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Nota Tcnica Tendncias e Inovaes em Aos Panorama do Setor Siderrgico

Ivani de S. Bott

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Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico

Nota Tcnica Tendncias e Inovaes em Aos

Rio de Janeiro, RJ Agosto, 2008

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Centro de Gesto e Estudos Estratgicos Presidenta Lucia Carvalho Pinto de Melo Diretor Executivo Marcio de Miranda Santos Diretores Antonio Carlos Figueira Galvo Fernando Cosme Rizzo Assuno Projeto Grfico Equipe Design CGEE Centro de Gesto e Estudos Estratgicos SCN Qd 2, Bl. A, Ed. Corporate Financial Center sala 1102 70712-900, Braslia, DF Telefone: (61) 3424.9600 Http://www.cgee.org.br Este documento parte integrante do Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico com amparo na Ao 51.4 (Tecnologias Crticas em Setores Econmicos Estratgicos) e Subao 51.4.1 (Tecnologias Crticas em Setores Econmicos Estratgicos) pelo Contrato de Gesto do CGEE/MCT/2008. Todos os direitos reservados pelo Centro de Gesto e Estudos Estratgicos (CGEE). Os textos contidos nesta publicao podero ser reproduzidos, armazenados ou transmitidos, desde que citada a fonte.

Estudo Prospectivo para Energia Fotovoltaica: 2008. Braslia: Centro de Gesto e Estudos Estratgicos, Ano 200 p : il. ; 21 cm. 1. Energia Brasil. 2. Energia Solar - Brasil. I. Ttulo. II. Centro de Gesto e Estudos Estratgicos.

Tendncias e Inovaes em Aos. Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico: 2008. Braslia: Centro de Gesto e Estudos Estratgicos, 2008. (Nota Tcnica --). 44 p : il. 1. Aos- Brasil. Centro de Gesto e Estudos Estratgicos. II. Ttulo.

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Estudo Prospectivo do Setor Siderrgico Nota Tcnica Tendncias e Inovaes em Aos

Panorama do Setor Siderrgico Superviso Fernando Cosme Rizzo Assuno (Diretor CGEE) Horacdio Leal Barbosa Filho, (Diretor Executivo da ABM) Equipe, CGEE Elyas Ferreira de Medeiros, Coordenador Bernardo Godoy de Castro, Assistente Consultor, CGEE Marcelo de Matos, De Matos Consultoria Equipe, ABM Gilberto Luz Pereira, Coordenador Ana Cristina de Assis, Assistente Comit de Coordenao do Estudo ABDI, ABM, Aos Villares, Arcelor Mittal BNDES CGEE, CSN FINEP, Gerdau IBRAM, IBS MDIC, MME Samarco Usiminas Valourec-Mannesmann, Villares Metals, Votorantim Comit Executivo do Estudo Elyas Ferreira de Medeiros, CGEE Gilberto Luz Pereira, ABM Horacdio Leal Barbosa Filho, ABM Llio Fellows Filho, CGEE Reviso Elyas Ferreira de Medeiros, CGEE Maria Beatriz Pereira Mangas Endereos CENTRO DE GESTO E ESTUDOS ESTRATGICOS (CGEE) SCN Quadra 2, Bloco A - Edifcio Corporate Financial Center, Salas 1102/1103 70712-900 - Braslia, DF Tel.: (61) 3424.9600 / 3424.9636 Fax: (61) 3424.9671 E-mail: elyasmedeiros@cgee.org.br URL: http://www.cgee.org.br

ASSOCIAO BRASILEIRA DE METALURGIA E MATERIAIS (ABM) Rua Antonio Comparato, 218 Campo Belo 04605-030 So Paulo, SP Tel.: (11) 5534-4333 Fax: (11) 5534-4330 E-mail: gilberto@abmbrasil.com.br URL: http://www.abmbrasil.com.br

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Resumo Executivo

Cerca de 75% dos aos utilizados, entre os 3500 diferentes tipos, foram desenvolvidos nos

ltimos 20 anos. O desenvolvimento na construo civil demanda melhores propriedades

mecnicas, soldabilidade, reduo de peso, acabamento e integrao ambiental. No Brasil,

apesar de ainda ser dominante a edificao com estruturas de concreto armado, nota-se um

acentuado crescimento do uso das edificaes de ao. Apesar do expressivo crescimento das

estruturas metlicas no mercado brasileiro, sua participao ainda pequena.

As questes atuais da indstria automobilstica se fundem com as questes de meio ambiente

e energia, e, assim, com as demandas em relao aos materiais que so utilizados na

fabricao de um carro. As principais demandas so: reduo de peso, absoro de energia de

impacto (crashworthiness), segurana e reduo de emisso de gases que causam efeito

estufa (GHG emissions). Esta ltima considera o ciclo de vida, desde a extrao do ao, refino

e processamento do material, manufatura, uso, ou seja, craddle to grave, ou da produo do

ao reciclagem do veculo.

Na indstria brasileira, a utilizao dos aos DP ainda incipiente, participando basicamente

como peas estruturais. A USIMINAS a nica siderrgica brasileira a produzir, desde 2002,

os aos DP nas duas verses: laminados a quente e laminados a frio (nus ou galvanizados).

H previses que o emprego destes materiais seja bastante incrementado em mdio prazo,

principalmente nas verses galvanizados a quente. Isto ocorrer quando a indstria automotiva

nacional tiver suas linhas de produo adaptadas aos aos Dual Phase, estando plenamente

capacitada a process-los mecanicamente e a uni-los sob condies adequadas. Cerca de

60% dos graus de aos utilizados hoje na indstria automobilstica foram desenvolvidos nos

ltimos cincos anos. So os aos de alta resistncia (high-strength steels (HSS)), aos

avanados de alta resistncia(advanced high-strength steels (AHSS)) e aos de ultra alta

resistncia (ultra-high-strength steels (UHSS)) e justamente neste segmento que existem

oportunidades de desenvolvimentos de ponta. Em 2010 haver regulamentao para coliso

frontal, o que dever impulsionar a utilizao dos AHSS. No entanto, a regulamentao tanto

sobre a segurana quanto quesitos ambientais podero ser a motivao principal para a

utilizao destes novos aos. No que diz respeito ao desenvolvimento dos novos aos

propriamente ditos, tudo o que se refere composio qumica versus as transformaes de

fase no decorrer do processo vlido e deve ser investigado. A fora motriz nesta rea est no

desenvolvimento da terceira gerao de aos associada a uma legislao que imponha esta

utilizao.

Na indstria do petrleo um dos maiores desafios a produo nacional de aos de alta

resistncia para servio cido (com conseqente propenso a problemas de HIC), uma

demanda importante da indstria de leo e gs. Assim, o desenvolvimento de aos Duplex, de

maior resistncia corroso e maior resistncia mecnica, possibilitar uma maior vida til,

maior segurana e reduo de peso. A produo de aos de mais alta resistncia no Brasil

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demanda investimentos em resfriamento acelerado, conforme as tcnicas que j vm sendo

desenvolvidas no exterior h mais de vinte anos. Por isso, importante tambm garantir um

maior investimento das usinas em desenvolvimento de materiais ainda pouco empregados.

Este desenvolvimento deve ser feito em conjunto por todas as partes envolvidas, desde os

engenheiros projetistas at os usurios finais, a fim de definir melhor as propriedades

esperadas e assim criar tecnologia verdadeiramente nacional. Tais desenvolvimentos devem tambm enfatizar, necessariamente, a participao da academia brasileira, no somente para

garantir o avano tecnolgico nacional, mas para promover a formao de novos engenheiros,

j preparados para participar ativamente no desenvolvimento e efetiva aplicao destes, e

outros, materiais avanados. Algumas companhias brasileiras buscam a academia estrangeira

para a realizao de estudos, prejudicando assim um maior desenvolvimento nacional.

No Brasil, a indstria naval no apresenta novos desenvolvimentos no que diz respeito a aos.

No exterior, nos ltimos anos, a marinha americana vem desenvolvendo os aos da classe A

710, de baixo C, com a adio de Cu (0,07C e 1, 30Cu) para a fabricao de fragatas (frigates,

cruisers) e at porta-avies. Os aos possuem uma boa combinao de alta resistncia

(551MPa) e tenacidade, alm de boa soldabilidade quando produzidos por tratamento trmico

de tmpera e envelhecimento. O endurecimento do ao ocorre por precipitao de cobre

epsilon (-Cu) durante envelhecimento. Embora no setor de utilidades domsticas no existam novidades, h a tendncia de maior

emprego de pr-pintados e revestidos na linha branca. Os aos eltricos de mdia a alta

eficincia tero demanda aumentada nos prximos anos, como tambm de se esperar um

crescimento acelerado da produo de aos de maior valor agregado, tais como: aos

inoxidveis e aos revestidos, especialmente os galvanizados.

Para os aos inox, a indstria brasileira visualiza uma significativa ampliao de uso, quais

sejam: a substituio do 3XX, a reduo de peso dos componentes (utilizando materiais de

mais alta resistncia mecnica e permitindo assim uma reduo na espessura), a reduo de

emisses para a atmosfera durante fabricao e maior atuao na indstria alimentcia.

PALAVRAS-CHAVE: AOS, CONSTRUO CIVIL, INDSTRIA AUTOMOBILSTICA, PETRLEO E GS, INDSTRIA NAVAL, UTILIDADES DOMSTICAS E EMBALAGENS

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1 INTRODUO

O ao pode ser considerado como o material de construo mais verstil que existe no

mercado, possuindo uma combinao excelente de resistncia mecnica e ductilidade e de

fcil disponibilidade. O uso de ao em projetos estruturais permite a reduo de peso, traz

economias na fabricao e manuteno e contribui para prolongar a vida til da estrutura.

Muito embora os aos sejam uma das mais antigas invenes ainda h espao para a criao

de novos aos, abrindo espao para estudos diversos.

Esta Nota Tcnica busca visualizar as tendncias e inovaes em diferentes setores

industriais, considerando a abrangncia dos mesmos e os graus e tipos principais de aos para

cada setor.

Em todas as indstrias existe a preocupao com o meio ambiente, reduo de peso e de

consumo de combustvel assim como a busca de um maior custo-benefcio, sem agregar

custos. Isto se espalha tambm para o modo como a pesquisa est sendo conduzida, em que

existe a integrao de diferentes especialidades com um nico objetivo. A unio da pesquisa

bsica com aplicao prtica, passando pela modelagem computacional. Este formato permite

a compreenso profunda dos fenmenos cientficos envolvidos e, com isso, a possibilidade de

se criar tecnologia nacional.

No Brasil no h um desenvolvimento de pesquisa bsica de vulto associada com aplicaes

tcnicas. Fica claro, tambm, que os grandes desenvolvimentos so todos propulsionados e

implementados por orientaes governamentais e legislao. A Indstria automobilstica um

timo exemplo de como uma orientao governamental pode impulsionar um setor, assim

como a indstria naval, no desenvolvimento de pesquisas para o setor.

2. AOS NA CONSTRUO CIVIL

2.1 Classificao

Os aos usados na construo civil esto classificados como os seguintes produtos

siderrgicos.

Produtos Planos;

Bobinas e chapas laminadas a frio;

Bobinas e chapas inoxidveis;

Bobinas e chapas revestidas (galvanizadas, pre-pintadas);

Produtos longos; e

Laminados a quente vergalhes, barras, perfis, fio mquina, trihos.

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Nos ltimos anos a tecnologia da construo civil em ao tem mostrado avanos significativos,

englobando projetos de elevada complexidade como prdios de multi andares (skyscrapers),

pontes de grande porte e sofisticadas estruturais especiais.

Cerca de 75% dos aos utilizados, entre os 3500 diferentes tipos, foram desenvolvidos nos

ltimos 20 anos. O desenvolvimento na construo civil demanda melhores propriedades

mecnicas, soldabilidade, reduo de peso, acabamento e integrao ambiental.

Na construo civil, o interesse maior recai sobre os chamados aos estruturais de mdia e

alta resistncia mecnica, termo designativo de todos os aos que, devido sua resistncia

mecnica, ductilidade e outras propriedades, so adequados para a utilizao em elementos

da construo sujeitos a carregamento. Os principais requisitos para os aos destinados

aplicao estrutural so: elevada tenso de escoamento, elevada tenacidade, boa

soldabilidade, homogeneidade microestrutural, boa conformabilidade a frio e a quente,

susceptibilidade de corte por chama sem endurecimento e boa trabalhabilidade em operaes

tais como: corte, furao e dobramento, sem que se originem fissuras ou outros defeitos.

Os aos estruturais podem ser classificados em trs grupos principais, conforme a Tabela 1,

em acordo com tenso de escoamento mnima especificada:

Tabela 1 Especificao dos aos estruturais

TIPO

LIMITE DE ESCOAMENTO MNIMO, MPa

Ao carbono de mdia resistncia 195 a 259

Ao de alta resistncia e baixa liga 290 a 345

Aos ligados tratados termicamente

630 a 700

Na construo civil o ao pode ser utilizado de duas formas:

Na forma de edificao, na qual a estrutura base montada com componentes de ao,

Na forma de armadura para compor a estrutura de concreto armado, um compsito de ao e concreto.

Cerca de dez anos atrs, os produtos mais utilizados no Brasil para a indstria civil foram:

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Aos galvanizados em geral; Aos de maior resistncia mecnica, revestidos e no revestidos; Aos com revestimento Zinco-Alumnio (Galvalume)

O mercado buscava sistemas construtivos integrados, normatizao do setor de construo,

objetivando aumentar qualidade sem agregar custos [1].

2.2 Normas de Dimensionamento de Estruturas em Situao de Fogo

Para que um edifcio, durante um incndio, possa resistir aos esforos a s temperaturas

elevadas, evitando o colapso, em tempos que variam entre 30 minutos a 2 horas, dependendo

do tipo de edificao, necessrio o dimensionamento da estrutura. Os aos estruturais

comuns apresentam uma reduo de 33% em seu limite de escoamento sob temperaturas

entre 350 e 450C, reduzindo ainda mais para temperaturas mais altas.

Em 1999, foram implementadas as normas NBR 14323 [2] e NBR 14432 [3] sobre o

dimensionamento de estruturas de ao, que dependem da forma de fabricao dos aos, como

laminao a quente e trefilao. No texto base de reviso da NBR 14323, revista em 2003,

define o seguinte:

Para taxas de aquecimento entre 2C/min e 50C/min, a Tabela 2 fornece fatores de reduo,

relativos aos valores a 20C, para a resistncia ao escoamento dos aos laminados, a

resistncia ao escoamento dos aos trefilados, o mdulo de elasticidade dos aos laminados e

o mdulo de elasticidade dos aos trefilados, em temperatura elevada, respectivamente. A

norma tambm prev os casos em que os valores possam ser diferentes daqueles

mencionados na Tabela 2. Independente do processo de fabricao do ao, ou de

revestimento dos perfis, a norma sugere que os valores devam ser obtidos utilizando-se norma

ou especificao estrangeiras ou brasileiras e realizao de testes em laboratrios nacionais

ou estrangeiros para obteno dos parmetros relevantes para o clculo do fator de reduo.

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Tabela 2 Fatores de reduo para o ao [4]

TEMPERATURA DO AO

a, C

Fator de Reduo para a Resistncia ao Escoamento dos Aos Laminados

k y,

Fator de Reduo para a Resistncia ao Escoamento dos Aos Trefilados

k y0,

Fator de Reduo para o Mdulo de Elasticidade dos Aos Laminados

k ,

Fator de Reduo para o Mdulo de Elasticidade dos Aos Trefilados

k 0,

20 1,000 1,000 1,0000 1,000

100 1,000 1,000 1,0000 1,000

200 1,000 1,000 0,9000 0,870

300 1,000 1,000 0,8000 0,720

400 1,000 0,940 0,7000 0,560

500 0,780 0,670 0,6000 0,400

600 0,470 0,400 0,3100 0,240

700 0,230 0,120 0,1300 0,080

800 0,110 0,110 0,0900 0,060

900 0,060 0,080 0,0675 0,050

1.000 0,040 0,050 0,0450 0,030

1.100 0,020 0,030 0,0225 0,020

1.200 0,000 0,000 0,0000 0,000

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NOTA: Para valores intermedirios da temperatura do ao pode ser feita a interpolao linear

Para aumentar o tempo de resistncia s temperaturas elevadas, aplicam-se materiais

isolantes trmico, revestindo a superfcie dos componentes estruturais. No entanto, a utilizao

destes revestimentos, para que o aquecimento da estrutura metlica no ultrapasse a faixa dos

500 oC no tempo determinado, onera, em torno de 10 a 30%, o custo total e ,desta forma, torna

a estrutura metlica menos competitiva.

Existem vrios estudos brasileiros sobre a resistncia de estruturas metlicas frente a

condies de incndio, que oferecem dados relativos resistncia dos aos, porm no h

referencia aos aos resistentes ao fogo [5].

Os projetos de construo civil em regies suscetveis a terremotos exigem aos especiais com

propriedades mecnicas adicionais quelas utilizadas em estruturas convencionais. A

produo desses aos com elevada resistncia mecnica (at 800 MPa de LR), necessita

processos de tratamentos trmicos especiais.

2.3 Desenvolvimentos

Em 2001, foram realizados investimentos no mercado de habitaes populares de quatro

andares em estruturas de ao, com custos comparveis as estruturas executadas de forma

convencional em concreto. Este empreendimento foi realizado pela COSIPA, utilizando os aos

Cos Civil aos-carbono empregados em estruturas de uso geral. Existem tambm os aos Cos Ar Cor e a serie USI SAC, produzidos pelo sistema USIMINAS, mais resistentes

corroso atmosfrica, com alta resistncia mecnica, boa soldabilidade e tenacidade

adequada. Estas propriedades so obtidas com a adio de pequenos teores de cobre e

cromo, que propiciam a formao de uma pelcula em sua superfcie, que funciona como uma

barreira que protege o ao contra a oxidao ferrugem. Tambm existem aos especiais resistentes atmosfera marinha, desenvolvidos, por exemplo, pela USIMINAS.

Projetos similares, de casas populares em ao, foram realizados por outras siderrgicas, como

a CSN, que desenvolveu um sistema de construo de residncias em estruturas metlicas de

chapa de ao zincado. Este tipo de estrutura, utilizando engradamento em ao galvanizado,

apresenta uma reduo do custo de construo em relao aos mtodos convencionais por

utilizar componentes pr-fabricados. Este tipo de construo possui muitas vantagens: rapidez

na construo, facilidade de montagem, flexibilidade para ampliao, alta resistncia estrutural,

bom isolamento trmico e acstico, durabilidade e reciclabilidade, utilizao de materiais no

combustveis e a prova de cupins. Tais sistemas j esto consagrados nos Estados Unidos, na

Inglaterra, na Austrlia e na Argentina [6].

Em 2005, O Instituto Internacional de Ferro e Ao (IISI International Iron and Steel Institute,

sediado na Blgica) lanou um projeto denominado Solues em Ao e Desenvolvimento

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Urbano Sustentvel, num esforo para promover um intercmbio efetivo entre institutos,

indstrias e universidades. No Brasil, um esforo similar resultou na criao do CBCA (Centro

Brasileiro de Construo em Ao http://www.cbca-ibs.org.br/acos_estruturais.asp). O CBCA

foi criado sob a forma de "consrcio", tendo o IBS - Instituto Brasileiro de Siderurgia como

gestor. Conta com a participao das principais empresas que produzem e beneficiam ao, em

parceria com universidades, associaes e institutos [7].

2.4 Situao Atual da Construo Civil

No Brasil, apesar de ainda ser dominante a edificao com estruturas de concreto armado,

nota-se um acentuado crescimento do uso das edificaes de ao. O Centro Brasileiro da

Construo em Ao (CBCA) reporta: a consolidao do uso do ao na construo, nos

seguimentos de galpes industriais pesados, shoppings, torres de processo, pontes, caldeiras,

fingers para aeroportos, plataformas e hangares. crescente no Brasil o consumo de

estruturas metlicas para edifcios de mltiplos andares comerciais e industriais e at

habitacionais, como o j utilizado em vrios conjuntos habitacionais na Grande So Paulo, em

obras da Companhia de Desenvolvimento Habitacional Urbano (CDHU).

Em escolas de nvel superior, hotis, prdios fabris e comerciais, o ao vem mostrando todas

as suas vantagens: alvio nas fundaes em at 30% e conseqente reduo nos custos e na

velocidade da construo, o que obriga o investidor a analisar, caso-a-caso, o retorno

antecipado de seu investimento, devido ao prazo de execuo mais curto da estrutura metlica.

Como exemplo recente, apesar de um custo 5% maior em relao mesma estrutura em

concreto armado, a WTorre optou por utilizar estruturas mistas ao/concreto, em um dos seus

mais recentes empreendimentos imobilirios voltado locao, o Edificio Naes Unidas,

composto por duas torres, totalizando 65.000 m2, em construo na Marginal Pinheiros, na

Cidade de So Paulo, em funo da maior produtividade, reduo de despesas indiretas,

menor utilizao de mo-de-obra da ordem de 40% , reduo de desperdcios de materiais e maior rapidez na execuo da obra [8].

2.5 Utilizao dos Aos no Brasil, na Viso do Usurio

Nesta seo apresentado um testemunho de usurio de aos em construo civil, no qual

relatado os tipos de aos mais utilizados e sua forma de emprego, assim como as tcnicas e

tendncias atuais.

Sem considerar a composio qumica, o mercado esta dividido em perfis para estruturas,

chapas laminadas a frio para perfis leves/telhas e vergalhes:

a. Perfis Dobrados de chapa;

b. Perfis Laminados leves;

c. Perfis Laminados mdios pesados;

d. Perfis Soldados.

e. Perfis Galvanizados;

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f. Telhas;

g. Vergalhes.

Os perfis dobrados de chapa (UDC) so feitos com chapas de, aproximadamente, at 4,76 mm

de espessura, em sua maior parte. Assim, podem ser utilizados em peas muito leves nas

estruturas metlicas, como, por exemplo, telhas de cobertura e trelias de vos pequenos e

mdios; As chapas laminadas a quente so as utilizadas para a perfilao ou dobra destes

perfis, nos aos SAE 1020, ASTM A-36, e o tipo "COR", como o COR 420 CSN.

Os perfis laminados leves so os perfis cantoneira (L), U e I, at 6 polegadas. Estes so

utilizados de forma semelhante aos UDC, citados acima, e fabricados em ASTM A-36 (99%) e

A-588. Existem os de padro americano de abas inclinadas e os de tipo mais leve, de abas

paralelas.

Os perfis I, laminados mdios feitos pela Gerdau Aominas, so fabricados em A-572. So

utilizados em estruturas metlicas de galpes e edifcios de mltiplos andares, fazendo as

vigas e as colunas principais. A linha de eletro-soldados da COSIPA cobre aproximadamente a

mesma faixa de bitolas, e utiliza o mesmo ao, mas o processo por eletro-soldagem de trs

chapas pr-slitadas.

No Brasil no se produz ainda perfis pesados laminados acima de 600 mm. Parece que os

prximos investimentos em Ouro Branco-MG visam a preencher esta lacuna.

Edifcios de estruturas metlicas muito altos, vigas de grandes vos, ou galpes pesados, no

so atendidos pelos perfis mdios acima descritos, havendo ento a necessidade de se

confeccionar perfis soldados pesados dentro da Norma ou especiais, conforme a necessidade.

Estes perfis so formados por trs chapas grossas, acima de 8-10 mm de espessura e

soldados por processos automticos a arco submerso. Nas Pontes e viadutos metlicos

sempre se utilizam perfis soldados especiais. O material utilizado so chapas laminadas a

quente. em bobinas( CSN, CST), ou chapas largas planas (COSIPA-USIMINAS)

Os perfis leves galvanizados, ou seja, confeccionados com chapas finas laminadas a frio

revestidas, so utilizados em paredes drywall e steel frame. So muito leves e no se

prestam para estruturas de residncias acima de dois pavimentos. No Brasil, seu uso como

steel frame incipiente em comparao com os pases desenvolvidos. Os fechamentos em

drywall esto ganhando mercado, mas ainda visto com reservas como substituto da

alvenaria residencial, por exemplo.

As telhas metlicas, confeccionadas em chapas laminadas a frio revestidas, so largamente

utilizadas nas obras industriais e comerciais de grande porte, mas ainda tem seu uso

residencial inexpressivo no Brasil. Suas formas mais comuns so:

a. Galvanizada simples;

b. Galvanizada dupla com isolamento termo-acstico;

c. Galvalume;

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d. Galvanizada pr-pintada;

e. Galvanizada pr-pintada dupla com isolamento termo-acstico;

f. Painis de fechamento lateral

Os vergalhes utilizados nas estruturas de concreto armado so do tipo: CA25, CA50 e CA60.

O mais utilizado, o CA50, domina a construo civil brasileira e utilizado em 100% das obras.

Por enquanto, a sua liderana no Brasil no est ameaada pelas estruturas metlicas.

Portanto, apesar do expressivo crescimento das estruturas metlicas no mercado brasileiro,

sua participao ainda pequena. A construo civil (concreto armado) ainda dominante.

Contudo, utiliza-se o ao tambm na forma de vergalhes. E o consumo est crescendo,

havendo comentrios de que o produto est faltando no mercado devido a forte demanda. [9].

2.6 Tendncias

Na construo civil destaca-se a maior participao dos aos revestidos (galvanizados e

galvalume) e perfis pr-fabricados. Uns dos aos mais fabricados so os destinados

produo de vergalhes com ao C-Mn, ou com adio de microligantes Nb ou V. Um outro

segmento de aos para construo civil, em franco crescimento, a produo de perfis

laminados a quente, aos C-Mn, que satisfazem aos requisitos da norma ASTM A-36. A

Gerdau pretende fabricar e comercializar os arames e cordoalhas de aos para concreto

protendido at 2010.

Observam-se tambm novos perfis formados a frio com novas geometrias. Novas geometrias

para as telhas e revestimentos laterais. Novos perfis para steel deck. Reduo da espessura

mdia das telhas versus o seu comportamento mecnico. Quanto ao desenvolvimento de

aos, segundo os fabricantes, no h no horizonte um produto alternativo aos vergalhes.

Este segmento utiliza somente aos de qualidade comercial (C (500 ppm)-Mn(2.500 ppm) e

aos da srie ZAR (aos C-Mn + Si + outros elementos de liga). Outros desenvolvimento

interessantes so os novos revestimento orgnicos (alta refletividade) para melhoria do

conforto interno de edificaes e, ainda, os novos revestimentos metlicos, que possuem

elevada resistncia corroso em relao ao Galvanizado (vide 55Al-Zn e Zn-Mg). O

segmento da construo civil, atualmente, est restrito aos desenvolvimento de aplicaes e de

novos revestimentos metlicos. Para os produtos longos, como vergalhes e barras, os

desenvolvimentos esto associados s novas microestruturas nos vergalhes para o

atendimento CA50 (concreto armado com LE mnimo de 500 MPa). Quanto aos aos resistente

ao fogo j houve produo sem dificuldade, porm o preo se torna mais alto pela adio de

Mo, no sendo produzido atualmente.

2.7 Recomendaes

Aprimorar a legislao de modo a seguir padres de segurana mais exigentes, conforme

adotado em outros pases, como forca motriz de desenvolvimento nesta rea.

2.8 Referncias

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1. Nota Tcnica TR16A Boaventura Mendona dvila Filho/SETEPLA

2. NBR 14323. Dimensionamento de Estruturas de Ao de Edifcios em Situao de Incndio

Procedimento. Rio de Janeiro, 1999.

3. NBR 14432. Exigncias de Resistncia ao Fogo de Elementos Construtivos de Edificaes

Procedimentos. Rio de Janeiro, 2000.

4. NBR 14323 - Dimensionamento de estruturas de ao e de estruturas mistas ao-concreto de

edifcios em situao de incndio - Projeto de Reviso da NBR 14323- AGO 2003

5. Fabio Domingos Pannoni, Proteo de Estruturas Metlicas Frente ao Fogo,

http://www.cbca-ibs.org.br/nsite/site/acos_estruturais_protecao.asp,15/08/2008.

6. Ao invade a construo civil, Carlos Pimentel Mendes, Editor do jornal eletrnico NovoMilnio., Edio 098-JUL/2001 http://www.novomilenio.inf.br/real/ed098z.htm 11/08/2008

7. O crescimento do emprego do ao na construo Civil

http://www.cimm.com.br/portal/cimm/iframe/?pagina=/cimm/construtordepaginas/htm/3_24_102

86.htm 08/08/2008.

8. Aplicao de estruturas metlicas em edifcios de mltiplos andares

ABCEM - Revista Construo Metlica - n. 88 2008 http://www.cbca-

ibs.org.br/nsite/site/noticia_visualizar.asp?CodNoticia=3074&Secao=4&Pgn=1 02/08/2008

9. Comunicao pessoal: Engenheiro Mauro Otoboni Pinho

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3. AOS NA INDSTRIA AUTOMOBILSTICA

3.1 Cenrio Mundial

Em meados da dcada de 90, o governo Clinton desafiou a indstria automobilstica norte

americana a produzir um carro, at o ano 2004, cuja performance fosse de 80 milhas por galo

(ou seja 33km por litro). Para atingir este objetivo seria ento necessrio ter no apenas um

motor mais eficiente, mas um carro muito mais leve, mantendo-se as caractersticas de

resistncia e segurana. [1]

O projeto Ultra Light Steel Auto Body (ULSAB) foi iniciado em 1994 por um consrcio de 16

siderrgicas, sendo a principal fora motriz, do ponto de vista das siderrgicas norte

americanas, a iniciativa do governo federal e da indstria automobilstica norte americana, com

a criao do programa Partnership for a New Generation of Vehicles (PNGV) Sociedade

para Uma Nova Gerao de Veculos , objetivando um veculo cujo consumo fosse de 33km

por litro. Cientistas de Materiais que trabalhavam no PNGV buscaram vrios materiais para

reduo de peso, incluindo alumnio, magnsio, titnio e novos polmeros. Muito embora o ao

no tenha sido excludo, outros materiais constituram-se no foco principal do PNGV. Naquela

poca, o principal material utilizado na construo da grande maioria dos carros era o ao,

representando em torno de 80% do veculo. Em 1994, o comit automotivo do AISI (Automotive

Applications Committee of the American Iron and Steel Institute AISI), decidiu tentar atender

s necessidades da indstria automotiva, observando a necessidade de se obter no apenas

um carro mais leve para cumprir com os requisitos de menor consumo de combustvel e

emisso de gases, mas, tambm, um aspecto crtico, o controle da energia absorvida durante

uma coliso. Entretanto, no aspecto econmico, observou-se que os fabricantes de

automveis no conseguiam produzir, em massa, veculos com uma elevada eficincia

energtica por um preo reduzido. Sendo os aspectos econmicos muito significativos, os

fornecedores de ao chegaram concluso que seria necessrio adotar uma estratgia de

"clean sheet". Em 1998, o projeto atingiu dimenses mundiais e 35 Companhias Siderrgicas,

trabalhando com a Engenharia da Porsche, engajaram no projeto ULSAB, gerando um

autobody, representado na Figura 1, de alta tecnologia, resistente e seguro, cujo peso foi 25%

menor do que o modelo benchmarked, e produzido pelos mtodos de manufatura tradicionais.

16

Figura1 Autobody [2]

Uma avaliao recente considera que existem aproximadamente quatro carros para cada dez

pessoas no mundo e os aos constituem aproximadamente 50% da massa total de um carro,

no qual partes como: caixa de mudana, eixo de transmisso, carroceria, fivela do cinto de

segurana, barras de segurana lateral, reforo em pneus so de ao [3].

As questes atuais da indstria automobilstica se fundem com as questes de meio ambiente

e energia, e, assim, com as demandas em relao aos materiais que so utilizados na

fabricao de um carro. As principais demandas so: reduo de peso, absoro de energia de

impacto (crashworthiness), segurana, e reduo de emisso de gases que causam efeito

estufa (GHG emissions). Esta ltima considera o ciclo de vida desde a extrao do ao, refino

e processamento do material, manufatura e uso, ou seja, craddle to grave, ou da produo do

ao reciclagem do veculo.

De um modo geral, quando se pensa em emisso de gases em automveis que produzem o

efeito estufa, existe a tendncia de se pensar nos gases emitidos durante a fase de utilizao

(emisso de gases de exausto). Porm, uma compreenso completa de como os materiais

afetam o meio ambiente, deve considerar o ciclo completo, desde a produo do ao,

passando pela fabricao, utilizao e reciclagem, ou seja, Life Cycle Assessment, ou LCA

Method.

Materiais alternativos, tais como: alumnio, magnsio e polmeros, podem pesar menos que

aos avanados de alta resistncia. No entanto, necessrio despender mais energia para

17

produzi-los, criando 20 vezes mais emisses de gases que levam ao efeito estufa (GHG) por

quilo de material, quando comparado com os aos. Alm disso, enquanto as emisses de

produo de ao liberam dixido de carbono, a produo de Al libera CO2 e perfluorcarbono

(PFC) [4,5]. A quantidade de energia usada para reciclar, ou reutilizar, a chamada de produo

secundria, duas vezes maior para o Al do que para o ao comum ou o AHSS. Comparado

com outros materiais, os aos produzem 20 vezes menos emisses de gases para o efeito

estufa.

Enquanto na dcada de 70 o mix de materiais usados, resumido na Figura 2, estava na

proporo de 75% para materiais metlicos, sendo os outros 25% restante dividido entre vidro,

elastmeros, tinta, plsticos e outros, na dcada de 90 esta fatia estava em 30%. Na ltima

dcada, os materiais metlicos representavam em torno de 70%, sendo que as chapas de ao

so 50%, barras forjadas 25%, 10% de ferro fundido, 10% de Alumnio, e o restante em Mg, Zn

e outros. Isso indica que, em termos ambientais, o ao continua sendo a melhor opo.

Figura 2 Distribuio dos materiais ao longo dos anos [6]

A criao e teste das estruturas ULSAB levaram a um projeto de 22 milhes dlares para

demonstrar que uma estrutura auto body, de ao leve, pode atender a uma ampla faixa de

segurana e critrios de desempenho. Este projeto foi patrocinado por um consrcio de 35

companhias siderrgicas, representando 18 pases, sendo 11 nos EUA. O objetivo foi de

reduo de peso, sem custo adicional, mantendo ou melhorando o desempenho. O projeto

ULSAB foi formalmente finalizado no ano de 2002 [7].

Outros projetos se desenvolveram a partir de ULSAB, por exemplo, o ULSAB-AVC UltraLight

Steel Auto Body (ULSAB) Advanced Vehicle Concepts (AVC), o ULSAC e o ULSAS. O ULSAB-AVC foi projetado para ser finalizado em 2001. O principal objetivo foi um veculo mais

leve, porm muito seguro, no qual os padres estabelecidos so muito acima daqueles

18

determinados em padres governamentais da poca, antecipando o que entraria em vigor em

2004. O ULSAB-AVC vai alm da estrutura bsica ou monobloco (Body-in-White) e inclui a

suspenso, bero do motor, rodas, portas (closures) e todos os componentes de projeto

relacionados segurana. O projeto inclui a otimizao do projeto de duas classes de veculos:

o classe C europeu, representado por dois veculos benchmark, o Ford Focus e o Peugeot

206, e a classe Partnership for a New Generation of Vehicles, ou PNGV, representada pelo

Chrysler Cirrus [8].

Os projetos Ultralight Steel Auto Closure (ULSAC) comearam como um programa de

desenvolvimento de conceito, produzindo projetos de reduo de peso, de portas, hoods

(Cap), decklids e hatches, 32% mais leves que a benchmark mdia. E o UltraLight Steel

Auto Suspensions (ULSAS) buscou compreender e explorar as propriedades dos aos, assim

como ser uma vitrine do melhor projeto de design e tecnologia automotiva conduzido pela

Lotus Engineering, consultora em engenharia de chassis e dinmica de veculos. Os objetivos

foram similares queles dos outros projetos, como por exemplo, atingir uma reduo de massa

de at 34% com os aos atuais sem nenhum custo adicional, mantendo-se o custo benefcio e

sem comprometimento do desempenho, alm de ser passvel de produo em massa sem

penalizao do custo [9].

3.2 Estado da Arte

Cerca de 60% dos graus de aos utilizados hoje foram desenvolvidos nos ltimos cinco anos.

So os aos de alta resistncia (high-strength steels,(HSS)), aos avanados de alta

resistncia(advanced high-strength steels (AHSS)) e aos de ultra alta resistncia (ultra-high-

strength steels (UHSS)).

Um dos desenvolvimentos alcanados pelo ULSAB foi aquele dos aos avanados de alta

resistncia (AHSS), os quais possuem o potencial de reduzir o consumo de energia em 50%

durante o ciclo de vida de um automvel.

A resistncia mecnica de um ao de alta resistncia na indstria automobilstica est entre

270 e 700 MPa, ultra alta resistncia acima de 700MPa. Aos Avanados de Alta Resistncia

(AHSS) possuem um mnimo de 500 a 800 MPa.

Estes novos aos reduzem peso enquanto aumentam a segurana e se caracterizam por alta

resistncia mecnica e boa estampabilidade.

As montadoras Europias tm utilizado os aos tradicionais, (estampagem profunda), alta

resistncia (HSS):como o bake hardening, refosforados e de alta resistncia e baixa liga

(ARBL), os de ultra alta resistncia (UHSS) como o Dual Phase, Ferritico-Bainitico e TRIP.

Foi anunciado pela Arcelor, em 2005, os aos FeMn, conhecidos como TWIP (XIP). Aos de

alto Mn representaram um avano em formabilidade, combinando muito alta resistncia com

excelente soldabilidade e elongamento acima de 50%, oferecendo oportunidade de maior

segurana e economia de massa alm de permitir novos designs, especialmente para partes

complexas. Desde 2003 j foram produzidas 1,5 toneladas em escala industrial, sendo a FIAT

19

a montadora que iniciou testes com o TWIP 1000, com excelente resultado em termos de

formabilidade. Existe tambm a nova gerao de aos dcteis de ultra alta resistncia(UHS),

com tamanho de gro de 1 m [10]. A faixa de estruturas encontradas em chapas de aos mais modernas inclui a ferrita com

quantidades variadas de carbetos, dependendo do teor de carbono; ferrita acicular, bainita,

martensita, austenita metaestvel e austenita termodinamicamente estvel.

At meados da dcada de 90, a indstria automotiva utilizou aos convencionais, conforme

mostrado na Figura 3, incluindo mild steels (ao doce), Interstitial Free (IF), bake hardenable,

aos endurecidos por soluo slida e aos de alta resistncia e baixa liga

Do final da dcada de 90 at o inicio dos anos 2000 ocorreu a introduo da primeira gerao

de aos avanados de alta resistncia. Estes graus compem-se de fraes volumtricas

crescente de bainita, martensita e austenita metaestvel, utilizando os mecanismos

convencionais de endurecimento para obter combinaes variadas de aumento de resistncia,

formabilidade (ou conformabilidade) e absoro de energia de impacto. Entre estes graus, o

martenstico oferece altssima resistncia enquanto os aos bi-fsicos e TRIP oferecem

resistncia intermediria, embora com uma conformabilidade muito maior que os aos

convencionais de resistncia similar. Estes novos aos (Figura 4) permitiram melhoras

substanciais em termos de reduo de peso e absoro de energia de impacto, com mnimo,

ou nenhum impacto e se possvel positivo, no custo de manufatura dos veculos.

20

Figura 3 Comparao da relao entre alongamento e limite de resistncia da primeira gerao de aos avanados de alta resistncia com os aos convencionais.

Do final da dcada de 90 at o inicio dos anos 2000 ocorreu a introduo da primeira gerao

de aos avanados de alta resistncia. Estes graus compem-se de fraes volumtricas

crescente de bainita, martensita e austenita metaestvel, utilizando os mecanismos

convencionais de endurecimento para obter combinaes variadas de aumento de resistncia,

formabilidade (ou conformabilidade) e absoro de energia de impacto. Entre estes graus, o

martenstico oferece altssima resistncia enquanto os aos bi-fsicos e TRIP oferecem

resistncia intermediria, embora com uma conformabilidade muito maior que os aos

convencionais de resistncia similar. Estes novos aos (Figura 4) permitiram melhoras

substanciais em termos de reduo de peso e absoro de energia de impacto, com mnimo,

ou nenhum impacto e se possvel positivo, no custo de manufatura dos veculos.

21

Figura 4 Comparao da relao entre alongamento e limite de resistncia da segunda gerao de aos avanados de alta resistncia com os aos convencionais.

Estes graus possuem como estrutura bsica a ferrita, com um teor de liga levemente superior

ao dos aos doces, minimizando o custo em relao aos aos convencionais.

Os aos de alto Mn (17-20%) austenticos, no magnticos e sem transformao de fase

possuem propriedades excepcionais, originadas do mecanismo de endurecimento por

maclagem. A formao de maclas durante a deformao gera encruamento impedindo o

empescoamento e mantendo uma altssima capacidade de deformao.

Aos multifsicos avanados possuem uma combinao de resistncia e conformabilidade

oferecendo um grande potencial para bodies-in-white, sendo a primeira escolha para a partes

de geometria complicada e onde h requisito de resistncia a impacto.

O desenvolvimento de aos multifsicos de alta resistncia pela Thyssen Krupp levou aos

conceitos de hot dip galvanizing com potencial de formabilidade. Aos de fase complexa

laminados a quente, hot dip galvanized esto sendo atualmente produzidos, alm dos bifsicos

(DP) laminados a frio e aos com austenita retida (RA steels).

Novos desenvolvimentos em aos produzidos por recozimento contnuo tm reunido

resistncias de at 1000MPa, combinada com uma dutilidade suficiente para aplicaes destes

aos em elementos estruturais. Isto obtido utilizando-se das vantagens dos microligados,

assim como os princpios usados para produzir os aos DP e TRIP. H a sugesto de que

melhores propriedades sero atingidas pela nova classe de aos de alto Mn [11].

A terceira gerao de aos avanados de alta resistncia, Figura 5, utlizar uma estrutura base

e mecanismos de endurecimento que esto entre aqueles da primeira gerao de aos

22

avanados de alta resistncia, que utilizam ferrita, e os de segunda gerao de aos

avanados de alta resistncia, que utilizam austenita. interessante que sejam explorados

mecanismos de endurecimento novos e no convencionais, como por exemplo, o

envelhecimento dinmico por deformao, de modo a obter estruturas que forneam tanto

resistncia quanto ductilidade, ao invs de tradicionalmente obter endurecimento ao custo de

degradar ductilidade e tenacidade [12]

Figura 5 Comparao da relao entre alongamento e limite de resistncia dos aos, indicando a terceira gerao de aos avanados de alta resistncia, com os aos convencionais.

As questes tcnicas para a produo dos AHSS podem levar s dificuldades com relao aos

usurios finais. Isto ocorre porque h necessidade de um controle restrito para atingir os teores

especificados da composio qumica na aciaria para os elementos como o C e o Mn. O alto

custo de Mo, V e Cr encarecem a produo. No que concerne produo os aos com altos

teores de Mn, h problemas prticos, como a formao de trincas durante lingotamento

continuo. Alm disso, na laminao tanto a quente quanto a frio, pode haver problemas. As

altas temperaturas da laminao a quente, necessrias para laminar este material, pode ser

um fator restritivo para certas combinaes de largura e espessura. Na laminao a frio, as

altas redues necessrias podem ser um problema, uma vez que a bobina a quente no pode

ter espessuras muito finas.

3.3 Cenrio Brasileiro

23

No Brasil, as siderrgicas esto ainda desenvolvendo o DP e o baintico, tanto sob a forma de

bobina a quente quanto de laminado a frio e zincado. Os aos chamados de avanados (AHSS

Advanced High Stregth Steels) inclui os DP, TRIP, martensticos, austenticos e bainticos.

Deste modo, o mercado interno ainda se apresenta em um estgio inferior em relao ao

mercado externo. Os novos revestimentos, a utilizao da tcnica Phase Vapor Deposition

PVD para a deposio de revestimentos de elevada resistncia corroso j est sendo

avaliada.

3.3.1 Tipos de Aos e Tendncias do Mercado Nacional

Na opinio dos produtores de aos para a indstria automobilstica acredita-se que os aos

para os quais o grau de utilizao deve aumentar so: os 180BH, 210BH, alta conformabilidade

(IF-Ti), alta conformabilidade e elevada resistncia (IF HS High Strenght) e os estruturais

(AHSS). H a expectativa para o aumento tambm do crescimento do fornecimento de aos de

alta resistncia (DP, HSS e HSLA). Os aos mais vendidos para este setor so os com

caractersticas de estampagem profunda e extra profunda, especialmente os laminados a frio

(onde se destacam os aos IF).

Para painis dos automveis leves, vem crescendo bastante a participao de aos revestidos

(galvanizados), com perspectiva, em mdio prazo, de se chegar a um ndice de 80% de

participao. Isto uma tendncia mundial, como tambm tendncia o incremento de aos

avanados de alta resistncia mecnica, principalmente na parte estrutural dos veculos (Dual

Phase, TRIP, Complex Phase, Manganes_Boro, TWIP, etc).

Na indstria nacional a utilizao dos aos DP ainda incipiente, participando basicamente

como peas estruturais. A USIMINAS a nica siderrgica brasileira a produzir, desde 2002,

os aos DP, nas duas verses: laminados a quente e laminados a frio (nus ou galvanizados).

H previses para que o emprego destes materiais seja bastante incrementado em mdio

prazo, principalmente nas verses galvanizados a quente. Isto ocorrer quando a indstria

automotiva nacional tiver suas linhas de produo adaptadas aos aos Dual Phase, estando

plenamente capacitada a process-los mecanicamente e a uni-los sob condies adequadas

[13].

A Tabela 1 mostra uma das aplicaes dos aos Inox, em sistemas de exausto automotivo.

24

Tabela 1 Aplicaes de Inox em Sistemas de Exausto [14]

CARACTERSTICAS Coletor Tubo

Primrio

Tubo

Flexvel

Catalisador

Tubo Central

Silencioso

Ponteira Cone Corpo

Exigncia de Performance

Oxidao

Fluncia

Fadiga

Conformao

Oxidao

Corroso

Fluncia

Fadiga

Oxidao

Corroso

Fluncia

Fadiga

Corroso

Conformao

Ligas Utilizadas 409

441

409

441

304

321

409

441 409

409

439

304

Associado ao aumento do tempo de garantia dos veculos ocorre um aumento do consumo de

aos Inox, como mostrado na Figura 6. A distribuio no ano de 2007, em comparao com o

ano de 2005, quase dobrou para os aos 439 e 441.

3043%

40974%

43913%

4419%

3211%

Figura 6 Distribuio de utilizao de aos inox em 2007 [14]

25

3.3.2 Posio dos Usurios e a Legislao

As montadoras atuantes no Brasil divergem de opinio quanto utilizao dos novos aos.

Enquanto umas no acreditam na evoluo dos aos AHSS, em funo da complexidade de

processamento e de demanda, h outras no apenas acreditam, como tambm j utilizam em

alguns de seus lanamentos.

Os aos utilizados foram os DP 590, 780, 1000 e DP1200 em tubos para reforos de portas,

porm nunca utilizaram os aos TRIP. Os principais usos incluem: longarinas, reforos

estruturais, rodas, pra-choques, pilares A, B e C e travessas do teto. A utilizao dos novos

aos devida aos requisitos de coliso (crash), pois necessrio atender s exigncias de

vrios mercados, considerando-se o conceito mundial. De um modo geral, a tendncia de

uma constante reduo de peso da carroceria para reduzir o consumo de combustvel e

consequentemente, para atendimento s legislaes ambientais, os nveis de poluio

provocados

Apesar do conhecimento dos novos desenvolvimentos, todas as montadoras desconhecem

qualquer regulamentao do CONTRAN sobre a exigncia de segurana em coliso, frontal ou

lateral. Aquelas que no adotam a estratgia mundial de desenvolvimento, reforam o

desenvolvimento de mercados locais, menos exigentes e somente utilizaro pela imposio da

lei, ou seja, alguma regulamentao do CONTRAN.

3.3.3 Perspectivas e Recomendaes

Em 2010 haver regulamentao para coliso frontal, o que dever impulsionar a utilizao dos

AHSS. No entanto, a regulamentao, tanto sobre a segurana quanto aos quesitos ambientais

poder ser a fora motriz para a utilizao destes novos aos. No que se refere ao

desenvolvimento dos novos aos propriamente ditos, tudo o que se refere composio

qumica versus as transformaes de fase no decorrer do processo vlido e deve ser

investigado.

A fora motriz nesta rea est no desenvolvimento da terceira gerao de aos associada a

uma legislao que imponha esta utilizao.

3.4 REFERNCIAS

1. John T. Mayberry President and CEO - Dofasco Inc, Address to the APMA Developing

Competitive Advantages: Dofasco's Pursuit of Solutions In SteelTM,

http://www.dofasco.ca/bins/content_page.asp?cid=2347-2350-2548, 10/07/2008

2. http://www.ulsab.org/newsrelease.do?id=113&mid=3 ( 08/07/2008)

3. http://www.worldsteel.org/?action=storypages&id=242

4. R. Geyer, J. Davis, J. Ley, J. He, R. Clift ,A. Kwan, M. Sansom, T. Jackson, Time-dependent

material flow analysis of iron and steel in the UK Part 1: Production and consumption trends

19702000, Resources, Conservation and Recycling 51 (2007) 101117

26

5. J. Davis , R. Geyer, J. Ley, J. He, R. Clift ,A. Kwan, M. Sansom, T. Jackson, Time-dependent

material flow analysis of iron and steel in the UK Part 2. Scrap generation and recycling,

Resources, Conservation and Recycling 51 (2007) 118140

6. The use of advanced high strength steel sheets in the automotive industry, Fiat Auto,

www.msm.cam.ac.uk/phase-trans/2005/LINK/11.pdf

7. ULSAB, A Look Inside the Details,

http://www.autosteel.org/AM/Template.cfm?Section=Articles&TEMPLATE=/CM/ContentDisplay.

cfm&CONTENTID=7091 27/04/08

8. Minerals, Metals & Materials Society ULSAB-AVC begins investigation of crash strategies".

JOM. Feb 2000. FindArticles.com. 17 Jul. 2008.

http://findarticles.com/p/articles/mi_qa5348/is_200002/ai_n21452082

9.http://www.autosteel.org/AM/Template.cfm?Section=Articles&TEMPLATE=/CM/ContentDispla

y.cfm&CONTENTID=7091 27/04/08

10.Newsletter Arcelor Auto 2005, No. 11 - September 2005.

11. Materialwissenschaft und Werkstofftechnik, Volume 37 Issue 9, Pages 716 723, Published Online: 22 Sep 2006

12. Solicitation of Research Proposals and DOE Department of Basic Energy SciencesFunding

to Develop Third Generation Advanced High Strength Steels (AISI) , 2006

13.Kleiner Marques, 2 Workshop Inovaes para o Desenvolvimento de Aos de Elevado

Valor Agregado Foco Indstria Automotiva, ABM, 28/07/2008), Santos, SP

14. Rodrigo Madeira, Inoxidveis no Setor Automotivo, Aplicaes e Expectativas, ArcelorMittal

Inox Brasil, I WORKSHOP SOBRE APLICAO DE MATERIAIS NA REA

AUTOMOBILSTICA Associao Brasileira de Metalurgia e Materiais ABM So Paulo,

Dezembro de 2007

27

4 AOS PARA PETRLEO E GS

4.1 Cenrio Mundial e Brasileiro

Muitos tipos de ao so utilizados na indstria de leo e gs, incluindo-se, no caso, aos para

perfurao, explorao e distribuio. Como, por exemplo, o Drill pipe, tubos sem costura

para perfurao, "Steel Casting Pipe, protetor de vrios tipos de tubulaes bsicas, tais como

aquelas utilizadas no suprimento de gua, dutos para linhas de alta voltagem, linhas de

comunicao em fibra tica. No entanto, o maior volume est na classe API, utilizada para a

fabricao de tubos de grande dimetro e essenciais na construo das linhas dutovirias. E,

neste caso, a Petrobrs no pode deixar de ser mencionada, assim como as futuras aes

neste setor.

A infra-estrutura bsica de dutos faz parte da estratgia brasileira para auto-suficincia em

petrleo e gs e, segundo dados da Petrobrs, a projeo da demanda de gs natural pode ser

visualizada na Figura 1.O cenrio de alto consumo e a Figura 2 mostra a previso da entrega

de gs natural, tanto da BR quanto de outros, at o ano de 2010, chegando a 62 x106 m3

dirios.

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

2004 2007 2010 2013

Consumo Interno Peq. Cons. Residencial/Comercial

Gdes/Med Cons. Industrial/Comercial(cogerao/mat. Prima)

Veicular

Trm. Cogerao (Despacho 95%) Merchants

mil m3 /dia

Trmica

0

20.000

40.000

60.000

80.000

100.000

120.000

140.000

2004 2007 2010 2013

Consumo Interno Peq. Cons. Residencial/Comercial

Gdes/Med Cons. Industrial/Comercial(cogerao/mat. Prima)

Veicular

Trm. Cogerao (Despacho 95%) Merchants

mil m3 /dia

Trmica

Figura 1 Demanda de gs Natural at 2013 [1]

28

Figura 2 Previso de Entrega de Gs Nacional (BR e Outras) no Brasil

Nos ltimos anos em todo o mundo existe o testemunho de um aumento rpido na demanda

global por energia, da qual 90% atendida pelos combustveis fsseis. A necessidade diria

global de abastecimento por petrleo e outros combustveis lquidos, em 2004, foi cerca de

8.300 x 104 barris, levando a uma demanda anual de 4,1bilhes de toneladas. Projeta-se para

o ano de 2030 uma demanda diria de 11.800X104 barris, elevando para 6 bilhes de

toneladas anuais.

De acordo com o Escritrio de Inteligncia do Ministrio de Energia dos EUA (Intelligence

Bureau of the Energy Ministry of the USA) esta demanda incentiva a explorao dos recursos

de leo e gs. Entre os anos de 1948 at 1997 foram construdas, em todo o mundo, cerca de

160x104 km de linhas dutovirias e atualmente o crescimento ocorre em uma taxa anual de 2 a

4 x 104 km [2]

Linhas dutovirias de longa distncia a forma mais econmica de transporte de gs at os

consumidores. O aumento da demanda e conseqente aumento da presso de operao,

demanda aos de ultra alta resistncia.

Dentro deste cenrio, o ao para tubos de grande dimetro, dentro do segmento de aos

planos, passa a ser o principal elemento. No Brasil, atualmente, a maior proporo de

utilizao ainda de graus iguais ou inferiores a X70. H, porm, necessidade de graus iguais

ou superiores a X80 para utilizao nos casos de guas profundas e grandes distncias.

Nos anos 70, o processo de fabricao do ao API X60, contendo at 0,2%C com micro

adies de elementos microligantes, envolveu laminao a quente e normalizao, mas esta

rota de produo foi substituda por laminao controlada. Historicamente, este ltimo processo

permitiu a produo do grau X70, contendo at 0,12%C e micro adies de Nb e V.

29

Posteriormente, esta metodologia de fabricao, associada ao resfriamento acelerado, permitiu

produzir aos de resistncia ainda mais elevada, grau X80, com uma maior reduo no teor de

carbono e excelente soldabilidade. Adies de Mo, Cu e Ni, associados laminao controlada

e resfriamento acelerado, permitiram aumentar ainda mais o nvel de resistncia, resultando

nos graus X100 e X120. Isto permitiu reduzir ainda mais o teor de carbono pela aplicao de

resfriamento acelerado intenso e a adio de outros elementos de liga. A Figura 3 exemplifica

esta evoluo [3,4].

Figura 3 Evoluo dos graus API ao longo dos anos [3]

A Figura 4 mostra, de modo resumido, os tipos de mecanismos envolvidos na obteno dos

graus X60 a X80, conforme a reduo do teor de carbono, composio qumica e

processamento. Naquela figura: N (normalizao), LC (laminao controlada) e RA

(resfriamento acelerado) [5].

30

Figura 4 Relao entre composio qumica, processamento e mecanismos envolvidos. [5]

Tubos com espessuras de at 34 mm tm sido utilizados para graus API X70 e, com a

explorao do grau X80, espessuras de at 25 mm para aplicaes onshore tornaram-se

viveis. Dos aos mais avanados, X100 e X120 ainda em implementao, esperam-se mais

benefcios econmicos, em funo da sua maior resistncia, conforme a tendncia de

desenvolvimento (Figura 5) [6].

31

Figura 5 Tendncias de desenvolvimento [6].

A utilizao do grau X80 na construo da linha dutoviria da Ruhrgas permitiu uma economia

de 20.000 toneladas, comparado com o grau X70, em funo da reduo de espessura do

tubo, de 20,8 mm, para o X70, para 18,3mm, para o X80. Reduzindo, consequentemente,

tambm os custos de transporte e tempo de soldagem. Como indicado na Figura 6, a utilizao

de aos de mais alta resistncia, tais como X100 e X120 poder levar a mais economias.

Figura 6 Economia obtida em funo do grau utilizado [6]

De modo a atender as exigncias do mercado por tubos de mais alta resistncia, a Europipe

desenvolveu o grau X100, com otimizao das tecnologias existente em laminao controlada

e resfriamento acelerado, sem nenhuma inovao tecnolgica. A abordagem da Europipe para

o desenvolvimento do grau API X100 foi com relao ao teor de Carbono e diferentes taxas de

resfriamento acelerado. Para um teor de Carbono de 0,08%, o carbono equivalente, de acordo

com o IIW, de 0,49, e a taxa de resfriamento acelerado, que precisa ser aplicada durante a

produo do ao, suave. Foram encontrados, entretanto, problemas de crack arrest, isto ,

a propagao da trinca no interrompida e compromete a soldabilidade no campo. Para um

teor de carbono de 0,06%, CEIIW = 0,48 e uma taxa de resfriamento acelerado, maior do que

aquela para o ao com carbono mais alto, foi encontrada uma melhor combinao de

tenacidade e soldabilidade, porm com problemas para atingir razes elsticas. No caso de um

teor de carbono mais baixo ainda (0,05%), CEIIW= 0,43 e taxa de resfriamento mais elevada

(tempera direta), ocorreu dificuldade para controlar a proporo de martensita, de

amolecimento na ZTA e de empenos, no caso de estruturas mais finas [5].

O grau X100 foi utilizado no projeto TAP Trasporto Gas Alta Pressione , na Sardenha, Itlia.

Neste projeto, a JFE, Nippon Steel e Europipe participaram fornecendo tubos UOE de

diferentes espessuras, de 16,6 a 18,4 mm. A seo piloto de 48 de dimetro possua 800

32

metros de comprimento. A montagem desta linha faz parte de um projeto iniciado em meados

dos anos 90, que visa estudar o comportamento de aos de alta resistncia para transporte de

gs. O estudo do Grau X100 em condies reais um consrcio entre a Snamprogetti

(empresa contratada para projetar e implementar projetos de grande porte em plantas de

refinarias e gs), Eni Gas and Power, companhia de gs Italiana, o Centro Sviluppo Materiali

CSM, e a Universidade de Bergamo. Este projeto ainda est em andamento.

No caso do grau X120 a composio qumica, a tcnica de conformao e a tecnologia de

soldagem foram modificadas. Para atingir 827MP, o boro foi adicionado, assim como Cr, Mo,

Ni, e Cu. Foi observado tambm que somente uma faixa estreita de condies de produo,

referente composio qumica, laminao e ao resfriamento, atende s exigncias da

especificao deste material. Foram fabricados, em 2004, tubos de 30 x 16,1 mm, na

Alemanha. Contudo os estudos continuam a ser realizados [7].

4.2 Desenvolvimento no Brasil

Muito embora o desenvolvimento do X80, j fabricado no Brasil, tenha sido realizado com

sucesso, a sua aplicao tem sido limitada aos risers, em plataformas de perfurao.

No caso de tubos de grande dimetro da classe API X80, fabricado pelo processo de

laminao controlada sem resfriamento acelerado, alguns estudos de aplicao do API X80

tem sido realizados, tanto in house pelo fabricante de chapa grossa quanto pelo fabricante de

tubos. Diversas instituies de pesquisa e universidades espalhadas pelo Brasil tambm vm

desenvolvendo pesquisas sobre diversos aspectos do X80. Seria difcil agrupar todas as

pesquisas realizadas, uma vez que so pesquisas desenvolvidas individualmente, dentro da

especialidade de cada grupo e ou pesquisador.

A principal usuria, Petrobrs, tem, em alguns casos, financiado pesquisas focadas na

aplicao dos aos API, fabricados no Brasil, como o APIX80, especialmente no que tange aos

procedimentos de soldagem e soldabilidade [8-11], caracterizao microestrutural e

curvamento a quente [12-17] e comportamento em meio corrosivo [19-22].

Como mencionado acima, muitas das pesquisas tm sido iniciativas individuais, pulverizando a

informao e tornando a sua aplicao efetiva mais lenta. Aparentemente, ainda no h

desenvolvimentos nacionais significativos relativos a graus mais altos, como o X100 ou X120.

2.3 Perspectivas e Recomendaes

Um dos maiores desafios a produo de aos de alta resistncia para servio cido (com

conseqente propenso a problemas de HIC), uma demanda importante da indstria de leo e

gs, assim como o desenvolvimento de aos Duplex, de maior resistncia corroso e maior

resistncia mecnica, possibilitando uma maior vida til, maior segurana e reduo de peso.

A produo de aos de mais alta resistncia no Brasil demanda investimentos em resfriamento

acelerado, conforme as tcnicas desenvolvidas no exterior.

33

importante tambm garantir um maior investimento das usinas em desenvolvimento de

materiais ainda pouco empregados. Este desenvolvimento deve ser feito em conjunto com

todas as partes envolvidas, desde os engenheiros projetistas at os usurios finais, a fim de

definir melhor as propriedades esperadas e assim criar tecnologia verdadeiramente nacional. Tais desenvolvimentos devem tambm enfatizar, necessariamente, a participao da academia brasileira, no somente para garantir o avano tecnolgico nacional, mas para

promover a formao de novos engenheiros, j preparados para participar ativamente no

desenvolvimento e efetiva aplicao destes, e outros, materiais avanados. Algumas

companhias brasileiras buscam a academia estrangeira para a realizao de estudos,

prejudicando, assim,um maior desenvolvimento nacional.

Futuramente, com a explorao do pr-sal, as especificaes tcnicas dos materiais a serem

utilizados na indstria de petrleo e gs se tornaro cada vez mais exigentes. Para maximizar

o ritmo de desenvolvimento desse novo setor, promover a lucratividade do mesmo e garantir a

mxima participao da indstria nacional no fornecimento dos aos necessrios para atingir

estes objetivos, essencial efetivamente incentivar e financiar, desde j, projetos direcionados

especificamente para desenvolvimento destas ligas.

Deve-se tambm galgar, no mdio ao longo prazo, a produo nacional de aos avanados

para exportao. Estrategicamente seria muito mais desejvel o Brasil exportar aos

avanados, na forma de produtos acabados, do que concentrar principalmente na exportao

do abundante minrio de ferro.

Um incentivo financeiro s indstrias nacionais para proporcionar um maior investimento no

desenvolvimento de tecnologia nacional em metalurgia, e talvez at a criao de um Fundo

Setorial para viabilizar isso, poderia potencializar a exportao de produtos de alto valor

agregado, com conseqncias muito favorveis ao crescimento do PIB brasileiro.

2.4 Referncias

1. http://www2.petrobras.com.br/portugues/index.asp 17/09/2004

2.Advanced Materials Research Vol. 51 (2008) pp 21-30, online at http://www.scientific.net,

(2008) Trans Tech Publications, SwitzerlandThe Review of the Development of Oil&Gas Steels

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3. Hillenbrand, Hans-Georg; Kalwa, Christoph; High Strength Line Pipe for Project Cost

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4. Gray, J. M.: A Guide for Understanding & Specifying Chemical Composition of High Strength

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5. Simpsio Aos: Perspectivas para os Prximos 10 Anos,Realizado pela Rede Aos (

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TECNOLGICAS NO CENTRO DE PESQUISA E DESENVOLVIMENTO, JOO LUIZ

BARROS ANTUNES, USIMINAS

34

6. V. Schwinn, W. Schuetz, P. Fluess, and J. Bauer, Prospects and State of the Art of TMCP

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14. BATISTA, G. Z. ; SILVA, R. A. ; HIPPERT JUNIOR, E. ; BOTT, I. S. . Determinao dos

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17. BOTT, I. S. ; SOUZA, L. F. G. ; TEIXEIRA, J. C. G. ; RIOS, P. R. . High Strength HTP Steel

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Anais 58 Congresso da ABM, 2003. v. nico. p. 596-604.

36

5 AOS PARA A INDSTRIA NAVAL

5.1 Estado da Arte

O ao responde por cerca de 22% do custo final de um navio e os desenvolvimentos de aos

para aplicaes militares levou evoluo aos de alta resistncia (HTS, High Tensile Steel),

com tenso de escoamento de 207, para 276 MPa, utilizado anteriormente em navios

comerciais, para aos de alto escoamento (HY, High Yield), com tenso de escoamento de

551MPa. Submarinos utilizam aos com 714 MPa. Na ltima dcada, a nfase tem sido o

custo-benefcio das embarcaes. Projetos mais sofisticados, realizados por programao

computacional e envolvendo a utilizao de aos de alta resistncia, tem permitido aos

projetistas de navios reduzirem a quantidade de ao estrutural por tonelada de capacidade de

carga.

Utilizando tcnicas avanadas, os projetistas tm conseguido utilizar chapas e elementos

estruturais mais finos, cujas vantagens no se limitam a reduo de custos em construo

naval, mas, tambm, levam a economia de consumo de combustvel. Desenvolvimentos e

melhoria de mtodos de proteo contra corroso e de recobrimentos devem reduzir a

probabilidade de perda de material devido corroso. No entanto, sees mais finas

demandam uma inspeo rigorosa e manuteno criteriosa, uma vez que a margem de erro

fica reduzida. [1]

Uma imensa quantidade de soldagem necessria para construir um navio, milhares de partes

so cortadas e montadas requisitando quilmetros de juntas soldadas, muitas destas juntas

requerem mltiplos passes. Nos Estados Unidos (EUA), os aos de alta resistncia e baixa liga

(ARBL) tm sido considerados para utilizao em navios, sendo a principal razo a reduo de

custos de fabricao. Comparado com os aos HY, os aos ARBL, alm de poderem ser

soldados com maior facilidade, podem atingir as propriedades necessrias por meio de

tratamento trmico e processamento. Desenvolvimentos recentes, como a soldagem por frico

que elimina a zona afetada pelo calor (ZTA), podem contribuir, facilitando a soldagem destes

aos [2].

No h dvida sobre a continuada utilizao dos aos em navios e submarinos em funo do

relativo baixos custo, combinao de propriedades mecnicas e a infra-estrutura existente de

processamento e fabricao. Em funo disso, a marinha americana (US Navy) decidiu iniciar

um programa que dever ajudar os engenheiros projetistas especificarem, com base no critrio

do desempenho de materiais para uma determinada estrutura, enquanto determina e melhora

simultnea da composio qumica e processamento em tempos relativamente curtos. O

critrio de otimizao de desempenho inclui aumento de resistncia corroso, maximizao

da resistncia e tenacidade, reduo da assinatura magntica1 e custos.

Atualmente, muitas metodologias de desenvolvimento de materiais se tornam lentas pois o

projeto e processamento de novas ligas freqentemente embasado em abordagens

empricas. O programa proposto pela marinha americana envolve Steels-by-Design e, dentro

desta perspectiva, considera o estado da arte de tcnicas computacionais, permitindo assim a

37

realizao de somente um nmero limitado de experimentos, o que, desta forma, reduz o

tempo de desenvolvimento e implementao de novas ligas.

O programa no apenas multidisciplinar, mas considera, tambm, vrias escalas na estrutura

dos materiais, desde o nvel atmico (A) e mesoescala (m) macroescala (mm e maiores),

incluindo, entre os profissionais envolvidos, fsicos, cientistas de materiais computacionais e

experimentais e engenheiros mecnicos.

As reas de especialidade incluem pesquisa bsica, clculos atomsticos semi-empricos, uma

variedade de tcnicas de caracterizao, modelagem em mesoescala da evoluo da

tenso/deformao do material

No final dos anos 90, o departamento de pesquisa da marinha americana (US Office of Naval

Research) identificou a necessidade de investir em materiais, abordando a tcnica de

Materials-by-Design para o desenvolvimento de materiais, particularmente aos para a

indstria naval. Recentemente um time de pesquisadores de vrias especialidades do Centro

de Pesquisas Navais (Naval), Research Laboratory NRL, cientistas da Universidade de

George Mason (George Mason University) e o laboratrio nacional de Los Alamos(Los Alamos

National Laboratory) se reuniram para compor este grupo [3].

___________________________________________________________

1 Uma embarcao viajando na superfcie da gua ou submersa origina perturbaes locais no

campo magntico da terra. Estas perturbaes podem ser usadas, por exemplo, para ativar

msseis A assinatura magntica de um navio pode ser reduzida neutralizando o campo

magntico, sendo, portanto, um passo importante em construo naval determinar a assinatura

magntica.

38

5.2 Classificao Atual

Tanto os requisitos de aos quanto os projetos de fabricao de navios comerciais

(passageiros, petroleiros (tankers) de grande porte) seguem as normas e cdigos estipulados

por entidades classificadores de navios (Ship Classification Societies) como Lloyds Register

(LR), Germanischer Lloyd (GL), DNV, BV, ABS e NKK (Nippon Kaiji Kyokai).

Embora no exista muita novidade em termos de aos fundamentalmente diferente dos

tradicionais, existem estudos de melhoria contnua da qualidade e desempenho dos aos para

navios. Os aos de menor resistncia mecnica, aplicados em navios, abrangem graus A, B, D

e E, com limite de escoamento mnimo especificado de 315MPa e com LR de 440-490MPa.

Para os graus A e B (at 25 mm) no h exigncias de tenacidade ao impacto (Charpy)

especificadas. Porm, os graus B (at 50 mm), D e E possuem exigncias de tenacidade ao

impacto, com valores de energia absorvida de 27J, a 0oC, para B e D, e 27J, a -40oC, para o

grau E. Os graus AH, DH e EH, com elevada resistncia mecnica, so utilizados para a

fabricao do casco (hull structure) do navio. Alguns dos navios mais avanados tm dois

cascos (double hull). O LE mnino especificado para estes graus esta na faixa de 315MPa a

355 MPa. Os aos do grau EH possuem uma faixa de 490 a 620 MPa para LR. Para uma

determinada classe de LE, os trs graus AH, DH e EH, as especificaes exigem um

determinado valor de energia de impacto charpy para diferentes temperaturas de ensaio, sendo

0oC, para AH; -20oC, para DH; e -40oC, para EH. Assim, conforme as normas, o grau EH36

possui o maior valor de resistncia mecnica especificada (LE>355MPa, LR=490-620MPa),

combinado com a maior resistncia a impacto especificado, de 34 J, a -40oC.

5.3 Desenvolvimentos Atuais

Considerando-se a situao atual, algumas consideraes merecem ateno para futuros

desenvolvimentos em aos navais.

Atualmente, os navios so fabricados quase que exclusivamente pelo processo de soldagem.

Por razes de produtividade, a indstria precisa aos para soldagem com alto aporte de calor,

preferencialmente sem aplicao de preaquecimento. Neste aspecto melhorias incluem:

Reduo do teor de C (

39

Reduo dos teores de S, P, O, N e H. Melhoria dos valores de estrico (reduo de rea atravs da espessura) para

evitar trinca lamelar durante soldagem de chapas com espessuras grossas.

Sabe-se que a trinca lamelar pode ser eliminada com a utilizao de aos

limpos, combinado com uma configurao adequada de junta soldada.

Aumentar a resistncia iniciao de fratura frgil (clivagem) no material base. Este aspecto

especialmente importante para navios quebra gelo, que frequentemente enfrentam

temperaturas baixas em servio (estas podem chegar at -50oC ou menores no caso de navios

quebra-gelos).

Esperam-se economias significativas com a utilizao de aos de alta resistncia para projetos

de navios, devido reduo de custos de fabricao e operao. Contudo, no setor de navios

comerciais, no se tem observado uma grande demanda para aos de elevada resistncia

mecnica, alm do Grau 36 que possui um limite de escoamento de 355MPa (min) e LR=490-

620MPa. Isto ocorre por que:

Os navios sofrem fadiga de baixo ciclo. conhecido que, em estruturas soldadas, a regio da solda mais susceptvel fadiga do que o material base

e que a iniciao de trincas de fadiga na regio de solda depende muito da

configurao da junta soldada, sendo relativamente independente da

resistncia mecnica do material,

Para uma determinada geometria de navio, quanto maior a carga aplicada maior ser a flexo (deflection) sofrida pela estrutura. Isto pode trazer

problemas com o alinhamento dos equipamentos e elevadas tenses aplicadas

no casco, provocando uma acelerao da iniciao e propagao das trincas

de fadiga. A flexo do navio uma funo do valor de Modulo de Young e no

depende diretamente da resistncia mecnica do material,

O maior atrativo para a aplicao de aos de elevada resistncia mecnica a possibilidade de reduo de peso do navio e custo de fabricao, por meio da

utilizao de chapas com menores espessuras. Por outro lado, quanto menor a

espessura da chapa menor ser a rigidez da estrutura. Tambm, a espessura

mnimia de projeto limitada pela previso de perda de massa (espessura) por

corroso generalizada ao longo da vida em servio do navio.

A utilizao de aos de alta resistncia e baixa liga exige prticas especiais de soldagem, por exemplo: pr-aquecimento, controle de temperatura de

interpasse, alvio de tenses, consumveis especiais, cuidados especiais com

quaisquer defeitos na regio da solda e controle da tenacidade na ZAC. Alm

disso, a elevada resistncia pode dificultar a conformao a frio e a quente da

chapa.

40

Existe uma procura significativa para aos de elevada resistncia, combinado com uma boa

tenacidade e ductilidade, para projetos de navios de guerra (porta-avies, submarinos, etc.). O

objetivo de reduzir peso e melhorar as propriedades balsticas do material. Os aos

preferidos para a fabricao de cascos (hulls) de submarinos so de tipo HY80 (LE=80 ksi),

HY100 at HY130 e HY150. Esses aos so de alta resistncia e utilizados na forma de

chapas de espessura grossa temperadas e revenidas, possuindo altos teores de C,

associados com elevados valores de carbono equivalente.

Nos ltimos anos a marinha americana vem desenvolvendo os aos da classe A 710 de baixo

C, com a adio de Cu (0,07C-1,30Cu), para a fabricao de fragatas (frigates, cruisers) e at

porta-avies. Os aos possuem uma boa combinao de alta resistncia (551MPa) e

tencacidade, alm de boa soldabilidade, quando produzidos por tratamento trmico de tmpera

e envelhecimento. O endurecimento do ao ocorre por precipitao de cobre epsilon (-Cu) durante envelhecimento.

No que tange corroso, o material base do casco sofre corroso generalizada, enquanto que

na junta soldada a corroso ocorre em regies localizadas no metal depositado na ZTA e na

linha de fuso. A corroso localizada forma ranhuras ou sulcos capazes de reduzir a

resistncia fadiga e aumentar o risco de iniciao de fratura frgil. H uma necessidade,

portanto, de reduzir a corroso na regio da solda por meio da utilizao de consumveis

adequados, at mais nobre que o material base.

Dentro da corrente tecnologia, as potenciais reas de desenvolvimento que podem ser

apontadas so:

Reduzir a espessura das chapas dos aos de alta resistncia; Melhorar resistncia fadiga e diminuir o risco de iniciao e propagao

da fratura frgil, principalmente na regio da solda;

Aumentar a resistncia corroso do metal depositado e da ZTA; Desenvolvimento de aos para soldagem com alto aporte de calor, sem

Preaquecimento;

H indcios de uma tendncia de aceitar a substituio de aos temperados e revenidos por microligados, (especialmente ao Cu) ou baniticos de

melhor soldabilidade e menor preo [4].

5.3 Oportunidades e Sugestes

Os maiores estaleiros brasileiros esto instalados em plos de construo naval localizados no

Rio de Janeiro, com outros em Santa Catarina, Par e Amazonas. Tambm existem estaleiros

em So Paulo, Rio Grande do Sul e Cear. Apesar de existir a capacidade de processar 300

41

mil toneladas de ao/ano, a ltima expanso e modernizao dos estaleiros foi realizada na

dcada de 1970.

De acordo com a SINAVAL [5], em 2008, considerando as dimenses da nova Indstria da

Construo Naval Brasileira, os temas de debates incluem fornecimento de navipeas, o preo

do ao e a ao dos grupos de presso que desejam importar navios velhos.

Por outro lado, a situao de saturao dos estaleiros da sia e da Europa (com encomendas

que atingiram recordes histricos) oferece ao Brasil uma janela de oportunidade para

desenvolver sua Indstria Naval. Pelo menos at 2014, os armadores internacionais tero

dificuldades em colocar novas encomendas nos estaleiros daquelas regies, tornando o Brasil

uma alternativa consistente e real.

Alm disso, o estabelecimento de programas governamentais que possam incentivar a

Indstria da Construo Naval e sua cadeia produtiva geram a ampliao dos negcios na rede

de suprimentos e a gerao de tecnologia.

5.4 Referncias

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Design of Ships and Other Floating Structures Houston, Texas, United States of America,

American Bureau of Shipping, 2007

2. C.S. Pande, M.A. Imam, Nucleation and growth kinetics in high strength low carbon ferrous

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5. Sinaval Cenrio 2008, http://www.sinaval.org.br/cenario_2008.pdf, 28.08.2008

6. AOS PARA EMBALAGENS E UTILIDADES DOMSTICAS

6.1 O Mercado de Embalagens e Utilidades Domsticas

No segmento de embalagens existe concorrncia de vrias indstrias, pois as embalagens

podem ser de ao, alumnio, plstico, vidro e papel, cobrindo uma extensa gama de produtos

como alimentos, bebidas, tintas e outros. Entre as embalagens metlicas, o ao concorre

diretamente com o alumnio. Hoje em dia, com o alto preo de energia e preocupaes

ambientais, as latas de alumnio, que tiveram sua poca de utilizao mxima entre os anos 60

e 80, comeam a ser preteridas, em favor daquelas de ao, em alguns casos.

42

A produo de latas de ao exige aos de alto grau de pureza e homogeneidade de espessura,

isto , elevadssima limpidez interna (baixssimos nveis de incluses no metlicas) e um

acabamento superficial superior, o que permite a obteno da lata em uma nica etapa de

estampagem. Os produtos fabricados destes aos no Brasil, em 2000, apresentaram

problemas de variao de espessura, tornando o processo de embutimento impreciso. Este

segmento de mercado continua sendo dominado pelas embalagens de Al e, mais

recentemente, pelas embalagens em PET, que so mais baratas que as folhas de flandres

(tinplate)[1].

O setor de embalagens industriais (de tambores e baldes) utiliza aos de "qualidade comercial",

como os aos designados pelas normas SAEJ403/1006, ASTMA1008/CSC, etc. (aos C-Mn :

C visado, 0,04% e Mn visado, 0,23%); As espessuras mais utilizadas so: 0,75 / 0,85 / 1,10 /

1,20 mm, no casos de tambores laminados a frio, sem revestimento.

Estes tambores geralmente so utilizados pelas indstrias petroqumicas, qumicas,

alimentcias ou farmacuticas e podem ser fabricados com ou sem revestimento. Este

revestimento geralmente de verniz fenlico, epxi fenlico e leo resinoso.

A popularidade dos aos inoxidveis para o setor domstico se iniciou no meio da dcada de

80, quando a idia original foi meramente cosmtica, lanando a Casa Moderna e

diferenciando os produtos das aparncias coloridas anteriores e os associando ao futuro. Hoje,

a popularidade do ao inox continua a crescer e de acordo com as vendas registradas pela

indstria, quase 40% das vendas de novas utilidades domsticas so com acabamento de ao

inox, sendo o fator predominante a facilidade de limpeza, longa vida til e, claro, a aparncia

atraente.

Cada vez mais, um grupo maior de pessoas cresce em conscientizao de fatores que afetam

a sade e busca por produtos que tornem o dia a dia mais simples e saudvel. Utilidades

domsticas de ao inox oferecem esta possibilidade, uma vez que previnem a corroso e

evitam um terreno frtil para germes e bactrias [2].

Observa-se tambm que as exigncias crescentes por melhores condies anti-spticas nas

indstrias alimentcias e hospitalares, por maior controle das emisses atmosfricas e pelo uso

mais racional das matrias-primas, por meio do aumento da vida til de componentes, so

impulsionadores da ampliao do uso dos aos inoxidveis. Ainda, no entanto, necessrio o

desenvolvimento de novas solues que promovam a ampliao do uso dos aos inoxidveis

em geral. Entretanto, devido ao custo relativamente alto dos aos inoxi