005), uma vez iniciada uma picada, o seu interior constitui um ânodo de uma

pilha, cujo cátodo é a superfície exterior do metal, revestida pelo seu filme passivo. Tem-se assim,

uma relação muito desfavorável entre áreas anódica e catódica, que leva a um rápido avanço da

picada em profundidade. Esta relação de áreas é tanto mais desfavorável quanto menor for a

densidade de picadas, ou seja, uma só picada pode crescer e aprofundar muito mais rapidamente do

que muitas pequenas picadas, sendo esta última situação menos perigosa.

De entre os aços inoxidáveis, uns apresentam mais resistência à corrosão por picadas do que outros.

Por exemplo, da adição de 2% de molibdénio ao aço inoxidável AISI 304 resulta o aço do tipo AISI

316 que apresenta muito mais resistência a este tipo de corrosão (Catarino, 1992).

2.4.3.3. Corrosão intersticial

Segundo (Fernandes, 2005), a corrosão intersticial, ou corrosão em fendas, é também uma forma de

corrosão localizada que ocorre em zonas com pequenos volumes de solução estagnada, cuja

renovação e oxigenação é difícil, como acontece em fendas entre duas superfícies metálicas. Uma

pequena área do metal dentro da fenda torna-se carente em oxigénio, passando a corroer-se,

enquanto que a restante superfície continua a ser facilmente oxigenada, comportando-se como

cátodo do sistema. O ataque é agravado pela relação desfavorável entre uma pequena área anódica

e uma grande área catódica.

À semelhança do que acontece com a corrosão por picadas, a corrosão intersticial envolve a

destruição localizada da película de óxidos, que é característica nos materiais passivos (Euro Inox,

2006). Contudo, a corrosão intersticial não necessita da presença de iões agressivos, embora possa

ser acelerada caso eles existam. Por outro lado, a ativação deste tipo de corrosão é mais fácil do que

a da corrosão por picadas, pois o potencial necessário à ocorrência de corrosão intersticial é inferior

ao potencial de iniciação de picadas. Assim sendo, e do ponto de vista da engenharia, pode dizer-se

que a corrosão intersticial de aços inoxidáveis em água do mar é mais importante do que a corrosão

por picadas (Fernandes, 2005).

No que respeita à prevenção da corrosão intersticial, esta passa previamente por evitar a ocorrência

de interstícios nas juntas dos materiais. Para tal, devem ser utilizadas soldaduras contínuas em vez

de parafusos ou rebites. A correta seleção de materiais é também fundamental. Os aços inoxidáveis

AISI 316 e AISI 316L (contendo molibdénio) apresentam mais resistência à corrosão que o aço

inoxidável AISI 304 (Fernandes, 2005).

30

2.4.3.4. Corrosão intergranular

Os aços inoxidáveis sofrem corrosão intergranular devido à formação de uma zona empobrecida em

crómio ao longo dos contornos do grão. A formação desta zona empobrecida em crómio denomina-

se por sensitização, devido ao facto do material se tornar mais sensível à corrosão intergranular.

A sensitização dos aços inoxidáveis corresponde à formação de carbonetos complexos de crómio,

devido à combinação do crómio com o carbono livre resultante da decomposição da cementite

(Fe3C). Nos aços austeníticos a sensitização ocorre entre as temperaturas de 450ᴼC a 850ᴼC. Nas

zonas que ficam submetidas a essas temperaturas, é possível que parte do crómio situado nas

proximidades dos limites do grão se combine com o carbono, formando Cr23C6 e deixando as zonas

em redor dos limites do grão empobrecidas em crómio. Visto que é o crómio que torna o aço

“inoxidável” para teores acima dos 10,5%, a sua diminuição junto dos limites do grão leva à

ocorrência de corrosão intergranular (Fernandes, 2005).

Este tipo de corrosão é muito frequente nas zonas soldadas dos aços inoxidáveis (Fernandes, 2005).

A corrosão intergranular é então uma forma de ataque localizado na superfície metálica, na qual

apenas a área situada ao longo dos contornos do grão é corroída, Figura 2.13 [s9]. À medida que a

corrosão se propaga, as propriedades mecânicas do material são profundamente afetadas e pode

ocorrer fratura perante solicitações mecânicas.

Figura 2.13 - Fenómeno de corrosão intergranular [s9].

Existem duas vias possíveis de diminuir o risco de sensitização dos aços inoxidáveis, sendo a

primeira via a adição de pequenas quantidades de elementos estabilizadores (titânio, nióbio e

tântalo) produzindo os aços denominados estabilizados tipos AISI 321, AISI 347 e AISI 348. A

segunda via consiste em reduzir o teor de carbono (Ailton, 2013).

Segundo (Fernandes, 2005), a prevenção deste tipo de corrosão também se pode fazer através de

tratamento a quente da peça após a soldadura, envolvendo um aquecimento acima das temperaturas

de sensibilização, seguido de arrefecimento rápido (têmpera). Neste caso, às altas temperaturas

consegue-se dissolver o carboneto de crómio formado e, com o arrefecimento rápido, não há tempo

para se formarem novamente carbonetos.

31

Por outro lado, os aços inoxidáveis com estrutura duplex têm, em geral, maior resistência à corrosão

intergranular que os aços austeníticos para o mesmo teor de carbono. Tal fenómeno ocorre porque a

fase ferrítica é mais rica em crómio que a fase austenítica, podendo desta forma perder crómio na

formação de carbonetos de crómio e manter ainda teor de crómio em solução sólida suficiente para

resistir a este tipo de corrosão [s9].

A Norma ASTM A262-10: “Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in

Austenitic Stainless Steels” [n5] abrange uma série de práticas padrão para a deteção da

suscetibilidade ao ataque intergranular em aços inoxidáveis austeníticos.

2.4.3.5. Corrosão sob tensão

Segundo (Fernandes, 2005), existem casos em que existe uma forte interação entre o meio

corrosivo, a tensão e os seus efeitos em termos de ataque por corrosão.

Na corrosão sob tensão verifica-se uma ação conjunta da tensão e do meio corrosivo, pelo que a

fratura tem lugar em tempo mais curto do que o esperado pela soma das ações isoladas da tensão e

do meio agressivo. Nem todas as combinações metal/meio são suscetíveis à corrosão sob tensão, o

que a torna num processo extremamente dependente das características do conjunto

material/meio/tensão, Figura 2.14. Tratando-se de um fenómeno localizado, a maior parte do material

não é afetada, no entanto, em algumas zonas formam-se fissuras que vão progredindo. Por sua vez,

dado que este fenómeno ocorre em materiais passivos, nos quais a velocidade de corrosão

generalizada é muito baixa, praticamente não se verifica perda de massa do material, mantendo-se

este aparentemente em bom estado até ao momento em que se observa a sua fratura (Fernandes,

2005).

Figura 2.14 - Rotura causada por processos de corrosão sob tensão [s10].

Assim sendo, o desenvolvimento da corrosão sob tensão exige, como já se referiu, a presença

simultânea de tensões e fatores ambientais específicos. As tensões não necessitam ser muito

elevadas em relação ao limite do material e podem ser devidas à carga e/ou efeitos residuais dos

processos de fabricação tais como a soldagem e o dobramento [s10].

32

Devem ser tomados cuidados redobrados quando os componentes de aço inoxidável com tensão

residuais elevadas são utilizados em ambientes ricos em cloretos como é o caso das piscinas

cobertas e plataformas marítimas [s10].

A prevenção da corrosão sob tensão pode conseguir-se através da diminuição da tensão para

valores abaixo do limite mínimo para ocorrência deste fenómeno (quando este limite existe), por

substituição da liga por outra menos suscetível à corrosão sob tensão (muitas vezes o aço macio é

mais resistente a este tipo de corrosão que os aços inoxidáveis) ou por utilização de revestimentos

de forma a evitar o contacto do metal com o meio (Fernandes, 2005).

Segundo (IMOA, 2009), alguns dos primeiros usos dos aços inoxidáveis duplex foram baseados na

sua resistência à corrosão sob tensão. Quando comparados aos aços inoxidáveis austeníticos, os

aços inoxidáveis duplex apresentam uma resistência à corrosão sob tensão significativamente

melhor.

2.4.3.6. Corrosão galvânica

A corrosão galvânica pode ocorrer quando metais diferentes estão em contacto num eletrólito comum

(por exemplo: chuva, ambientes aquáticos, condensação), Figura 2.15. Se a corrente elétrica flui

entre os dois metais, o metal menos nobre ou com valores de potencial mais baixos (ânodo) corrói-se

a uma velocidade mais rápida do que se os metais não estivessem em contacto (Garson, 1970). A

corrosão galvânica pode, assim, ser reconhecida pela ocorrência de corrosão nas juntas entre metais

diferentes (Fernandes, 2005).

Figura 2.15 - Fenómenos de corrosão galvânica [s10].

A taxa de corrosão depende também das áreas relativas ao contacto dos metais, a temperatura e a

composição do eletrólito, sendo que, quanto maior a área do cátodo em relação ao ânodo, maior a

taxa de ataque. [s10].

Este tipo de corrosão pode ser facilmente evitada através da separação dos dois metais com uma

pintura betuminosa, colocação de anilhas impermeáveis, facilitar a drenagem de juntas, utilização de

materiais não porosos e ter especial atenção à escolha do tipo de parafusos e/ou ligações a utilizar

para unir elementos (Garson, 1970). Deveriam ser evitados os parafusos de aço carbono nos

componentes de aço inoxidável devido à diferença na proporção da área do aço inoxidável para o

33

aço carbono, pois como já se referiu, a taxa de ataque depende da área de contacto, e assim os

parafusos estariam sujeitos a um ataque muito agressivo. Inversamente, a taxa de ataque de um

componente de aço carbono por um parafuso de aço inoxidável seria muito menor [s10].

2.4.4. Considerações finais

De acordo com a norma EN 10088-1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3], os

aços inoxidáveis podem agrupar-se em cinco principais categorias, consoante a sua microestrutura:

ferríticos, martensíticos, austeníticos, endurecíveis por precipitação e austenítico-ferríticos que em

geral se designam por duplex.

Os aços inoxidáveis ferríticos têm na sua constituição um teor de crómio sempre superior a 16% e

um teor de carbono máximo de 0,08%. A resistência à corrosão dos aços inoxidáveis ferríticos é

inferior aos austeníticos e duplex, mas superior aos martensíticos. Possuem também boas

características mecânicas e físicas.

Os aços inoxidáveis martensíticos contêm na sua constituição teores de carbono compreendidos

entre 0,08 e 1% e o teor de crómio varia entre os 12 e os 18%. Os aços inoxidáveis endurecíveis por

precipitação são aços martensíticos que são sujeitos a um tratamento térmico com o fim de conferir

ao aço resistência mecânica associada a uma boa resistência à corrosão atmosférica.

Os aços inoxidáveis austeníticos têm como principais constituintes os elementos crómio o níquel. O

níquel presente na constituição destes aços é o responsável pela estabilização da austenite. Tendo

estes aços uma estrutura essencialmente austenítica, que corresponde a uma microestrutura

cristalina cúbica de faces centradas (CFC), a sua resistência à corrosão é bastante elevada e a sua

resistência mecânica é também consideravelmente boa, tornando assim este tipo de aços uma

solução interessante do ponto de vista da construção.

Os aços inoxidáveis austenítico-ferríticos, ou frequentemente denominados por aços inoxidáveis

duplex, são aços que são capazes de aliar uma elevada capacidade de resistência mecânica a uma

extraordinária resistência à corrosão.

Consoante a composição química e a temperatura a que o aço é submetido durante o processo de

fabrico, este pode apresentar diferentes microestruturas cristalinas, a que correspondem diversas

propriedades químicas, físicas e mecânicas.

Os aços inoxidáveis são geralmente muito resistentes à corrosão e tem um bom desempenho na

maioria dos ambientes. A resistência à corrosão de um determinado aço inoxidável depende

principalmente da sua composição química, o que implica que cada classe de aços inoxidáveis tenha

um desempenho específico quando expostos a um determinado ambiente corrosivo. Desta forma,

deve-se ter especial cuidado na seleção do aço inoxidável para cada tipo de aplicação. Geralmente,

34

quanto maior o nível de resistência à corrosão é necessário, maior o custo do material devido às

diferenças de teor de molibdénio (Euro Inox, 2006).

Posto isto, achou-se indispensável descrever de forma sucinta o fenómeno de corrosão presente nos

aços em geral. Este trata-se, portanto, de um fenómeno de natureza eletroquímica, onde, a reação

de oxidação caracteriza-se pela perda de eletrões. Por outro lado, existem processos corrosivos que

são benéficos para os aços, como é o caso do processo de oxidação dos aços inoxidáveis

responsável pela formação da película protetora de óxido de crómio.

2.5. Conclusões

Como já se referiu, o termo “aço” representa um conjunto de materiais bastante diversificados, onde

se incluem inúmeras ligas metálicas, que conferem ao material uma vasta gama de propriedades.

Por outro lado, todos os aços têm em comum o facto de o seu principal constituinte ser o ferro.

Desde a temperatura ambiente até 912⁰C, os átomos de ferro estão dispostos segundo uma

microestrutura cristalina cúbica de corpo centrado (CCC), que é designada também por ferrite, ou

ferro α. Desde 912⁰C até 1394⁰C, o ferro sofre uma série de transformações e a sua geometria

cristalina altera-se para estrutura cúbica de faces centradas (CFC), designada também por austenite,

ou ferro ɣ. Desde 1394⁰C até ao ponto de fusão, o ferro passa novamente a ter microestrutura cúbica

de corpo centrado (CCC).

No que diz respeito à liga ferro-carbono, visto que o átomo de carbono é consideravelmente mais

pequeno que o átomo de ferro, estes conseguem ocupar os interstícios formados pelos átomos de

ferro conferindo desta forma maior tensão de cedência e capacidade resistente ao material.

Os tratamentos térmicos são processos que por simples aquecimento e arrefecimento são capazes

de alterar determinadas propriedades dos aços. O tratamento térmico de têmpera consiste em

aquecer a peça até uma determinada temperatura, manter constante até que toda a peça esteja a

uma temperatura uniforme e por fim arrefecer de forma rápida até à temperatura ambiente. Este tipo

de tratamento proporciona o aumento da dureza do aço e um aumento da fragilidade do mesmo em

virtude do aumento de dureza. Por outro lado, o revenido do aço é um tipo de tratamento térmico que

se faz nos aços já temperados, com a finalidade de diminuir a sua fragilidade e torná-lo desta forma

menos quebradiço e mais resistente ao choque. Este processo consiste no aquecimento da peça até

uma dada temperatura seguido de um arrefecimento.

Os tratamentos mecânicos correspondem a processos tecnológicos que têm a função de conferir aos

aços maior resistência mecânica através de aplicação de ações mecânicas que promovem

deformações plásticas.

No que diz respeito aos elementos de liga, convém notar que, estes elementos quando usados em

conjunto podem originar nos aços propriedades ligeiramente diferentes das que lhes dariam se

35

usados isoladamente. No entanto, como já se mencionou ao longo do presente capítulo, o crómio é o

elemento de liga mais importante quando falamos de aços inoxidáveis.

Segundo a norma EN 10088-1:1995 [n3], para que um aço possa ser qualificado como aço

inoxidável, é fundamental que possua na sua composição química um teor de crómio mínimo de

10,5% e um teor de carbono máximo de 1,2%, de modo a criar as condições necessárias para a

formação da camada protetora de óxido de crómio que confere a este tipo de aços uma maior

resistência à corrosão.

Os elementos de liga gamagéneos, como é o caso do níquel, manganês e azoto, têm a função de

estabilizar a austenite dos aços promovendo desta forma uma microestrutura cristalina cúbica de

faces centradas (CFC). São elementos que conferem boa resistência à corrosão e boas propriedades

mecânicas.

Por outro lado, os elementos de liga alfagéneos, como é o caso do silício, alumínio, molibdénio e

tungsténio, têm a função de diminuir a temperabilidade dos aços, conferindo-lhes maior resistência

mecânica quando trabalhados a altas temperaturas. No caso do molibdénio e do tungsténio, estes

têm também a função de melhorar a resistência à fluência dos aços e a sua resistência à corrosão,

estabilizando a camada passiva protetora dos aços inoxidáveis, nomeadamente em ambientes ricos

em cloretos.

Em suma, as propriedades físicas, químicas e mecânicas dos aços dependem, para além da

quantidade de elementos de liga adicionados à composição dos aços, da história térmica e mecânica

a que estes estão sujeitos no momento de fabricação.

De acordo com a norma EN 10088-1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3], os

aços inoxidáveis podem agrupar-se em cinco principais categorias, consoante a sua microestrutura:

ferríticos, martensíticos, endurecíveis por precipitação, austeníticos e austenítico-ferríticos que em

geral se designam por duplex.

No que diz respeito aos aços ferríticos, estes caracterizam-se por possuírem teores de carbono

extremamente baixos e teores de crómio sempre superiores a 16%, o que se traduz em aços com

capacidades resistentes relativamente limitadas. A resistência à corrosão dos aços inoxidáveis

ferríticos é superior à dos aços martensíticos, mas inferior à dos aços austeníticos e duplex. Este tipo

de aços é o mais económico devido ao facto do seu teor em níquel ser muito reduzido.

Os aços inoxidáveis martensíticos contêm teores de carbono superiores ao dos aços inoxidáveis

ferríticos, traduzindo-se por sua vez numa maior resistência mecânica. No entanto, a sua resistência

mecânica pode ser aumentada consideravelmente através de tratamentos térmicos, dando assim

origem a outro tipo de aços inoxidáveis designado por aços endurecíveis por precipitação.

Os aços inoxidáveis austeníticos são os mais utilizados na construção civil. Estes apresentam uma

estrutura cristalina austenítica à temperatura ambiente e, geralmente, contêm quantidades

relativamente elevadas de níquel. Esta classe de aços apresenta elevada ductilidade e oferecem

uma boa resistência à corrosão.

36

Os aços inoxidáveis duplex têm uma microestrutura mista e conseguem combinar as melhores

propriedades dos grupos austeníticos e ferríticos. Comparando com o grupo austenítico, os duplex

apresentam maior força mecânica, mesma resistência à corrosão ou superior, dependendo do teor

de molibdénio.

Como já se referiu anteriormente, as propriedades químicas, físicas e mecânicas dos aços

inoxidáveis estão diretamente relacionadas com a composição química e história térmica a que estes

estão sujeitos durante o processo de fabrico.

37

3. Enquadramento normativo dos aços inoxidáveis

3.1. Considerações gerais

O começo da utilização do aço na construção civil, no início do século XIX foi uma consequência

natural do desenvolvimento de tecnologias para a produção industrial de grandes quantidades de aço

de forma economicamente viável. O considerável aumento da produção deste material para as

grandes indústrias, inclusive, para a indústria da construção, deu origem à necessidade de

estabelecer requisitos com o objetivo de normalizar a produção do material segundo determinados

padrões. As atuais designações dos vários tipos de aços inoxidável estão definidas na norma ISO

15510:2010 “Stainless Steel – Chemical composition” [n6], e podem ser consultadas no Anexo A. A

Tabela 3.1 apresenta a designação adotada para três aços inoxidáveis, de acordo com o

estabelecido em diferentes documentos normativos.

Tabela 3.1 – Exemplos de designações internacionais de três aços inoxidáveis [n6].

Designação ISO EN UNS AISI

X5CrNi18-9 4301-304-00-I 1.4301 S30400 304

X3CrNiMo17-12-3 4436-316-00-I 1.4401 S31600 316

X6CrNiMo26-4-2 4480-329-00-U 1.4480 S32900 329

A normalização no âmbito dos aços inoxidáveis é importante para a classificação e especificação

química e mecânica destes aços. Estas normas são essenciais para orientar laboratórios,

metalurgias, fabricantes de produtos, projetistas e qualquer outro usuário final do aço inoxidável.

Neste âmbito, a dissertação procede à análise do enquadramento normativo europeu e norte-

americano existente no domínio dos aços inoxidáveis, com aplicação mais direta no âmbito da

utilização dos aços inoxidáveis em estruturas.

3.2. Normalização europeia

A norma europeia mais relevante no domínio dos aços inoxidáveis é a EN 10088. Esta norma é

composta por três partes:

EN 10088-1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3];

EN 10088-2:1995 “Stainless Steels – Part 2: Technical delivery conditions for sheet/plate and

strip for general purposes” [n7];

EN 10088-3:1995 “Stainless Steels – Part 3: Technical delivery conditions for semi-finished

products, bar, rods, and section for general purposes” [n8].

38

EN 10088-1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3]

A EN 10088-1:1995 [n3], lista e descreve os vários tipos de aços inoxidáveis existentes,

apresentando a sua composição química e algumas propriedades físicas, tais como o módulo de

elasticidade e a densidade.

A presente norma considera que aços com pelo menos 10,5% de crómio e teores máximos de 1,2%

de carbono são considerados aços inoxidáveis, e agrupa-os em cinco categorias, estabelecidas

tendo em atenção a microestrutura dos aços: ferríticos, martensíticos, endurecíveis por precipitação,

austeníticos e austenítico-ferríticos (também designados por duplex).

O Anexo B apresenta a composição química dos aços ferríticos, martensíticos, austeníticos e duplex

e o Anexo C apresenta as propriedades físicas dos mesmos aços.

Os aços inoxidáveis ferríticos têm teores limites de carbono de 0,08%. Devido ao baixo teor de

carbono, estes aços não apresentam endurecimento significativo após a têmpera [n3].

Os aços inoxidáveis martensíticos têm teores de carbono ligeiramente mais elevados que os aços

inoxidáveis ferríticos, podendo mesmo ser superior a 1%. A sua resistência mecânica pode ser

aumentada consideravelmente através de tratamentos térmicos de têmpera, dando assim origem a

aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação [n3].

Os aços inoxidáveis austeníticos têm como elementos de liga mais importantes o crómio e o níquel.

A microestrutura destes aços é, como o nome indica, essencialmente austenítica (ferro ɣ), cuja

presença de ferrite (ferro δ) é possível apenas em altas temperaturas. A austenite metastável pode

ser transformada em martensite por deformação plástica e/ou por arrefecimento a baixa temperatura.

Por outro lado, a estabilidade da austenite pode ser aumentada através da adição de determinados

elementos de liga, como é o caso do carbono, níquel, manganês, azoto e cobre [n3].

Em função do teor de carbono e da presença de outros elementos de liga, os aços austeníticos

podem ser classificados como sendo: aços austeníticos sem molibdénio, aços austeníticos com

molibdénio, aços austeníticos com teores extra baixos em carbono, aços austeníticos estabilizados e

super aços austeníticos.

Os aços austeníticos sem molibdénio são os mais frequentes no mercado, pois apresentam uma boa

relação entre a resistência à corrosão e o preço. Os aços austeníticos com molibdénio, como o

próprio nome indica, têm adição extra de molibdénio que visa aumentar a resistência à corrosão,

especialmente contra cloretos. Os aços austeníticos com teores baixos em carbono são aços cujo

teor de carbono é inferior a 0,03%. Baixar o teor de carbono é um método eficaz para evitar a

corrosão intergranular. Os aços austeníticos estabilizados contêm como elemento de liga titânio e/ou

nióbio, que previnem a precipitação de carbonetos de crómio mesmo em processos térmicos e

soldadura. Os super aços austeníticos são enriquecidos com crómio e molibdénio e têm

microestrutura totalmente austenítica graças à presença do níquel e azoto, conferindo desta forma

boa resistência à corrosão [n3].

39

Os aços austenítico-ferríticos (ou duplex) são aços que geralmente têm elevado teor de crómio e

baixo teor de níquel, e têm a particularidade de exibir uma estrutura com duas fases à temperatura

ambiente. Estes aços possuem maior resistência mecânica do que os aços austeníticos e

extraordinária resistência à corrosão [n3].

EN 10088-2:1995 “Stainless Steels – Part 2: Technical delivery conditions for sheet/plate and strip for

general purposes” [n7]

A EN 10088-2:1995 [n7] prevê 68 tipos de aços inoxidáveis e descreve as propriedades e condições

de entrega dos produtos de aço inoxidável sob a forma de chapas ou lâminas descrevendo o modo

como deve ser efetuada a sua encomenda e as tolerâncias permitidas.

No que diz respeito às tolerâncias permitidas, a presente norma refere que as dimensões e

tolerâncias devem ser acordadas no momento da encomenda do material e respeitar, tanto quanto

possível, a lista standard de dimensões previstas no Anexo D.

A norma faz referência ao conjunto de normas a adotar para a caracterização dos aços inoxidáveis,

Tabela 3.2.

Tabela 3.2 - Lista de normas referidas na EN 10088-2:1995 [n7].

Normas Âmbito

EN 10258 Tolerâncias de peças estreitas laminadas a frio

EN 10259 Tolerâncias para bobines/folhas laminadas a frio

ISO 9444 Tolerâncias para bobines/folhas laminadas a quente

ISO 9445 Tolerâncias para todos os produtos laminados a frio

ISO 18286 Tolerâncias para chapas

EN 10079 Definição das formas do produto

EN 10002 Métodos para testes mecânicos

EN 10045 Métodos para testes de impacto

EN 10163-2 Acabamento da superfície de produtos planos laminados a quente

EN 10168 Documentos de inspeção

EN 10204 Tipos de documentos de inspeção

EN 10307 Testes ultrassónicos de produtos planos

EN ISO 377 Características dos provetes de ensaio

EN ISO 3651-2 Teste de corrosão intergranular

EN ISO 6506-1 Teste de dureza Brinell

EN ISO 6507-1 Teste de dureza Vickers

EN ISO 6508-1 Teste de dureza Rockwell

EN ISO 14284 Amostragem para o teste de composição química

Estabelece também os requisitos fundamentais a satisfazer no processo de fabricação e entrega dos

aços. O fabricante deve realizar um controlo adequado de todo o processo de forma a garantir que a

40

encomenda está conforme as exigências da ordem de pedido. Este controle inclui a frequente e

adequada verificação das dimensões dos produtos, a intensidade adequada de exames visuais à

qualidade da superfície do produto e a frequência e tipo adequado de testes que visem garantir que a

composição química do produto está conforme o pedido ou as normas. A natureza e frequência

destas verificações, exames e ensaios, é determinada pelo fabricante do produto, consoante o grau

que foi determinado pelo sistema de qualidade [n7].

EN 10088-3:1995 “Stainless Steels – Part 3: Technical delivery conditions for semi-finished products,

bar, rods, and section for general purposes” [n8]

A norma descreve as condições técnicas de fornecimento dos produtos semi-acabados, das

chapas/bandas e folhas laminadas a quente ou a frio, assim como de barras, fios laminados e perfis

transformados a quente ou a frio, realizados em aços inoxidáveis. São também disponibilizadas as

propriedades mecânicas para secções até 250 mm. Esta norma [n8] faz ainda referência a uma série

de outras normas importantes na caracterização dos aços inoxidáveis, que se encontram listadas na

Tabela 3.3.

Tabela 3.3 - Lista de normas referidas na EN 10088-3 [n8].

Normas Âmbito

EN 10058 Tolerâncias para barras laminadas a quente

EN 10059 Tolerâncias para barras de secção quadrada laminadas a quente

EN 10060 Tolerâncias para barras de secção redonda laminadas a quente

EN 10061 Tolerâncias para barras de secção hexagonal laminadas a quente

EN 10278 Tolerâncias para produtos de aço com acabamento brilhante

EN 10017 Tolerâncias para varões

EN 10218-2 Tolerâncias para arames

ISO 286-1 Sistema de limites e ajustes

EN 10079 Definição das formas do produto

EN 10002 Métodos para testes mecânicos

EN 10045 Métodos para testes de impacto

EN 10163-3 Acabamento da superfície das secções

EN 10168 Documentos de inspeção

EN 10204 Tipos de documentos de inspeção

EN 10306 Teste ultrassónico para vigas H e vigas IPE

EN 10308 Teste ultrassónico para barras

EN ISO 377 Características dos provetes de ensaio

EN ISO 3651-2 Teste de corrosão intergranular

EN ISO 6506-1 Teste de dureza Brinell

EN ISO 6507-1 Teste de dureza Vickers

EN ISO 6508-1 Teste de dureza Rockwell

EN ISO 14284 Amostragem para o teste de composição química

41

3.3. Enquadramento normativo americano

As normas norte-americanas mais relevante no domínio dos aços inoxidáveis para estruturas são as

seguintes:

ASTM A955 “Standard Specification for Deformed and Plain Stainless Steel Bars for

Concrete Reinforcement” [n2];

ASTM A276-13 “Standard Specification for Stainless Steel Bars and Shapes” [n9];

ASTM A240 “Standard Specification for Chromium and Chromium-Nickel Stainless Steel

Plate, Sheet and Strip for Pressure Vessels and for General Applications” [n10];

ASTM A480 “Standard Specification for General Requirements for Flat-Rolled Stainless and

Heat-Resisting Steel Plate, Sheet and Strip” [n11];

ASTM A555 “Standard Specification for General Requirements for Stainless Steel Wire and

Wire Rods” [n12];

ASTM A564/A564M – 10 “Standard Specification for Hot-Rolled and Cold-Finished Age-

Hardening Stainless Steel Bars and Shapes” [n13];

ASTM A580 – 13a “Standard Specification for Stainless Steel Wire” [n14].

A ASTM A955 [n2] abrange as barras em aço inoxidável para utilização em estruturas de betão

armado, e apresenta as suas dimensões padrão, a composição química dos aços inoxidáveis e os

limites mínimos de resistência dos produtos.

A ASTM A276-13 [n9] destina-se a barras de aço inoxidável acabadas a quente e acabadas a frio,

exceto barras que sejam para reforjar, cuja especificação está prevista na norma ASTM A314 – 97

“Standard Specification for Stainless Steel Billets and Bars for Fording” [n15], e inclui secções

redondas, quadradas, hexagonais, secções em T. A norma [n9] apresenta também a composição

química dos aços inoxidáveis (Anexo E) e os respetivos requisitos mecânicos.

A ASTM A240 [n10] faz referência aos elementos de liga crómio, crómio-níquel e crómio-manganês-

níquel a utilizar em aço inoxidável sob a forma de chapas e lâminas para aplicações gerais. A norma

refere que o aço deve estar em conformidade com os requisitos de composição química

especificada. Para além dos requisitos de composição química, a norma apresenta as propriedades

mecânicas.

A ASTM A480 [n11] estabelece os requisitos gerais que devem ser satisfeitos por placas laminadas

de aço inoxidável, lâminas e chapas resistentes ao calor. Esta norma prevê que o material deve

passar por testes mecânicos, tais como ensaios de tração, teste de dureza e ensaios de flexão. Os

requisitos gerais estabelecidos na norma, salvo disposição em contrário na ordem de compra ou em

qualquer outra especificação individual, devem ser respeitados. Em caso de conflito, entre a

exigência de uma especificação do produto ou um requisito de uma especificação e uma exigência

de uma ordem de compra, o pedido da ordem de compra deve prevalecer.

42

A ASTM A555 [n12] estabelece os requisitos gerais de arames e varões de aço inoxidável. Esta

norma prevê, também, que o material deve ser submetido a um conjunto de testes, entre eles, o teste

de corrosão intergranular, que, para o caso de aços inoxidáveis austeníticos se encontra descrito na

Norma ASTM A262-10 “Standard Practices for Detecting Susceptibility to Intergranular Attack in

Austenitic Stainless Steels” [n5].

A ASTM A564/A564M – 10 [n13], destina-se a barras e outras formas de aço inoxidável que tenham

sido submetidas a tratamentos de endurecimento por precipitação, bem como a perfis e cantoneiras

acabadas a quente ou a frio. O endurecimento por precipitação é um tratamento térmico utilizado

para aumentar a tensão de cedência de materiais maleáveis, como é o caso do aço inoxidável. Esta

norma [n13] destina-se sobretudo a peças que necessitem de apresentar elevada resistência à

corrosão à temperatura ambiente, ou a temperaturas até 450ºC, para o Tipo UNS S46910. Além do

referido, esta norma descreve as especificações e requisitos que o comprador deve apresentar no

ato da encomenda, tais como, a quantidade de material, tipo ou designação UNS, condições de

tratamento térmico pretendidos, tipo de acabamento desejado, entre outros. A presente norma refere

ainda as exigências químicas dos vários aços e as respetivas propriedades mecânicas.

A ASTM A580 – 13a [n14] destina-se apenas aos arames de aço inoxidável. Os arames de aço

devem estar em conformidade com as composições químicas necessárias de carbono, manganês,

fósforo, enxofre, silício, crómio, níquel, molibdénio, azoto, entre outros elementos previstos na

respetiva norma. O ensaio mecânico deve estar em conformidade com os valores requeridos para a

resistência à tração e alongamento.

3.4. Análise comparativa do enquadramento normativo europeu e norte-

americano

Os principais aspetos bordados nas normas europeias no âmbito dos aços inoxidáveis com aplicação

na construção, com fins estruturais, descritas anteriormente encontram-se listados na Tabela 3.4.

Tabela 3.4 - Normas europeias - aço inoxidável com aplicação na construção.

Norma Europeia (EN) Informação técnica relevante

EN 10088-1:1995 "Stainless Steels - Part 1: List of

stainless steels" [n3]

Definição de aço inoxidável;

Classes de aços inoxidáveis;

Lista de aços inoxidáveis;

Composições químicas;

Propriedades físicas;

Tolerâncias dimensionais.

43

Tabela 3.5 - Normas europeias - aço inoxidável com aplicação na construção (continuação).

Norma Europeia (EN) Informação técnica relevante

EN 10088-2:1995 "Stainless Steels - Part 2: Technical

delivery conditions for sheet/plate and strip for general

purposes" [n7]

Condições técnicas de fornecimento

de produtos sob a forma de chapa,

lâmina e placas (formas planas);

Composições químicas;

Propriedades físicas;

Propriedades mecânicas;

Inspeções, testes e ensaios;

Tolerâncias dimensionais.

EN 10088-3:1995 "Stainless Steels - Part 3: Technical

delivery conditions for semi-finished products, bar, rods,

and sections for general purposes" [n8]

Condições técnicas de fornecimento

de produtos semi-acabados, barras,

fios, perfis (secções até 250 mm) e

varões (produtos longos);

Composições químicas;

Propriedades físicas;

Propriedades mecânicas;

Inspeções, testes e ensaios;

Tolerâncias dimensionais.

A quantidade e diversidade de normas ASTM no domínio dos aços inoxidáveis é notável. A Tabela

3.5 lista a informação mais relevante das normas mais pertinentes no domínio dos aços inoxidáveis

para a construção.

Tabela 3.6 - Normas americanas (ASTM) - aços inoxidáveis com aplicação na construção.

Norma Americana (ASTM) Informação técnica relevante

ASTM A955 “Standard Specification for

Deformed and Plain Stainless Steel Bars for

Concrete Reinforcement” [n2]

Especificações de barras para aplicação em

estruturas de betão armado;

Dimensões padrão das barras;

Composição química dos aços inoxidáveis;

Limites mínimos de resistência mecânica dos

aços inoxidáveis.

ASTM A276 – 13: “Standard Specification for

Stainless Steel Bars and Shapes” [n9]

Condições de fabrico de barras de aço inoxidável

acabadas a quente ou a frio, com seções

redondas, quadradas, hexagonais e seções em T;

Composição química dos aços inoxidáveis;

Requesitos e ensaios mecânicos.

44

Tabela 3.7 - Normas americanas (ASTM) - aços inoxidáveis com aplicação na construção (continuação).

Norma Americana (ASTM) Informação técnica relevante

ASTM A240: “Standard Specification for

Chromium and Chromium-Nickel Stainless

Steel Plate, Sheet and Strip for Pressure

Vessels and for General Applications” [n10]

Especificação das ligas crómio, crómio-níquel,

crómio-manganês-níquel;

Composição química dos aços inoxidáveis;

Propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis.

ASTM A480: “Standard Specification for

General Requirements for Flat-Rolled

Stainless and Heat-Resisting Steel Plate,

Sheet and Strip” [n11]

Condições de fabrico de produtos sob a forma de

lâminas, chapas, placas e tiras de aço inoxidável

resistentes ao calor;

Testes mecânicos e especiais.

ASTM A555: “Standard Specification for

General Requirements for Stainless Steel

Wire and Wire Rods” [n12]

Condições de fabrico de produtos sob a forma de

arames e varões de aço inoxidável;

Testes mecânicos e especiais.

ASTM A564/A564M – 10: “Standard

Specification for Hot-Rolled and Cold-Finished

age-Hardening Stainless Steel Bars and

Shapes” [n13]

Condições de fabrico de produtos sob a forma de

barras submetidos a tratamentos de

endurecimento por precipitação.

ASTM A580 – 13a: “Standard Specification for

Stainless Steel Wire” [n14]

Condições de fabrico de produtos sob a forma de

arames;

Composição química dos aços inoxidáveis;

Propriedades mecânicas.

3.5. Considerações finais

As normas europeias (EN) no domínio dos aços inoxidáveis não são de consulta fácil e são

diversificadas, aspetos que dificultam a sua consulta e utilização quando se pretende proceder à

seleção, especificação ou aquisição de um aço inoxidável para uma obra. Este trabalho teve como

um dos objetivos, contribuir para uma mais fácil pesquisa das normas com aplicação mais direta no

âmbito da utilização dos aços inoxidáveis em estruturas.

A generalidade das normas no domínio dos aços inoxidáveis incluem os seguintes aspetos:

Composições químicas e propriedades físicas e mecânicas dos aços inoxidáveis;

Tolerâncias dimensionais;

Métodos de inspeção, testes e ensaios;

Definições da forma do produto.

À semelhança do que acontece com as normas europeias, as normas americanas (ASTM) são

instrumentos indispensáveis na classificação, na avaliação química e mecânica e na definição das

propriedades metalúrgicas dos diferentes tipos de aço inoxidável que são utilizados na produção de

45

componentes industriais, elementos estruturais, bem como qualquer outro elemento de aço

inoxidável. Estas normas são utilizadas para orientar laboratórios e fábricas metalúrgicas, assim

como os usuários/compradores finais de forma a garantir a qualidade e segurança do produto.

Existe um universo bastante extenso no que diz respeito a normas ASTM no domínio dos aços

inoxidáveis, no entanto, neste ponto do trabalho, à semelhança das normas europeias, selecionaram-

se as normas ASTM com maior interesse no âmbito da utilização dos aços inoxidáveis em estruturas.

46

47

4. Aço inoxidável em estruturas – Exemplos

4.1. Considerações gerais

Os arquitetos e engenheiros estão, cada vez mais, a aproveitar as vantagens oferecidas pela

particular combinação de propriedades dos aços inoxidáveis para um grande número de aplicações

na arquitetura e construção civil.

Hoje em dia, o mercado metalúrgico dos aços inoxidáveis oferece uma vasta gama de formatos

(chapas, bobinas, varões, tubos, perfis) e várias classes de resistência, à semelhança do que ocorre

com os aços carbono, o que permite que estes sejam empregues em todos os tipos de obras. Assim

sendo, neste ponto do trabalho serão abordadas algumas estruturas que foram construídas com

recurso a aço inoxidável e analisar-se-á os tipos de aço inoxidável selecionados para cada obra e

quais os fatores que mais influenciaram a sua escolha.

Por outro lado, atualmente, cada vez mais, a atividade do sector da construção não tem apenas a ver

com o desenho de novas estruturas mas sim com a conservação, modificação, ampliação e

reabilitação de património já existente. Os projetos de conservação, modernização e reabilitação têm

um papel fundamental na conservação e proteção do património. A utilização do aço inoxidável neste

tipo de obras tem permitido a concretização de projetos interessantes.

Finalmente, neste ponto, serão apresentados alguns casos de colapsos que ocorreram em estruturas

de aço inoxidável e será analisada a causa que provocou esses acidentes.

4.2. Pontes e passagens superiores

4.2.1. Ponte pedonal Helix, Singapura (2010)

O aço inoxidável continua a exercer um papel fundamental na construção de pontes, onde as

condições de corrosão se combinam com a necessidade de alta resistência para suportar cargas.

A ponte pedonal Helix sobre a Marina Bay, na foz do rio Singapura, é um marco na cidade de

Singapura devido ao seu design audacioso, Figura 4.1. A ponte compreende duas hélices invertidas

que funcionam em conjunto do ponto de vista estrutural, com uma armação tubular tal como revelam

as Figuras 4.2 e 4.3. A arquitetura da ponte está associada à estrutura do DNA que traz consigo

vários significados tais como a renovação, crescimento, continuidade da vida e abundância eterna.

Foi inspirada também no símbolo Yin e Yang da cultura asiática a fim de trazer saúde, felicidade e

prosperidade à Marina Bay [s11]. A ponte tem um comprimento de 280 metros, inclui 2,4 quilómetros

48

de tubos de aço inoxidável em formato helicoidal e foi construída a 8,8 metros do nível do rio [s11].

Trata-se de uma estrutura extremamente leve, constituída quase na sua totalidade por aço inoxidável

e a sua construção demorou dois anos para ser concluída [17], tendo sido inaugurada em Junho de

2010 [s1]. A ponte pesa aproximadamente 1700 toneladas, sendo capaz de suportar a carga

correspondente a 16000 pessoas em simultâneo [s12].

Figura 4.1 - Vista geral da ponte pedonal Helix, Singapura [s13].

A maioria do material utilizado para a construção da ponte, incluindo as hélices e a estrutura de

apoio, foi o aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S31803). Este aço inoxidável proporciona melhores

propriedades mecânicas quando comparadas com os aços austeníticos [s12]. Os aços duplex têm

uma tensão Rp0,2 de 450 N/mm2 e os aços austeníticos 220 N/mm

2. Tal facto traduz-se na

possibilidade de recorrer a secções mais reduzidas, o que origina uma importante redução de peso

face a estruturas em aço carbono [s12].

Figura 4.2 - Hélices em perfis de secção tubular [s12]. Figura 4.3 - Conexões dos perfis tubulares

[s12].

49

Tendo em conta as condições ambientais de Singapura, era fundamental que o aço selecionado para

esta obra possuísse uma excelente resistência à corrosão. Face às ligas disponíveis no mercado

capazes de atender a esta exigência, o aço inoxidável EN 1.4462 era o que proporcionava maior

resistência, melhor custo e maior facilidade de fabricação. Este aço também oferece uma boa

resistência à fadiga [s12].

Visto que a ponte foi projetada para uma vida útil de 100 anos, análises do custo de manutenção

demonstraram que a opção pelo aço inoxidável iria ser significativamente mais económica que a

opção pelo aço carbono, devido à baixa necessidade de manutenção [s12].

Desde o início, o projeto desta ponte defrontou-se com vários desafios. Havia o desejo que a vista

em planta da ponte fosse curva, em forma de arco, e por outro lado, que a estrutura tivesse uma

aparência leve. Visto que se tratava de uma ponte pedonal, era fundamental que esta tivesse uma

cobertura com o objetivo de proteger as pessoas do sol e da chuva. A combinação de todos estes

fatores, aliada à ambição de criar uma estrutura de referência, levou a que a ponte tivesse um novo e

original design.

A ponte de 280 metros é composta por três vãos centrais de 65 metros cada um, e mais dois vãos de

extremidade com 45 metros cada um [s12]. As várias hélices que compõem a ponte têm um diâmetro

que varia entre 9,4 e 10,8 metros, e são constituídos por tubos com diâmetro de 273 mm. Os pilares

da ponte são também em aço inoxidável, com secção tubular em forma de tripé invertido, como se

pode observar nas Figuras 4.4 e 4.5.

A complexidade da arquitetura da ponte implicou a sua modelação utilizando um software

tridimensional, a fim de analisar a sua geometria e compatibilidade entre os vários elementos e

secções a constituem (Figura 4.6) [s12].

Procedeu-se também a uma análise não linear para o dimensionamento da ponte com o objetivo de

estudar a resposta da estrutura sob várias situações de carga e os requisitos de utilização,

principalmente no que diz respeito a problemas de vibração [s12].

Figura 4.4 - Vista geral dos pilares da ponte [s11]. Figura 4.5 - Pilares da ponte em aço inoxidável [s11].

50

4.2.2. Ponte Gala Galdana, Menorca (2005)

A ponte rodoviária Cala Galdana, atravessa o rio Algendar em Menorca, possui um vão de 55 metros

e 13 metros de largura (Figura 4.7). A estrutura principal da ponte é inteiramente de aço inoxidável e

a sua estrutura é constituída por dois arcos paralelos, duas vigas longitudinais e vigas transversais

de suporte do tabuleiro (Figura 4.8). Os pilares que se encontram nas extremidades são de betão

armado. A ponte começou a ser construída em Outubro de 2004 e foi concluída em Junho de 2005

sendo esta, a primeira ponte rodoviária de aço inoxidável construída na Europa [s12].

Devido ao ambiente marítimo em que se encontra localizada a ponte, houve a necessidade de

selecionar um material com elevada resistência à corrosão para a estrutura da ponte, com o objetivo

de alcançar um período de vida útil mais longo e com baixos requisitos de manutenção [s12].

No processo de seleção do material estrutural, segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum)

[s12], foram considerados os diferentes tipos de aço carbono e de aço inoxidável referidos na Tabela

4.1, cujas propriedades mecânicas são apresentadas na referida Tabela.

Figura 4.6 - Modelo tridimensional usado para analisar a compatibilidade entre os vários elementos e secções da ponte [s12].

Figura 4.7 - Ligação entre a viga longitudinal e o arco

[s12].

Figura 4.8 - Vista geral da ponte [s12].

51

Tabela 4.1 - Propriedades mecânicas, especificadas na EN 10088-1:1995 [n3], dos aços considerados para a construção da

Ponte de Cala Galdana [s12].

Tipo de Aço Rp0,2

(N/mm2)

Rm (N/mm

2)

Agt (%)

Carbono (S355) 355 510 15

Aço inoxidável austenítico (EN 1.4404 / S31603)

220 530 40

Aço inoxidável duplex (EN 1.4462 / S32205)

460 640 25

O aço duplex EN 1.4462 (S32205) foi o escolhido, devido à sua elevada resistência mecânica

(superior à resistência da maioria dos aços carbono), boa ductilidade e resistência à corrosão em

ambientes marítimos [s12].

Foram efetuados ensaios mecânicos in situ ao aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205) cujas

propriedades mecânicas são apresentadas na Tabela 4.2 [s12].

Tabela 4.2 - Propriedades mecânicas medidas in situ, do aço inoxidável duplex selecionado para a construção da Ponte de

Cala Galdana [s12].

Tipo de Aço Rp0,2

(N/mm2)

Rm (N/mm

2)

Agt (%)

Aço inoxidável duplex (EN 1.4462 / S32205)

535 767 35

Os arcos da ponte possuem secção transversal triangular (Figura 4.9) e a largura da secção superior

varia entre 700mm na zona de meio vão e 1000mm nas zonas dos apoios (Figura 4.10) [s12].

Figura 4.9 - Chapa de aço inoxidável entre o arco

e a viga longitudinal [s12].

Figura 4.10 - Secção transversal do

arco e da viga longitudinal [s12].

52

O afastamento entre vigas transversais é de 2 metros. Estas vigas possuem secção com

configuração retangular e são vazadas, com 250 mm de largura e altura compreendida entre 500 e

700 mm, nas zonas de extremidade e na zona de meio vão, respetivamente [s12].

Segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum) [s12], o corte e preparação dos componentes

da estrutura de aço inoxidável foram realizados na Suécia, e a montagem foi executada nas Astúrias,

em Espanha. A estrutura foi montada através da soldadura dos vários componentes. Após a

soldagem, todas as zonas de soldadura foram decapadas para remover os produtos contaminantes e

óxidos formados durante o processo de soldadura. A Figura 4.11 permite observar a superfície do

aço após a decapagem.

4.2.3. Ponte de Stonecutters, Hong Kong (2009)

A ponte de Stonecutters, em Hong Kong, é uma ponte de tirantes com 1596 metros de comprimento,

um vão livre de 1018 metros, que atravessa o Canal Rambler e é a principal entrada para o porto de

contentores Kwai Chung (Figura 4.12). Foi inaugurada no final de 2009 e é visível de vários locais

das ilhas de Hong Kong e Kowloon [s12].

Figura 4.12 - Vista geral da ponte de Stonecutters em Hong Kong [s13].

Figura 4.11 - Acabamento final das vigas transversais [s12].

53

As características mais marcantes desta obra de arte são as suas duas torres mono-cónicas em

cada extremidade, com 295 metros de altura acima do nível médio do mar. As secções inferiores

destas torres são de betão armado, enquanto as superiores (correspondentes aos 115 metros mais

altos da torre) são compostos por uma “pele” de aço inoxidável e um núcleo central em betão armado

[s12]. O tabuleiro duplo dispõe de suportes longitudinais aerodinâmicos conectados a vigas

transversais, com o objetivo de suportar os ventos fortes dos tufões, cuja velocidade pode atingir

95m/s, Figura 4.13 [s14].

A vida útil da ponte que foi considerada no projeto foi de 120 anos. O tempo de vida útil e a

agressividade ambiental resultante da poluição e da proximidade do mar, levou à seleção do aço

inoxidável para a execução da “pele” do perfil compósito das torres, devido não só à sua durabilidade

como também devido à sua aparência atraente [s12].

Segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum) [s12], o aço austenítico com molibdénio foi de

início considerado, no entanto foi rejeitado devido à sua baixa resistência mecânica (220 N/mm2) e à

incerteza em relação ao desempenho face à corrosão. O aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205)

foi o selecionado porque, para além da sua boa resistência mecânica (460 N/mm2), possui ainda

elevada resistência à corrosão.

As torres de formato circular estão suscetíveis às vibrações introduzidas por desprendimento de

vórtices, que podem ocorrer devido a ventos, provocando vibrações nos tirantes devido à

ressonância linear. O projeto inicial propunha que a parte mais elevada das duas torres fosse

constituída de aço, mas devido aos inúmeros problemas que poderiam advir devido às vibrações,

essa solução foi descartada [s14]. De forma a corrigir a vibração excessiva no topo das torres, a

parte superior é constituída por um núcleo em betão armado que sustenta as várias caixas de

ancoragem dos vários tirantes e um recobrimento em aço inoxidável [s12].

Figura 4.13 - Vigas de aço com placas ortotrópicas [s14].

54

O recobrimento em aço inoxidável é constituído por 32 segmentos, cada um constituído por uma

chapa laminada a quente de 20 mm de espessura e variações de altura de 5,6 a 3,2 metros. O

diâmetro da secção da torre circular varia entre 10,9 e 7,2 metros [s12]

A capacidade resistente da secção superior das torres depende da resistência resultante do

revestimento de aço inoxidável e do núcleo de betão e das cabeças de ancoragem. Conectores de

aço inoxidável Duplex de cisalhamento (Figuras 4.14 e 4.15) com 16 mm de diâmetro e até 300 mm

de comprimento, garantem a transferência de carga entre o betão armado e o revestimento de aço

inoxidável [s12].

4.2.4. Passagem superior pedonal, Siena (2006)

Em 2006 terminou a construção de um viaduto pedonal de tirantes, com 2 metros de largura e 60

metros de extensão, sobre uma autoestrada muito movimentada no subúrbio de Ruffolo, Siena, em

Itália. As vigas e a torre do viaduto foram fabricadas em aço inoxidável duplex [s12].

O pavimento é em betão armado e suportado por duas vigas longitudinais e várias vigas

transversais, onde são ancorados os tirantes (Figura 4.16) [s12].

Figura 4.14 - Conectores no interior do recobrimento em aço

inoxidável [s12].

Figura 4.15 - Pormenor da rede de

conexões [s12].

Figura 4.16 - Tirantes do viaduto ancorados em vigas transversais [s12].

55

Nas extremidades da passagem superior encontram-se duas torres inclinadas com 12 metros de

altura com secção transversal tubular com dimensões de 400x600 mm (Figura 4.17) [s12].

O projeto do viaduto tinha que dar resposta ao requisito estabelecido que impunha que a estrutura

tivesse uma vida útil de 120 anos sem que houvesse necessidade de manutenção. O referido

requisito levou à seleção da utilização do aço inoxidável para a execução da estrutura, tendo-se

optado pelo aço inoxidável duplex “pobre” EN 1.4162 (S32101) para as vigas e pilares do viaduto. Os

aços inoxidáveis duplex “pobres” possuem um conteúdo de níquel baixo (1,5%), face ao teor dos

restantes aços inoxidáveis, que habitualmente é da ordem de 3%. Este menor teor em níquel dos

aços inoxidáveis “pobres” justificam o menor custo que apresentam comparativamente aos aços

inoxidáveis austeníticos ou duplex comuns [s12].

A resistência à corrosão do aço duplex “pobre” EN 1.4162 está equiparada aos aços austeníticos EN

1.4301 (S30400) e EN 1.4404 (S31603) sendo considerada adequada para condições ambientais da

zona em questão, cujos níveis de contaminação do ar são relativamente baixos. O aço inoxidável

duplex “pobre” EN 1.4162 tem elevada resistência mecânica (450 N/mm2) e boa ductilidade. Graças

à sua elevada resistência mecânica é possível reduzir bastante as dimensões das secções da

estrutura, dando assim lugar a uma estrutura mais leve [s12].

Todas as vigas longitudinais, vigas transversais e torres são em aço inoxidável duplex “pobre” do tipo

EN 1.4162. Os tirantes foram fabricados a partir de barras de aço inoxidável duplex EN 1.4462

(S32205) [s12].

Segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum) [s12], as chapas de aço duplex que constituem

os banzos e almas das vigas da estrutura são laminadas a quente, produzidas em Degerfors, na

Suécia, e foram posteriormente transportadas para Solbiate Olana em Itália. As chapas foram

cortadas através de um processo de plasma. As vigas e as torres foram fabricadas em grandes

secções, transportadas para o local da obra e soldadas in situ. Analisando a Figura 4.18, é possível

observar uma junta soldada na zona do pilar.

Figura 4.17 - Viaduto pedonal em aço inoxidável [s12].

56

Este tipo de processo construtivo facilita e agiliza o trabalho e processo de instalação na obra,

minimizando desperdícios e impactos da construção nas zonas circundantes, e desta forma os

custos [s12].

4.3. Coberturas

4.3.1. Cobertura do Aeroporto Internacional de New Doha, Qatar (2012)

Segundo IMOA [s13], a maior cobertura construída em aço inoxidável do mundo está situada no

Aeroporto Internacional de New Doha, Qatar (Figura 4.19), que entrou em funcionamento em 2012. A

cobertura ondulada do Aeroporto Internacional de New Doha foi construída com aço inoxidável

duplex enriquecido com molibdénio (S32003).

Figura 4.19 - Cobertura em aço inoxidável do Aeroporto Internacional de New Doha, Qatar [s13].

A área da cobertura do terminal tem aproximadamente 195000 metros quadrados, e foram usados

aproximadamente 1600 toneladas de aço inoxidável duplex. O alto teor de cloretos devido à

proximidade ao mar, as elevadas temperaturas e a concentração de humidade ser elevada (taxas de

humidade na ordem dos 80%), levou à seleção do aço inoxidável para a construção da cobertura do

Aeroporto [s13].

Figura 4.18 - Junta soldada na zona de pilar [s12].

57

A escolha do aço inoxidável duplex teve como principais fatores o custo e a relação favorável de

resistência versus peso do material face aos restantes aços inoxidáveis disponíveis no mercado

[s13].

4.3.2. Cúpula da biblioteca do parlamento, Nova Deli (2002)

O edifício da biblioteca do parlamento em Nova Deli, Índia, foi construído em 2002 e situa-se ao lado

do Parlamento Indiano, construído em 1920. A importância do edifício a construir e a sua localização

condicionaram fortemente as opções adotadas no projeto da biblioteca do parlamento [s12]. O

resultado foi um edifício de quatro andares, em que apenas dois deles estão acima do nível do solo

de forma a não obstruir a visão para o edifício que se encontra atras que é a sede do governo (Figura

4.20).

A principal característica arquitetónica do edifício é a sua cúpula construída com aço inoxidável e

vidro. O aço inoxidável está muito presente em todo o edifício, tanto no seu interior como no exterior

(Figuras 4.21 e 4.22). Após consultas com o Instituto de Níquel da Índia e ISSDA (Indian Staineless

Steel Association Development), o aço selecionado foi o aço inoxidável austenítico EN 1.4307

(S30403) [s12].

Figura 4.20 - Vista geral da Biblioteca do Parlamento em Nova Deli [s12].

Figura 4.21 - Estrutura de aço inoxidável [s12]. Figura 4.22 - Vista geral da cúpula

de aço inoxidável e vidro [s12].

58

No total, esta obra inclui aproximadamente 350 toneladas de aço inoxidável, utilizados na estrutura

da cúpula, corrimãos, prateleiras da biblioteca, entre outros elementos [s12]. A estrutura principal foi

construída em betão armado com pilares espaçados entre si de 10 metros.

O edifício da Biblioteca do Parlamento foi projetado para uma vida útil de 125 anos e a sua planta de

base quadrada, e simétrica, foi inspirada na arquitetura indiana pré-colonial [s12].

Foi selecionado um aço inoxidável austenítico devido à sua durabilidade, baixa manutenção e

excelente aspeto estético. A cúpula central abrange 25 metros e tem uma altura de 4,2 metros e é

composta por perfis de secção tubular [s12].

Segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum) [s12], as secções de aço inoxidável foram

fabricadas em Mumbai e de seguida enviadas para o Chennai para serem moldadas à arquitetura da

cúpula. Estes elementos foram montados, soldados e polidos no local da obra.

4.4. Outras estruturas

4.4.1. Estação de dessalinização de águas, Thames Gateway (2010)

A dessalinização apresenta um dos desafios mais exigentes para os materiais devido a ser um

processo corrosivo com alto teor de cloretos e temperaturas relativamente elevadas. Nestas

estruturas procura-se equilibrar as necessidades de resistência à corrosão com o controlo de custos,

a fim de tornar os projetos de dessalinização viáveis.

A estação de tratamento de águas Thames Gateway (Figura 4.24) é a primeira unidade de

dessalinização de água do Reino Unido. Esta estação localiza-se a leste de Londres, no rio Tamisa,

e entrou em funcionamento em 2010. A produção diária de água potável é da ordem de 150 milhões

de litros [s12].

O processo de seleção dos materiais a utilizar na obra foi relativamente complexo, pois foi

necessário a aprovação da entidade responsável pela inspeção de água potável (Drinking Water

Inspectorate – DWI), a qual tem que se pronunciar relativamente a todos os materiais que entram em

contacto com a água potável [s12]. A Tabela 4.3 apresenta os aços inoxidáveis que melhor se

adequam a águas com diferentes concentrações de cloretos, (DWI, 2002).

Figura 4.23 - Usina de dessalinização [s12].

59

Tabela 4.3 – Aços inoxidáveis que melhor se adaptam a águas com diferentes concentrações de cloretos (DWI, 2002).

Tipo de água Concentração de Cloretos

(ppm) Especificação

Água pura 1.4301 (S30400)

Abastecimento de água < 350 1.4301 (S30400)

1)

1.4401 (S31600)

Água do solo ou água do solo < 1000

1.4301 (S30400)1)

1.4401 (S31600)

1.4462 (S32205)

Super austenítico, Super duplex

Água salobra 10000 - 15000 1.4462 (S32205)

2)

Super austenítico, Super duplex

Água do mar 15000-26000 Super austenítico, Super duplex 1) Apenas até 200 ppm

2) No estuário ou águas das marés, 1.4462 é adequado apenas até 3600 ppm

As vigas principais foram inicialmente especificadas como sendo de aço carbono, no entanto, havia

um elevado risco de corrosão e consequentemente, elevados custos de manutenção. Desta forma,

optou-se por um aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205). Este tipo de aço requer pouca

manutenção e é durável em contacto com água salobra, sem qualquer revestimento aplicado (Tabela

4.2). O custo do aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205) é bastante superior quando comparado

com o aço carbono, no entanto este investimento é compensado com a redução de risco de dano,

baixa necessidade de manutenção e maior garantia de qualidade da água ao longo da vida de

projeto da unidade de dessalinização de pelo menos 60 anos [s12].

O sistema adutor da unidade está dividido em três células, que por sua vez são divididas em duas

metades. Cada uma das metades é suportada por 13 vigas de aço inoxidável com 17,5 metros de

vão. A grelha de vigas do tubo adutor (Figuras 4.25 e 4.26) suporta uma carga de 2,5 KN/m2 em

condições de serviço [s12].

Figura 4.24 - Vigas em aço inoxidável duplex do tubo

adutor [s12].

Figura 4.25 - Tubo adutor da unidade [s12].

60

A substituição do aço carbono pelo aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205) seria responsável por

um aumento do custo de produção em 74%. Desta forma, uma série de medidas foram tomadas de

forma a reduzir essa discrepância. Uma das medidas tomadas foi dimensionar os perfis tendo em

conta a resistência máxima do aço inoxidável duplex EN 1.4462, a resistência característica mínima

é 460 KN/mm2. Outra medida relevante foi a otimização das secções de todos os perfis utilizados em

obra, reduzindo desta forma o peso próprio da estrutura, permitindo desta forma economias de custo

consideráveis. Visto que os custos de entrega, desde o estaleiro de fabricação até à obra, eram

extremamente elevados devido à dimensão das vigas (17,5 metros de vão), as secções foram

concebidas de modo a incluir uma tala de entalhe, o que permitiu reduzir o comprimento das vigas

produzidas e transportadas. As vigas foram divididas em dois troços, um com 10,52 metros e outro

com 7,2 metros e conectadas in situ através de espaçadores, parafusos e chapas de aço inoxidável

duplex [s12].

Segundo o ISSF (International Stainless Steel Forum) [s12], a estrutura de aço é composta por 78

vigas de aço inoxidável duplex, 624 componentes de emenda para as vigas, 114 cantoneiras e 1782

parafusos em aço inoxidável duplex EN 1.4462 (S32205) (Figura 4.27). As secções foram cortadas,

moldadas, perfuradas e soldadas de acordo com a norma EN 10088-3:2005 [n8].

As vigas foram montadas aos pares, com recurso a gruas torre (Figura 4.28). Todos os pontos de

contacto entre as vigas de aço inoxidável e os cabos de aço carbono da grua foram devidamente

isolados de forma a evitar a contaminação de superfícies [s12].

Figura 4.26 - Estruturas de aço do sistema adutor da usina [s12].

Figura 4.27 - Instalação de um par de vigas [s12].

61

4.4.2. Unidade de dessulfurização de gases de combustão Warrick, Newburgh

(2009)

A fim de cumprir as normativas da qualidade do ar, as centrais termoelétricas a carvão têm que ser

capazes de reduzir as emissões de SO2 para o ambiente. A dessulfurização de gás de combustão é

um método que utiliza cal, ou calcário, que permite remover mais de 90% do dióxido de enxofre do

gás de exaustão [54]. As unidades modernas de dessulfurização de gás de combustão consistem em

várias zonas com diferentes temperaturas, e concentrações de cloretos e pH. O tipo de aço que tem

sido mais utilizados nestas unidades na Europa e na Ásia tem sido o aço inoxidável duplex 2205 (EN

1.4462), S32205, visto o seu custo ser inferior e ter uma melhor resistência à corrosão quando

comparado aos aços inoxidáveis austeníticos [s13].

Segundo IMOA [s13], o aço inoxidável duplex é a melhor escolha para as unidades de

dessulfurização de gases de combustão devido à sua elevada resistência mecânica, boa resistência

à corrosão e alta tenacidade.

A unidade de dessulfurização de gases de combustão Warrick (Figura 4.23) situada em Newburgh,

no estado americano de Indiana foi concluída em 2009 [s15]. Esta unidade foi construída em aço

inoxidável duplex 32205 (EN 1.4462).

Figura 4.28 - Unidade de dessulfurização de gases de combustão Warrick, em Newburgh [s15].

4.5. Intervenções Conservação/Reabilitação

4.5.1. Proteção da fachada de um edifício de escritórios

Este exemplo, trata-se de edifício de escritórios em Helsínquia, na Finlândia, construído em 1979,

com estrutura em betão armado e fachada em alumínio e vidro. Com o passar dos anos, a fachada

do edifício registava a presença de diversos orifícios/aberturas que surgiam devido ao elevado

coeficiente de dilatação térmica do alumínio que constituía a estrutura da fachada [s8].

62

Estudaram-se várias soluções alternativas de forma a solucionar o problema das dilatações. Decidiu-

se então, construir uma fachada dupla de vidro de forma a obter isolamento térmico e acústico, visto

os escritórios se situarem próximo do aeroporto de Vantaa. Por outro lado, desta forma era possível

recuperar o edifício sem modificar a sua traça original (Figura 4.29) [s8].

A estrutura da nova fachada é constituída por perfis de aço inoxidável do tipo EN 1.4301 pré-

fabricados que foram suspensos a uma estrutura de aço fixa ao teto [s8].

4.5.2. Ancoragens e escadaria do Mosteiro de Santa Maria de Carrecedo

Um extenso trabalho de reabilitação foi realizado ao Mosteiro de Santa Maria de Carracedo, em

Espanha, com 1000 anos. Diversos trabalhos realizados recorreram à utilização de aço inoxidável

tais como ancoragens de paredes e a viga de suporte de uma escadaria em caracol, Figura 4.30 [s8].

Figura 4.29 - Fachada do edifício de escritórios [s8].

Figura 4.30 - Escadaria de madeira em caracol suportada por uma

viga de aço inoxidável [s8].

63

4.5.3. Ponte pedonal construída no interior da Basílica de Aquilea

O outro exemplo de reabilitação trata-se de uma ponte pedonal de vidro e aço inoxidável que permite

que milhares de visitantes ao ano vejam os maiores e mais conservados mosaicos da primeira época

cristã da Basílica de Aquilea em Itália (Figura 4.31) [s8].

4.5.4. Coberturas de proteção

As estruturas em aço inoxidável têm sido também utilizadas em coberturas realizadas com o objetivo

de proteger o Património Cultural. Esta solução foi adotada no Antigo Teatro Romano de Orange e

nas ruínas de Éfeso respetivamente em França e na Turquia [s8].

Uma nova pala de aço inoxidável e vidro protege as paredes deterioradas do Antigo Teatro Romano

de Orange, França (Figura 4.32). A parte inferior da pala é constituída por uma malha de aço

inoxidável a fim de proporcionar a maior transparência possível [s8].

Figura 4.31 - Basílica de Aquilea em Itália [s8].

Figura 4.32 - Pala de aço inoxidável do Antigo Teatro Romano de

Orange, em França [s8].

64

As ruínas de Éfeso, na Turquia, são um monumento histórico único, muito bem conservado que

possui uma importante presença de pintura mural e mosaicos (Figura 4.33). Nestas ruínas procedeu-

se à construção de uma cobertura, com 4000 m2, com o objetivo de proteger parte da área que

constitui as ruínas [s8].

Trata-se de uma estrutura leve, com amplos vãos. A estrutura em aço inoxidável da cobertura está

dividida em quatro secções (Figura 4.34), e encontra-se contra-ventada na direção longitudinal

(Figuras 4.35 e 4.36). As fachadas são constituídas por painéis de policarbonato transparente. A

estrutura desenhada pelo arquiteto Otto Häuselmayer tem a função de proteger o património mas ao

mesmo tempo permitir que existam trocas de ar entre o interior e o exterior, sendo este um aspeto

fundamental [s8].

Figura 4.33 - Cobertura de proteção das ruínas de Éfeso, na Turquia [s16].

Figura 4.34 - Alçado da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8].

Figura 4.35 - Secção longitudinal da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8].

65

A estrutura de aço inoxidável foi produzida na Áustria e posteriormente transportada para Éfeso. A

cobertura encontra-se revestida por uma leve membrana de fibra de vidro e politetrafluoretileno

(Figura 4.37) [s8].

4.6. Colapso de estruturas de aço inoxidável

Em 1985, doze pessoas morreram e várias ficaram feridas em Uster, na Suíça, quando a cobertura

de betão armado de uma piscina colapsou (Figura 4.38). A estrutura tinha apenas 13 anos de

utilização. A cobertura era apoiada em pilares de aço inoxidável EN 1.4301 (AISI 304) que

colapsaram devido à corrosão sob tensão [s16].

Investigações que se seguiram à tragédia vieram a demonstrar que o colapso ocorreu devido ao

ambiente quente e húmido rico em cloretos, com origem no cloro da piscina, associado à tensão do

aço [s16]. Níveis mais altos de humidade podem conduzir a condensações nas zonas mais frias do

edifício. Outro fator que agrava este fenómeno é a recirculação do ar da piscina, solução adotada

para reduzir custos de operação, que promove o incremento do teor de humidade e a acumulação de

contaminantes químicos no ambiente [s16].

Figura 4.36 - Viga principal longitudinal da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8].

Figura 4.37 - Membrana de politetrafluoretileno da cobertura de proteção das ruínas de Éfeso [s8].

66

A corrosão sob tensão aparece quando o aço está submetido a tensão de tração num ambiente

agressivo específico [s17]. No caso das piscinas, os produtos utilizados para desinfeção da água

contêm grandes quantidades de amónia e cloro [s16]. Estes compostos existentes na água, quando

evaporados e condensados nas superfícies do aço formam uma película altamente corrosiva, que

pode levar à corrosão sob tensão [s17].

Alguns tipos de aço inoxidável, entre eles o EN 1.4301 (AISI 304) e EN 1.4401 (AISI 316), foram

considerados suscetíveis à corrosão sob tensão quando submetidos a temperaturas acima de 55ᴼC

[s17].

Por outro lado, a corrosão pode ser controlada através da elaboração de um projeto que facilite a

inspeção e manutenção da estrutura, da análise prévia do risco que a estrutura pode apresentar por

estar sujeita a processos de corrosão sob tensão, com a seleção cuidadosa do tipo de aço inoxidável

a utilizar na estrutura [s17].

Este colapso em 1985 não foi o único registado em elementos estruturais de aço inoxidável sujeitos à

ocorrência de fenómenos de corrosão sob tensão, dado que outros acidentes têm ocorrido

associados à presença do aço inoxidável em piscinas interiores. Um deles foi o colapso do teto falso

de uma piscina na Holanda, em 2001, onde foi utilizado o aço inoxidável EN 1.4301 (AISI 304),

Figura 4.39 [s17].

Figura 4.39 - Colapso da cobertura da piscina na Holanda [40].

Outros dois acidentes semelhantes ocorreram, um na Finlândia, em 2002 numa piscina de hotel, e o

outro no Reino Unido, também com a cobertura de uma piscina, em 2003, cujo aço inoxidável era

também o EN 1.4301 (AISI 304) em ambos os casos [s17].

Figura 4.38 - Colapso da cobertura de betão armado na Suíça [s16].

67

4.7. Considerações finais

No caso das pontes e passagens superiores, o tempo de vida útil das estruturas considerado no

projeto e a agressividade ambiental resultante da proximidade do mar são os fatores mais

importantes na seleção do material estrutural. O aço inoxidável duplex, graças à elevada resistência

à corrosão e alta capacidade resistente, torna-se o material ideal para este tipo de aplicações.

No caso das unidades de dessulfurização e das estações de dessalinização, as condições de

exposição ambiental a que as estruturas estão submetidas é o aspeto mais relevante na opção pelo

aço inoxidável. Mais uma vez, o material estrutural ideal para estes casos é o aço inoxidável duplex.

No que diz respeito a coberturas, os aspetos que mais condicionam a opção pelo aço inoxidável é o

peso próprio e a fácil manutenção da estrutura, podendo ser utilizados o aço inoxidável austenítico,

como é o caso da Cúpula da biblioteca do parlamento, em Nova Deli.

Os colapsos de estruturas de aço inoxidável, relatados (quatro coberturas de piscinas), apontam para

que a corrosão sob tensão seja o fenómeno mais preocupante para este tipo de estruturas. Importa

referir que para este fenómeno ocorrer são necessários quatro fatores:

tensão (resultante de carga aplicada ou de tensões residuais que o aço esteja sujeito devido

ao processo de fabricação);

temperatura elevada (temperaturas acima de 55ºC);

teor de cloretos elevado;

humidade elevada.

No entanto, este tipo de corrosão pode ser controlada através da elaboração de um projeto que

facilite a inspeção e manutenção da estrutura, da análise prévia do risco que a estrutura pode

apresentar por estar sujeita a processos de corrosão sob tensão, com a seleção cuidadosa do tipo de

aço inoxidável a utilizar na estrutura.

Os casos estudados evidenciaram que a opção por adotar o aço inoxidável como material estrutural,

em detrimento do aço carbono, coloca-se quando:

as condições de exposição ambiental são agressivas;

o tempo de vida útil exigido é grande;

não se pretende ter custos de manutenção significativos;

se pretende obter determinados aspetos estéticos, que o aço inoxidável permite, associado a

estruturas leves.

68

69

5. Estudo experimental – Aços inoxidáveis

5.1. Considerações iniciais

Para dar resposta a um dos objetivos da dissertação, que correspondia em procurar proceder à

análise comparativa do desempenho mecânico e de resistência à corrosão de aços inoxidáveis e de

aços carbono, de utilização em estruturas de betão armado, procedeu-se ao desenvolvimento de

uma campanha experimental.

A campanha experimental desenvolvida incluiu duas vertentes, a caracterização mecânica e a

avaliação da suscetibilidade à corrosão, levada a efeito em aços utilizados na execução de

estruturas.

A seleção dos aços inoxidáveis analisados foi efetuada tendo em atenção a sua disponibilidade no

mercado e a sua utilização na construção civil. Os aços inoxidáveis selecionados foram os

austeníticos do tipo AISI 304 e AISI 316, cuja composição química de acordo com a EN 10088-

1:1995 “Stainless Steels – Part 1: List of stainless steels” [n3], é apresentada na Tabela 5.1.

Tabela 5.1 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos do tipo AISI 304 e AISI 316 [n3].

Designação

AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni

304 ≤0,07 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,00 a 19,50 - 8,00 a 10,50

316 ≤0,07 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,00 a 13,00

Os aços carbono selecionados para serem considerados como referência foram o A400NR e o

A500NR, cuja composição química, segundo as Especificações LNEC 449-2010 [n16] e 450-2010

[n17], é apresentada na Tabela 5.2. Estes aços possuem igual composição química.

Tabela 5.2 - Composição química dos aços carbono A400NR e A500NR [n16 e n17].

Designação Composição química [%]

C P S N Cu

A400NR 0,240 0,055 0,055 0,014 0,850

A500NR 0,240 0,055 0,055 0,014 0,850

A Tabela 5.3 resume as principais propriedades mecânicas dos aços estudados. Nesta Tabela, Re e

Rp0,2 correspondem à tensão de cedência e à tensão limite convencional de proporcionalidade a

70

0,2%, consoante se trate de aços carbono ou aços inoxidáveis, respetivamente. Rm corresponde à

tensão de rotura, ou tensão na força máxima e, Agt corresponde à extensão total na força máxima.

Tabela 5.3 - Propriedades mecânicas dos aços estudados.

Tipo de Aço Re ou Rp0,2

(MPa)

Rm

(MPa)

Agt

(%)

Aço Carbono

A400NR (1)

400 460 5

A500NR (2)

500 550 5

Aço Inoxidável

AISI 304 (3)

230 540 a 750 45

AISI 316 (3)

240 530 a 680 40

(1) Especificação LNEC 449-2010 [n16]

(2) Especificação LNEC 450-2010 [n17]

(3) EN 10088-1:1995 [n3]

5.2. Caracterização mecânica

5.2.1. Considerações gerais

Esta componente experimental teve como objetivos estudar o comportamento mecânico dos aços

inoxidáveis quando submetidos a um ensaio mecânico de tração, e proceder à sua análise

comparativa com o comportamento mecânico de aços carbono utilizados correntemente em

estruturas de betão armado.

O ensaio de tração é frequentemente utilizado para fornecer informações básicas de projeto sobre a

resistência de materiais. O ensaio de tração consiste em submeter um provete a uma carga axial

crescente e contínua, enquanto simultaneamente se regista o alongamento a que está sujeito.

Posto isto, a caracterização do comportamento à tração, visando a sua aplicação como armaduras

para betão armado, envolve a determinação dos seguintes parâmetros:

Tensão de cedência ou a tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2%, Re ou

Rp0,2;

Tensão de rotura, Rm;

Relação entre os valores da tensão de rotura e da tensão de cedência ou da tensão de limite

convencional de proporcionalidade a 0,2% obtida em cada ensaio, Rm/Re ou Rm/Rp0,2;

71

Extensão total na força máxima, Agt;

Extensão de rotura, εu;

Módulo de elasticidade, E.

Os dados obtidos por um ensaio de tração são fortemente influenciados pela temperatura, velocidade

de deformação, anisotropia do material, microestrutura e percentagem de impurezas presente na

constituição dos aços (Nery, 2012). O resultado do ensaio de tração é uma curva tensão-

deformação, onde, a partir desta é possível obter informações úteis como a tensão de cedência,

tensão última, tenacidade, módulo de Young ou de elasticidade (E), deformação do material (Nery,

2012).

Uma curva de tensão/extensão obtida a partir de um ensaio de tração uniaxial de um aço tem o

andamento típico exibido na Figura 5.1. Esta curva permite evidenciar um conjunto de características

e definir um conjunto de parâmetros fundamentais à caracterização das propriedades mecânicas dos

aços (Colaço, 2005).

A primeira parte da curva, em que a tensão varia linearmente com a extensão corresponde à

deformação elástica do material. O regime de deformação elástica do material caracteriza-se pela

total reversibilidade da deformação. O declive da curva é o módulo de elasticidade, cujo valor é

aproximadamente constante para todos os aços, da ordem de 200 GPa (Colaço, 2005).

Uma vez ultrapassada a tensão de cedência o material entra no regime de deformação plástica, ou

seja, o regime em que ocorre deformação permanente. A secção da curva de tração correspondente

à deformação plástica caracteriza-se por uma variação não linear da tensão com a extensão. Os

aços utilizados na construção são dúcteis, ou seja, têm a capacidade de sofrer uma deformação

plástica considerável antes de ocorrer a rotura (Colaço, 2005).

Figura 5.1 - Curva de tração uniaxial típica de um material metálico (Colaço, 2005).

72

Nos trabalhos publicados, as propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis têm sido pouco

exploradas, já que a maioria, ou mesmo a totalidade dos investigadores assume as características

mecânicas facultadas pelos fabricantes deste tipo de aços (Pinho, 2012).

5.2.2. Descrição do ensaio e aços ensaiados

Os procedimentos adotados no ensaio de tração baseiam-se no disposto na NP EN 10002-1:2006:

“Materiais metálicos – Parte 1: Método de ensaio à temperatura ambiente” [n18], e foram realizados

numa máquina universal de ensaios de tração modelo prensa INSTRON, model 1343, Figura 5.2, do

Laboratório do Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Georrecursos, do Instituto Superior

Técnico, e a aquisição de dados foi realizada automaticamente com recurso a um data logger-spider

8HBM - ligado a um computador.

Figura 5.2 – Máquina universal de ensaios de tração modelo prensa INSTRON, model 1343 disponível no Laboratório do

Departamento de Engenharia Civil, Arquitetura e Georrecursos, do Instituto Superior Técnico.

Previamente à realização do ensaio, procedeu-se à execução de marcas ao longo do comprimento

dos provetes, distanciados de 5Ø (Lo = 5Ø), e à determinação do comprimento, do diâmetro e da

massa dos provetes. As marcações distanciadas de 5Ø foram realizadas com o objetivo de

quantificar a extensão após rotura.

Para cada provete foi compilado o valor do seu diâmetro nominal (Ønominal), o diâmetro medido

diretamente por recurso a uma craveira (Ømedido) e o diâmetro calculado com base na sua massa

(Ømassa).

O cálculo do Ømassa recorreu-se à expressão (5.1):

(5.1)

ç

73

Sendo:

Massa – massa do provete [kg];

ɣaço – massa volúmica do aço [kg/m3]. Tendo-se considerado os valores de 7850 Kg/m

3 e 7860

Kg/m3 para os aços carbono e aços inoxidáveis, respetivamente;

L – comprimento do varão [m];

Ømassa – diâmetro obtido com base na massa do provete [m].

Para a realização do ensaio, os provetes foram posicionados na máquina, tendo-se garantindo uma

distância livre entre garras, em todos os ensaios realizados, de 100 mm. O posicionamento correto

dos provetes na máquina é importante para garantir que a carga é aplicada na direção do eixo

longitudinal dos provetes, dado que, caso isto não seja garantido, os resultados obtidos podem por

em causa a correta caracterização mecânica de aço.

Os ensaios de tração foram realizados com controlo de deslocamento, tendo sido imposta uma

velocidade de 0,20 mm/s.

Durante os ensaios procedeu-se ao registo dos valores da força e deslocamento, que posteriormente

foram utilizados, tendo em conta a seção dos provetes, para a obtenção das curvas tensão-

deformação e outras variáveis relevantes para a caracterização mecânica dos aços.

O cálculo das tensões foi efetuado considerando a seção transversal dos varões correspondente ao

diâmetro nominal, dado que corresponde à metodologia adotada no dimensionamento de estruturas.

Dado que não se recorreu à utilização de extensómetros, para avaliar as extensões, procedeu-se à

estimativa do valor das extensões através do quociente entre o deslocamento registado, em cada

instante, e a distância livre entre garras (Llivre).

Deste modo, com base nos diagramas força-deslocamento obtidos definiram-se as curvas tensão-

extensão, recorrendo às expressões (5.2) e (5.3):

(5.2)

(5.3)

Sendo:

σ – Tensão de tração;

F – Força registada durante o ensaio;

ε – Extensão;

δ – Deslocamento registado durante o ensaio;

Llivre – Distância livre entre garras.

δ

74

Para cada provete ensaiado, procedeu-se à determinação da curva tensão-extensão e das seguintes

variáveis:

Rm – Tensão de rotura;

εu – Extensão de rotura;

Re – Tensão de cedência (aços carbono);

Rp0,2 – Tensão limite convencional de proporcionalidade a 0,2% de extensão (aços

inoxidáveis).

A tensão de rotura foi calculada pelo quociente entre a força máxima e a seção nominal dos

provetes. A extensão na rotura (εu) de cada provete foi calculada através da expressão (5.4):

(5.4)

Sendo:

L0 – Distância inicial entre duas marcas sucessivas realizadas no varão (L0=5Ø) [mm];

Lu – Distância entre marcas sucessivas após rotura [mm].

A determinação da tensão limite convencional de proporcionalidade de 0,2% de extensão foi obtida

com base nos diagramas força-deslocamento. Para tal, procedeu-se à determinação do

deslocamento registado correspondente a 0,2% de extensão. Tendo em atenção que a distância livre

entre garras foi sempre 100 mm, o deslocamento correspondente a 0,2% de extensão será de 0,20

mm. A determinação da força para o cálculo da referida tensão foi obtida identificando a força

correspondente à interseção da curva força-deslocamento com uma reta que passa pela abcissa

correspondente a um deslocamento de 0,20 mm e possui direção paralela ao troço elástico da curva

força-deslocamento.

A Figura 5.3 apresenta, a título de exemplo, as curvas Força-Deslocamento e Tensão-Extensão de

um dos aços inoxidáveis ensaiados, bem como as variáveis calculadas com base nas referidas

curvas.

Variáveis:

Rp0,2 = 630,25 MPa

Rm = 684,17 MPa

εu = 0,34 0

5

10

15

20

25

30

35

0

3

6

9

12

15

18

21

24

27

0

100

200

300

400

500

600

700

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

5

0,2

0

0,2

5

0,3

0

0,3

5

ε

Figura 5.3 - Exemplo de diagramas Força-Deslocamento e Tensão-Extensão de um aço inoxidável (com Ønominal = 8 mm),

bem como das variáveis calculadas com base no ensaio de tração.

δ[mm]

F [KN] σ [MPa]

ε

75

A Tabela 5.4 identifica os aços e apresenta o número de provetes submetidos ao ensaio de tração

com o objetivo de estudar o seu comportamento mecânico. A composição química e as

características mecânicas podem ser consultadas nas Tabelas 5.1, 5.2 e 5.3 do presente capítulo.

Todos os provetes ensaiados possuíam um comprimento Lo = 20 cm, Figura 5.4.

Tabela 5.4 - Ensaio de tração - Identificação dos aços e do número de provetes ensaiados.

Ø [mm]

Tipo de Aço

Aço Carbono Aço Inoxidável

A400NR A500NR AISI 304 AISI 316

Ø 8 2 - 2 2

Ø 16 - 1 - 1

Ø 20 2 - 2 -

Figura 5.4 - Corpos de prova do ensaio de tração (Parte 1).

Durante o ensaio teve-se o cuidado de garantir o adequado posicionamento dos provetes, de modo a

garantir a aplicação da carga segundo a direção do eixo longitudinal dos mesmos.

5.2.3. Caracterização mecânica

A Tabela 5.5 apresenta a identificação, o tipo de aço, o comprimento (Lo) em milímetros, a massa em

gramas e o diâmetro (nominal, medido e avaliado com base na massa) em milímetros de todos os

provetes ensaiados.

76

Tabela 5.5 - Provetes submetidos ao ensaio de tração - Designação, tipo de aço, comprimento (Lo), massa em gramas e

diâmetro nominal (Ønominal), diâmetro medido (Ømedido) e diâmetro avaliado com base na massa do provete (Ømassa) em

milímetros.

Aço Carbono

Designação Tipo de

Aço Lo

[mm] Massa

[g] Ønominal [mm]

Ømedido [mm]

Ømassa [mm]

C1 A400NR 200 82,80 8 8,0 8,19

C2 A400NR 200 80,61 8 8,0 8,08

C3 A500NR 200 315,97 16 16,0 16,01

C4 A400NR 200 493,76 20 20,0 20,01

C5 A400NR 200 492,79 20 20,0 19,99

Aço Inoxidável

Designação Tipo de

Aço Lo

[mm] Massa

[g] Ønominal [mm]

Ømedido [mm]

Ømassa [mm]

I1 AISI 304 200 81,72 8 8,0 8,14

I2 AISI 304 200 79,41 8 8,0 8,02

I3 AISI 316 200 78,99 8 8,0 8,00

I4 AISI 316 200 81,01 8 8,0 8,10

I5 AISI 316 200 314,81 16 16,0 15,97

I6 AISI 304 200 494,68 20 20,0 20,02

I7 AISI 304 200 493,31 20 20,0 19,99

Os valores de diâmetro nominal e medido são iguais, tendo-se registado a tendência para a obtenção

de valores ligeiramente superiores para os diâmetros avaliados com base na massa dos provetes.

O cálculo do valor das tensões foi efetuado recorrendo ao valor do diâmetro nominal, conforme

referido em 5.2.2. As Figuras 5.5 e 5.6 apresentam os diagramas Tensão-Extensão de todos os

provetes de aço carbono e aço inoxidável ensaiados, respetivamente.

Figura 5.5 - Aços Carbono - Diagramas Tensão-Extensão.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

0,2

6

0,2

9

0,3

2

0,3

5

0,3

8

0,4

2

0,4

5

0,4

8

0,5

1

Legenda:

Ø8 - A400NR

Ø16 - A500NR

Ø20 – A400NR

σ [MPa]

ε

77

Figura 5.6 - Aços Inoxidáveis - Diagramas Tensão-Extensão.

A Tabela 5.6 apresenta as características mecânicas de todos os provetes ensaiados, obtidas com

base no diâmetro nominal e nos diagramas Tensão-Extensão.

Tabela 5.6 - Apresentação das características mecânicas de todos os provetes ensaiados.

Aço Carbono

Designação Tipo de

Aço Ønominal [mm]

Re [MPa]

Rm [MPa]

lu [mm]

lo = 5Ø [mm]

C1 A400NR 8 532 600 1,1 99 80 0,24

C2 A400NR 8 535 600 1,1 * * *

C3 A500NR 16 545 659 1,2 196 160 0,23

C4 A400NR 20 479 589 1,2 271 200 0,35

C5 A400NR 20 474 582 1,2 268 200 0,34

Aço Inoxidável

Designação Tipo de

Aço Ønominal [mm]

Rp0,2 [MPa]

Rm [MPa]

lu [mm]

lo = 5Ø [mm]

I1 AISI 304 8 630 684 1,1 108 80 0,35

I2 AISI 304 8 577 693 1,2 110 80 0,38

I3 AISI 316 8 632 772 1,2 102 80 0,28

I4 AISI 316 8 716 772 1,1 104 80 0,3

I5 AISI 316 16 782 872 1,1 * * *

I6 AISI 304 20 521 738 1,4 270 200 0,35

I7 AISI 304 20 494 732 1,5 271 200 0,36

* Não foi possível medir lu devido à rotura do provete ter ocorrido junto às garras, tal como mostram as

Figuras 5.7 e 5.8.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

0,2

6

0,2

9

0,3

2

0,3

5

0,3

8

0,4

1

0,4

5

0,4

8

0,5

1

Legenda:

Ø8 - AISI 304

Ø20 - AISI 304

Ø8 - AISI 316

Ø16 - AISI 316

σ [MPa]

ε

78

As Figuras 5.9 a 5.12 apresentam os valores médios, máximos e mínimos de Re, Rp0,2 e Rm, dos aços

carbono e dos aços inoxidáveis.

Figura 5.9 - Valores de Re dos aços carbono.

Figura 5.10 - Valores de Rp0,2 dos aços inoxidáveis.

Figura 5.11 - Valores de Rm dos aços carbono.

Figura 5.12 - Valores de Rm dos aços inoxidáveis.

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

Figura 5.8 - Identificação dos provetes de aço inoxidável

no qual não foi possível medir lu.

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

Rm [MPa] Rm [MPa]

A40

0N

R

A40

0N

R

A50

0N

R

Figura 5.7 - Identificação dos provetes de aços carbono

no qual não foi possível medir lu.

Ø8 Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 A

ISI

30

4

AIS

I 3

04

AIS

I 3

16

AIS

I 3

16

A40

0N

R

A40

0N

R

A50

0N

R

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

Re [MPa] Rp0,2 [MPa]

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 Ø8

AIS

I 3

04

AIS

I 3

04

AIS

I 3

16

AIS

I 3

16

79

5.2.4. Conclusões

Analisando as características mecânicas avaliadas, conclui-se que os aços inoxidáveis AISI 304 e

AISI 316 têm capacidade resistente e ductilidade superiores face aos aços carbono A400NR e

A500NR. O aço inoxidável AISI 316 revelou-se mais resistente e menos deformável do que o AISI

304, muito embora o número de provetes ensaiados tenha sido reduzido. Considera-se importante

salientar que as características dos aços inoxidáveis apresentaram maior variabilidade do que as

obtidas para os aços carbono.

Durante o ensaio mecânico de tração, identificaram-se algumas situações que interessa aqui referir,

tais como:

Durante o ensaio de tração, os provetes de aço inoxidável aqueceram consideravelmente

mais que os provetes de aços carbono, o que significa que os aços inoxidáveis produzem

mais energia durante o período de alongamento devido ao rearranjo dos átomos na sua

estrutura microcristalina e que, grande parte dessa energia mecânica produzida é dissipada

sob a forma de calor;

Depois da fratura, os provetes de aço inoxidável apresentaram um acabamento muito áspero

e fosco (sem brilho). Antes do ensaio mecânico, o aço inoxidável apresentava um

acabamento uniforme e brilhante;

Os aços inoxidáveis não revelaram possuir patamar de cedência, ao contrário do que

acontece com os aços carbono ensaiados, como se pode verificar nos gráficos apresentados

nas Figuras 5.5 e 5.6 e no Anexo F.

5.3. Suscetibilidade à corrosão

5.3.1. Considerações iniciais

A corrosão metálica é uma consequência da tendência da matéria em evoluir para o seu estado de

menor energia. Para produzir um metal a partir do seu minério, ou seja, a partir da forma em que

ocorre na natureza, é necessário fornecer-lhe energia. Durante a sua vida útil o metal tenderá a

oxidar-se, regressando à sua forma primitiva. Quanto maior for a energia necessária para a produção

do metal, maior será a sua tendência para se corroer (Fernandes, 2005). No entanto, um metal no

estado metaestável pode formar um filme de óxidos à superfície, na presença de um meio oxidante,

que evite a progressão da reação por separação de um metal do meio, fazendo que o metal entre

num estado passivo. Quando o meio é demasiado oxidante, o metal fica no estado transpassivo e,

consequentemente, desprotegido do meio corrosivo. Quando não existe formação de óxidos à

superfície, o metal encontra-se no estado ativo e, portanto, ocorre corrosão (Davim e Magalhães,

1992).

80

Esta componente do estudo experimental teve como objetivo avaliar a suscetibilidade à corrosão dos

aços inoxidáveis austeníticos, AISI 304 e AISI 316, e dos aços carbono, A400NR e A500NR, quando

expostos a uma solução salina a temperatura constante.

Depois de selecionados os aços a adotar nesta componente experimental, procedeu-se à recolha de

informação com o objetivo de selecionar o protocolo de ensaio a adotar. O ensaio de corrosão

adotado corresponde a uma adaptação do procedimento descrito na ASTM B117-11: “Standard

Practice for Operating Salt Spray (Fog) Apparatus” [n19]. Para tal, preparou-se uma solução salina

com uma concentração de 5% em massa de cloreto de sódio (NaCl), tal como estabelecido na

referida norma.

A ASTM B117-11 [n19] preconiza que o ensaio seja realizado numa câmara de nevoeiro salino, no

interior da qual se procede à pulverização da solução salina. Dado que o Laboratório não dispõe de

uma câmara de nevoeiro salino, optou-se por realizar o ensaio numa tina, com a solução salina no

seu interior. A norma refere que o tipo e o número de corpos de prova ensaiados, bem como os

critérios para a avaliação do desenvolvimento da corrosão, devem ser estabelecidos entre o cliente e

o produtor/comerciante.

Tendo em atenção que a duração de um ensaio de corrosão num material como elevada resistência

à oxidação é bastante prolongado, optou-se por efetuar um estudo preliminar, no qual apenas foi

ensaiado o aço carbono A400NR, com o objetivo de procurar definir um protocolo de ensaio que

permitisse o desenvolvimento de corrosão neste aço num período de tempo compatível com o

desenvolvimento da dissertação.

5.3.2. Ensaios preliminares para a definição do protocolo de ensaio

Para os ensaios preliminares utilizaram-se como amostras, quatro varões de aço A400NR de Ø8,

com 20 cm de comprimento (Figura 5.13), dado que o aço carbono é mais suscetível a fenómenos de

corrosão do que o aço inoxidável.

Os ensaios preliminares realizados basearam-se genericamente no disposto na norma ASTM B117-

11 [n19], e recorreram a uma solução salina com uma concentração de 5% em massa de cloreto de

sódio (NaCl).

Figura 5.13 - Provetes de aço carbono A400NR com Ø8 utilizados nos ensaios preliminares de corrosão.

81

Os ensaios preliminares consistiram na realização de duas montagens que proporcionaram

condições de ensaio diferentes, designados por montagem 1 e montagem 2.

A montagem 1 consistiu em submeter dois dos quatro provetes a diversos ciclos de

molhagem/secagem. Cada ciclo teve uma duração total de 24 horas e consistiu na imersão dos

provetes na solução salina durante 10h, seguida de secagem ao ar, durante 14 horas, Figuras 5.14 e

5.15.

A montagem 2 consistiu em posicionar, de forma permanente, os provetes no interior de uma tina

com a solução salina a uma distância de 1 cm da superfície da referida solução, Figura 5.16. O

ambiente em que ocorreu este ensaio é mais próximo do estabelecido na norma ASTM B117-11

[n19], dado que os provetes encontravam-se num ambiente semelhante ao que resulta de um

nevoeiro salino.

As montagens 1 e 2 foram realizadas em ambiente de Laboratório (T = 25ºC ± 1ºC e Hr ≈ 65 ± 2%).

Figura 5.14 - Montagem 1 - Imersão dos provetes na

solução salina durante 10 horas.

Figura 5.15 - Montagem 1 – Secagem dos provetes

durante 14 horas.

Figura 5.16 - Montagem 2.

82

A duração dos ensaios preliminares de ambas as montagens foi de 65 dias. O controlo da evolução

da corrosão foi efetuado por observação visual dos provetes.

A análise do desenvolvimento do fenómeno de corrosão que se desenvolveu nas montagens 1 e 2,

decorridos 35 dias de ensaio, apontava a montagem 1 como sendo a mais agressiva. Ao fim de 35

dias, os provetes da montagem 1 apresentavam-se mais degradados e com um desenvolvimento do

processo de corrosão distribuído de forma mais homogénea ao longo dos provetes, enquanto que os

provetes da montagem 2 registavam a presença localizada de corrosão, Figuras 5.17 e 4.18.

Decorridos 65 dias de ensaio, a análise do estado dos provetes permitiu verificar que os provetes

expostos à montagem 2 encontravam-se mais degradados, devido ao facto de se encontrarem mais

corroídos, Figuras 5.19 e 5.20.

A análise dos provetes submetidos à montagem 2 ao longo de 65 dias, permitiu verificar que os

provetes passaram por três etapas distintas de desenvolvimento de corrosão. Numa primeira fase,

Figura 5.17 - Montagem 1 - Aspeto dos provetes após 35

ciclos.

Figura 5.18 - Montagem 2 - Aspeto dos provetes após 35

dias de ensaio.

Figura 5.19 - Montagem 1 - Aspeto dos provetes após 65 ciclos.

Figura 5.20 - Montagem 2 - Aspeto dos provetes após 65 dias de ensaio.

83

entre o inicio do ensaio e o 35º dia, os provetes possuíam apenas pequenas picadas localizadas,

Figura 5.21. Numa segunda fase, desde o 35º dia até ao 55º dia, registou-se uma expansão dos

pontos localizados onde se tinha iniciado o desenvolvimento da corrosão na primeira fase, Figura

5.22, e na última fase, a partir do 55º dia de ensaio, ocorreu um aumento de volume das zonas

corroídas, Figura 5.23 e 5.24.

Tendo em atenção que se disponha, na altura, de três meses para o estudo da suscetibilidade à

corrosão dos aços inoxidáveis, optou-se por selecionar a montagem 2 para a realização da

campanha experimental.

5.3.3. Descrição do ensaio

Na sequência dos resultados obtidos, com os ensaios preliminares realizados, decidiu-se adotar a

montagem 2 para a análise comparativa da suscetibilidade à corrosão dos aços carbono e dos aços

inoxidáveis.

A Tabela 5.7 identifica os provetes ensaiados, Figuras 5.25 e 5.26, e inclui a informação relativa ao

tipo de aço, número de provetes, diâmetro e comprimento dos provetes.

Figura 5.21 - Montagem 2 - Após 25 dias: presença

localizada de corrosão.

Figura 5.22 - Montagem 2 - Após 50 dias: incremento das

zonas e do volume inicialmente afetados pela corrosão.

Figura 5.23 - Montagem 2 - Após 60 dias: incremento

significativo das zonas corroídas.

Figura 5.24 - Montagem 2 - Após 65 dias: continuação do

incremento do desenvolvimento do fenómeno de corrosão.

84

Tabela 5.7 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes ensaiados

Ø

[mm]

Tipo de Aço

Aço Carbono Aço Inoxidável

A400NR A500NR AISI 304 AISI 316

Lo [mm]

Número de provetes

Lo [mm]

Número de provetes

Lo [mm]

Número de provetes

Lo [mm]

Número de provetes

8 200 4 200 - 200 5 150 2

12 200 4 200 - 200 2 200 -

16 200 - 200 4 200 - 200 1

A preparação dos provetes incluiu a sua prévia limpeza por escovagem, com escova plástica, com o

objetivo de remover eventuais produtos de oxidação presentes, sem contudo danificar a superfície

dos provetes, Figura 5.27. Após a limpeza dos provetes procedeu-se à sua identificação por recurso

a etiquetas, com o objetivo de evitar a perda da sua identificação no decorrer do ensaio.

Figura 5.27 - Processo de limpeza dos provetes antes do inicio do ensaio.

A monitorização da evolução da corrosão ao longo do ensaio foi efetuada por observação visual e

controlo de massa dos provetes. No final do ensaio procedeu-se à caracterização mecânica dos

provetes, recorrendo à realização do ensaio de tração, de acordo com o descrito em 5.2.2.

Figura 5.25 - Montagem 2 - Aços carbono. Figura 5.26 - Montagem 2 - Aços inoxidáveis.

85

O ensaio de suscetibilidade à corrosão teve uma duração total de 110 dias.

A variação de massa dos provetes (expressa através de percentagem de perda de massa) foi

avaliada tomando como referência a massa inicial dos provetes e calculada através da expressão

5.5,

(5.5)

em que: Mi – massa do provete no instante i; M0 – massa inicial do provete; ΔMi – percentagem de

perda de massa do provete no instante i.

5.3.4. Suscetibilidade à corrosão

As Tabelas 5.8 e 5.9 apresentam a designação dos provetes, o tipo de aço, o comprimento em

milímetros, a massa inicial em gramas, a percentagem de variação de massa total registada no final

do ensaio e os valores dos diâmetros nominais em milímetros de todos os provetes ensaiado. O

Anexo G apresenta a evolução dos valores da massa dos provetes ao longo do ensaio.

Tabela 5.8 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes de Aço Carbono - Designação, tipo de aço, comprimento inicial (Lo), massa

inicial (M0), percentagem de perda de massa ao fim de 110 dias de ensaio e diâmetros nominais de todos os provetes

ensaiados.

Aço Carbono

Designação Tipo de

Aço Lo

[mm] M0 [g]

ΔM110 dias [%]

Ønominal [mm]

C1 A400NR 200 76,77 -0,16 8

C2 A400NR 200 76,59 -0,12 8

C3 A400NR 200 77,29 -0,10 8

C4 A400NR 200 77,32 -0,08 8

C5 A400NR 200 174,60 -0,07 12

C6 A400NR 200 178,14 -0,07 12

C7 A400NR 200 169,24 -0,12 12

C8 A400NR 200 175,28 -0,06 12

C9 A500NR 200 316,11 -0,05 16

C10 A500NR 200 318,27 -0,04 16

C11 A500NR 200 314,66 -0,05 16

C12 A500NR 200 315,55 -0,04 16

86

Tabela 5.9 – Suscetibilidade à corrosão – Provetes de Aço Inoxidável - Designação, tipo de aço, comprimento inicial (Lo),

massa inicial (M0), percentagem de perda de massa ao fim de 110 dias de ensaio e diâmetros nominais de todos os provetes

ensaiados.

Aço Inoxidável

Designação Tipo de

Aço Lo

[mm] M0 [g]

ΔM110 dias [%]

Ønominal [mm]

I1 AISI 316 150 59,70 0,00 8

I2 AISI 316 150 58,92 0,00 8

I3 AISI 304 200 78,59 0,00 8

I4 AISI 304 200 78,94 0,00 8

I5 AISI 304 200 78,94 0,00 8

I6 AISI 304 200 79,42 0,00 8

I7 AISI 304 200 78,92 0,00 8

I8 AISI 304 200 178,06 0,00 12

I9 AISI 304 200 177,96 0,00 12

I10 AISI 316 200 309,58 0,00 16

As Figuras 5.28 a 5.30 apresentam a evolução de perda de massa dos provetes ao longo do ensaio.

A análise destes gráficos permite verificar que todos os provetes de aço carbono deram início a um

processo de perda de massa no período compreendido entre o 46º e o 63º dia de ensaio, ou seja, ao

fim de 7 a 9 semanas, bem como que não se registou qualquer variação de massa nos provetes de

aço inoxidável ensaiados.

Figura 5.28 - Variação de massa - Provetes de Ø8.

-0,16

-0,15

-0,14

-0,13

-0,12

-0,11

-0,10

-0,09

-0,08

-0,07

-0,06

-0,05

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

0

4

7

11

14

18

21

25

28

32

36

39

43

46

64

68

71

75

78

82

85

89

92

96

99

10

3

10

6

11

0

AISI 316 – I1

AISI 316 – I2

AISI 304 – I3

AISI 304 – I4

AISI 304 – I5

AISI 304 – I6

AISI 304 – I7

A400NR – C1 A400NR – C2

A400NR – C3

A400NR – C4

ΔM [%]

t [dias]

87

Figura 5.29 - Variação de massa - Provetes de Ø12.

Figura 5.30 - Variação de massa - Provetes de Ø16.

Os valores de variação de massa evidenciaram a influência do diâmetro dos varões nas

consequências dos fenómenos de corrosão, aqui expressos através dos valores de perda de massa.

Esta influência manifestou-se não só no valor absoluto da perda de massa, como também na sua

variabilidade. Quanto menor o diâmetro do varão, maior a perda de massa e maior a variabilidade

que deve ser expectável em termos de suscetibilidade à corrosão de varões de aço carbono. A

-0,16

-0,15

-0,14

-0,13

-0,12

-0,11

-0,10

-0,09

-0,08

-0,07

-0,06

-0,05

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0,00 0

4

7

11

14

18

21

25

28

32

36

39

43

46

64

68

71

75

78

82

85

89

92

96

99

10

3

10

6

11

0

-0,16

-0,15

-0,14

-0,13

-0,12

-0,11

-0,10

-0,09

-0,08

-0,07

-0,06

-0,05

-0,04

-0,03

-0,02

-0,01

0,00

0

4

7

11

14

18

21

25

28

32

36

39

43

46

64

68

71

75

78

82

85

89

92

96

99

10

3

10

6

11

0

AISI 304 – I8

AISI 304 – I9

A400NR – C5

A400NR – C6

A400NR – C7

A400NR – C8

AISI 304 – I10

A500NR – C9

A500NR – C10

A500NR – C11

A500NR – C12

ΔM [%]

ΔM [%]

t [dias]

t [dias]

88

Figura 5.31 permite verificar que a perda de massa registada no final do ensaio, nos aços carbono foi

crescente com a redução do diâmetro dos varões.

Figura 5.31 - Relação entre a perda de massa e o diâmetro dos provetes de aço carbono ao fim de 110 dias.

A análise contínua ao longo do tempo de ensaio dos provetes, permitiu verificar que ao fim de 46

dias não se manifestou qualquer variação de massa. Durante os primeiros 46 dias de ensaio os

provetes de aço inoxidável não apresentaram nenhum vestígio de corrosão, enquanto que os

provetes de aço carbono apresentaram pequenas picadas localizadas, Figura 5.32.

O período de ensaio compreendido entre o 46º e o 63º dia não foi acompanhado, dado que o

Laboratório se encontrava fechado a todos os utilizadores, devido ao facto de ter coincidido com o

período de férias. A partir do 64º dia de ensaio, os provetes de aço carbono registaram um processo

de perda de massa contínua até ao final do ensaio (110º dia). Nos provetes de aço inoxidável não se

registou qualquer variação de massa durante todo o ensaio. Entre o 64º e o 110º dia, os aços

carbono apresentaram pequenas picadas localizadas, Figura 5.33. Não se registou expansão das

picadas localizadas dos provetes de aço carbono devido ao facto destes terem estado submetidos a

escovagens periódicas antes das pesagens, ao contrário do que aconteceu com os provetes

submetidos à montagem 2 dos ensaios preliminares. Todos os vestígios de corrosão foram

removidos no processo de escovagem.

-0,18

-0,15

-0,12

-0,09

-0,06

-0,03

0,00

0 1 2 3 4 Ø8 Ø12 Ø16

ΔM110 dias [%]

Ø [mm]

Figura 5.32 - Após 46 dias: presença localizada de

corrosão.

Figura 5.33 - Após 92 dias: incremento das zonas e

do volume inicialmente afetados pela corrosão.

89

Após a conclusão do ensaio de suscetibilidade à corrosão, submeteram-se os provetes ao ensaio

mecânico de tração com o objetivo de avaliar eventuais alterações das características mecânicas

devidas à corrosão.

O cálculo do valor das tensões foi efetuado recorrendo ao valor do diâmetro nominal, conforme

referido em 5.2.2. As Figuras 5.34 a 5.37 apresentam os diagramas Tensão-Extensão dos provetes

não submetidos ao ensaio de corrosão, obtidos no ponto 5.2.3, e dos provetes que estiveram sujeitos

ao ensaio de suscetibilidade à corrosão, organizados em função do diâmetro dos varões.

Figura 5.34 - Aço carbono com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão.

Figura 5.35 - Aço inoxidável AISI 304 com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão.

Figura 5.36 - Aço inoxidável AISI 316 com Ø8 - Diagramas Tensão-Extensão.

Figura 5.37 - Aço inoxidável AISI 316 e aço carbono A500NR com Ø16 - Diagramas Tensão-Extensão.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0,3

6

0,4

0

0,4

4

0,4

8 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0,3

6

0,4

0

0,4

4

0,4

8

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0,3

6

0,4

0

0,4

4

0,4

8 0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0,3

6

0,4

0

0,4

4

0,4

8

A400NR

Ø8 mm

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

Após corrosão

ε

σ [MPa]

Após corrosão

ε

σ [MPa]

AISI 316 - Após corrosão

A500NR - Após corrosão

A500NR

AISI 316

ε

Após corrosão

AISI 304

Ø8 mm

Ø16 mm

AISI 316

Ø8 mm

90

A Figura 5.38 apresenta os diagramas Tensão-Extensão de todos os provetes com Ø12 de aço

carbono e aço inoxidável. Todos os provetes estiveram sujeitos ao ensaio de suscetibilidade à

corrosão.

Figura 5.38 - Aço inoxidável AISI 304 e aço carbono A400NR com Ø12 - Diagramas Tensão-Extensão.

As Tabelas 5.10 e 5.11 apresentam as características mecânicas de todos os provetes ensaiados

obtidas com base no diâmetro nominal dos provetes e nos diagramas Tensão-Extensão dos aços

carbono e aços inoxidáveis, respetivamente.

Tabela 5.10 – Caracterização mecânica após ensaio de corrosão – Provetes de Aço Carbono.

Designação Tipo de

Aço Ønominal [mm]

Re [MPa]

Rm [MPa]

lu [mm]

lo = 5Ø [mm]

C1 A400NR 8 523 592 1,1 * * *

C2 A400NR 8 517 580 1,1 99 80 0,24

C3 A400NR 8 514 581 1,1 * * *

C4 A400NR 8 506 578 1,1 99 80 0,24

C5 A400NR 12 440 574 1,3 147 120 0,23

C6 A400NR 12 436 564 1,3 152 120 0,27

C7 A400NR 12 495 626 1,3 155 120 0,29

C8 A400NR 12 460 596 1,3 152 120 0,27

C9 A500NR 16 542 662 1,2 202 160 0,26

C10 A500NR 16 552 671 1,2 201 160 0,26

C11 A500NR 16 567 684 1,2 * * *

C12 A500NR 16 537 657 1,2 * * *

* Não foi possível medir lu devido à rotura do provete ter ocorrido junto à zona de posição das garras, tal

como mostram as Figuras 5.39 e 5.40.

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0,3

6

0,4

0

0,4

4

0,4

8

σ [MPa]

ε

Ø12 mm

AISI 304 - Após corrosão

A400NR - Após corrosão

91

Tabela 5.11 – Caracterização mecânica após ensaio de corrosão – Provetes de Aço Inoxidável.

Designação Tipo de

Aço Ønominal [mm]

Rp0,2 [MPa]

Rm [MPa]

lu [mm]

lo = 5Ø [mm]

I1 AISI 316 8 562 687 1,2 109 80 0,36

I2 AISI 316 8 594 686 1,2 110 80 0,38

I3 AISI 304 8 697 771 1,1 102 80 0,28

I4 AISI 304 8 696 772 1,1 104 80 0,30

I5 AISI 304 8 697 768 1,1 107 80 0,34

I6 AISI 304 8 554 668 1,2 109 80 0,36

I7 AISI 304 8 686 764 1,1 108 80 0,35

I8 AISI 304 12 592 732 1,2 166 120 0,38

I9 AISI 304 12 552 722 1,3 172 120 0,43

I10 AISI 316 16 699 910 1,3 * * *

* Não foi possível medir lu devido à rotura do provete ter ocorrido junto à zona de posição das garras, tal

como mostram as Figuras 5.39 e 5.40.

As Figuras 5.41 a 5.44 apresentam, os valores médios, máximos e mínimos de Re, Rp0,2 e Rm, dos

aços carbono e dos aços inoxidáveis avaliados no final do ensaio de determinação da suscetibilidade

à corrosão.

Figura 5.41 - Valores de Re dos aços carbono que estiveram

sujeitos ao ensaio de corrosão.

Figura 5.42 - Valores de Rp0,2 dos aços inoxidáveis que

estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão.

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

Figura 5.39 - Identificação dos provetes de aços carbono

nos quais não foi possível medir lu.

Figura 5.40 - Identificação dos provetes de aços carbono nos

quais não foi possível medir lu.

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

Re [MPa] Rp0,2 [MPa]

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 Ø8

A40

0N

R

A40

0N

R

A50

0N

R

AIS

I 3

04

AIS

I 3

04

AIS

I 3

16

AIS

I 3

16

92

Figura 5.43 - Valores de Rm dos aços carbono que estiveram

sujeitos ao ensaio de corrosão.

Figura 5.44 - Valores de Rm dos aços inoxidáveis que

estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão.

As Figuras 5.45 a 5.48 apresentam os valores médios, máximos e mínimos, organizados por tipo de

aço e diâmetro, de Re, Rp0,2 e Rm, obtidos em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de

corrosão.

Figura 5.45 – Aços Carbono - Valores de Re em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura 5.46 – Aços Inoxidáveis – Valores de Rp 0,2 em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de corrosão.

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

Re [MPa]

Rm [MPa] Rm [MPa]

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

A4

00

NR

A4

00

NR

A5

00

NR

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 Ø8

AIS

I 3

04

AIS

I 3

04

AIS

I 3

16

AIS

I 3

16

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

A400NR

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

A400NR A500NR A400NR

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Rp0,2 [MPa]

AISI 304 AISI 316 AISI 304 AISI 316

AISI 304

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

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Sem

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saio

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co

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Co

m e

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Co

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Sem

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saio

de

co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 Ø8

93

Figura 5.47 - Aços Carbono - Valores de Rm em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura 5.48 - Aços Inoxidáveis – Valores de Rm em provetes submetidos e não submetidos ao ensaio de corrosão.

5.3.5. Conclusões

Analisando os resultados obtidos nos gráficos das Figuras 5.28 a 5.30 conclui-se que a resistência à

corrosão dos aços inoxidáveis é consideravelmente mais alta que a apresentada pelos aços carbono.

Verificou-se que durante 110 dias de ensaio, os provetes de aço inoxidável não sofreram qualquer

tipo de processo de corrosão.

Durante o ensaio de suscetibilidade à corrosão, constataram-se várias situações importantes, tais

como:

Analisando os resultados da perda de massa dos provetes de aço carbono verifica-se que o

diâmetro dos varões possui grande influência nas consequências dos fenómenos de

0

150

300

450

600

750

900

0

150

300

450

600

750

900

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20

Rm [MPa]

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

A400NR A400NR A500NR A400NR

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

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Sem

en

saio

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co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Rm [MPa]

AISI 304 AISI 316 AISI 304

AISI 316

AISI 304

Ø8 Ø12 Ø16 Ø20 Ø8

Sem

en

saio

de

co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

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Sem

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Sem

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saio

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co

rro

são

Co

m e

ns

aio

de

co

rro

são

Sem

en

saio

de

co

rro

são

94

corrosão. Tal facto é visível através da análise dos gráficos das Figuras 5.28 a 5.31. Menores

diâmetros registaram maiores percentagens de perda de massa e maior variabilidade;

Os aços inoxidáveis não sofreram qualquer tipo de perda de massa durante os 110 dias de

exposição a um ambiente agressivo rico em iões cloreto;

Os provetes testados no ensaio preliminar para definição de protocolo, na montagem 2,

apresentaram-se no final do ensaio, bastante mais corroídos do que os provetes de aço

carbono testados no ensaio de suscetibilidade à corrosão, apesar de se tratarem de

ambientes agressivos semelhantes. A explicação mais provável para este fenómeno é o

facto de no ensaio preliminar não se ter procedido à limpeza dos provetes durante o período

de ensaio, fazendo com que a não remoção dos pontos de corrosão possibilitava a sua

expansão.

O estudo do comportamento mecânico dos aços após terem sido submetidos ao ensaio de corrosão,

evidenciou os seguintes aspetos:

Durante o ensaio de tração, os provetes de aço inoxidável aqueceram consideravelmente

mais que os provetes de aços carbono;

Depois da fratura, os provetes de aço inoxidável apresentaram um acabamento muito áspero

e fosco;

Os aços inoxidáveis não revelaram patamar de cedência nem endurecimento;

Os aços inoxidáveis AISI 304 com Ø12 apresentam menor ductilidade e maior capacidade

resistente que o aço carbono A400NR com igual diâmetro, depois de terem estado

submetidos ao ensaio de corrosão;

O provetes de aço inoxidável AISI 316 com Ø16 apresentou, após ter estado submetido ao

ensaio de corrosão, ductilidade muito limitada mas elevada capacidade resistente;

Os provetes de aços carbono A500NR com Ø16, que estiveram submetidos e que não

estiveram submetidos ao ensaio de corrosão, apresentaram ductilidades e capacidades

resistentes semelhantes.

Analisando a ductilidade dos vários provetes ensaiados que foram previamente submetidos ao

ensaio de corrosão, conclui-se que o processo de corrosão manifestou uma influência negativa. A

generalidade dos aços ensaiados manifestou redução da extensão de rotura após terem sido

submetidos ao ensaio de corrosão. Segundo (Apostolopoulos, 2005), para além de uma redução nas

tensões de cedência e rotura, verifica-se também um efeito negativo na ductilidade dos varões,

diminuindo a extensão na rotura e a capacidade de absorção de energia com o aumento da

corrosão. A análise dos resultados obtidos não identificou uma redução clara das tensões de

cedência ou de rotura, no entanto a redução da extensão de rotura foi notória e geral para todos os

aços.

95

5.4. Considerações finais

Com a realização dos ensaios mecânicos de tração verificou-se que os aços inoxidáveis austeníticos

do tipo AISI 304 e AISI 316 têm maior ductilidade e capacidade resistente que os aços carbono

A400NR e A500NR, correntemente utilizados como materiais estruturais. Em termos de

dimensionamento, a utilização destes aços inoxidáveis necessita de menos área de aço

relativamente aquela que seria necessária caso se utiliza-se armaduras de aço carbono.

Verificou-se, durante os ensaios mecânicos de tração, que o aço inoxidável não apresenta, em

nenhum dos seus diagramas Tensão-Extensão, patamar de cedência nem endurecimento.

Considera-se importante salientar que se obteve uma variabilidade relevante nas características

mecânicas avaliadas nos aços inoxidáveis.

Outro aspeto relevante é o facto dos aços inoxidáveis aquecerem bastante durante os ensaios

mecânicos. Tal facto pode ter como origem o excesso de energia mecânica produzida pela

movimentação dos átomos da sua microestrutura que é dissipada sob a forma de calor.

O ensaio de suscetibilidade à corrosão demonstrou que a película passiva de óxido de crómio que se

forma na superfície dos aços inoxidáveis é bastante eficaz. Durante o período de ensaio os aços

inoxidáveis não apresentaram nenhum vestígio de corrosão, enquanto que nos aços carbono

registaram-se perdas de massa.

A influência da corrosão no desempenho do aço como elemento estrutural é de extrema importância.

Verificou-se, com esta campanha experimental, que a corrosão desencadeou perda de massa dos

aços carbono como também revelou um efeito negativo na ductilidade destes aços e dos aços

inoxidáveis. Os provetes de aço carbono que estiveram sujeitos ao ensaio de suscetibilidade à

corrosão apresentaram valores de ductilidade significativamente inferiores aos provetes de aço

carbono que não estiveram sujeitos ao ensaio de corrosão. Os aços inoxidáveis apresentaram a

mesma tendência que os aços carbono, no entanto, os aços inoxidáveis que estiveram sujeitos ao

ensaio de suscetibilidade à corrosão não apresentaram nenhuma evidência de corrosão aparente. O

facto de a campanha experimental ter ocorrido a um número relativamente reduzido de provetes de

aço inoxidável, limita a possibilidade de generalizar os comportamentos identificados.

96

97

6. Conclusões e desenvolvimentos futuros

O aço inoxidável é sem dúvida um material muito interessante e com elevado potencial num grande

número de aplicações na arquitetura e na engenharia civil. O aço inoxidável é atualmente utilizado

em soluções para fachadas, coberturas, corrimãos, entre muitas outras aplicações. A resistência à

corrosão, a sua resistência mecânica e as suas características estéticas, são as particularidades que

justificam o aço inoxidável ser hoje em dia, um material competitivo face aos restantes materiais

metálicos utilizados na construção.

A substituição das armaduras de aço carbono, frequentemente utilizadas em estruturas, por varões

de aço inoxidável, traduz-se numa maior longevidade das estruturas e minimiza os impactos

associados à monitorização e manutenção das estruturas de betão armado. No entanto, o aço

inoxidável apresenta limitações de natureza económica, pois as armaduras de aço inoxidável podem

ser entre 4 a 13 vezes mais caras que as armaduras de aço carbono. Esta é uma situação que afeta

diretamente os custos iniciais da obra, o que para determinados empreendimentos este aspeto pode

constituir uma importante limitação.

Embora o aço inoxidável seja atualmente um material com custo elevado, face ao aço carbono,

também é verdade que a sua durabilidade e facilidade de manutenção torna-o um material

interessante em termos económicos. Assim sendo, a seleção do aço inoxidável como material

estrutural de uma obra, resulta geralmente, da economia que pode originar esta opção quando

analisado a longo prazo.

Segundo (Tula e Helene, 2000), os custos totais de ciclo de vida, somados aos custos diretos de

exploração ao longo da vida útil, as estruturas em aço inoxidável apresentam enormes vantagens.

Os custos totais de ciclo de vida de estruturas que empregam este “método de proteção” são muitas

vezes menores aos custos totais de estruturas de betão armado tradicionais, tanto menores quanto

menor for a taxa de inflação económica do país.

A produção mundial anual de aço inoxidável é da ordem das 30 milhões de toneladas. A média de

crescimento anual desde há 30 anos é de 6%, sendo superior a outros materiais também utilizados

em construção como é o caso do alumínio, madeira, cobre, entre outros. Tal é possível devido ao

facto dos aços inoxidáveis oferecerem uma vasta gama de propriedades mecânicas e de resistências

à corrosão [s19].

Desde 1980, o consumo de aço inoxidável tem revelado um aumento mais rápido que a maioria dos

restantes materiais metálicos, nomeadamente, que o aço carbono (Figura 6.1) [s19].

98

Figura 6.1 - Evolução do consumo mundial dos vários materiais metálicos [s12].

O “aço”, inclui um conjunto bastante vasto e complexo de ligas metálicas atribuindo assim uma gama

de propriedades muito diversificadas e consequentemente, diferentes domínios de aplicação. Um aço

é considerado inoxidável se tiver na sua composição teores de crómio de pelo menos 10,5% e teores

de carbono máximos de 1,2%. Existem mais de 150 aços inoxidáveis diferentes com composições

químicas e propriedades físicas e mecânicas únicas.

O crómio é um elemento de liga fundamental nos aços inoxidáveis. Este é o elemento de liga

responsável pela formação da camada protetora de óxido de crómio que protege o aço do processo

de corrosão. No entanto, é necessário um teor mínimo de 10,5% de crómio para garantir que se

criem as condições necessárias à formação da película passiva de óxido de crómio estável.

O níquel é também um elemento de grande importância nos aços inoxidáveis e quando adicionado à

sua composição, confere-lhes uma microestrutura austenítica estabilizada à temperatura ambiente,

traduzindo-se numa maior resistência à corrosão.

Existem ainda uma série de outros elementos de liga, entre eles elementos gamagéneos e

alfagéneos, que promovem propriedades físicas e mecânicas bastante interessantes e diversificadas

nos aços inoxidáveis. A composição química e a temperatura a que o aço é sujeito durante o

processo de fabrico condicionam as microestruturas presentes no aço, a que correspondem

diferentes propriedades físicas e mecânicas.

Consoante a microestrutura dos aços inoxidáveis, estes podem agrupar-se em cinco principais

categorias: ferrítica, martensítica, endurecíveis por precipitação, austenítica e austenítica-ferrítica que

em geral se designam por duplex.

Os aços inoxidáveis ferríticos são os que apresentam resistência mecânica mais baixa devido ao seu

baixo teor de carbono. Esta categoria de aços apresenta resistência à corrosão mais baixa que os

aços inoxidáveis austeníticos e duplex.

99

Os aços inoxidáveis martensíticos apresentam maior resistência mecânica que os aços ferríticos. No

entanto, a resistência mecânica dos aços martensíticos pode ser otimizada através de tratamentos

térmicos de arrefecimento, dando assim origem aos aços inoxidáveis endurecíveis por precipitação.

Os aços inoxidáveis austeníticos aliam uma boa resistência mecânica a uma elevada resistência à

corrosão. Os aços inoxidáveis duplex têm uma estrutura bifásica composta por uma matriz ferrítica e

ilhas de austenite o que permite a esta categoria de aços ter características comuns a estes dois

tipos de aços. Os aços duplex são os que apresentam melhores características mecânicas e maior

resistência à corrosão. No entanto, devido à complexidade de elementos de liga que esta categoria

de aços contém na sua composição química, o seu custo é bem mais elevado que os restantes aços

inoxidáveis.

Muito embora os aços inoxidáveis possuam elevada resistência à corrosão, estes também se

corroem e a sua suscetibilidade à é variável em função do tipo de aço inoxidável em causa.

Os processos de corrosão que podem ocorrer nos aços inoxidáveis são: corrosão uniforme, corrosão

por picadas, corrosão intersticial, corrosão intergranular, corrosão sob tensão e corrosão galvânica.

A corrosão uniforme é, tal como o nome indica, um tipo de corrosão que ocorre em toda a superfície

do metal levando a uma perda de material. A corrosão por picadas trata-se de um processo

localizado em que o metal é removido numa determinada área, levando à formação de cavidades na

peça. A corrosão intersticial, ou também conhecida como corrosão por fendas é também uma forma

de corrosão localizada que ocorre em pequenos interstícios onde a renovação do oxigénio é difícil. A

corrosão intergranular ocorre devido à formação de uma zona empobrecida de crómio ao longo do

contorno do grão. A corrosão intergranular é então uma forma de corrosão localizada na superfície

metálica, na qual apenas a área situada ao longo do contorno do grão é corroída. A corrosão

galvânica ocorre quando existe contacto entre dois metais diferentes e estes se encontram em

contacto num eletrólito comum, como é o caso da água.

A corrosão sob tensão é o tipo de corrosão mais grave do ponto de vista de estruturas. Neste

trabalho apresentaram-se alguns exemplos de estruturas que colapsaram devido a este fenómeno. O

desenvolvimento deste tipo de corrosão exige a presença simultânea de tensões de tração e fatores

ambientais específicos, nomeadamente, ambientes ricos em cloretos como é o caso de piscinas

cobertas e plataformas marítimas.

O enquadramento normativo existente no domínio dos aços inoxidáveis é bastante complexo e

diversificado. No que diz respeito às normas europeias, as normas que existem com aplicação direta

no âmbito da utilização dos aços inoxidáveis em estruturas é a EN 10088 na qual se incluem três

partes. A primeira parte da norma classifica os aços conforme a sua categoria e apresenta as

composições químicas e propriedades físicas de todos os aços inoxidáveis. A segunda parte da

norma descreve as condições técnicas de fornecimento de produtos sob a forma de chapas e

lâminas de aços inoxidáveis e apresenta também as composições químicas e propriedades físicas e

mecânicas dos aços inoxidáveis a serem utilizados sob essa forma de produto. A terceira e última

parte da norma descreve as condições técnicas de fornecimento de produtos sob a forma de barras,

100

varões, perfis e produtos semi-acabados para fins gerais e apresenta as características e

propriedades físicas e mecânicas para os aços inoxidáveis a serem utilizados sob essa forma de

produto.

As normas ASTM são bastante mais complexas e diversificadas que as normas europeias, no

entanto selecionaram-se apenas aquelas que têm aplicação direta no âmbito da utilização dos aços

inoxidáveis em estruturas.

A ASTM 955 abrange as barras de aço inoxidável para uso no betão armado e apresenta os

requisitos técnicos tais como composição química e as propriedades mecânicas que os produtos

devem obedecer. A ASTM A276-13 abrange produtos de aço inoxidável sob a forma de barras

acabadas a quente e apresenta as composições químicas e propriedades físicas destes materiais. A

ASTM A240 faz referência aos elementos de liga crómio, crómio-níquel e crómio-manganês-níquel

em aços inoxidáveis com forma de chapas e lâminas para aplicações gerais. A ASTM A480 abrange

os requisitos gerais para placas laminadas e chapas. A ASTM A555 descreve os requisitos gerais

para varões e arames de aço inoxidável. A ASTM A564/A564M abrange barras de aço inoxidável e a

ASTM A580-13a faz referência a arames de aço inoxidável.

O aço inoxidável tem inúmeras aplicações na construção civil como é o exemplo das pontes e

viadutos, coberturas, unidades de dessulfurização de gases e dessalinização de águas e até mesmo

em obras de conservação/reabilitação de edifícios antigos e históricos.

Os casos de estudo apresentados neste trabalho evidenciaram que a opção por adotar o aço

inoxidável como material estrutural, coloca-se quando as condições de exposição ambiental são

agressivas, quando o tempo de vida útil exigido é grande, quando não se pretendem ter custos de

manutenção/reparação significativos e, em certas situações, quando se pretende obter determinadas

características estéticas.

A campanha experimental realizada no âmbito desta dissertação, revelou que os aços inoxidáveis

austeníticos, do tipo AISI 304 e AISI 316, têm melhor desempenho a nível de caracterização

mecânica e suscetibilidade à corrosão, quando comparada com a revelada pelos aços carbono.

Analisando a ductilidade dos vários provetes ensaiados que foram previamente submetidos ao

ensaio de corrosão, conclui-se que o processo de corrosão manifestou uma influência negativa. A

generalidade dos aços ensaiados manifestou redução da extensão de rotura após terem sido

submetidos ao ensaio de corrosão. Posto isto, para além de uma redução nas tensões de cedência e

rotura, verifica-se também um efeito negativo na ductilidade dos varões, diminuindo a extensão na

rotura e a capacidade de absorção de energia com o aumento da corrosão. A análise dos resultados

obtidos não identificou uma redução clara das tensões de cedência ou de rotura, no entanto a

redução da extensão de rotura foi notória e geral para todos os aços.

O desenvolvimento da dissertação deu resposta aos objetivos estabelecidos para o seu

desenvolvimento e permitiu identificar alguns domínios em que seria útil o desenvolvimento de

estudos futuros, com o objetivo de divulgar o conhecimento no âmbito dos aços inoxidáveis e deste

modo criar condições que facilitem a sua utilização no domínio da engenharia civil.

101

A informação existente no domínio dos aços inoxidáveis encontra-se dispersa por diferentes

domínios e pouco ou nada focada para a abordagem do material no domínio da engenharia civil.

Deste modo, considera-se pertinente o desenvolvimento de documentação técnica detalhada, focada

nas características e normalização aplicável relativamente aos aços inoxidáveis com particularidades

possíveis para ser considerado como material estrutural.

Na sequência da informação recolhida relativa aos casos de colapsos de estruturas em aço

inoxidável devidas a fenómenos de corrosão sob tensão, propõe-se que venham a ser desenvolvidos

trabalhos de investigação neste domínio, com o objetivo de os limitar/impedir.

102

103

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108

109

Anexos

110

A

Anexo A – Lista com as designações internacionais

dos aços inoxidáveis segundo ISO 15510:2010

Tabela A.1 - Designações internacionais dos aços inoxidáveis segundo ISO 15510:2010.

A.1

B

Tabela A.2 - Designações internacionais dos aços inoxidáveis segundo ISO 15510:2010 (continuação).

A.2

C

Tabela A.3 - Designações internacionais dos aços inoxidáveis segundo ISO 15510:2010 (continuação).

A.3

D

A.4

5

Anexo B – Composição química dos aços inoxidáveis segundo EN 10088-1:1995

Tabela B.1 - Composição química dos aços inoxidáveis ferríticos segundo EN 10088-1:1995.

Nome EN Designação

EN Designação AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni Outros

X2CrNi12 1.4003 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 ≤0,030 10,50 a 12,50 0,30 a 1,00

X2CrTi12 1.4512 409 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 10,50 a 12,50 Ti:6x(C+N) a 0,65

X6CrNiTi12 1.4516 ≤0,08 ≤0,70 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 10,50 a 12,50 0,50 a 1,50 Ti:0,05 a 0,35

X6Cr13 1.4000 410S ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 12,00 a 14,00

X6CrAl13 1.4002 405 ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 12,00 a 14,00 Al:0,10 a 0,30

X2CrTi17 1.4520 ≤0,025 ≤0,50 ≤0,50 ≤0,04 ≤0,015 ≤0,015 16,00 a 18,00 Ti:0,30 a 0,60

X6Cr17 1.4016 430 ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00

X3CrTi17 1.4510 439 ≤0,05 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 Ti:4x(C+N)+0,15 a 0,80

X3CrNb17 1.4511 ≤0,05 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 Nb:12xC a 1,00

X6CrMo17-1 1.4113 434 ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 0,90 a 1,40

X6CrMoS17 1.4105 ≤0,08 ≤1,50 ≤1,50 ≤0,04 0,15 a 0,35 16,00 a 18,00 0,20 a 0,60

X2CrMoTi17-1 1.4513 ≤0,025 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 ≤0,015 16,00 a 18,00 1,00 a 1,50 Ti:0,30 a 0,60

X2CrMoTi18-2 1.4521 444 ≤0,025 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 ≤0,030 17,00 a 20,00 1,80 a 2,50 Ti:4x(C+N)+0,15 a 0,80

X2CrMoTiS18-2 1.4523 ≤0,030 ≤1,00 ≤0,50 ≤0,04 0,15 a 0,35 17,50 a 19,00 2,00 a 2,50 Ti:0,30 a 0,80

X6CrNi17-1 1.4017 ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 1,20 a 1,60

X6CrMoNb17-1 1.4526 436 ≤0,08 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 ≤0,040 16,00 a 18,00 0,80 a 1,40 Nb:7x(C+N)+0,10 a 1,00

X2CrNbZr17 1.4590 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 17,50 Nb:0,35 a 0,55; Zr≥7x(C+N)+0,15

X2CrAlTi18-2 1.4605 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 17,00 a 18,00 Ti:4x(C+N)+0,15 a 0,80

X2CrTiNb18 1.4509 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 17,50 a 18,50 Nb:3xC+0,30 a 1,00; Ti:0,10 a 0,60

X2CrMoTi29-4 1.4592 ≤0,025 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,03 ≤0,010 ≤0,045 28,00 a 30,00 3,50 a 4,50 Ti:4x(C+N)+0,15 a 0,80

B.1

6

Tabela B.2 - Composição química dos aços inoxidáveis martensíticos segundo EN 10088-1:1995.

Designação EN Designação

EN Designação AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni Outros

X12Cr13 1.4006 410 0,08 a 0,15 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 11,50 a 13,50 ≤0,75

X12CrS13 1.4005 416 0,08 a 0,15 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 0,15 a 0,35 12,00 a 14,00 ≤0,60

X20Cr13 1.4021 420 0,16 a 0,25 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 12,00 a 14,00

X30Cr13 1.4028 420 0,26 a 0,35 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 12,00 a 14,00

X29CrS13 1.4029 420F 0,25 a 0,32 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 0,15 a 0,25 12,00 a 13,50 ≤0,60

X39Cr13 1.4031 420 0,36 a 0,42 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 12,50 a 14,50

X46Cr13 1.4034 420 0,43 a 0,50 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 12,50 a 14,50

X50CrMoV15 1.4116 0,45 a 0,55 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 14,00 a 15,00 0,50 a 0,80 V:0,10 a 0,20

X70CrMo15 1.4109 0,56 a 0,75 ≤0,70 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 14,00 a 16,00 0,40 a 0,80

X14CrMoS17 1.4104 0,10 a 0,17 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 0,15 a 0,35 15,50 a 17,50 0,20 a 0,60

X39CrMo17-1 1.4122 0,33 a 0,45 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 15,50 a 17,50 0,80 a 1,30 ≤1,00

X105CrMo17-1 1.4125 0,95 a 1,20 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 0,40 a 0,80

X90CrMoV18 1.4112 0,85 a 0,95 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 17,00 a 19,00 0,90 a 1,30 V:0,07 a 0,12

X17CrNi16-2 1.4057 0,12 a 0,22 ≤1,00 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 15,00 a 17,00 1,50 a 2,50

X3CrNiMo13-4 1.4313 ≤0,05 ≤0,70 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 ≥0,020 12,00 a 14,00 0,30 a 0,70 3,50 a 4,50

X4CrNiMo16-5-1 1.4418 ≤0,06 ≤0,70 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 ≥0,020 15,00 a 17,00 0,80 a 1,50 4,00 a 6,00

X5CrNiCuNb16-4 1.4542 630 ≤0,07 ≤0,70 ≤1,50 ≤0,04 ≤0,015 15,00 a 17,00 ≤0,06 Nb: 5xC a 0,45; Cu: 3,00 a 5,00

X7CrNiAl17-7 1.4568 631 ≤0,09 ≤0,70 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 16,00 a 18,00 6,50 a 7,80 Al:0,70 a 1,50

X8CrNiMoAl15-7-2 1.4532 ≤0,10 ≤0,70 ≤1,20 ≤0,04 ≤0,015 14,00 a 16,00 2,00 a 3,00 6,50 a 7,80 Al:0,70 a 1,50

X5CrNiMoCuNb14-5 1.4594 ≤0,07 ≤0,70 ≤1,00 ≤0,04 ≤0,015 13,00 a 15,00 1,20 a 2,00 0,15 a 0,60 Cu:1,20 a 2,00

B.2

7

Tabela B.3 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos segundo EN 10088-1:1995.

Designação EN Designação

EN Designação AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni Outros

X10CrNi18-8 1.4310 301 0,05 a 0,15 ≤2,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,00 a 19,00 ≤0,80 6,00 a 9,50

X2CrNiN18-7 1.4318 301LN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,10 a 0,20 16,50 a 18,50 6,00 a 8,00

X2CrNi18-9 1.4307 304L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,50 a 19,50 8,00 a 10,00

X2CrNi19-11 1.4306 304L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 18,00 a 20,00 10,00 a 12,00

X2CrNiN18-10 1.4311 304LN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,12 a 0,22 17,00 a 19,50 8,50 a 11,50

X5CrNi18-10 1.4301 304 ≤0,07 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,00 a 19,50 8,00 a 10,50

X8CrNiS18-9 1.4305 303 ≤0,10 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 0,15 a 0,35 ≤0,11 17,00 a 19,00 8,00 a 10,00 Cu≤1,00

X6CrNiTi18-10 1.4541 321 ≤0,08 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 17,00 a 19,00 9,00 a 12,00 Ti:5xC a 0,70

X6CrNiNb18-10 1.4550 347 ≤0,08 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 17,00 a 19,00 9,00 a 12,00 Nb:10xC a 1,00

X4CrNi18-12 1.4303 305 ≤0,06 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,00 a 19,00 11,00 a 13,00

X1CrNi25-21 1.4335 ≤0,020 ≤0,25 ≤2,00 ≤0,025 ≤0,010 ≤0,11 24,00 a 26,00 ≤0,20 20,00 a 22,00

X2CrNiMo17-12-2 1.4404 316L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,00 a 13,00

X2CrNiMoN17-11-2 1.4406 316LN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,12 a 0,22 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,00 a 12,50

X5CrNiMo17-12-2 1.4401 316 ≤0,07 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,00 a 13,00

X1CrNiMoN25-22-2 1.4466 310MoLN ≤0,020 ≤0,70 ≤2,00 ≤0,025 ≤0,010 0,10 a 0,16 24,00 a 26,00 2,00 a 2,50 21,00 a 23,00

X6CrNiMoTi17-12-2 1.4571 316Ti ≤0,08 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,50 a 13,50 Ti:5xC a 0,70

X6CrNiMoNb17-12-2 1.4580 316Cb ≤0,08 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 16,50 a 18,50 2,00 a 2,50 10,50 a 13,50 Nb:10xC a 1,00

X2CrNiMo17-12-3 1.4432 316L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 18,50 2,50 a 3,00 10,50 a 13,00

X2CrNiMoN17-13-3 1.4429 316LN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,12 a 0,22 16,50 a 18,50 2,50 a 3,00 11,00 a 14,00

X3CrNiMo17-13-3 1.4436 316 ≤0,05 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 18,50 2,50 a 3,00 10,50 a 13,00

X2CrNiMo18-14-3 1.4435 316L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,00 a 19,00 2,50 a 3,00 12,50 a 15,00

X2CrNiMoN18-12-4 1.4434 317LN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,10 a 0,20 16,50 a 19,50 3,00 a 4,00 10,50 a 14,00

X2CrNiMo18-15-4 1.4438 317L ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,50 a 19,50 3,00 a 4,00 13,00 a 16,00

X2CrNiMoN17-13-5 1.4439 317LMN ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 0,12 a 0,22 16,50 a 18,50 4,00 a 5,00 12,50 a 14,50

X1CrNiSi18-15-4 1.4361 ≤0,015 3,70 a 4,50 ≤2,00 ≤0,025 ≤0,010 ≤0,11 16,50 a 18,50 ≤0,20 14,00 a 16,00

B.3

8

Tabela B.4 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos segundo EN 10088-1:1995 (continuação).

Designação EN Designação

EN Designação AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni Outros

X12CrMnNiN17-7-5 1.4372 201 ≤0,15 ≤1,00 5,50 a 7,50 ≤0,045 ≤0,015 0,05 a 0,25 16,00 a 18,00 3,50 a 5,50

X2CrMnNiN17-7-5 1.4371 ≤0,030 ≤1,00 6,00 a 8,00 ≤0,045 ≤0,015 0,15 a 0,20 16,00 a 17,00 3,50 a 5,50

X12CrMnNiN18-9-5 1.4373 202 ≤0,15 ≤1,00 7,50 a 10,50 ≤0,045 ≤0,015 0,05 a 0,25 17,00 a 19,00 4,00 a 6,00

X3CrNiCu19-9-2 1.4560 ≤0,035 ≤1,00 1,50 a 2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 18,00 a 19,00 8,00 a 9,00 Cu:1,50 a 2,00

X6CrNiCuS18-9-2 1.4570 303Cu ≤0,08 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 0,15 a 0,35 ≤0,11 17,00 a 19,00 ≤0,60 8,00 a 10,00 Cu:1,40 a 1,80

X3CrNiCu18-9-4 1.4567 ≤0,04 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 17,00 a 19,00 8,50 a 10,50 Cu:3,00 a 4,00

X3CrNiCuMo17-11-3-2 1.4578 ≤0,04 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,045 ≤0,015 ≤0,11 16,50 a 17,50 2,00 a 2,50 10,00 a 11,00 Cu:3,00 a 3,50

X1NiCrMoCu21-27-4 1.4563 ≤0,020 ≤0,70 ≤2,00 ≤0,030 ≤0,010 ≤0,11 26,00 a 28,00 3,00 a 4,00 30,00 a 32,00 Cu:0,70 a 1,50

X1CrNiMoCu25-20-5 1.4539 904L ≤0,020 ≤0,70 ≤2,00 ≤0,030 ≤0,010 ≤0,15 19,00 a 21,00 4,00 a 5,00 24,00 a 26,00 Cu:1,20 a 2,00

X1CrNiMoCu25-25-5 1.4537 ≤0,020 ≤0,70 ≤2,00 ≤0,030 ≤0,010 0,17 a 0,25 24,00 a 26,00 4,70 a 5,70 24,00 a 27,00 Cu:1,00 a 2,00

X1CrNiMoCuN20-18-7 1.4547 ≤0,020 ≤0,70 ≤1,00 ≤0,030 ≤0,010 0,18 a 0,25 19,50 a 20,50 6,00 a 7,00 17,50 a 18,50 Cu:0,50 a 1,00

X1NiCrMoCuN25-20-7 1.4529 ≤0,020 ≤0,50 ≤1,00 ≤0,030 ≤0,010 0,15 a 0,25 19,00 a 21,00 6,00 a 7,00 24,00 a 26,00 Cu:0,50 a 1,50

Tabela B.5 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos-ferríticos segundo EN 10088-1:1995.

Designação EN Designação

EN Designação AISI/ASTM

Composição Química [%]

C Si Mn P S N Cr Mo Ni Outros

X2CrNiN23-4 1.4362 2304 ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,035 ≤0,015 0,05 a 0,20 22,00 a 24,00 0,10 a 0,60 3,50 a 5,50 Cu:0,10 a 0,60

X3CrNiMoN27-5-2 1.4460 ≤0,050 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,035 ≤0,015 0,05 a 0,20 25,00 a 28,00 1,30 a 2,00 4,50 a 6,50

X2CrNiMoN22-5-3 1.4462 2205 ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,035 ≤0,015 0,10 a 0,22 21,00 a 23,00 2,50 a 3,50 4,50 a 6,50

X2CrNiMoCuN25-6-3 1.4507 255 ≤0,030 ≤0,70 ≤2,00 ≤0,035 ≤0,015 0,15 a 0,30 24,00 a 26,00 2,70 a 4,00 5,50 a 7,50 Cu:1,00 a 2,50

X2CrNiMoN25-7-4 1.4410 2507 ≤0,030 ≤1,00 ≤2,00 ≤0,035 ≤0,015 0,20 a 0,35 24,00 a 26,00 3,00 a 4,50 6,00 a 8,00

X2CrNiMoCuWN25-7-4 1.4501 ≤0,030 ≤1,00 ≤1,00 ≤0,035 ≤0,015 0,20 a 0,30 24,00 a 26,00 3,00 a 4,00 6,00 a 8,00 Cu:0,50 a 1,00; W:0,50 a 1,00

B.4

9

Anexo C – Propriedades físicas dos aços inoxidáveis segundo EN 10088-1:1995

Tabela C.1 - Propriedades físicas dos aços ferríticos segundo EN 10088-1:1995.

Nome EN Designação

EN

Densidade

[kg/dm3]

Modulo de Elasticidade aos: Coeficiente de expansão térmica de 20⁰C

até: Condutividade

térmica aos

20ºC

[W/m.K]

Capacidade

térmica

especifica aos

20⁰C

[J/kg.K]

Resistividade

elétrica aos

20⁰C

[Ω.mm2/m]

20⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C

[kN/mm2] [10

-5 /K]

X2CrNi12 1.4003 7,7 220 215 210 205 195 10,4 10,8 11,2 11,6 11,9 25 430 0,60

X2CrTi12 1.4512 7,7 220 215 210 205 195 10,5 11,0 11,5 12,0 12,0 25 460 0,60

X6CrNiTi12 1.4516 7,7 220 215 210 205 195 10,5 11,5 30 460 0,60

X6Cr13 1.4000 7,7 220 215 210 205 195 10,5 11,0 11,5 12,0 12,0 30 460 0,60

X6CrAl13 1.4002 7,7 220 215 210 205 195 10,5 11,0 11,5 12,0 12,0 30 460 0,60

X2CrTi17 1.4520 7,7 220 215 210 205 195 10,4 10,8 11,2 11,6 11,9 20 430 0,70

X6Cr17 1.4016 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,0 10,5 10,5 11,0 25 460 0,60

X3CrTi17 1.4510 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,0 10,5 10,5 11,0 25 460 0,60

X3CrNb17 1.4511 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,0 10,5 10,5 11,0 25 460 0,60

X6CrMo17-1 1.4113 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,5 10,5 10,5 11,0 25 460 0,70

X6CrMoS17 1.4105 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,5 10,5 10,5 11,0 25 460 0,70

X2CrMoTi17-1 1.4513 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,5 10,5 10,5 11,0 25 460 0,70

X2CrMoTi18-2 1.4521 7,7 220 215 210 205 195 10,4 10,8 11,2 11,6 11,9 23 430 0,80

X2CrMoTiS18-2 1.4523 7,7 220 215 210 205 195 10,4 10,8 11,2 11,6 11,9 23 430 0,80

X6CrNi17-1 1.4017 7,7 220 215 210 205 195 10,2 10,8 30 460 0,70

X6CrMoNb17-1 1.4526 7,7 220 215 210 205 195 11,7 12,1 30 440 0,70

X2CrNbZr17 1.4590 7,7 220 215 210 205 195 11,0 11,5 26 460 0,60

X2CrAlTi18-2 1.4605 7,5 220 215 210 205 195 10,2 11,0 25 460 1,00

X2CrTiNb18 1.4509 7,7 220 215 210 205 195 10,0 10,0 10,5 10,5 25 460 0,60

X2CrMoTi29-4 1.4592 7,7 220 215 210 205 195 11,5 12,0 17 440 0,67

C.1

10

Tabela C.2 - Propriedades físicas dos aços martensíticos segundo EN 10088-1:1995.

Nome EN Designação

EN

Densidade

[kg/dm3]

Modulo de Elasticidade aos: Coeficiente de expansão térmica de

20⁰C até: Condutividade

térmica aos

20ºC

[W/m.K]

Capacidade

térmica

especifica aos

20⁰C

[J/kg.K]

Resistividade

elétrica aos

20⁰C

[Ω.mm2/m]

20⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C

[kN/mm2] [10

-5 /K]

X12Cr13 1.4006 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,60

X12CrS13 1.4005 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,60

X20Cr13 1.4021 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,60

X30Cr13 1.4028 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,65

X29CrS13 1.4029 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,5 30 460 0,55

X39Cr13 1.4031 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,55

X46Cr13 1.4034 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,5 12,0 30 460 0,55

X50CrMoV15 1.4116 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,0 11,5 30 460 0,65

X70CrMo15 1.4109 7,7 215 212 205 200 190 10,5 11,0 11,0 11,5 30 460 0,65

X14CrMoS17 1.4104 7,7 215 212 205 200 190 10,0 10,5 10,5 10,5 25 460 0,70

X39CrMo17-1 1.4122 7,7 215 212 205 200 190 10,4 10,8 11,2 11,6 15 430 0,80

X105CrMo17-1 1.4125 7,7 215 212 205 200 190 10,4 10,8 11,2 11,6 15 430 0,80

X90CrMoV18 1.4112 7,7 215 212 205 200 190 10,4 10,8 11,2 11,6 15 430 0,80

X17CrNi16-2 1.4057 7,7 215 212 205 200 190 10,0 10,5 10,5 10,5 25 460 0,70

X3CrNiMo13-4 1.4313 7,7 200 195 185 175 170 10,5 10,9 11,3 11,6 25 430 0,60

X4CrNiMo16-5-1 1.4418 7,7 200 195 185 175 170 10,3 10,8 11,2 11,6 15 430 0,80

X5CrNiCuNb16-4 1.4542 7,8 200 195 185 175 170 10,9 11,1 16 500 0,71

X7CrNiAl17-7 1.4568 7,8 200 195 185 175 170 13,0 13,5 14,0 16 500 0,80

X8CrNiMoAl15-7-2 1.4532 7,8 200 195 185 175 170 14,0 14,4 16 500 0,80

X5CrNiMoCuNb14-5 1.4594 7,8 200 195 185 175 170 10,9 11,1 16 500 0,71

C.2

11

Tabela C.3 - Propriedades físicas dos aços austeníticos segundo EN 10088-1:1995.

Nome EN Designação

EN

Densidade

[kg/dm3]

Modulo de Elasticidade aos: Coeficiente de expansão térmica de 20⁰C

até: Condutividade

térmica aos

20ºC

[W/m.K]

Capacidade

térmica

especifica aos

20⁰C

[J/kg.K]

Resistividade

elétrica aos

20⁰C

[Ω.mm2/m]

20⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C

[kN/mm2] [10

-5 /K]

X10CrNi18-8 1.4310 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 17,0 17,0 18,0 18,0 15 500 0,73

X2CrNiN18-7 1.4318 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X2CrNi18-9 1.4307 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 18,0 18,0 15 500 0,73

X2CrNi19-11 1.4306 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X2CrNiN18-10 1.4311 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X5CrNi18-10 1.4301 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X8CrNiS18-9 1.4305 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X6CrNiTi18-10 1.4541 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X6CrNiNb18-10 1.4550 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X4CrNi18-12 1.4303 7,9 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,73

X1CrNi25-21 1.4335 7,9 196 190 182 174 166 158 15,8 16,1 16,5 16,9 17,3 14 450 0,85

X2CrNiMo17-12-2 1.4404 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X2CrNiMoN17-11-2 1.4406 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X5CrNiMo17-12-2 1.4401 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X1CrNiMoN25-22-2 1.4466 8,0 195 190 182 174 166 158 15,7 17,0 14 500 0,80

X6CrNiMoTi17-12-2 1.4571 8,0 200 194 186 179 172 165 16,5 17,5 18,0 18,5 19,0 15 500 0,75

X6CrNiMoNb17-12-2 1.4580 8,0 200 194 186 179 172 165 16,5 17,5 18,0 18,5 19,0 15 500 0,75

X2CrNiMo17-12-3 1.4432 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X2CrNiMoN17-13-3 1.4429 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X3CrNiMo17-13-3 1.4436 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X2CrNiMo18-14-3 1.4435 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X2CrNiMoN18-12-4 1.4434 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 15 500 0,75

X2CrNiMo18-15-4 1.4438 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 14 500 0,85

X2CrNiMoN17-13-5 1.4439 8,0 200 194 186 179 172 165 16,0 16,5 17,0 17,5 18,0 14 500 0,85

X1CrNiSi18-15-4 1.4361 7,7 200 194 186 179 172 165 16,5

C.3

12

Tabela C.4 - Propriedades físicas dos aços austeníticos segundo EN 10088-1:1995 (continuação).

Nome EN Designação

EN

Densidade

[kg/dm3]

Modulo de Elasticidade aos: Coeficiente de expansão térmica de 20⁰C

até: Condutividade

térmica aos

20ºC

[W/m.K]

Capacidade

térmica

especifica aos

20⁰C

[J/kg.K]

Resistividade

elétrica aos

20⁰C

[Ω.mm2/m]

20⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 400⁰C 500⁰C

[kN/mm2] [10

-5 /K]

X12CrMnNiN17-7-5 1.4372 7,8 200 194 186 179 172 165 15 0,70

X2CrMnNiN17-7-5 1.4371 7,8 200 194 186 179 172 165 17,0 17,5 18,0 18,5 15 500 0,70

X12CrMnNiN18-9-5 1.4373 7,8 200 194 186 179 172 165 15 0,70

X3CrNiCu19-9-2 1.4560 7,8 200 194 186 179 172 165

X6CrNiCuS18-9-2 1.4570 7,9

X3CrNiCu18-9-4 1.4567 7,9 16,7 17,2 17,7 18,1 18,4

X3CrNiCuMo17-11-3-2 1.4578 8,0

X1NiCrMoCu21-27-4 1.4563 8,0 195 190 182 174 166 158 15,8 16,1 16,5 16,9 17,3 12 450 1,00

X1CrNiMoCu25-20-5 1.4539 8,0 195 190 182 174 166 158 15,8 16,1 16,5 16,9 17,3 12 450 1,00

X1CrNiMoCu25-25-5 1.4537 8,1 195 190 182 174 166 158 15,0 16,5 14 500 0,85

X1CrNiMoCuN20-18-7 1.4547 8,0 195 190 182 174 166 158 16,5 17,0 17,5 18,0 18,0 14 500 0,85

X1NiCrMoCuN25-20-7 1.4529 8,1 195 190 182 174 166 158 15,8 16,1 16,5 16,9 17,3 12 450 1,00

Tabela C.5 - Propriedades físicas dos aços austeníticos-ferríticos segundo EN 10088-1:1995.

Nome EN Designação

EN

Densidade

[kg/dm3]

Modulo de Elasticidade aos: Coeficiente de expansão térmica

de 20⁰C até: Condutividade

térmica aos

20ºC

[W/m.K]

Capacidade

térmica

especifica aos

20⁰C

[J/kg.K]

Resistividade

elétrica aos

20⁰C

[Ω.mm2/m]

20⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C 100⁰C 200⁰C 300⁰C

[kN/mm2] [10-5 /K]

X2CrNiN23-4 1.4362 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

X3CrNiMoN27-5-2 1.4460 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

X2CrNiMoN22-5-3 1.4462 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

X2CrNiMoCuN25-6-3 1.4507 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

X2CrNiMoN25-7-4 1.4410 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

X2CrNiMoCuWN25-7-4 1.4501 7,8 200 194 186 180 13,0 13,5 14,0 15 500 0,8

C.4

13

Anexo D – Tolerâncias limite admissíveis aos valores

de composição química das tabelas 1 a 6 do Anexo A

segundo EN 10088-2:1995

Tabela D.1 - Tolerâncias limite admissível aos valores de composição química previstas na EN 10088-2:1995.

Elemento Limites especificados, amostras para amostra

% em massa

Tolerância permitida 1)

% em massa

Carbono

> 0,030

> 0,20

> 0,50

≤ 0,030

≤ 0,20

≤ 0,50

≤ 0,55

+ 0,005

± 0,01

± 0,02

± 0,03

Silício > 1,00

≤ 1,00

≤ 4,50

± 0,05

± 0,10

Manganês

> 1,00

> 2,00

≤ 1,00

≤ 2,00

≤ 10,50

+ 0,03

+ 0,04

± 0,10

Fosforo

≤ 0,045 + 0,005

Enxofre

> 0,015

≥ 0,15

≤ 0,015

≤0,030

≤ 0,35

+ 0,003

+ 0,005

± 0,02

Azoto ≥ 0,05 ≤ 0,35 ± 0,01

Alumínio ≥ 0,10

> 0,30

≤ 0,30

≤ 2,10

± 0,05

± 0,10

Crómio ≥ 10,50

≥15,00

> 20,00

< 15,00

≤ 20,00

≤ 30,00

± 0,15

± 0,20

± 0,25

Cobre

> 1,00

≤ 1,00

≤ 5,00

± 0,07

± 0,10

Molibdénio

> 0,60

≥ 1,75

≤ 0,60

< 1,75

≤ 7,00

± 0,03

± 0,05

± 0,10

Nióbio

≤ 1,00 ± 0,05

Níquel

> 1,00

> 5,00

> 10,00

> 20,00

≤ 1,00

≤ 5,00

≤ 10,00

≤20,00

≤ 32,00

± 0,03

± 0,07

± 0,10

± 0,15

± 0,20

Titânio

≤ 0,80 ± 0,05

Tungsténio

≤ 1,00 ± 0,05

Vanádio

≤ 0,20 ± 0,03 1) Se são realizadas várias análises a um produto e se o conteúdo de um determinado elemento individual

tiver um resultado diferente dos permissíveis para a composição química, este apenas pode exceder o

valor máximo admissível ou cair abaixo do valor mínimo permitido.

D.1

14

D.2

15

Anexo E – Composição química dos aços inoxidáveis segundo a norma ASTM A276-13

Tabela E.1 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos segundo a norma ASTM A276-13.

Designação

UNS

Designação

AISI

Composição Química [%]

C Mn P S Si Cr Ni Mo N Outros

N08367 0,03 2,00 0,040 0,030 1,00 20,00 a 22,00 23,50 a 25,50 6,00 a 7,00 0,18-0,25 Cu≤0,75

N08700 0,04 2,00 0,040 0,030 1,00 19,00 a 23,00 24,00 a 26,00 4,30 a 26,00 Cu≤0,50; Cb:8xC a 0,40

N08904 904L 0,02 2,00 0,045 0,035 1,00 19,00 a 23,00 23,00 a 28,00 4,00 a 5,00 0,10 Cu:1,00 a 2,00

S20100 201 0,15 5,50 a 7,50 0,060 0,030 1,00 16,00 a 18,00 3,50 a 5,50 0,25

S20161 0,15 4,00 a 8,00 0,045 0,030 3,00 a 4,00 15,00 a 18,0 4,00 a 6,00 0,08 a 0,20

S20162 0,15 4,00 a 8,00 0,040 0,040 2,50 a 4,50 16,50 a 21,00 6,00 a 10,00 0,50 a 2,50 0,05 a 0,25

S20200 202 0,15 7,50 a 10,00 0,060 0,030 1,00 17,00 a 19,00 4,00 a 6,00 0,25

S20500 205 0,12 a 0,25 14,00 a 15,50 0,060 0,030 1,00 16,50 a 18,00 1,00 a 1,70 0,32 a 0,40

S20910 XM-19 0,06 4,00 a 6,00 0,045 0,030 1,00 20,50 a 23,50 11,50 a 13,50 1,50 a 3,00 0,20 a 0,40 Cb:0,10 a 0,30; V:0,10 a 0,30

S21800 0,10 7,00 a 9,00 0,060 0,030 3,50 a 4,50 16,00 a 18,00 8,00 a 9,00 0,08 a 0,18

S21900 XM-10 0,08 8,00 a 10,00 0,045 0,030 1,00 19,00 a 21,50 5,50 a 7,50 0,15 a 0,40

S21904 XM-11 0,04 8,00 a 10,00 0,045 0,030 1,00 19,00 a 21,50 5,50 a 7,50 0,15 a 0,40

S24000 XM-29 0,08 11,50 a 14,50 0,060 0,030 1,00 17,00 a 19,00 2,30 a 3,70 0,20 a 0,40

S24100 XM-28 0,15 11,00 a 14,00 0,045 0,030 1,00 16,50 a 19,00 0,50 a 2,50 0,20 a 0,45

S28200 0,15 17,00 a 19,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 0,75 a 1,25 0,40 a 0,60 Cu:0,75 a 1,25

S30200 302 0,15 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 8,00 a 10,00 0,10

S30215 302B 0,15 2,00 0,045 0,030 2,00 a 3,00 17,00 a 19,00 8,00 a 10,00 0,10

S30400 304 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 11,00

S30403 304L 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 12,00

S30451 304N 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 11,00 0,10 a 0,16

S30452 XM-21 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 10,00 0,16 a 0,30

S30453 304LN 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 11,00 0,10 a 0,16

S30454 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 8,00 a 11,00 0,16 a 0,30

S30500 305 0,12 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 11,00 a 13,00

S30800 308 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 19,00 a 21,00 10,00 a 12,00

S30815 0,05 a 0,10 0,80 0,040 0,030 1,40 a 2,00 20,00 a 22,00 10,00 a 12,00 0,14 a 0,20 Ce:0,03 a 0,08

S30900 309 0,20 2,00 0,045 0,030 1,00 22,00 a 24,00 12,00 a 15,00

E.1

16

Tabela E.2 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos segundo a norma ASTM A276-13 (continuação).

Designação

UNS

Designação

AISI

Composição Química [%]

C Mn P S Si Cr Ni Mo N Outros

S30908 309S 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 22,00 a 24,00 12,00 a 15,00

S30940 309Cb 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 22,00 a 24,00 12,00 a 16,00 Cb:10xC a 1,10

S31000 310 0,25 2,00 0,045 0,030 1,50 24,00 a 26,00 19,00 a 22,00

S31008 310S 0,08 2,00 0,045 0,030 1,50 24,00 a 26,00 19,00 a 22,00

S31040 310Cb 0,08 2,00 0,045 0,030 1,50 24,00 a 26,00 19,00 a 22,00 Cb:10xC a 1,10

S31254 0,02 1,00 0,030 0,010 0,80 19,50 a 20,50 17,50 a 18,50 6,00 a 6,50 0,18 a 0,22 Cu:0,50 a 1,00

S31400 314 0,25 2,00 0,045 0,030 1,50 a 3,00 23,00 a 26,00 19,00 a 22,00

S31600 316 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00

S31603 316L 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00

S31635 316Ti 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00 0,10 Ti:5x(C+N) a 0,70

S31640 316Cb 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00 0,10 Cb:10xC a 1,10

S31651 316N 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00 0,10 a 0,16

S31653 316LN 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00 0,10 a 0,16

S31654 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 16,00 a 18,00 10,00 a 14,00 2,00 a 3,00 0,16 a 0,30

S31700 317 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 11,00 a 15,00 3,00 a 4,00 0,10

S31725 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 18,00 a 20,00 13,50 a 17,50 4,00 a 5,00 0,20

S31726 0,03 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 20,00 14,50 a 17,50 4,00 a 5,00 0,10 a 0,20

S31727 0,03 1,00 0,030 0,030 1,00 17,50 a 19,00 14,50 a 16,50 3,80 a 4,50 0,15 a 0,21 Cu:2,80 a 4,00

S32053 0,03 1,00 0,030 0,010 1,00 22,00 a 24,00 24,00 a 26,00 5,00 a 6,00 0,17 a 0,22

S32100 321 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 9,00 a 12,00 Ti:5x(C+N) a 0,70

S32654 0,02 2,00 a 4,00 0,030 0,005 0,50 24,00 a 25,00 21,00 a 23,00 7,00 a 8,00 0,45 a 0,55 Cu:0,30 a 0,60

S34565 0,03 5,00 a 7,00 0,030 0,010 1,00 23,00 a 25,00 16,00 a 18,00 4,00 a 5,00 0,40 a 0,60 Cb:0,10

S34700 347 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 9,00 a 12,00 Cb:10xC a 1,10

S34800 348 0,08 2,00 0,045 0,030 1,00 17,00 a 19,00 9,00 a 12,00 Cb:10xC a 1,10; Ta:0,10; Co:0,20

E.2

17

Tabela E.3 - Composição química dos aços inoxidáveis austeníticos-ferríticos segundo a norma ASTM A276-13.

Designação

UNS

Designação

AISI

Composição Química [%]

C Mn P S Si Cr Ni Mo N Outros

S31100 XM-26 0,06 1,00 0,045 0,030 1,00 25,00 a 27,00 6,00 a 7,00 Ti:0,25

S31803 0,03 2,00 0,030 0,020 1,00 21,00 a 23,00 4,50 a 6,50 2,50 a 3,50 0,08 a 0,20

S32101 0,04 4,00 a 6,00 0,040 0,030 1,00 21,00 a 22,00 1,35 a 1,70 0,10 a 0,80 0,20 a 0,25 Cu:0,10 a 0,80

S32202 0,03 2,00 0,040 0,010 1,00 21,50 a 24,00 1,00 a 2,80 0,45 0,18 a 0,26

S32205 0,03 2,00 0,030 0,020 1,00 22,00 a 23,00 4,50 a 6,50 3,00 a 3,50 0,14 a 0,20

S32304 0,03 2,50 0,040 0,030 1,00 21,50 a 24,50 3,00 a 5,50 0,05 a 0,60 0,05 a 0,20 Cu;0,05 a 0,06

S32506 0,03 1,00 0,040 0,015 0,90 24,00 a 26,00 5,50 a 7,20 3,00 a 3,50 0,08 a 0,20 W:0,05 a 0,03

S32550 0,04 1,50 0,040 0,030 1,00 24,00 a 27,00 4,50 a 6,50 2,90 a 3,90 0,10 a 0,25 Cu:1,50 a 2,50

S32750 0,03 1,20 0,035 0,020 0,80 24,00 a 26,00 6,00 a 8,00 3,00 a 5,00 0,24 a 0,32 Cu:0,50

S32760 0,03 1,00 0,030 0,010 1,00 24,00 a 26,00 6,00 a 8,00 3,00 a 4,00 0,20 a 0,30 Cu:0,50 a 1,00; W:0,50 a 1,00

Tabela E.4 - Composição química dos aços inoxidáveis ferríticos segundo a norma ASTM A276-13.

Designação

UNS

Designação

AISI

Composição Química [%]

C Mn P S Si Cr Ni Mo N Outros

S40500 405 0,080 1,0 0,040 0,030 1,0 11,50 a 14,5 0,50 Al:0,10 a 0,30

S40976 0,030 1,0 0,040 0,030 1,0 10,50 a 11,70 0,75 a 1,00 0,040 Cb:10x(C+N) a 0,80

S42900 429 0,120 1,0 0,040 0,030 1,0 14,00 a 16,00

S43000 430 0,120 1,0 0,040 0,030 1,0 16,00 a 18,00

S44400 444 0,025 1,0 0,040 0,030 1,0 17,50 a 19,50 1,00 1,75 a 2,50 0,035 Ti+Cb: 0,20+4x(C+N) a 0,08

S44600 446 0,200 1,5 0,040 0,030 1,0 23,00 a 27,00 0,75 0,250

S44627 XM-27 0,010 0,4 0,020 0,020 0,4 25,00 a 27,50 0,50 0,75 a 1,50 0,015 Cu:0,20; Cb:0,05 a 0,20

S44700 0,010 0,3 0,025 0,020 0,2 28,00 a 30,00 0,15 3,50 a 4,20 0,020 C+N 0,025; Cu:0,15

S44800 0,010 0,3 0,025 0,020 0,2 28,00 a 30,00 2,00 a 2,50 3,50 a 4,20 0,020 C+N 0,025; Cu:0,15

E.3

18

Tabela E.5 - Composição química dos aços inoxidáveis martensíticos segundo a norma ASTM A276-13.

Designação

UNS

Designação

AISI

Composição Química [%]

C Mn P S Si Cr Ni Mo N Outros

S40300 403 0,15 1,00 0,040 0,030 0,50 11,50 a 13,00

S41000 410 0,08 a 0,15 1,00 0,040 0,030 1,00 11,50 a 13,50

S41040 XM-30 0,18 1,00 0,040 0,030 1,00 11,00 a 13,00 Cb:0,05 a 0,30

S41400 414 0,15 1,00 0,040 0,030 1,00 11,50 a 13,50 1,25 a 2,50

S41425 0,05 0,50 a 1,00 0,020 0,005 0,50 12,00 a 15,00 4,00 a 7,00 1,50 a 2,00 0,06 a 0,12 Cu:0,30

S41500 0,05 0,50 a 1,00 0,030 0,030 0,60 11,50 a 14,00 3,50 a 5,50 0,50 a 1,00

S42000 420 0,15 min 1,00 0,040 0,030 1,00 12,00 a 14,00

S42010 0,15 a 0,30 1,00 0,040 0,030 1,00 13,50 a 15,00 0,35 a 0,85 0,40 a 0,85

S43100 431 0,20 1,00 0,040 0,030 1,00 15,00 a 17,00 1,25 a 2,50

S44002 440A 0,60 a 0,75 1,00 0,040 0,030 1,00 16,00 a 18,00 0,75

S44003 440B 0,75 a 0,95 1,00 0,040 0,030 1,00 16,00 a 18,00 0,75

S44004 440C 0,95 a 1,20 1,00 0,040 0,030 1,00 16,00 a 18,00 0,75

E.4

19

Anexo F – Apresentação dos resultados dos ensaios

mecânicos de tração

PARTE 1 – Ensaio de caracterização mecânica

Diagramas Força-Deslocamento – Aços inoxidáveis

F.1 – F.2 – Ø8 AISI 304

F.3 – F.4 – Ø8 AISI 316

F.5 – Ø16 AISI 316

F.6 – F.7 – Ø20 AISI 304

Diagramas Extensão-Extensão – Aços inoxidáveis

F.8 – F.9 – Ø8 AISI 304

F.10 – F.11 – Ø8 AISI 316

F.12 – Ø16 AISI 316

F.13 – F.14 – Ø20 AISI 304

Determinação de Rp0,2 dos aços inoxidáveis

F.15 – F.16 – Ø8 AISI 304

F.17 – F.18 – Ø8 AISI 316

F.19 – Ø16 AISI 316

F.20 – F.21 – Ø20 AISI 304

Diagramas Força-Deslocamento – Aços carbono

F.22 – F.23 – Ø8 A400NR

F.24 – Ø16 A500NR

F.25 – F.26 – Ø20 A400NR

Diagramas Extensão-Extensão – Aços inoxidáveis

F.27 – F.28 – Ø8 A400NR

F.29 – Ø16 A500NR

F.30 – F.31 – Ø20 A400NR

PARTE 2 – Ensaio de caracterização mecânica

após corrosão

Diagramas Força-Deslocamento – Aços inoxidáveis

F.32 – F.33 – Ø8 AISI 316

F.34 – F.38 – Ø8 AISI 304

F.39 – F.40 – Ø12 AISI 304

F.41 – Ø16 AISI 316

Diagramas Extensão-Extensão – Aços inoxidáveis

F.42 – F.43 – Ø8 AISI 316

F.44 – F.48 – Ø8 AISI 304

F.49 – F.50 – Ø12 AISI 304

F.51 – Ø16 AISI 316

Determinação de Rp0,2 dos aços inoxidáveis

F.52 – F.53 – Ø8 AISI 316

F.54 – F.57 – Ø8 AISI 304

F.58 – F.59 – Ø12 AISI 304

F.60 – Ø16 AISI 316

Diagramas Força-Deslocamento – Aços carbono

F.61 – F.64 – Ø8 A400NR

F.65 – F.68 – Ø12 A400NR

F.69 – F.72 – Ø16 A500NR

Diagramas Extensão-Extensão – Aços inoxidáveis

F.73 – F.76 – Ø8 A400NR

F.77 – F.80 – Ø12 A400NR

F.81 – F.84 – Ø16 A500NR

F.1

20

Parte 1 do ensaio mecânico de tração

De seguida, são apresentados os diagramas Força-Deslocamento dos 7 provetes de aço inoxidável

que não estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.1 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 1 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.2 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 2 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.3 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 3 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.4 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 4 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

0

10

20

30

40

0,0

2

4,8

2

9,6

0

14

,40

19

,19

23

,98

28

,77

33

,56

0

10

20

30

40

0,0

0

4,7

9

9,5

8

14

,38

19

,17

23

,96

28

,74

33

,54

38

,34

0

10

20

30

40

0,0

0

4,7

6

9,5

5

14

,34

19

,14

23

,92

28

,71

33

,51

38

,30

0

10

20

30

40

0,0

1

4,8

0

9,5

9

14

,38

19

,17

23

,97

28

,76

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

F.2

21

Figura F.5 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 5 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø16.

Figura F.6 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 6 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø20.

Figura F.7 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 7 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø20.

De seguida, são apresentados os diagramas Tensão-Extensão dos 7 provetes de aço inoxidável

que não estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.8 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 1 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.9 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 2 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

0

30

60

90

120

150

180

210

0,0

0

3,5

8

7,1

7

10

,77

14

,36

17

,95

21

,55

0

50

100

150

200

250

0,0

0

5,9

8

11

,97

17

,96

23

,95

29

,93

35

,93

41

,92

47

,90

0

50

100

150

200

250

0,0

0

5,9

6

11

,95

17

,94

23

,93

29

,92

35

,91

41

,90

47

,88

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

4

0,1

9

0,2

4

0,2

9

0,3

4 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

4

0,1

9

0,2

4

0,2

9

0,3

4

0,3

8

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F.3

22

Figura F.10 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 3 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.11 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 4 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.12 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 5 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø16.

Figura F.13 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 6 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø20.

Figura F.14 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 7 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø20.

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

4

0,1

9

0,2

4

0,2

9

0,3

4

0,3

8 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0,3

2

0

150

300

450

600

750

900

0,0

0

0,0

4

0,0

7

0,1

1

0,1

4

0,1

8

0,2

2 0

150

300

450

600

750 0

,00

0,0

5

0,1

0

0,1

6

0,2

1

0,2

6

0,3

1

0,3

6

0,4

2

0,4

7

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

6

0,1

2

0,1

8

0,2

4

0,3

0

0,3

6

0,4

2

0,4

8

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

F.4

23

De seguida, são apresentados os diagramas Força-Deslocamento com as respetivas rectas com

declive igual à zona elástica de cada um dos 7 provetes de aço inoxidável.

Figura F.15 - Determinação do Rp0,2 do provete 1 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.16 - Determinação do Rp0,2 do provete 2 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.17 - Determinação do Rp0,2 do provete 3 de aço

inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.18 - Determinação do Rp0,2 do provete 4 de aço

inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.19 - Determinação do Rp0,2 do provete 5 de aço

inoxidável AISI 316 com Ø16.

Figura F.20 - Determinação do Rp0,2 do provete 6 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø20.

0

10

20

30

40

0,0

2

2,0

2

4,0

2

6,0

1

8,0

1

10

,00

12

,00

14

,00

0

10

20

30

40

0,0

0

2,0

0

4,0

0

5,9

9

7,9

8

9,9

8

11

,98

0

10

20

30

40

0,0

0

1,9

7

3,9

6

5,9

6

7,9

5

9,9

5

11

,95

13

,94

0

10

20

30

40

0,0

1

2,0

1

4,0

1

6,0

0

8,0

0

9,9

9

11

,99

13

,98

157,20

0

40

80

120

160

0,0

0

1,9

8

3,9

8

5,9

8

7,9

7

9,9

7

11

,96

13

,96

163,81

0

50

100

150

200

250

0,0

0

2,3

9

4,7

9

7,1

9

9,5

8

11

,97

14

,37

F [N]

δ [mm]

31,68

F [N]

δ [mm]

28,98

F [N]

δ [mm]

31,75

F [N]

δ [mm]

35,97

5,75

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F.5

24

Figura F.21 - Determinação do Rp0,2 do provete 7 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø20.

De seguida, são apresentados os diagramas Força-Deslocamento dos 5 provetes de aço carbono

que não estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.22 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 1

de aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.23 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 2

de aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.24 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 3

de aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.25 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 4

de aço carbono A400NR com Ø20.

155,06

0

50

100

150

200

250

0,0

0

1,9

7

3,9

7

5,9

6

7,9

6

9,9

5

11

,95

13

,95

0

10

20

30

0,0

0

2,7

7

5,5

7

8,3

6

11

,16

13

,95

16

,75

19

,54

0

10

20

30

0,0

0

2,7

9

5,5

8

8,3

8

11

,17

13

,97

16

,76

19

,55

22

,35

0

40

80

120

0,0

0

2,7

9

5,5

9

8,3

8

11

,18

13

,97

16

,76

19

,56

0

50

100

150

200

0,0

2

5,6

1

11

,20

16

,79

22

,38

27

,97

33

,56

39

,15

δ [mm] δ [mm]

F [N] F [N]

F [N]

δ [mm]

F [N]

F [N]

δ [mm]

δ [mm]

F.6

25

Figura F.26 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 5

de aço carbono A400NR com Ø20.

De seguida são apresentados os diagramas Tensão-Extensão dos 5 provetes de aço carbono que

não estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.27 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 1 de

aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.28 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 2 de

aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.29 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 3 de

aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.30 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 4 de

aço carbono A500NR com Ø20.

0

50

100

150

200

0,0

1

4,8

0

9,5

9

14

,39

19

,18

23

,97

28

,76

33

,55

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0 0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0 0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

4

0,1

9

0,2

4

0,2

9

0,3

4

0,3

8

σ [MPa] σ [MPa]

ε ε

σ [MPa]

ε

F [N]

σ [MPa]

ε

δ [mm]

F.7 F.7 F.7

26

Figura F.31 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 5 de

aço carbono A500NR com Ø20.

Parte 2 do ensaio mecânico de tração

De seguida, são apresentados os diagramas Força-Deslocamento dos 10 provetes de aço

inoxidável que estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.32 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 1 de aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.33 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 2

de aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.34 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 3 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.35 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 4 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

4

0,1

9

0,2

4

0,2

9

0,3

4

0

5

10

15

20

25

30

35

0,0

0

2,8

5

5,8

4

8,8

3

11

,83

14

,83

17

,82

20

,82

23

,81

0

5

10

15

20

25

30

35

40

0,0

0

2,5

1

5,0

0

7,4

8

9,9

7

12

,48

14

,95

17

,49

20

,03

22

,59

25

,13

0

10

20

30

40

0,0

0

2,8

1

5,8

0

8,8

0

11,7

9

14,7

9

17,7

8

20,7

7 0

10

20

30

40

0,0

0

3,9

8

7,9

7

11

,96

15

,95

19

,95

23

,94

27

,93

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

σ [MPa]

ε

F.8

27

Figura F.36 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 5 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.37 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 6 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.38 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 7 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.39 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 8 de aço inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F.40 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 9

de aço inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F.41 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 10

de aço inoxidável AISI 316 com Ø16.

0

10

20

30

40

0,0

0

3,9

9

7,9

8

11

,97

15

,97

19

,96

23

,95

27

,95

0

10

20

30

40

0,0

0

4,9

2

9,9

1

14

,90

19

,89

24

,89

29

,88

34

,87

0

10

20

30

40

0,0

0

4,9

0

9,8

9

14

,88

19

,87

24

,87

29

,86

0

20

40

60

80

0,0

0

5,9

2

11

,91

17

,90

23

,88

29

,88

35

,86

0

20

40

60

80

0,0

0

5,9

8

11

,96

17

,96

23

,95

29

,93

35

,92

41

,91

0

40

80

120

160

200

0,0

4

3,2

3

6,4

3

9,6

2

12

,81

16

,00

19

,20

22

,40

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F.9

28

De seguida, são apresentados os diagramas Tensão-Extensão dos 10 provetes de aço inoxidável

que estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.42 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 1 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.43 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 2 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.44 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 3 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.45 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 4 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.46 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 5 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.47 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 6 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

1

0,1

7

0,2

3

0,2

8

0,3

4 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

5

0,2

0

0,2

5

0,3

0

0,3

5

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

4

0,0

8

0,1

2

0,1

6

0,2

0

0,2

4

0,2

8

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

5

0,2

0

0,2

5

0,3

0 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

5

0,2

0

0,2

5

0,3

0

0,3

5

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

F.10

29

Figura F.48 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 7 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.49 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 8 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F.50 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 9 de

aço inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F.51 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 10 de

aço inoxidável AISI 316 com Ø16.

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

5

0,1

0

0,1

5

0,2

0

0,2

5

0,3

0 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

6

0,1

2

0,1

8

0,2

4

0,3

0

0,3

6

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

6

0,1

2

0,1

8

0,2

4

0,3

0

0,3

6

0,4

2 0

150

300

450

600

750

900

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa] σ [MPa]

ε ε

F.11

30

De seguida, são apresentados os diagramas Força-Deslocamento com as respetivas rectas com

declive igual à zona elástica de cada um dos 10 provetes de aço inoxidável.

Figura F.52 - Determinação do Rp0,2 do provete 1 de aço

inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.53 - Determinação do Rp0,2 do provete 2 de aço inoxidável AISI 316 com Ø8.

Figura F.54 - Determinação do Rp0,2 do provete 3 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.55 - Determinação do Rp0,2 do provete 5 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.56 - Determinação do Rp0,2 do provete 4 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø8.

28,26

0

10

20

30

40

0,0

0

0,5

5

1,1

5

1,7

5

2,3

5

2,9

4

3,5

5

4,1

4

29,85

0

10

20

30

40

0,0

0

0,4

9

0,9

9

1,5

0

2,0

1

2,5

1

3,0

1

3,5

2

4,0

1

0

10

20

30

40

0,0

0

0,4

1

1,0

1

1,6

1

2,2

1

2,8

1

3,4

1

4,0

1

35,04

0

10

20

30

40

0,0

0

0,6

0

1,2

0

1,7

9

2,3

9

2,9

9

3,5

9

34,99

0

10

20

30

40

0,0

0

0,5

8

1,1

8

1,7

8

2,3

8

2,9

8

3,5

8

27,83

0

10

20

30

0,0

0

0,5

3

1,1

3

1,7

3

2,3

3

2,9

2

3,5

2

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

F [N]

F [N]

δ [mm] δ [mm]

Figura F.57 - Determinação do Rp0,2 do provete 6 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

34,92

F [N]

F.12

31

De seguida são apresentados os diagramas Força-Deslocamento dos 12 provetes de aço carbono

que estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.61 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 1

de aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.62 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 2 de aço carbono A400NR com Ø8.

0

10

20

30

40

0,0

0

2,9

6

5,9

5

8,9

5

11

,94

14

,94

17

,93

0

10

20

30

40

0,0

0

3,8

9

7,8

8

11

,87

15

,87

19

,86

Figura F.57 - Determinação do Rp0,2 do provete 7 de aço inoxidável AISI 304 com Ø8.

Figura F.58 - Determinação do Rp0,2 do provete 8 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F.59 - Determinação do Rp0,2 do provete 9 de aço

inoxidável AISI 304 com Ø12.

Figura F. 60 - Determinação do Rp0,2 do provete 10 de aço

inoxidável AISI 316 com Ø16.

34,50

0

10

20

30

40

0,0

1

0,6

1

1,2

1

1,8

1

2,4

0

3,0

0

3,6

0

66,96

0

15

30

45

60

75

0,0

0

2,9

8

5,9

8

8,9

7

11

,96

14

,96

62,48

0

15

30

45

60

75

0,0

0

2,9

3

5,9

2

8,9

1

11,9

1

14,9

0

140,59

0

50

100

150

200 0

,04

2,8

3

5,6

2

8,4

2

11

,21

14

,01

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

δ [mm]

F.13

32

Figura F.63 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 3

de aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.64 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 4

de aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.65 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 5

de aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F.66 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 6

de aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F.67 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 7

de aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F.68 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 8

de aço carbono A400NR com Ø12.

0

10

20

30

40

0,0

0

2,9

4

5,9

4

8,9

3

11

,92

14

,91

17

,91

20

,91

0

10

20

30

40

0,0

0

2,9

3

5,9

2

8,9

2

11

,91

14

,91

17

,90

20

,89

0

15

30

45

60

75

0,0

3

3,0

2

6,0

2

9,0

2

12

,01

15

,00

18

,00

20

,99

0

15

30

45

60

75

0,0

1

3,0

1

6,0

0

8,9

9

11

,98

14

,98

17

,98

20

,97

23

,97

0

15

30

45

60

75

0,0

2

3,2

2

6,4

2

9,6

1

12

,80

16

,00

19

,19

22

,38

25

,58

28

,77

0

15

30

45

60

75

0,0

3

3,2

3

6,4

2

9,6

2

12

,81

16

,01

19

,20

22

,40

25

,59

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

δ [mm]

F.14

33

Figura F.69 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 9

de aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.70 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 10

de aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.71 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 11

de aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.72 - Diagrama Força-Deslocamento do provete 12

de aço carbono A500NR com Ø16.

De seguida são apresentados os diagramas Tensão-Extensão dos 12 provetes de aço carbono que

estiveram previamente submetidos ao ensaio de corrosão.

Figura F.73 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 1 de

aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.74 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 2 de

aço carbono A400NR com Ø8.

0

25

50

75

100

125 0

,05

3,2

5

6,4

4

9,6

3

12

,83

16

,02

19

,22

22

,41

25

,61

0

25

50

75

100

125

0,0

2

3,2

2

6,4

1

9,6

1

12

,80

15

,99

19

,19

22

,38

25

,58

0

25

50

75

100

125

150

0,0

4

3,2

3

6,4

2

9,6

2

12

,81

16

,01

19

,20

0

25

50

75

100

125

150 0

,00

3,1

9

6,3

9

9,5

9

12

,78

15

,97

19

,16

22

,36

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8 0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1

σ [MPa] σ [MPa]

ε ε

F [N]

δ [mm]

F [N]

δ [mm]

F [N] F [N]

δ [mm] δ [mm]

F.15

34

Figura F.75 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 3 de

aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.76 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 4 de

aço carbono A400NR com Ø8.

Figura F.77 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 5 de

aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F. 78 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 6 de

aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F.79 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 7 de

aço carbono A400NR com Ø12.

Figura F.80 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 8 de

aço carbono A400NR com Ø12.

0

140

280

420

560

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1 0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1 0

150

300

450

600 0

,00

0,0

3

0,0

6

0,0

9

0,1

2

0,1

5

0,1

8

0,2

1

0,2

4

0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

0,2

6

0,2

9 0

150

300

450

600

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,1

0

0,1

3

0,1

6

0,1

9

0,2

2

0,2

6

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

ε

σ [MPa]

σ [MPa] σ [MPa]

ε

ε

ε

F.16

35

Figura F.81 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 9 de

aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.82 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 10 de

aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.83 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 11 de

aço carbono A500NR com Ø16.

Figura F.84 - Diagrama Tensão-Extensão do provete 12 de

aço carbono A500NR com Ø16.

0

150

300

450

600

750 0

,00

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0

0,2

2

0,2

5 0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0

0,2

2

0,2

5

0

150

300

450

600

750

0,0

0

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0

0,2

2 0

150

300

450

600

750 0

,00

0,0

3

0,0

6

0,0

8

0,1

1

0,1

4

0,1

7

0,2

0

0,2

2

σ [MPa] σ [MPa]

ε ε

σ [MPa] σ [MPa]

ε ε

F.17

36

F.18

37

Anexo G – Apresentação dos resultados do ensaio de

suscetibilidade à corrosão

Tabela G.1 - Registo de pesagens dos aços inoxidáveis (ensaio de suscetibilidade à corrosão).

Data

Aço Inoxidável

AISI 316 AISI 304

1 - Ø8 2 - Ø8 10 - Ø16 3 - Ø8 4 - Ø8 5 - Ø8 6 - Ø8 7 - Ø8 8 - Ø12 9 - Ø12

16-Jun 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

19-Jun 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

23-Jun 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

27-Jun 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

01-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

04-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

07-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

11-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

14-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

18-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

21-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

25-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

28-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

31-Jul 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

Férias do Laboratório

18-Ago 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

22-Ago 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

25-Ago 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

28-Ago 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

02-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

05-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

08-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

12-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

16-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

19-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

22-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

26-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

29-Set 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

03-Out 59,70 58,92 309,58 78,59 78,94 78,94 79,42 78,92 178,06 177,96

G.1

38

Tabela G.2 - Percentagem de perda de massa registada nos aços inoxidáveis (ensaio da

suscetibilidade à corrosão).

Dias

Aço Inoxidável

AISI 316 AISI 304

1 - Ø8 2 - Ø8 10 - Ø16 3 - Ø8 4 - Ø8 5 - Ø8 6 - Ø8 7 - Ø8 8 - Ø12 9 - Ø12

0 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

4 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

7 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

11 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

14 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

18 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

21 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

25 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

28 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

32 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

36 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

39 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

43 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

46 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

64 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

68 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

71 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

75 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

78 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

82 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

85 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

89 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

92 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

96 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

99 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

103 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

106 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

110 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00

G.2

39

Tabela G.3 - Registo de pesagens dos aços carbono (ensaio de suscetibilidade à corrosão).

Data

Aço Carbono

A400NR A500NR

1 - Ø8 2 - Ø8 3 - Ø8 4 - Ø8 5 - Ø12 6 - Ø12 7 - Ø12 8 - Ø12 9 - Ø16 10 - Ø16 11 - Ø16 12 - Ø16

16-Jun 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

19-Jun 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

23-Jun 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

27-Jun 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

01-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

04-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

07-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

11-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

14-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

18-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

21-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

25-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

28-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

31-Jul 76,77 76,59 77,29 77,32 174,60 178,14 169,24 175,28 316,11 318,27 314,66 315,55

Férias do Laboratório

18-Ago 76,74 76,58 77,27 77,31 174,55 178,10 169,17 175,27 316,10 318,25 314,64 315,54

22-Ago 76,73 76,56 77,26 77,31 174,55 178,08 169,14 175,27 316,09 318,25 314,64 315,52

25-Ago 76,71 76,55 77,26 77,31 174,54 178,07 169,13 175,26 316,07 318,24 314,63 315,51

28-Ago 76,70 76,53 77,24 77,29 174,51 178,04 169,10 175,22 316,02 318,19 314,57 315,45

02-Set 76,68 76,52 77,23 77,29 174,50 178,02 169,08 175,20 315,98 318,18 314,56 315,43

05-Set 76,68 76,52 77,22 77,28 174,50 178,02 169,07 175,20 315,97 318,17 314,54 315,42

08-Set 76,68 76,52 77,22 77,28 174,49 178,02 169,07 175,19 315,97 318,17 314,52 315,42

12-Set 76,67 76,52 77,22 77,27 174,49 178,02 169,06 175,19 315,97 318,16 314,52 315,42

16-Set 76,66 76,52 77,21 77,27 174,49 178,02 169,05 175,19 315,97 318,16 314,51 315,42

19-Set 76,66 76,51 77,21 77,27 174,49 178,01 169,05 175,19 315,97 318,16 314,51 315,41

22-Set 76,66 76,51 77,21 77,27 174,49 178,01 169,05 175,19 315,97 318,16 314,51 315,41

26-Set 76,65 76,50 77,21 77,26 174,49 178,01 169,05 175,19 315,96 318,16 314,51 315,41

29-Set 76,65 76,50 77,21 77,26 174,48 178,01 169,05 175,18 315,96 318,16 314,51 315,41

03-Out 76,65 76,50 77,21 77,26 174,48 178,01 169,04 175,18 315,96 318,15 314,50 315,41

G.3

40

Tabela G.4 - Percentagem de perda de massa registada nos aços carbono (ensaio da suscetibilidade à corrosão).

Dias

Aço Carbono

A400NR A500NR

1 - Ø8 2 - Ø8 3 - Ø8 4 - Ø8 5 - Ø12 6 - Ø12 7 - Ø12 8 - Ø12 9 - Ø16 10 - Ø16 11 - Ø16 12 - Ø16

0 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

4 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

7 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

11 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

14 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

18 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

21 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

25 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

28 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

32 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

36 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

39 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

43 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

46 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000 0,00000

64 -0,03908 -0,01306 -0,02588 -0,01293 -0,02864 -0,02245 -0,04136 -0,00571 -0,00316 -0,00628 -0,00636 -0,00317

68 -0,05210 -0,03917 -0,03881 -0,01293 -0,02864 -0,03368 -0,05909 -0,00571 -0,00633 -0,00628 -0,00636 -0,00951

71 -0,07816 -0,05223 -0,03881 -0,01293 -0,03436 -0,03929 -0,06500 -0,01141 -0,01265 -0,00943 -0,00953 -0,01268

75 -0,09118 -0,07834 -0,06469 -0,03880 -0,05155 -0,05614 -0,08272 -0,03423 -0,02847 -0,02514 -0,02860 -0,03169

78 -0,11723 -0,09140 -0,07763 -0,03880 -0,05727 -0,06736 -0,09454 -0,04564 -0,04112 -0,02828 -0,03178 -0,03803

82 -0,11723 -0,09140 -0,09057 -0,05173 -0,05727 -0,06736 -0,10045 -0,04564 -0,04429 -0,03142 -0,03814 -0,04120

85 -0,11723 -0,09140 -0,09057 -0,05173 -0,06300 -0,06736 -0,10045 -0,05135 -0,04429 -0,03142 -0,04449 -0,04120

89 -0,13026 -0,09140 -0,09057 -0,06467 -0,06300 -0,06736 -0,10636 -0,05135 -0,04429 -0,03456 -0,04449 -0,04120

92 -0,14329 -0,09140 -0,10351 -0,06467 -0,06300 -0,06736 -0,11227 -0,05135 -0,04429 -0,03456 -0,04767 -0,04120

96 -0,14329 -0,10445 -0,10351 -0,06467 -0,06300 -0,07298 -0,11227 -0,05135 -0,04429 -0,03456 -0,04767 -0,04437

99 -0,14329 -0,10445 -0,10351 -0,06467 -0,06300 -0,07298 -0,11227 -0,05135 -0,04429 -0,03456 -0,04767 -0,04437

103 -0,15631 -0,11751 -0,10351 -0,07760 -0,06300 -0,07298 -0,11227 -0,05135 -0,04745 -0,03456 -0,04767 -0,04437

106 -0,15631 -0,11751 -0,10351 -0,07760 -0,06873 -0,07298 -0,11227 -0,05705 -0,04745 -0,03456 -0,04767 -0,04437

110 -0,15631 -0,11751 -0,10351 -0,07760 -0,06873 -0,07298 -0,11818 -0,05705 -0,04745 -0,03770 -0,05085 -0,04437

G.4