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Sticky Note

http://grupohumma.com.br/web/biblioteca/guia_do_eletropolimento.pdf

IN DICE

0 QUE ~ ELETROPOUMENTO? COMO ~ REALIZADO?

HISTORIA DO ELETROPOUMENTO

BENEFICIOS DO ELETROPOLIMENTO

QUAIS METAlS PODEM SER ELETROPOLIDOS?

CARACTERISTICAS FlSICAS DA SUPERFiciE ELETROPOUDA

APLICAc;OES

ELETROPOUMENTO BOM E RUIM: Como Reconhecer um Trabalho de Qualldade

COMO ESPECIFICAR ELETROPOUMENTO

ELETROPOUMENTO HUMMA- Tecnologia EPL-H Pocess®

FOTOMICROGRAFIAS: A Prova da Qualidade Assegurada do Eletropolimento

REFERENCIAS BIBLIOGAAFICAS

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0 QUE E 0 ELETROPOUMENTO? COMO E REALIZADO?

Eletropolimento e urn processo eletrolltico de interesse de muitos, pois sua capacidade de melhorar as propriedades do material de uma pe~ de trabalho se adiciona a altera~o controlada de suas dlmens6es flslcas. A quantldade de altera~o do metal depende baslcamente do pr6prlo metal e como ele foi processado ate chegar ao eletropolimento.

A maioria dos metais podem ser eletropolidos, porem devido as suas caracterfsticas, o a~ inoxid~vel e a liga mais frequentemente eletropolida e e tambem a especialidade do Grupe Humma. Por estes motives, este Guia faz referencia principalmente ao eletropolimento em a~os inoxidaveis, especialmente da classe 300, que sao normalmente utilizados nas industrias de proc:esso.

Prlncfplo do Eletropollmento

0 eletropollmento e a remo~o eletroqufmlca de metal de uma superficie de trabalho em uma soluc;ao eletrolftica altamente ionica por meio de um potencial e corrente eletricos, onde a pe~a a ser tratada e conectada ao p61o positive de uma fonte de energla d.c., enquanto e imerso em um eletr61ito adequado (Figura ao lado). 0 eletropolimento opera anodicamente e e, em uma descri~o menos tecnica do processo, o "inverse da eletrodeposi~lio". A remo~lio de metal ocorre preferencialmente nos picos do perfil da superficie resultando em urn nivelamento e alisamento do micro-perfil enquanto a forma macro da superficie nao e alterada.

A aplica~ao do eletropolimento em superficies de a~os inoxidaveis resulta na formac;ao de urn filme an6dico sobre a mesma; ocorrendo a difusao dos ions dissolvidos do metal atraves desse filme. Os pontos altos das lrregularldades superflclals (plcos), ou i§reas de alta densidade de corrente, sao seletivamente removidos numa velocidade maior do que o restante da superficie (vales).

No curso do eletropolimento, a pe~ de trabalho e manipulada para controlar a quantidade de remocao de metal de maneira que o polimento possa ser realizado e, ao mesmo tempo, tolerancias dlmenslonals serem mantldas. 0 eletropollmento literalmente disseca 0 cristal do metal atomo por atomo, com nipido ataque nas areas de alta densidade de corrente e menos ataque nas areas de balxa densldade de corrente. 0 resultado e uma

redu~ao geral do perfil da superticie com um nivelamento e abrilhantamento da superficie do metal. Este nivelamento geralmente produz urn acabamento brilhante reflexive, mas somente uma pequena quantidade de metal (30 -40 1Jm} e removida.

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No caso de Iigas de ac;o inox, urn efeito importante e causado pelas diferenc;as de quantidade de remo~o dos componentes da liga. Par exemplo, atomos de ferro e nfquel sao mais facilmente extraidos do retfculo cristalino do que as iltomos de cromo. 0 processo de eletropolimento remove o ferro e o niquel preferencialmente, deixando uma camada superficial acentuada consistindo de 6xido de cromo resistente a corrosao. Este fenomeno divulga a importante propriedade de "passiva~o" das superficies eletropolidas.

o eletropolimento no a9> inoxidavel pode ser realizado por dois metodos bem distintos, a saber:

Par banho: A pec;a ou equipamento e mergulhado dentro de um banho (urn tanque com soluc;ao eletrolftica) onde par passagem de corrente eletrica retificada entre a pec;a e um catodo ocorre a remoc;ao eletrolitica (eletropolimento).

LDcalizadg gu seletjyg:

• FONTE DE ALIMENTAfV.l.O

• SISTEMAOE REGEHERAfV.l.O

0 eletropollmento e processado atraves de urn dispositive (caneta) que se movimenta na superficie do equipamento, sem a necessidade do mesmo estar imerso em um banho, onde o dispositive faz o papel do catodo e a superficie do equipamento a ser eletropolido o anode. Veja figura ao I ado

0 Grupo Humma disponibiliza os dois metodos mencionados e possui duas tecnologias, uma para banho, tecnologia HS 1000 e a outra para o localizado, tecnologia EPL-H Process®, sendo que esta ultima e a sua especialidade, pais foi desenvolvida e lan~da no mercado por seus profissionais de alto nfvel.

HisrORIA DO ELETROPOLIMENTO

A prlmerra refer!ncla ao eletropollmento ocorreu em 1912 quando o govemo Imperial da Alemanha publicou uma patente para o acabamento de prata em uma solu~ao de cianeto.

Experimentos adicionais com o processo continuaram, mas o proximo avanc;o significative nao foi feito ate 1935 quando o cobre foi eletropolido com sucesso. 0 salto seguinte foi seguido por novos desenvolvimentos em 1936 e 1937, quando o Dr. Char1es Faust e outros descobriram soluc;oes para eletropolimento de a~s inoxidaveis e outros metais.

Durante a II Guerra Mundial, intensas pesquisas e desenvolvimento de processo por cientistas Aliados produziram um numero substancial de novas f6nnulas e resultados. Dados desses projetos foram publicados durante o periodo p6s-guerra em centenas de artigos descrevendo as aplicac;oes do eletropolimento e sua base te6rica. Dezenas de novas patentes foram registradas entre 1940 e 1955. Aplica~oes importantes foram desenvolvidas pelos militares durante a II Guerra Mundial eo conflito Coreano.

Atualmente, o eletropolimento esta sendo redescoberto como um substituto do acabamento mecanico. Ah2m de produzir uma superficie mais lisa, e um modo mais visivel de se obter brilho, nivelamento, passivac;iio, alfvio de estresse e, sobretudo, de melhorar as caracteristicas fisicas da maioria dos metais e Iigas.

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BENEFiCIOS DO ELETROPOUMENTO

Melhor Aparencia Fisica

• Nenhuma linha tina direcional proveniente de polimento abrasive.

• Excelente reflexfio da luz e profundidade de claridade.

• Brilho, polimento liso, lustro uniforme de pe(,;as prontas.

• Imperfei(,;6es como manchas, descolora~o por calor, marcas de solda e riscos podem ser eliminados ou minimizados.

Melhores Propriedades Mecinicas

• Menos frlq;5o e superffcle reslstente.

• 0 eletropolimento reduz substancialmente sujeira, ader~ncia, incrustac;~o e formac;~o de produto.

• A superficie retem a estrutura de grao original e propriedades do metal bruto.

• A resistencia a fadiga nao e reduzida.

• Alivio de tensoes da superficie.

Alterapo da Geometrla e Topografla

A forma e estrutura das superficies de ac;os lnoxldavels sao pr1nclpalmente alteradas pelo eletropolimento em micro escala. Toda a rugosidade e linhas de fissuras na estrutura sao aplalnadas e removldas. A semelhantes valores de rndlce de rugosldade, a superffcle eletropollda mostra, em comparac;ao com uma superficie mecanicamente produzida uma reduc;ao da real expansao de aproximadamente 80% a qual leva a uma reduc;iio correspondente de interac;Oes com os arredores. Em micro escala a superffcie fica plana e isenta de rugosidade, em macro escala, ela mostra uma certa ondulac;ao residual dependendo da estrutura em sua condic;iio inicial. Ao mesmo tempo e livre de rebarbas, buracos, dobras e residues de material, o que elimina por definitive os problemas de incrustac;ao e aden!ncia de produtos nas paredes intemas dos equipamentos nas industrias de processo.

Reduzldo Custo de Pollmento e Llxamento Meclnlco

Eletropolimento produz uma combinat;fjo de propriedades em tempo reduzido, que nfjo podem ser alcan~das par qualquer outro metoda de acabamento de superficie. Uxamento mecanico, e polimento podem produzir resultados bonitos como espelho em ace inox, mas o processo e de trabalho intensive e custoso, deixa a camada superficial distorcida, altamente tensionada, e contaminada com compostos de lixamento. Os metodos de passiva~o normalmente empregados posteriormente produzem superficies limpas, resistentes a corrosao, mas nao alcanc;am o brilho, aparencia lustrosa obtida pelo eletropolimento. A resistencia a corrosao de aco inox eletropolido excede aquela de processes de passivac;ao posteriores aos trabalhos de lixamento e polimento mecanico.

Melhor Pureza e Elevada Sanitariedade

Processes mecanicos produzem particulas ate uma profundidade de vanos micrometros na superficie. Essas partfculas s6 podem ser removidas debilitando as camadas impuras do material par eletropolimento. Alem disso, as superficies produzidas corresponderlio em sua pureza ao grau de pureza da llga. Ap6s a remocao das camadas danlflcadas e alteradas do material por processes mecanicos, a superficie eletropolida fica formada pela estrutura basica ordenada em sua estrutura caracterfstica e com suas propriedades inalteradas.

Com o eletropolimento as camadas subsuperficiais do material, como as tens6es superficiais localizadas em potencial, sao debilitadas sem qualquer energia adicional. A superficie eletropolida subsequentemente exibe urn minima de energia potencial e urn resultado de alta passividade e nao suscetibilidade. Processes de adesao e rea~es cataliticas, principal causa de fonna~o de dep6sitos sao consideravelmente reduzidos.

Por ser metalicamente limpa, livre de ten50es superficiais e minimizada em relac;ao a sua area absoluta apresenta 6timas condic;oes de pureza e sanitariedade eliminando definitivamente os problemas de contamina~o quimica, bacteriol6gica e cruzada.

Estrutura Original do Material lnalterada

Ap6s a remoc;iio das camadas danificadas e alteradas do material por processes mecamcos, a superficie eletropolida fica formada pela estrutura basica ordenada em sua estrutura caracterfstica e com suas propriedades inalteradas. Ha quase uma completa ausencia de desintegrac;ao crlstallna e heterogeneldades como centres para ades&o, adsorc;ao, locallzac;ao de elementos, corrosao nuclear e reac;oes cataliticas.

Difuslo Recluzida

A dlfus&o de gases e subs~nclas homog@neas da superffcle s&o largamente causadas par lmpurezas das camadas mals externas do material. 0 que prlnclpalmente determlna a dlfusao sao o tipo de impureza, sua pressao local e a frequencia de trilhas de difusao na forma de deslocamentos na estrutura. 0 Eletropolimento oferece aqui duas vantagens. Experiencias tern mostrado que a maioria das impurezas estao concentradas nas camadas subsuperficiais do material e sao removidas desgastando-se estas camadas. o numero de trilhas de difusao na forma de defeitos estruturais e fissuras de linha sao reduzidos a urn mini mo.

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Melhor P~o contra Corroslo

Com o eletropolimento as camadas subsuperficiais do material, como as tenslSes superficiais localizadas em potencial, sao debilitadas sem qualquer energia adicional. A superficie eletropolida exibe um minima de energia potencial e um resultado de alta passividade e nao suscetibilidade.

Uma superficie eletropolida e hiperpassiva se comparada ~ obtida par decapagem e passiva~o convencional. Sendo o eletropolimento um processo anodico, ha a libera~o de oxigenio simultaneamente com a remo~ao de metal.

Portanto, ocorre a exposi~o de uma superficie completamente limpa ao oxig@nio com elevada atlvldade qufmlca, gerando o recobrlmento de toda a superffcle do a~ lnoxldc§vel par uma pelfcula passiva de 6xidos metalicos ricos em cromo de inigualavel qualidade e homogeneidade.

0 requisite mais significative e a gerac;ao de cromona superficie. As causas para as mudanc;as na composi~o quimica sao complexas, mas as resultados slio quantifi~veis. Medidas das raz6es e profundldades da camada de 6xldo de cromo resultante oferece um bam teste da qualldade do eletropolimento. Os val ores geralmente aceitos para ac;o inox sao em media os seguintes:

Espessura do 6xido 25- 50 Angstrom

Razao de Cr/Fe 1.5 ou maior, geralmente encontrada na metade da espessura do 6xido.

Razao de CrO/FeO 2.00 ou mais

Profundidade de Enriquecimento 18 -23 Angstrom

Em estudos e experi@ncias de laborat6rio constatou-se que a aplicac;ao do eletropolimento confere il superficie dos ac;os inoxidaveis um aumento na sua resist@ncia il corrosao 4 a 5 vezes maior que uma superflcie tratada de outra maneira, sendo que os principais fatores responsaveis par isso sao a grande reducao da area e da energia superficial e a obtencao de uma superficie altamente limpa e hiperpassivada.

Ausencia de Fragilidade por Hidrogenio

0 eletropolimento produz os mais espetaculares resultados nas classes 300 de a~ inox sem fragilidade par hidrogenio ja que par ser um processo de corrosao anodica Iibera oxigenio ativo na superficie da pec;a.

Microacabamento

0 processo normal de eletropolimento melhora o microacabamento por um fator de 2, 0,8 1Jm Ra e reduzido para 0,4 1Jm Ra. Com processo especial, isto pode ser reduzido ainda mais. A lisura obtida tem um numero de aplicac;i5es: onde antifricc;ao e nao-atrito sao exigidos como na produc;l!io de lnstrumentos e valvulas, onde proprledades de llbera~o sao necessarlas dentro de vasos e tubas; ou onde calor e reflexividade da luz e um fator importante.

e

Prepara~o de Superficies

Como urn pre-tratamento para posterior processamento, como soldagem, deposi~o ou anodlza~l!io, o eletropollmento ~ usado para remover a superffcle contamlnada gerada durante a fabrica~~o, deixando uma superficie lisa, quimicamente limpa com superior qualidade de ades~o.

Inspe~lo

Operac;oes de acabamento mecanico sempre mascaram a superficie do metal dando uma ilus6ria apar'Ancia lisa, a qual eventualmente se deteriorar~. o eletropolimento revela as falhas na superficie do metal nao detectaveis por outros meios mostrando a verdadeira microestrutura do metal, tornando-se uma efetiva ferramenta de inspec;ijo.

Facllldade de Llmpeza

• Reduz substancialmente a contamina~l!io e adesAo de produto devido ::t lisura microsc6pica de uma superficie eletropolida (tanto quanto vidro).

• Diminui o tempo de limpeza. Superficies eletropolidas podem ser efetivamente hidrojateadas em menos tempo e com menos pressao. Algumas empresas relataram que superficies de equipamentos de processo eletropolidas tern reduzido o tempo de limpeza em mais de SO%.

• Melhora a esterilizac;ao e manutenc;ao de superficies higienicamente limpas para equlpamentos de processamento de allmentos, farmacos, bebldas e qufmlca.

• Oferece melhor passlvac;5o do a~ lnoxld~vel. Unlpotenclallza o ac;o lnoxldavel com o oxigenio absorvido pela superficie, criando urn fUme de oxide monomolecular.

• Descarboneta metais.

• Remove 6xidos de metal trabalhado a frio.

Efeitos Especiais

• Simultaneamente desgasta enquanto faz o polimento.

• Arredonda pontas afiadas, dependendo da posit;Ao das mesmas.

• Faz o pollmento em areas lnacessfvers por outros m~todos.

• Oferece uma microdureza correta e reprodutlvel na superficie do metal.

• Aumenta o magnetismo de pe~s em aproximadamente 20%.

• Permite micro-usinagem de superficies de metais e Iigas.

• Processa grande numero de pec;as simultaneamente.

• Permite que o metal seja construldo com menos passes e fases de tratamento termico.

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QUAIS METAlS PODEM SER ELETROPOUDOS?

A maioria dos metais podem ser eletropolidos com sucesso, mas os melhores resultados sao obtldos com metals com contornos de gr!o flnos que sllo llvres de lncluslSes nllo metallcas e costuras. Aqueles metais contendo alto teor de silicio, chumbo ou enxofre geralmente gera alguns problemas.

o ac;o inoxid~vel e a liga mais frequentemente eletropolida, e todas as classes podem ser processadas. Fundidos quando polidos atingem um acabamento brilhante, porem nao com o mesmo brilho e lisura produzidos por Iigas forjadas.

Outros Metais Comercialmente Eletropolidos incluem:

• Ac;os Alto e Baixo Carbona

• Ac;os Ferramenta

• Ugas de Alta Temperatura (Molibdenio, Nimonico, Waspaloy, Tungstenio)

• Aluminio

• Cobre

• Cuproniquel

• LaUio

• Bronze

• Prata Niquel

• Monel

• Hastelloy

• Cobre Berllio

• Titania

• Kovar

• Inconel

• Colombia

• Ac;o chumbado (Baixo chumbo)

• Berilio

• Vanadio

• Tantalo

• Prata e Ouro

Muitos dos metais acima apenas podem ser eletropolidos em larga escala e em ambientes controlados. Isto e devldo algumas vezes ao alto custo de exlgenclas de ajuste, ferramenta e ambiente especial e equipamentos de seguranc;a associados com muitos destes processes.

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CARACTERimCAS F.iSICAS DE SUPERFiCIES ELETROPOUDAS

Considera~oes lmportantes

CORTE

Perfii Efelivo-- t:L...-_., _ _ .. ___ .. .....11

Rugosldodo -----.------

CARACTeRiSTICAS GEOMETRICAS DE UMA SUPERFiCIE

Superficies, por mais perfeitas que sejam, apresentam particularidades que sao heran~a do metodo empregado em sua obten~ao, por exemplo: torneamento, fresamento, retrtica, lixamento, polimento, etc. As superficies assim produzidas, apresentam-se como urn conjunto de irregularidades, com espa~mento regular ou irregular e que tendem a formar urn padrfio ou textura caracteristica em sua extensi!io, podendo ser analisadas segundo suas caracteristicas quimicas e mec:Anicas (composi~o, dureza, tensoes) e suas caracterfsticas geometricas, as quais podem ser classificadas da seguinte manelra: desvlos de medlda, desvlos de posl&;ao, desvios de forma, ondula~o e rugosidade (DIN 4760) (figura ao lado). cada superficie contem todos estes desvios, pois e impossivel produzir superficies perfeitas.

Tais superficies apresentam como ja foi visto, erros de diferentes magnitudes, e sua caracterizac;ao e possivel atraves de meios ou ttknicas bern diferentes, sendo que para facilitar seu estudo, se dividem em dois grandes grupos, que sao: erros macro geometricos, chamados tambem erros de forma ou textura secundaria, e que incluem entre eles, divergencias de ondula~o, ovaliza~o, multifacetamento, conicidade, cilindricidade, planicidade, etc. e que do passiveis de medi~o atraves de instrumentac;ao adequada, como micrometros, comparadores, projetores de perfil, etc. e erros micro geometricos, conhecidos como erros de rugosidade ou de textura prim~ria, que e formada por sulcos ou marcas deixadas pelo agente que atacou a superficie no processo de fabricac;ao (ferramenta, rebolo, partfculas abrasivas, ac;ao quimica, etc.), e se encontra superposta a urn perfil de ondula~ao, provocada por deficiencia nos movimentos da m~quina, deforma~o no tratamento termico, tens6es residuais do trabalho mec~nico. Para o segmento das industrias de processo, os erros micro geometricos possivelmente sejam o grande problema, pols sl!io compostos baslcamente da ondula~o e da rugosldade, sendo esta ultima urn fator que prejudlca em multo o desempenho de superficies de componentes e equipamentos industriais.

OBTENcAo DE SUPERFiCIES PREPARADAS MECANICAMENTE

0 Tratamento Superficial Mec~nico e o metoda mais comumente utilizado para equipamentos fabrlcados em ac;o lnoxldavel.

Normalmente e realizada uma opera~o de lixamento manual ou medinico, que consiste no trabalho efetuado com abrasives especificos para este fim (discos, rodas, folhas ou cintas de lixa), varlando desde granas pr6xlmas ~ 36 ate pr6xlmas a 400, que produzem na superflcle uma textura rugosa composta de picas e vales (sulcos superficiais), geralmente realizado para unlformlzar a superftcle, suavlzar costuras de solda ou ellmlnar o pr6prlo cordiio e alcan~r apropriadas tolerancias dimensionais. E comum para o usuario destes equipamentos especificar o numero da grana, geralmente na falxa do n° 80 ao n° 240 (o qual Indica o numero de rlscos por polegada linear).

Eventualmente pode ser seguido de polimento med)nico, que consiste no trabalho realizado com pastas ou massas abrasivas, aplicadas a superficie com rodas de pano, feltro ou material similar variando desde grana 320 atl! pr6ximas a 1000 que produzem na mesma, um aspecto espelhado em func;ao do trabalho de tombamento dos picos superficiais, originando uma aparencia brilhante e reftexiva.

Muito raramente, sao seguidas as recomendac;oes do fabricante do ac;o inox para realizar urn tratamento quimico posterior (desengraxamento, decapagem e passiva~~o), pois frequentemente ~dada maier import:ancia a aparencia do material do que ao seu desempenho.

A utilizac;ao apenas de tratamento superficial mecanico nao e considerada satisfat6ria. Como pode ser visto na figura ao lado, a utilizac;ao de uma operac;~o de remo.;3o de camada superficial, como lixamento, da origem a trabalho a frio combinado com aquecimento localizado, que afeta prejudicialmente a estrutura das camadas do material na superffcle modlflcando suas proprledades desfavoravelmente, levando a microfissuras, modificac;oes estruturais e fadiga nestas areas, podendo ser alterada at~ uma profundidade de 501Jm.

EFEITO DE UMA OPERA9AO DE REM09AO MECANICA NA CAMADA SUPERFICIAL

Normalmente as superficies lixadas ou eventualmente polidas mecanicamente resultam em problemas e ocorrencias superficiais como segue:

*As tensoes de trac;ao (Pt), que sao criadas na camada superficial do material, atraves do trabalho a frio (figura acima), decorrente do lixamento ou polimento mec§nico, estabelecem grandes tensoes superficiais, as quais podem propiciar a corrosao acelerada da superficie ou tornar a mesma de dificil limpeza, se os contaminantes nao forem totalmente soluveis, alem de originar corrosao sob tensao fraturante caso o material seja exposto ao meio contendo halogenios (cloretos).

* o resultado de superficies lixadas esta diretamente associado a rugosidade que o trabalho gera, podendo nestas superficies ocorrer aderencia e incrustac;~o de produtos, que resulta nos componentes e equlpamentos Industrials, decr~sclmos de vazao, balxa transmlssao de calor, e principalmente perda total de carga de produtos em func;ao de contaminac;ao bacteriol6gica e cruzada. Em func;ao destes problemas de incrustac;ao os custos de manutenc;ao acabam sendo elevados, pois as paradas para limpeza sao mais constantes fazendo com que o rendimento do sistema dlmlnua conslderavelmente.

Perftl Efetlvo

AUMENTO DA AREA SUPERFICIAL APOS 0 TRABALHO DE LIXAMENTO MECANICO

*A area superficial absoluta e largamente aumentada (figura ao !ado). Este aumento de area possibilita a preferencia de depositos de contaminac;ao ocasionando varies problemas, entre eles a plrogenla, al~m de favorecer uma malor posslbllldade de corrosao acelerada, ja que a area de contato com os provaveis produtos agressivos tern acrescimo de cerca de 80% em relac;ao a area efetiva.

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* Como a opera~ao de lixamento de uma superficie e onerosa, geralmente ela nao e repetida tantas vezes quantas necessj§rias para alcan~r o fundo do perfil superficial original. Portanto, o resultado l! uma superflcie aparentemente boa onde o nivelamento e o brilho da mesma l! conseguido grac;as ao polimento mecanico, que faz com que haja o tombamento dos picos, porem, esta sobreposic;ao de material resulta nas chamadas micro balsas de polimento mecanico (figura abaixo). Estas micro bolsas tendem a armazenar impurezas, incluindo lubrificantes de pollmento (61eo, graflte, cera paraffnlca) e partfculas dos materials abraslvos (slllcatos), onde tais subst3ncias podem vir a tona no futuro, originando condic;oes para o desenvolvimento de colonies de bacterias possibilitando contaminac§o bacteriol6gica e cruzada, quando os componentes estiverem em servi~. Ah~m disso, a superficie fica engordurada, podendo interagir com o produto, ou agir como isolante entre o meio e a mesma, o que impede sua auto­passivac;l5o, podendo em fun~o disso causar graves problemas de corros5o, caso tais superficies venham a ter contato com produtos agressivos.

Como se pode observer o acabamento mecanico de uma superficie melhora o nivelamento superficial atendendo os requisites de lisura, brilho e aspectos dimensionais, todavia nao elimina OS problemas mencionados, portanto superficies obtidas pelo processo mecAnico serao aparentemente satlsfat6rlas, porl!m nfio atenderao as elevadas demandas de limpeza e sanitariedade requeridas nas industrias de processo. MICRO BOLSAS DE POLIMENTO MECANICO

As lndustrtas farma~utlcas e demals lndustrlas estao preocupadas com a pureza de seus produtos e com a llmpeza dos equlpamentos de processo por elas utlllzadas. Invarlavelmente, o que o cliente realmente quer saber e como limpar uma superficie que tenha incrustac;ao ou que tenha sido contaminada.

No processo de produ~o dos produtos, formam-se dep6sitos pelo uso continuado de instala¢es e equipamentos, que devem ser eliminados atraves de limpeza intensa.

Os depositos organicos e inorganicos (sujidade oriunda de material animal ou vegetal, oleos, gorduras e proteinas e sais provenientes da agua dura) provocam redu~o no diAmetro hidraulico, diminuem o coeficiente global de transfe~ncia de calor, alem de promoverem paradas mais freqOentes do processo para a limpeza dos equipamentos, diminuindo a produtividade, aumentando o consumo de detergentes e o volume de efluentes a serem tratados. Alem disso proporcionam urn meio proplcio ao desenvolvimento microbiano prejudicando a qualidade mlcroblol6glca do produto.

As sujidades aderem as superficies de urn modo muito complexo. Elas podem enclausurar-se mecanicamente, em poros, frestas ou quaisquer reentrancias. Acabamentos de superficie onde se utilizam operac;5es mec~nicas tais como o lixamento ou polimento mec~nico dAo origem a trabalho a frio comblnado com aqueclmento locallzado, que afeta prejudlclalmente a estrutura das camadas do material na superficie moditicando suas propriedades desfavoravelmente, levando a microfissuras, rugosidade, modificac;oes estruturais e tensoes nessas areas (ver ilustrac;iio a seguir).

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7 Material: a~ cromo-niquel18/8 0

Alixado B retificado C eletropolido 10

1 Austen ita 2 Austenita e ferrita deformada a frio

20 3 Ferrita deformada a frio 4 Ferrita deformada a frio e austenita

deform ada 30

5 Austenita deformada 6 Graos deformados com inclusoes e

40 6xidos

A B c 7 6xidos f>Jffi

Em ft.m.;iio disso, acabamentos de superficies obtidos por tais m~odos nao sao suficientes para atender as necessidades operacionais desejadas, ja que superficies lixadas mecanicamente nao possuem caracteristicas de sanitariedade 100%. Al~m disso, ocorre ainda a a~o de forc;as de llga~o eletro~tlcas, que atuam tanto entre a sujldade e as paredes, como tambem entre as partkulas de sujldade proprlamente dltas, (exemplo: entre sals minerals e proternas). A soma dessas condi~es pode ser expressa como energia de adesao.

Assim, para se alcan(,;ar um estado 6timo de desempenho e se obter um produto de boa qualidade, ~ indispensavel uma limpeza e desinfee(,;~O adequada e eficiente dos equipamentos e ainda com uma qualidade de superficie de contato que garanta uma boa higieniza.;ao.

A superficie de determinado equipamento pode aparentar estar limpa, mas na verdade ainda estar coberta por produtos quimicos prejudiciais e microorganismos danosos.

Para procedimentos de higieniza~o eficientes em equipamentos nas industrias de processo, e fundamental analisar o tipo e grau dos residues aderidos as superficies, a qualidade da agua empregada, os metodos de higieniza(,;ao aplicados, os tipos e niveis de contamina~ao mlcroblol6glca e prlnclpalmente a natureza da superficle a ser hlglenlzada.

Vale a pena ressaltar aqui a natureza da superficie, pois sob o ponto de vista tecnico da limpeza, e comprovado que quanta menor a rugosidade superficial melhores sao os resultados da higienizac;~o.

Informa(,;ao publicada sobre a rela(,;ao entre acabamento de superficie e niveis de sujeira, na industria de alimentos {Timper1ey e Lawson 1980) mostrou que uma superficie de 1,0 1Jm Ra demora aproximadamente duas vezes o tempo gasto na limpeza de uma de 0,5 1Jm Ra (Veja o grcUico a seguir). (0 valor Ra, ou CLA, de uma superficie interna de ac;o inox ~ atualmente o m~odo mais comum de quantificar a rugosidade da mesma).

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Numero de organismos I em'

100.000

10.000

1.000

100 2.4 ~m Ra

10

0 10 20 30

Tempo de limpeza ( Minutos )

A Figura abaixo mostra que uma sucessao de vales e picas de aproximadamente 4 IJm de tamanho esconde com sucesso contaminac;ao por bacteria, as quais sao tipicamente 0,5 IJm - 1 1-1m de diametro. Este perfil seria comparavel aquele encontrado em uma superffcie de ac;o inox nao polida. Por comparac;ao, o perfil de uma superffcie eletropolida de ac;o inox com urn Ra menor que 0,2 1Jrn permitiria que a contaminac;ao por bacteria fosse removida durante os ciclos de limpeza ou esterilizac;ao.

Altura do Perftl da SUperftcle

11in 200 5 f.lm

4

3 \00

2

0 0

2 100

3

4

200 5

MEIODA SUPERFiaE

Lamlnado Quente (Ra = 4.5f,tm)

TAMANHO TIPICO DEBACT"t:RIA

-- ---~-

Llxamento Mectnk:o GR80

(Ra = 1.61J.m)

Llxamento Meclnlco GR 320 +

~letropolmento

(Ra = 0 . \~)

Quante a qualidade de superffcie para uma boa higienizac;ao, as superficies eletropolidas atendem totalmente a esse conceito, pois a aplicac;ao do eletropolimento garante uma excelente qualidade a superffcie e promove na mesma urn nivelamento uniforme das saliencias, eliminando a rugosidade e as imperfeic;oes superficiais permitindo a obtenc;ao de urn lustre e brilho superficial de elevado nivel.

CONCErTOS DE SANITARIEDADE

A disponibilidade de componentes e equipamentos industriais para usa em sistemas com exigencias de alta sanitariedade dependem de dais fatores: a construc;ao com concepc;ao sanitaria e ao mesmo tempo a superficie com acabamento sanitaria.

Normal mente a construc;ao com concep~o sanitaria envolve equipamentos que, em uma primeira etapa, possam ser desmontados com facilidade e permitam uma limpeza r~pida, e ainda nao possua em sua geometria regioes que possam reter produtos em macro escala, pais nesses casas torna-se necessaria realizar limpezas peri6dicas com maior frequencia, o que causa perdas de produ~o, com elevac;ao dos custos de produc;ao. Quando se especifica urn acabamento de superffcie como sendo sanitaria, tais superficies nao devem, se possivel, transferir quaisquer substancias para o meio (produto) e por outro lado nenhuma particula au produto (do meio) deve aderir a estas superficies, nem reagir com substancias dos arredores. A primeira propriedade e chamada de pureza interna e a segunda propriedade de pureza externa.

PUREZA INTERNA

I SUPERF[CIE

PUREZA EXTERNA

... ·

\ SUPERF[CIE

A pureza interna da superficie e determinada principalmente pela resistencia a corrosao, propriedades de emissao de particulas e propriedades de difusao do material. Nos ac;os inoxidaveis, estas propriedades ficam em uma grande extensao, determinada pela condicao da camada da subsuperficie, oriunda do tipo de acabamento superficial realizado.

A pureza extema da superficie e determinada pela condic;ao de energia e estrutura da superffcie, bern como sua passividade e comportamento catalitico.

Durante o curso de fabricacao, as superficies tecnicas sao submetidas a uma serie de tratamentos mecanicos que levam a alterac;oes com respeito a topografia, textura estrutural, composic;ao de liga, pureza e condic;ao de energia. No final do processo de fabricac;ao a superficie produzida mecanicamente difere consideravelmente e adversamente do material base quanta as propriedades superficiais nao atendendo as propriedades de pureza interna e extema. Por outro lado, as camadas da superficie danificadas e alteradas pod em ser tratadas por eletropolimento ate uma profundidade na qual o material ainda se encontre de forma pura e ordenada sem qualquer dana adicional resultante na superficie.

Esta performance e alcanc;ada grac;as t:l superficie de cantata se apresentar, ap6s aplicac;ao do processo, isenta de rugosidade e ainda com formac;ao de uma camada homogenea e protetiva de 6xido de cromo que confere a mesma elevada resistencia a corrosao e urn alto grau de pureza garantindo propriedades de total sanitariedade aos componentes e equipamentos industriais.

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REQUERIMENTOS MINIMOS DE FABRICAcAO PARA EQUIPAMENTOS DE ACO INOXIDAVEL

Para urn equipamento a ser fabricado, a especificac;ao da superficie, bern como os requerimentos mfnlmos, devem ser prevlstos em documentos detalhados. Os documentos detalhados de fablicac;ao deveriam incluir:

1. Todas as superficies que serao molhadas per fluidos de processo deveriam estar livres de oleo, graxa, marcas de dedos, giz, tinta, fitas adesivas e outros materiais organicos. Para assegurar que as paredes do vase estao realmente livres de contaminac;ao organica, deve-se especificar o teste de Contato com a Agua, descrito na ASTM A380.

2. Todas as superficies deveriam estar livres de contaminac;ao per ferro ap6s os trabalhos de llmpeza mec8nlca. Ha dols testes possfvels:

Para servic;os menos criticos, umidecer a superficie com agua. Deixar em repouso durante uma noite. Remover quaisquer pontes ou vestigios de corrosao encontrados, repetindo o teste ate que nenhum ponto seja mais encontrado.

Para superficies crfticas, exigir o Teste de Ferroxyl descrito na ASTM A380. Uma colorat;ao azul escura indica a contaminacao por ferro. Remover qualquer contaminac;ao indicada pela colorac;jjo azul, com pasta decapante ou dispositive de eletropolimento, repetindo o teste ate que nao se detecte mais nenhum ponto com tal colorac;ao. 0 Teste de Ferroxyl e muito sensfvel, mas uma pequena pratica permitira aos usuaries e fabricantes a concordarem entre si em relacao ao criteria de aceitacao-rejeicao.

3. Exigir que as regioes de solda estejam livres da camada de 6xido provocado pela soldagem, sem respingos de solda e sem camadas marcadas por escovamento, e outras operac;i5es de corrosao leves, isto ~. decapagem ou eletropolimento. Nao M testes melhores do que a lnspec;ao visual, para aprovac;ao ou nao.

4. Observar o fechamento seguro de todas as aberturas do equipamento ap6s a obtenc;ao do acabamento correto do mesmo. 0 fechamento deve ser mantido ate a conclusao da instalacao do equipamento.

5. Fazer a inspe~o do equipamento no local de instalacao, para observat;ao quanta aos fatores discriminados nos itens 1, 2, 3 e 4 acima.

Falhas na lncorporacao de, pelo menos, 1 dos 4 ltens da especlflcacao detalhada recomendada acima podem ser as fontes de varies equivocos, seja nas especificac;oes de fabricat;ao, ou problemas com a facilidade de limpeza, ou dificuldades em servi9)s futures que vierem a ser realizados nos equipamentos.

ELETROPOUMENTO X POLIMENTO MEcANICO

Uma superficie de metal polido mecanicamente produz uma abundancia de riscos, marcas, detritos de metal e abrasives embutidos. Em contrapartida, uma superficie eletropolida e completamente sem marcas. Isso revela a verdadeira estrutura cristalina do metal sem a distorc;ao produzida pelo processo de trabalho a frio que sempre acompanha os metodos de acabamento mec3nico.

A diferem;a entre o acabamento mecan1co e o eletropolimento nao e sempre imediatamente notada a olho nu, principalmente se ambos forem polidos at~ a mesma rugosidade. As vantagens extraordinarias do acabamento de superflcie produzido pelo eletropolimento ~ bern visrvel, entretanto, quando o metal e visto com maier ampliac;ao. Em contrapartida, os processes de acabamento usando abrasives ou outras ac<>es de corte ou escovamento, independente de quao pequeno ~ o trabalho, sempre distorcem a superficie do metal.

As diferenc;as slio muito maiores que simplesmente topogriUicas. 0 dana causado pelo trabalho a frio penetra profundamente no metal; assim como os abrasivos s~o embutidos na superficie. 0 tratamento superficial mecanico, tal como o polimento, tambem induz tensoes de tra<;ao no material. Em nossos laboratories foram realizados testes em urn tubo de ac;o inox lixado extemamente, sendo que metade deste tubo foi eletropolido ap6s o lixamento. Esta amostra foi submetida a urn ensaio de corrosao sob tensao em uma soluc;ao de cloreto de calcio a 40% a 100°C. A superflcle llxada e nSo eletropollda exlblu uma grande quantldade de flssuras por corrosao sob tensao, enquanto que a metade lixada e com posterior eletropolimento apresentou­se rompletamente livre de corrosao.

!ABELA DE COMPARAC$.0

Dlferenc;as Entre Acabamentos Polldos e Llxados, Numero de Grana Abraslva e Rugosldade de Superficie (Antes e Ap6s Eletropolimento)

Antes do Eletropollmemo Ap6s Eletropollmemo• N• Grana Rugosidade de Superficie, Ra Rugosidade de Superficie, Ra

Acab. N• Mlcrometro Mllcropolegada Mlcrometro Mlcropolegada 3 60 3.56 mmc. 140 mmc. 1.78-2.25 70-90 4 120 1.14 mmc. 45 max. 0.57-0.75 23-30

180 0.64mmc. 25mmc. 0.32-0.40 13-16 7 240 0.20-0.51 8·20 0.10-0.26 4-10 8 320 0.15-0.38 6·15 0.08-0.19 3-8 8 500 0.10-0.25 4·10 0.05-0.13 2-5

• Valores sAo aproxlmados. 0 eletropollmento geralmente reduz a rugosldade de uma superffcle nAo eletropollda em 50 porcento.

RUGOSIPADE DE SUPERFiciE

A rugosldade de superflcle ~ normalmente medlda ou classlf1cada como Ra (Roughness Average -Media de Rugosidade) ou Rq (o equivalente de RMS - Root Mean Square - Raiz Media Quadratica). Ambas sao medidas em micro-polegadas e denotam a lisura de superficies lixadas ou usinadas. Para comparac;ao, a leitura de Ra de uma dada superficie e aproximadamente 87.5 % de uma leitura Rq (RMS).

As medlpjes de rugosldade n•o possuem real rela~o com a fllcllldade com que uma superffcle eletropollda pode ser llmpa ap6s uso ou a suas proprledades de nio contamlna~, nlo partlcula"o ou nlo aderfncla.

Rugosidade de superficie e nonnalmente medida com urn rugosfmetro. Este instrumento nao pode ler precisamente as distancias entre os "picas" e "vales". 0 eletropolimento pode reduzir os picas de substanciais pontos para montes insignificantes sem mudanc;a da distancia de pico-a-pico na mesma propo~llio. Entretanto, exame microsc6pio da superficie mostrara at~ 90% de redw;llio na area da superficie e ate 50% de melhora nas leituras de rugosidade.

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ANALISE OUlMICA DA SUPERFiciE

Urn dos principais beneficios do eletropolimento e o enriquecimento de cromo da superficie resultando do controle do processo apropriado.

Uma camada de 6xldo rica em cromo conslstente apenas e atlnglda quando a concentra~o at6mica de cromo excede a do ferro na camada superficial como demonstrado pela Espectroscopia Eletronica de Auger (AES - Auger Electron Spectroscopy}. A analise de AES tambem mede a profundidade e a extensiio da passivac;ao da superficie. 0 eletropolimento maximiza a passivac;ao da superficie porque a superticie contem niveis de ferro (Fe) muito baixos em estados de oxidac§o zero.

Outras analises quimicas de superficie podem ser feitas para inclusoes de sulfetos, carbonetos precipitados e outras impurezas similares, todas que afetam a aparencia final das superficies eletropolidas. o gr!o final de superficies de classes de ac;o inoxidiivel n!o trabalhados como as Classes 303 e 416 aparecerao foscos ap6s o eletropolimento devido a remoc;ao das inclus6es de sulfeto. 0 a~ inoxidavel classe 302 apresentara pits da falha do processo de recozimento para redissolver os carbonetos precipitados.

REDUc;AO DA FRICc;Ao

0 Eletropolimento reduz a coeficiente de fric~o de metais. 0 processo remove au arredonda pequenas asperezas da superffcle, produzlndo um coeflclente de frlc«;ao que meca aproxlmadamente um quarto do coeflclente reglstrado par uma superffcle mecanlcamente acabada.

FUNPIDOS ELETROPOUDOS

Ligas variadas sao usadas na maioria dos fundidos, fazendo este particular produto menos bem adaptado ao eletropolimento. Uma excec§o maior a esta regra e o a~ inoxidavel. Fundidos de a~ inoxidiivel eletropolido ficariio brilhantes, mas n!o ficariio tao lisos quanta aqueles nao fundidos nem obterao a mesmo acabamento espelhado. 0 processo descontamina e passiva a superficie do metal. Nota: Durante o eletropolimento, a superficie do fundido sera removida e pode expor porosidade da subcamada superficial. Fundic;oes par cera sao melhores candidatas para a eletropolimento do que fundic;oes de areia, prlnclpalmente par causa da superflcle mals lisa lnerente dos fundldos de cera. Entretanto, fundl¢es de arela eletropollrao para uma superflcle llmpa e com br11ho.

UMITACOES

0 eletropolimento nao pode desengordurar au esconder defeitos como costuras e inclus6es nao metalicas nos metais. Alem disso, textura de superficie de molde, tipo casca de laranja e riscos nao sao removidos par uma quantidade pratica de eletropolimento e tambem requer urn desgaste inicial com abrasives. Ugas multifiisicas no onde uma fase e relativamente resistente ~ dissolucao an6dica geralmente nao se adaptam bern ao tratamento de eletropolimento.

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APUCA~OES

Atualmente, o eletropolimento esta sendo aplicado com sucesso em uma larga faixa de novas apllca~6es:

• TuboS/Tubula~s • Chapas de Metal • Soldas • Forjados

• Valvulas • Selos • Fundidos • Fixadores

• Conexoes • Rotores • Arames • Extratores

Maiores beneticios do eletropolimento continuam sendo demonstrados em vasos reatores, trocadores de calor, mlsturadores, tanques de estocagem, tubula~6es e tubas, equlpamentos de processamento de bebldas, allmentos e salas llmpas, equlpamentos m~dlcos, pecas uslnadas e aplicac;oes nucleares. Veja as sec;oes a seguir para descobrir as vantagens que o eletropolimento oferece para suas aplicac;oes.

Vasos Reatores, Trocadores de C81or, Mlsturadores, Agltadores, Tanques Misturadores • de Estoc:agem

• Aumenta o tempo de operac;ao e reduz o desgaste de pec;as

• Reduz a adesao e contaminac;ao nas superficies de equipamentos de processo (superficies eletropolidas possuem performance tao boa quanta o vidro em muitas aplica~es)

• Promove facil limpeza e reduz tempo associado de parada.

• Reduz significativamente a tendencia a corrosao do metal

• Reduz a fricc;iio entre pec;as m6veis de metal

• Melhora a eficiencia da transferencia de calor em trocadores de calor

• Melhora as caracteristicas de vazao de tubulac;oes e tubas

• Elimina rebarbas de pec;as de maquinas

• Reduz a fadiga de superficies em pec;as de metal moldadas

• Prolonga a vida do metal contra gases sulfurosos

A experiencia nos revela que qualquer recipiente usado em processes de mistura ou estocagem para liquidos ou p6s e urn excelente candidate ao eletropolimento. As qualidades de nao aderencia de uma superflcle eletropollda tem 6bvlas vantagens nestas apllca~Bes. Empresas que utlllzaram o eletropollmento com sucesso nas apllca~es aclma lncluem Exxon, Shell, Union Carbide, Goodyear, Ethyl, Occidental, BASF, Allied, Dow Chemical, Mobay e outras.

Tubos a Tubula~6es Nos ultimos anos, o eletropolimento demonstrou ser o acabamento definitive para I.D. e O.D. de tubulac;Oes e tubas. 0 eletropolimento e necessaria sempre sao exigidas superficies nao contaminantes, nao particulantes e anti-foulings. Alem disso, tubulac;oes e tubas tambem se beneficiam dos aspectos de minima fricc;i§o e maxima pureza do eletropolimento. Dentro OS

maiores beneficiados das tubulac;Bes e tubas eletropolidos es~o as industrias petroqufmica, nuclear, farmaceutica, de semi-condutores e alimentos e bebidas.

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Salas Limpas

Salas limpas demandam superficies nao contaminantes e nao particulantes. 0 eletropolimento e o acabamento definitive para mesas, cadelras, reclplentes de descarte, suportes de luz, conduit el~rico exposto e caixas de salda, equipamentos de fabricac;~o e processamento, e outros componentes metalicos usados neste tipo de aplicac;ao.

Processamento de Alimentos • Bebidas

Neste segmento, os maiores problemas s!o a formac;lio de dep6sitos e incrustac;!o nas paredes internas dos componentes e equipamentos industriais de a~ inoxidavel. Estes problemas, como ja foi vista, ocorrem em grande parte em func;ao do acabamento incorreto da superficie. 0 uso do eletropolimento em tais superficies evita a fonnal;ijo de depositos produzindo excelentes resultados.

Normalmente neste segmento, s!o utilizados tubes com construc;!o sanit~ria (tipo OD), com superficies lixadas e decapadas internamente. Estas superficies slio comparativamente grosseiras em func;ao da dificuldade de se obter uma qualidade superficial unifonne, principalmente em tubas de pequenos diametros. Isto pode causar aderencia e incrustal;ijo de residues na superficie interna do tubo, originando colonias de bacterias localizadas e consequentemente a contaminac;.§o generalizada do produto em processamento.

Por outre lado o eletropolimento assegura esta uniformidade na qualidade da superficie, eliminando todas as imperfeic;oes ao Iongo do tubo, onde a mesma atenda a demanda de alta pureza e sanitariedade exigida.

Aqui o eletropolimento oferece superficies lisas, de facil limpeza e esteticamente agradaveis, condic;oes exigidas por este segmento.

Em trocadores de calor de placas, o uso de placas eletropolidas, possibilita uma grande neutralizal;ijo da formac;ao de depositos. A ocorrencia de depositos a serem fonnados, impregnando a superficie eletropolida, e tlio acentuadamente reduzida que, se a velocidade de vazao for suficiente, a lavagem da formac;ao de depositos resulta na auto-limpeza das placas. Este efeito tambem e usado com grande sucesso em varias areas das industrias quimica e de papel e celulose.

Exemplos de itens nonnalmente eletropolidos incluem sistemas de distribuic;ao de produto seco, filtros, telas, coadores, bandejas e secadores de produto, misturadores, impelidores de produto, tubulac;C5es e tubos, vasos de fennentac;!o, e tanques de armazenagem.

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Ind6strla Qufmlca e Qufmlca Flna

Urn dos malores problemas reside em trocadores de calor tubulares de a~o lnoxld~vel, na forma~o de dep6sitos ou incrustac5es nas paredes dos tubes. Normalmente a forma~~o de incrusta~es causa o aceleramento de processes de corrosao, podendo gerar corrosao por fresta mesmo em meios nao severos, tais como, agua. As condic;oes existentes nas frestas geradas pelas incrusta¢es podem ser muito diferentes daquelas do meio ambiente. Pode haver a ocorrencia localizada de eleva~ao de concentra.;ao de agentes corrosives, tais como, cloretos, diminui.;ao no valor do pH, etc., que toma o meio sob a incrusta~o fortemente corrosive. Como exemplo, podemos mencionar que ha a ocorrencia de corrosao por fresta associada a corrosao sob tensao embaixo de incrustac;;oes, apesar do meio ambiente apresentar urn conteudo muito baixo de ions cloreto e nenhuma outra condic;;ao severa.

Al~m disso, a forma~o de incrusta~5es nas paredes dos tubes tamb~m or1glna outros problemas com a diminuic;;ao na transmissao de calor e diminuic;;ao da vazao do fluido pelo tubo. [sto torna necessaria realizar limpezas peri6dicas com maier freqi.iencia, o que causa perdas de produc;;ao, ou seja, elevac;;§o do lucro cessante. Urn acabamento superficial correto ~ um modo seguro para diminuir a tendencia a formac;ao de incrustac;oes. Esta e uma das razoes para a utiliza~o de tubes com superficies polidas eletroliticamente em equipamentos, tais como, trocadores de calor e evaporadores.

A experiencia diz que qualquer container usado em processes de mistura, homogeneizac;ao ou armazenagem para lfquidos ou p6s e urn excelente candidate ao eletropolimento. A qualidade de nao aderencla de uma superflcle eletropollda tern 6bvlas vantagens nestas aplica~es.

Tecnologia do V6cuo

Em condic;fSes de elevado v~cuo e ultra elevado vacuo, superficies altamente puras de at;e inoxidavel eletropolidas apresentam reduzida adsorc;ao de gas purificado em compara~o com superficies polidas mecanicamente, decapada ou jateada. 0 periodo de tempo necessaria para produzir o vacuo pode desta forma ser reduzido ate urn fator de dez e a qualidade do vacuo alcanc;avel pode ser melhorada correspondentemente.

Tecnologia Nuclear

0 Eletropolimento e aplicado com dois objetivos na industria nuclear. Superficies com contamina~o radioativa, mas nao ativadas, podem ser confiavelmente e efetivamente descontaminadas (limpas). A remo~o da camada subsuperficial do material, com os nucleos de radloatlvldade presentes, posslblllta que a descontamlna~o seja felta sob nfvel de seguranc;a. A atividade removida e absorvida pelos eletr61itos. Ao mesmo tempo, o efeito do campo eletrico, faz com que nao haja ocorrencia de difusao regressiva a superficie, mesmo com eletr61itos altamente carregados. Superficies limpas desta maneira podem ser seguramente reparadas.

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0 uso de superficies eletropolidas, na industria nuclear, reduz a formac;ao de contaminac;ao radioativa durante a operac;ao, e torna o servic;o posterior de descontaminac;ao mais fckil ao mesmo tempo em que melhora o seu efeito. 0 grande perigo da equipe e funcionarios serem expostos a radiac;ao durante o servic;o operacional e de manutenc;ao pode por isso ser largamente reduzido.

Uma aplicac;ao muito efetiva para o eletropolimento e o polimento de tubulac;oes de recirculac;ao de fabricas nucleares para alivio de tensoes de superficies internas que ja foram mecanicamente polidas.

Industria de Papel e Celulose

0 uso de superficies de ac;o inoxidavel eletropolidas, na industria de polpa de madeira e de papel, para evitar a formac;ao de depositos, tern produzido excelentes resultados.

Urn exemplo tipico ocorre mais precisamente no sistema de evaporac;ao de lixivia. Tem-se constatado recentemente, que tubas de inox eletropolidos internamente, apresentam muito menor tendencia para formar incrustac;oes do que tubas de inox normais. Alem disso, os tubas eletropolidos podem ser limpos mais facilmente durante a lavagem. Geralmente nao sao necessaries os acidos fortes nem a limpeza a altas pressoes. 56 as economias com a limpeza a altas pressoes podem atingir os US$ 50.000/ano, no caso de evaporadores de lixivia de uma fabrica de celulose tipica. Os tubas eletropolidos permitem urn processamento mais eficiente do licor, com menor numero de lavagens dos tubas, maier eficiencia de troca termica e, consequentemente, custos menores de gerac;ao de energia.

Sistemas tubulares de atenuamento de papel e caixas principais s~o duas das v~rias aplicac;6es nos neg6cios de laminac;ao de papeis

Processamento Farmacfutlco

Como as exlg@nclas de controle de contamlna~o da FDA t@m crescido, o uso de superficies eletropolidas de equipamento desta industria importante tern aumentado.

Hoje, qualquer sistema de tubula~o ou tubas de alta pureza e eletropolido, tanto quanto o interior de superficies de misturadores fannac@uticos, sistemas de distribuic;5o de produto seco, filtros, coadores, vasos, matrizes, secadores, talhadores, serpentinas de resfriamento, serpentinas de lamina, trocadores de calor e outros equipamentos importantes.

Para problemas de produto-a-produto, microbiologico ou outro problema de contaminac;ao, o Eletropolimento oferece a soluc;lio deflnltlva para componentes fannac@utlcos de ac;o lnox.

Processamento Petroquimico

As companhias petroquimicas confiam no eletropolimento, para produzir macro superficies faceis de limpar. Para tubos de trocador de calor, tubulac;6es de transferencia de produto e componentes de tubulac;ao relacionados, ou grandes tanques de armazenamento e vasos de processo, o eletropolimento aumenta o tempo entre limpezas e reduz dramaticamente a quantidade de homens hora e esfo~os associados com a limpeza requerida. 0 resultado e mals produtlvldade devldo a menos tempo perdido.

Medlclna

Por multos anos, o campo medico fol o malor beneflcl~rlo do eletropollmento. Todos os equipamentos hospitalares, medicos e cin.kgicos (escalpelos, grampos, serra, implantes de ossa e junta, dispositivos proteticos, base para corte e sorvedouro de reabilit.ac;ao) sao nonnalmente eletropolidos para facilitar a limpeza e alcanc;ar altos niveis de descontamina~o. Todos os artigos de metal expostos ~ radiac;~o e requerendo descontaminac;lio regular tambem s~o grandes candidatos ao eletropolimento.

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Pet;as Usinadas

Tratamento de Agua

Parafusos, rolos, impelidores, pinos, lavadores, hastes e corpos de vcilvula, e outras partes uslnadas sao beneficiadas significantemente pelo eletropolimento.

0 processo oferece urn numero de vantagens, lnclulndo remoc;ao de rebarbas e alivio de tensao da superficie das pe.;as, facilidade de limpeza; acabamento anti-aderente, descontaminado, nao particulado; e uma aparencia estetica agradcivel.

A industria de tratamento e destila<;ao de agua emprega o eletropolimento para melhorar a resistencia a corrosao de componentes de a~ inox, tanto quanta reduzir o nivel de contamina~o microbiol6gica que pode ser acumulada dentro destes sistemas. Componentes comuns normalmente eletropolidos na industria de tratamento e destilac;ao de cigua incluem filtros, telas e coadores, bombas e valvulas, condensadores, e tubulac;oes.

Mais Aplica~es lndustriais

• Sistemas de Distribui~o de Produto Seco

• Filtros, Telas e Peneiras

• Secadores e Bandejas de Produto

• Poc;os de termometro

• Bombas e Viilvulas

• Compressores e Condensadores

• Sepentinas de Placa e Resfriamento

• Misturadores, Roteadores e Impelidores de Turbina

• Equipamentos e C3maras de Vacuo Diminui significativamente a gerac;ao de gases em urn ambiente a vacuo

• Equipamentos de L.amina~o de Papel Sistemas tubulares de atenuamento de papel e caixas principais sao duas das varias aplicac;6es.

• Pe.;as de Comunica~o e Eletronica

• Aplicac;Oes Petroquimicas

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• Reduc;ao de Contamina~o em Telas e Molas

• Reduc;ao de Oxida~o e Corrosao Crucial para preservac;l!io de selos medinlcos e pec;as locallzadas em amblentes clorados

• Eletrousinagem Ocaslonalmente, pec;as sl!io fabrlcadas com toler3nclas lnadequadas ou com toler3nclas que necessitem uma pequena alterac;fio. 0 eletropolimento pode ser uma ferramenta valiosa para alterar tolerancias controlando precisamente a remoc;ao de pequena quantidade de metal.

• Passivac;ao o eletropollmento serve como urn excelente processo de passlva~o. o processo remove contamlnac;ao locallzada na ou apenas sob a superft'cle e passlva o a~ lnoxldavel a urn periodo de tempo muito maior que qualquer outro tratamento.

0 eletropolimento tamb~m ajuda a preservar pec;as de ac;o carbona programadas para armazenamento prolongado. Ac;o carbona eletropolido ja foi armazenado a uma umidade relativa de 60-70% por mais de seis meses sem ferrugem aparente. L.atao eletropolido perde o brilho apenas levemente, se, porem, latao polido e colocado sob circunstancias similares ha urn grande constraste, onde o mesmo torna-se escuro.

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ELETR.OPOUMENTO BOM E RUIM: Como Reconhecer um Trabalho de Qualidade

Qual a aparincia de um Eletropolimento de Alta Qualidade?

Eletropolimento de alta qualidade deve exibir lustro brilhante e reflexao. Por mais lisa que esteja a superficie a ser eletropolida, o mais alto brilho e reflexao serao obtidos ap6s o processo estar complete. Eletropolimento de alta qualidade deve ser livre das seguintes falhas:

• "Foscagem"

• Sombras

• Matrizes irregulares

• Riscos e Manchas

• Pontos de Agua

• Superficies com pits

• Casca de Laranja

• Erosao

• Superficies rochosas

Sob alta amplla~o, a superflcle eletropollda nao deve mostrar evld~ncla de contornos de grao e devem ser essencialmente sem destaque.

o que contrlbul para um Bom (e Rulm) Eletropollmento?

Eletropolimento de alta qualidade com~a com materiais possuindo propriedades de eletropolimento superiores. Materiais de qualidade, conjugados a tecnicas e condic;oes apropriadas, geralmente produzirao resultados excelentes.

Entretanto, ha vezes em que mesmo os melhores esforc;os do Eletropolidor nao produzem os resultados desejados. Uma pec;a de ac;o inox produzida de uma liga espedfica ou possuindo uma hist6ria singular pode apresentar certos problemas. Pits, costuras expostas, urn lustro granular ou rulm, 'lustro manchado" e uma apar~ncra geral de "n3o acabado" do exemplos de sltuac;Oes onde o problema pode ser provenlente do material.

Urn ou mais destes efeitos podem ser atribufdos a inclusoes nao metalicas provenientes de chapas laminadas a quente, hipo ou hiperdecapagem, aumento indevido ou excessive de temperatura durante lamlna~o a frio (como pela reduc;3o multo pesada por passagem), hlpo ou hlper­recozimento, descarbonetac;ao da superffcie durante recozimento, lixamento excessive antes da lamina~o a frio, a~o de polimento durante o ultimo estagio de lamina~o a frio, e contaminacao da exposh;ao a materiais, poluentes, lubrificantes e outros materiais de processo industrial usado na fabricac;ao. Por exemplo, superficies de grao final de ac;o inox livremente usinado com graus tais como classe 303 e 416 aparecerao "foscos" ap6s eletropolimento devido a remo~o de inclusoes de sulfetos.

Uma estrutura metalurgica uniforme, de finos cristais homogeneos produz os melhores resultados de eletropolimento. Entretanto, certas caracteristicas estruturais podem variar no ac;o inox sem afetar as propriedades espedficas nominalmente, ainda influenciam os resultados do eletropolimento. Exemplos incluem estruturas quebradas, altamente orientadas; precipitac;ao de carbonetos nos contomos de grao; e outras heterogeneidades - todas que causam uma menor qualidade do acabamento de superficie.

Reconhecendo Qualidade

Aprender a reconhecer a qualidade do eletropolimento e como aprender a distinguir entre uma nota de urn d61ar real e uma imitac;~o. A melhor maneira de dizer a diferenc;a e aprender como as coisas reais se parecem, sao sentidas e sao desempenhadas. Eletropolimento inferior podera entao ser identificado, tanto por exame visual ou atraves de exame fotomicrografico MEV.

o eletropolimento e preferido em muitas industrias como o acabamento final para muitos metais por causa de sua superficie enriquecida, nao contaminada, nao particulada, nao aderente ou com qualidades esteticas. Se o objetivo e urn acabamento estetico agradavel, eletropolimento de alta qualidade pode ser julgado por inspe~ao visual. Uma avaliac§o microsc6pica da superficie e necess~ria, contudo, onde urn acabamento "maximo" e requerido e onde e imperative que a condrc;ao da superffcre seja documentada para futura avallacjio.

Por exemplo, uma superficie polida sempre parece ter sido eletropolido para urn olho mal treinado. Ainda o acabamento pode produzir as mesmas leituras de rugosidade do acabamento de superffcle (Ra ou RMS). Somente uma totomlcrografla das duas superffcles mostrar1a a dlferenc;a substanclal entre elas. A superffcle eletropollda ser1a vista como sem sall~nclas, enquanto a superficie polida mostraria camadas de metal engorduradas, perturbadas e danificadas, tanto quanta compostos abrasives e de polimento embutidos.

A fotomicroscopia e altamente recomendada sempre que substancial investimento de capital esta envolvido e onde uma superficie eletropolida desempenha o paper chave nos resultados de um projeto de pesquisa ou processo de fabricac§o. Para manter urn rigoroso programa de centrale de qualidade, o usa de corpos de prova de amostra comparativa e recomendado.

Sendo assim, a inspec;ao minima a ser realizada no equipamento para observa~o quanta ao acabamento especificado, deveria seguir o procedimento a seguir:

1. Inspec;ao visual do tipo de acabamento (comparar com amostras testemunha quando for o case).

2. Perfll de rugosldade e valores medldos na superflcle atraves do rugosfmetro. 3. Exame totomicrognUico. 4. Solicitac;ao de Certificado de Garantia dos servic;os realizados.

Para saber mars sabre este assunto, consulte a nossa llteratura "Como Inspeclonar Superffcles Eletropolidas".

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COMO ESPECIFICAR 0 ELETROPOUMENTO: Especificacoes rigorosas estao cada vez mais sendo exigidas para acabamento de superficie em componentes e equipamentos de aco inoxidavel das industrias de processo, e muitos fornecedores estlio quantificando a rugosidade da superficie de seus produtos.

A especificac;ao de referencia de grana n5o pode ser equalizada a urn acabamento de superficie consistente. Variiiveis afetando o acabamento resultante sao: tamanho de grana, carga de ferramenta, condic;ao de ferramenta, razao de alimentac;ao, razao da condic;ao transversal do metal a ser polido e lubrificante quando usado.

Para resultados precisos e consistentes, o acabamento de superficie deve ser especificado em uma faixa ou nfvel maximo de rugosidade expressa em Ra {desvio media aritmetico) que quando medido em microns denomina-se simplesmente Ra ou quando medido em micropolegadas denomlna-se AA ou CLA ou slmplesmente IJ" Ra.

Exemolo: Acabamento de Lixamento mecanico GR 120: 0,42 a 0,50 !Jm Ra

17 a 20 1-1" Ra ou AA ou CLA.

Como ja foi dito, especificar acabamento dando como referencia a grana ou "grit" pode ser a fonte de varios equivocos e discussiSes desnecessarias.

Porem qualquer polimento medinico requerido para alcancar o acabamento final especificado deve ser considerado. Passagens multiplas de cada grana abrasiva mais tina s~o recomendadas como obrigat6rias para melhores resultados. A qualidade de superficie obtida, por exemplo, pelo eletropolimento esta diretamente relacionada a qualidade de superficie pre-eletropolida, ja que 0 eletropolimento nao pode remover soldas, mordeduras, riscos profundos ou outras distof1roes de superficie similares. Discussao quanta as exig~ncias de lixamento mec:!nico com o eletropolidor ajudara a assegurar a qualidade do acabamento final desejado.

Para especificar corretamente urn acabamento final de superficie e necessaria entao que se detalhe o tipo de acabamento que se deseja e a faixa ou nfvel maximo de rugosidade aceitavel.

Exemplo: Acabamento a ser realizado na superficie interna de urn dado equipamento:

Ex. 1: Lixamento medilnico com rugosidade maxima de 0,50 1-1m Ra.

Ex. 2: Eletropolimento com grau maximo de 0,30 !Jm Ra.

~: Nao importa como o fabricante vai chegar ate tal resultado!!! .•. 0 importante e ap6s o tratamento ESTAR como resultado esperado.

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ELETR.OPOUMENTO HUMMA- Tecnologla EPL·H Process®

A aplicac;ao da tecnologia EPL-H Process®, desenvolvida pela Humma, em a~s inoxidaveis, permlte que se obtenha superficies com 6tlmas caracterfstlcas, posslbllltando urn desempenho acentuadamente melhor de componentes e equipamentos industriais.

Esta tecnologia promove a remo~o de material sem danificar a superlicie, originando um nivelamento uniforme das sali@ncias, o que permite a obtenc;ilio de urn lustra superficial de elevado nivel. Ah~m disso, remove metal da superlicie de trabalho sem transformac;iio mec3nica, termica ou quimica, eliminando as camadas danificadas mecanicamente, permitindo ainda que as propriedades originais do material sejam completamente restabelecidas.

CONCEITQ: a Tecnologia EPL-H Process® se baseia em urn processo localizado de corrosao eletrolitica controlada, obtida pela da passagem de corrente eletrica retificada entre um catodo e a pec;a (anodo), atraves de urn eletr61ito especialmente elaborado por nossos laborat6rios, a qual provoca o nivelamento e o brilho da superlicie metalica pela remocao dos picas e riscos superficiais.

As Figuras abaixo ilustram o comportamento descrito sobre irregularidades superficiais (picas e vales), durante a aplica~o do processo.

0 Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H Process® e influenciado por varios fatores, tais como, o tamanho de grilio metalurgico do material, a rugosidade original da superlicie, a composic;iio e temperatura do eletr61ito, a voltagem e a densidade de corrente, bern como o tempo de execuc;ao do processo.

Ha diversas composic;6es de eletr61ito para aplicac;ao da Tecnologia EPL-H Process®, os quais foram desenvolvldos por nossos laborat6rtos. Esses eletr611tos cont@m normalmente acldos lnorg8inlcos e org8inlcos, sals, alcools, etc. Dependendo do tlpo de eletr611to, a temperatura pode variar desde a temperatura ambiente ate cerca de 100°C. A perda de material e variavel, mas, normalmente, esta na faixa de 0,02 a 0,04 mm para superficies nao preparadas.

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A ma1ona dos a.;os inoxidaveis da sene 300, normalmente utilizados na pratica, podem ser eletropolidos com a Tecnologia EPL-H Process®, como por exemplo: 301, 302, 303, 304, 309, 310, 316, 317, 347 e 321. Alem desses mais comuns, os demais tipos de ac;o inox tambem podem ser eletropolidos, inclusive as Iigas especiais.

0 Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H Process® tambem e chamado de seletivo ou localizado, pois processa-se atraves de urn dispositive que urn homem movimenta na superficie da pees ou equipamento, sem a necessidade da mesma(o) estar imersa(o) em urn banho .

• FONTE DE AUMENTA<yAO

• SISTEMAOE REGENERACAO

0 Eletropolimento HUMMA - Tecnologia EPL-H Process® e caracterizado principalmente pela tecnica de aplicac;ao e suas principais caracteristicas sao conforme abaixo:

• pode ser aplicado seletivamente;

• a homogeneidade do eletropolimento e garantida pela movimenta~o continua e uniforrne de urn dispositive projetado para polimento localizado;

• neste processo, a movimenta~o e sempre do cc§todo em rela~o a pec;a;

• as soluc;Oes eletroliticas utilizadas neste processo possuem caracteristicas diferenciadas em termos de condutividade eletrica, inibic;ao de corrosao e passivac;ao.

Como principais vantagens desta tecnologia em particular, ah~m das vantagens ji§ mencionadas do eletropolimento em geral, podemos citar:

• pode ser aplicado em superficies irregulares (nao planas), regioes soldadas e em posic;6es diversas, atraves da elaborac;ao de dispositivos convenientes;

• dispensa preparac;6es onerosas e grandes movimentac;6es de pec;as complexas, pesadas ou de grandes dimens6es, resultando numa sensivel reduc;ao de custos de preparac;ao;

• dado a versatilidade inerente ao processo, pode ser aplicado no campo, mesmo em equlpamentos montados, dfspensando a remoc;ao e transporte dos mesmos;

• possibilita controle total do processo ponto a ponto em terrnos de resultados, garantindo uma melhor qualidade quanta ao acabamento superficial desejado.

TABELA HUMMA PARA ACABAMENTOS TECNICOS DE SUPERFiCIE PARA ACOS INOXIDAVEIS

Uma vez definido o grau de sanitariedade, consequentemente se estara definindo o melhor acabamento que atenda as necessidades.

A HUMMA tern disponibilizado para o mercado 20 acabamentos ~cnicos de superffcie como segue:

SFH2

SFH3

Acabamentos Tecnicos de Superflcie HUMMA para A~os lnoxidaveis

ACABAMENTO RA(J.m) RIIS

EPL-H - Eln'apallmlnlo HUIIIIA

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RA(J&,

Cabe ao especificador encontrar o acabamento que melhor se ajusta as especificac;oes desejadas (lixamento mecAnico, polimento mecAnico, eletropolimento ou eletrodecapagem).

E importante ressaltar que o Grupo Humma desenvolveu as tecnologias LME-H e PME-H para lixamento mecanico e polimento med)nico em aco inoxidavel respectivamente e seus valores de rugosidade ap6s o uso destas tecnologias descritos na tabela acima sao mais baixos que os valores normalmente encontrados no mercado.

Os quadros da Figura a seguir mostram os valores medias obtidos em escala de rugosidade 1Jm Ra em algumas superficies lixadas e eletropolidas respectivamente.

ACABAMENTO SFH 14/ SFH 15 ACA8AMENTO SFH 11 I SFH 19

'

R• • 0 .361Jm Ra • 0.1a IJm Ra • 0 .251Jm Ra •O.t1 ~

Uoaner1ll Mecanico Eletropolimeoto GR 160-Humma Humme

L.bt.iJrnri:l ~ E.letroP01mento GR 320-Humma Hurrma

Como ja foi dito, no Eletropolimento HUMMA Tecnologia EPL-H Process® ha uma dissoluc;ao seletiva concentrada nas sali~ncias da superficie que, desse modo, promove o nivelamento microsc6pico da superficie.

0 nivelamento das saliencias grosseiras e chamado macro polimento e a dissoluc;iio das menores irregularidades microsc6picas e denominada micro polimento.

Quando M ocorr~ncla slmult3nea de macro e micro pollmento, sao gerados allsamento e abrilhantamento da superficie. Entretanto, em certas circunstancias, qualquer urn dos dois pode ocorrer independentemente do outro. Brilho nem sempre significa lisura e, alternativamente, lisura pode existir sem brilho.

Nivelamento: e obtido pela remocao dos picas e arredondamento dos vales tendo como principais fatores o acabamento preparat6rio da superficie, o controle e a densidade de corrente aplicada, a distancia catodo - pec;a, a tensao aplicada e a utilizac;iio de um eletr61ito conveniente.

Brilho: e funcao do nivelamento conforme acima, da pelfcula passivada formada ap6s o eletropolimento e da natureza do material.

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A macro rugosidade e um fator muito menos importante do que a micro rugosidade com rela~o as propriedades de antiincrusta~o, de fiicil descolamento de produtos e de facilidade de limpeza e/ou higieniza~ao em uma superflcie eletropolida, portanto, uma superflcie com eletropolimento poden\ apresentar valores relativamente altos de Ra e assim mesmo tera 6timas propriedades de anti-incrustac;ao.

Isto expllca-se pelo fato de que nas superflcles eletropolldas nao verlflcamos rugosldade e slm, somente ondulac;Oes, ja que a aplicac;ao da Tecnologia EPL-H Process® em superficies de a~o inox elimina o fator rugosidade (Padrao Eletro 100) (Figura abaixo). Neste processo a superficie e trabalhada de um modo diferente em rela~o aos metodos de polimento medinico, e por isso mesmo e que nao pode ser deterrninada apenas pela medida numerica da rugosidade, devendo ser levado em conta tambem o seu perfil.

Ra = 2.671J-m Ra '"1.65JJm

Superficie llxada com grana 36 e decapada Mesma superficle apos Eletropolimento Humma

Testes COmparativos de COrrado como Eletropolimento Humma- Tecnologia EPL-H Procrn®

A resistencia a corrosao de um a~ inox depende de um filme superficial protetor (Cr20 3), a chamada pellcula passiva, que o proprio ac;o desenvolve quando e exposto a meios oxidantes.

Para que este filme cubra completamente a superficie do ac;o inox e possibilite uma prot~ao adequada contra a corrosao, e necessario que ele se desenvolva sobre uma superficie metalica completamente limpa. A limpeza de superficie e tambem importante do ponto de vista higienico. Elevadas demandas de limpeza de superficie sao impostas em varios segmentos industriais, tais como, nas industrias farrnaceutica, nuclear, cervejeira e alimentfcia.

A composl~o qurmlca da pelfcula superficial de um material passlvavel e multo lmportante quando se considera a intensidade da passivac;ao. Os ac;os inoxidaveis devem conter urn minimo de 12% de cromo para assegurar passiva~o suficiente para resistir a ataques brandos de corrosao, como, por exemplo, a a~o das intemperies. Todavia, quando se faz o recozimento dos ac;os lnox, pode-se, eventualmente, chegar a nfvels de apenas 9-10% de cromo na pelfcula superficial, e esta perda e atribuida ao esgotamento do cromo contido do 6xido e da matriz logo abaixo do 6xido. Durante o tratamento termico, a temperatura elevada forc;a o cromo a sair da matriz para interface 6xido-matriz, par isso a camada de liga matriz torna-se deficiente de cromo. o cromo que foi forc;ado para fora da matriz, e tambem do 6xido recentemente forrnado, nestas temperaturas elevadas propaga-se constantemente para a interface 6xido-gas, onde reage com o oxigenio. Isto acontece mesmo quando se usa atmosfera protetora durante o recozimento.

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Por esta razao e que se utiliza decapagem qulmica de chapas laminadas a frio mesmo quando o recozimento e feito em atmosfera protetora. Em geral, a decapagem quimica remove apenas parcialmente a pelfcula superficial empobrecida em cromo. Consequentemente, a decapagem quimica gera uma superficie relativamente grosseira, tendo em vista que o tempo de dissoluc;io da pellcula de 6xidos varia ao Iongo da superficie.

Alem dlsso, o 6xldo formado em alta temperatura nlio e homog@neo em composlc;§o (provavel mistura de CrxOy, FexOy, NixOy), e tern uma solubilidade diferente na solw;ao decapante, por isso algumas areas sao dissolvidas preferencialmente a outras. Quando 0 6xido e removido destes lugares, a solut;ao comec;a a dissolver a liga matriz com evoluc;io de hidrogenio, o qual em determinadas propon;oes penetra no metal. Do ponto de vista te6rico, considera-se que o at;a inox consiste de muitos elementos com solubilidades diferentes na soluc;l!io decapante e a superficie e urn estado nao equipotencializado e permanece como tal ap6s o final do processo. Esta superficie nao equipotencializada e urn local ideal para nucleac;ao de corrosao, e a decapagem nao e capaz de restaurar a condit;&o inicial da superficie.

Pelas raz6es acima, a decapagem e seguida de tratamento de passivac;ao a fim de tornar a superficie mais passiva. Devido a dissoluc;ao preferential de ferro durante o processo, a soluc;ao de passivac;ao enriquece a camada mais extema em cromo. 0 cromo nesta camada enriquecida e oxidado a 6xido de cromo III, o qual oferece excelente resistencia a corrosao de ac;o inox. Por outro lado, a passrvac;§o n§o remove completamente a camada degenerada e hldretada orlglnada durante o processo de decapagem.

Em uma superficie onde e aplicada a Tecnologia EPL-H Process® a mesma e muito mais passiva do que aquela obtlda por decapagem e passlvac;~o convenclonal. Sendo o Eletropollmento Humma urn processo an6dlco, M a llberac;ao de oxlg@nlo slmultaneamente com a remoc;ao de metal. Considerando a complexidade da Tecnologia EPL-H Process®, e impassive! incluir todas as reac5es quimicas que oconrem, mas seguindo as regras basicas e mantendo o papel conclusive que o cromo desempenha no Eletropolimento Humma para ac;os inoxidaveis, um modelo simplificado pede ser escrito como segue:

1 - Dissoluc;ao e transferencia de ions cromo na soluc;ao. Cr = Cr6+ + 6e-

2 - Evoluc;ao do oxig@nio da superficie an6dica. 40H- = 0 2 + 2H20 + 4e-

3- Formac;ao de urn filme passivo na superficie an6dica. 2Cr + 60H- = Cr20 3 + 3H20 + 6e-

Portanto, oconre a exposic;8o de uma superficie completamente limpa ao oxigenio com elevada atividade quimica, gerando o recobrimento de toda a superficie do ac;o inoxidavel por uma pelicula passiva de 6xidos metalicos ricos em cromo de inigualavel qualidade e homogeneidade.

Conforme estudos e experiencias em laborat6rio ficou constatado que a aplicac;8o da Tecnologia EPL-H Process® confere a superficie dos ac;os inoxidaveis urn aumento na sua resistencia a corrosao 4 a 5 vezes maior que uma superficie tratada de outra maneira, sendo que os principais fatores responsaveis por isto sao a grande redu~o da area e da energia superficial e a obtenc;ao de uma superffcie altamente limpa e super passiva.

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Testes em laborat6rio comprovaram que ap6s urn perlodo de teste igual a 4 anos, em ambiente marinho, nao foi posslvel notar diferen~ quanto t:t resist@ncia a corros~o entre amostras de a~ 18%Cr I 9%Mn I 5%Ni e 25%Cr I 24%Ni I 2%Mo, ambas polidas eletroliticamente com Tecnologia EPL-H Process®. Portanto, apesar da primeira liga ser menos nobre que a segunda, o Eletropolimento Humma possibilitou que o seu desempenho fosse igual ao da segunda liga. Todavia, durante a realizac;i!io do mesmo teste em amostras lixadas e nao p6s tratadas qulmlcamente, a llga menos nobre apresentou corrosao ap6s 2 meses.

A figura abaixo mostra os resultados de urn trabalho recente sabre resistencia a corrosao de at;os inoxidaveis em ambiente marinho. Este trabalho exibe a influ@ncia do tratamento de superffcie na resistencia a corrosao da qualidade AISI 304.

indice de 7 Corrosao

6 -F - E

5 - 0

4 - C

3 - B

2 -A

1

1 2 3 4 5 Tempo de teste (anos)

As curvas acima representam as seguintes condigoes superficiais:

Curva A: acabamento laminado a frio 20, eletropolido com Tecnologia EPL-H Process®.

Curva B: acabamento laminado a frio 20, polido mecanicamente com alto lustro, passivado.

Curva C: acabamento laminado a frio 20, escovado com escova de fibra, passivado.

Curva 0: acabamento laminado a frio 20, acabamento padrao.

Curva E: acabamento laminado a frio 20, lixado grana 120 +grana 180.

Curva F: acabamento laminado a frio 20, lixado grana 120 +grana 180, passivado.

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Os indices de corrosao referem-se a diferentes intensidades de ataque. Os indices de corrosao variam de 0 a 7, sendo que o fndice 0 significa superficie livre de 6xidos de ferro e de manchas, enquanto que o fndice 7 significa, superficies 75% e 100% cobertas par 6xidos de ferro. Analogamente, o AISI 304 na condic;ao eletropolido apresentou o mesmo desempenho que o AISI 317 e o AISI 329, ambos na condiciio recozido e decapado. Cumpre ressaltar que o lixamento piorou o desempenho destas duas qualidades.

Os resultados destes testes mostram claramente que e possivel substituir uma qualidade de a~ mais nobre por uma menos nobre que tenha sido submetida a eletropolimento. Entretanto, como o tempo de durat;iio dos testes e outros fatores podem influir no desempenho em condic;i5es praticas, nao se deve renunciar a recomendac;ao classica de material para um dado ambiente. Mas, em func;:io do que foi exposto, tamb~m nl!io se deve subestimar o efeito ben~fico do eletropolimento, que pode ajudar significativamente a aumentar a resistencia a corrosao do material e, consequentemente, a sua vida util.

Ataques localizados, tais como, corroslio sob tenslio fraturante, corros:!io par frestas e corros!o par pite, podem ocorrer em ac;os inoxidaveis quando estes sao expostos a meios contendo cloretos. A corrosao sob tensao fraturante, em ac;os inox, normalmente aparece como resultado da ac;ao combinada de tensoes de trac;ao no material, urn meio contendo cloretos e temperatura acima de cerca de 60°C. Cumpre ressaltar que a corr"Osao sob tenslio ~ considerada como sendo o "calcanhar de Aqulles" dos ac;os lnoxldi§vels austenftlcos tlpo padrao.

Como ja foi mencionado anterionnente, urn tratamento superficial med)nico, tal como lixamento, induz tensi5es de trat;iio no material. Em nosso laborat6rio foram realizados testes em urn tuba de ac;o lnox llxado externamente, sendo que metade deste tuba fol eletropolldo com Tecnologla EPL­H Process® ap6s o llxamento. Esta amostra fol submetlda a urn ensalo de corrosao sob tensao em uma soluc;ao de cloreto de calcio a 40% a 100°C. A superficie lixada e nao eletropolida exibiu uma grande quantidade de fissuras por corrosao sob tensao, enquanto que a metade lixada e com Eletropolimento Humma apresentou-se completamente livre de corrosao.

Capacidade Humma para Eletropalimento

• Grandes Equipamentos instalados ou em fase de fabrica~o, que podem variar de 50.000 a 200.000 litros ou ate maiores conforme a necessidade.

• Vasos Reatores, Trocadores de Calor, Misturadores, Agitadores, Tanques Misturadores & de Estocagem

• Tubos e Tubulac;i5es de '!A." a 4" sao eletropolidos normalmente e bitolas maiores sao processadas conforme projetos especlals podendo chegar a 48"ou malores.

• Conex6es e Valvulas

• P~s e Componentes Industriais

• Equipamentos Longos e Curtos com Geometria Altamente Complexa

• P~s com Caracterfstlcas Critlcas de Apllcac;fio

Devido a versatilidade inerente a Tecnologia EPL-H Process®, o Grupo Humma pode eletropolir quase todos os tipos de tamanho e geometria de pec;as e equipamentos em ac;o inoxidavel com resultados excelentes.

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FOTOMICROGRAFIAS MEV: A Prova da Qualidade Assegurada do Eletropolimento

Uma Microscopia Eletronica de Varredura ~ uma ferramenta valiosa na avalia~ljo de acabamentos de superficie. As fotomicrografias MEV ilustram em detalhes as diferen~s entre as qualidades de superficies acabadas mecanlcamente e eletropolldas.

Fotomiaoscopia COmparativa Mostrando Placas de~ lnoxid6vel Brutas e em Sucessivoe Estados de Elelropollmento

Esta fotomlcrografla representa a superffcle de chapa de a~

" lnoxld~vel bruta. Note os contornos de gr:lo, porosidade, fendas, cavidades e fissuras na superffcle. Se deixadas assim, estas falhas de superffcie alojar8o contaminantes que podem subsequentemente mlgrar para as superffcles llmpas.

Esta fotomicrografia representa qualidade lntermedlar1a de Eletropolimento. Mesmo com a maioria das falhas da superficie removidas ou consideravelmente reduzidas, as superficies podem continuar a alojar contamlnantes. Como resultado, lsso pode causar desempenho inadequado em muitas aplicac;oes.

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Esta fotomlcrografla representa a mesma superficie ap6s Eletropollmento inadequado. Note que muitas das falhas graves de superficie permaneceram. 0 metal que~ inadequadamente eletropolldo n8o produzini os resultados esperados da alta qualidade de superfl'cles eletropolldas.

Esta fotomicrografia representa uma superficie eletropolida de alto grau. A superficie esta completamente sem falhas quando vista sob alta amplla~o. Esta superffcle eletropolida e nao contaminante, nao partrculante, nlio geradora de gases e nao aderente.

Fotomic:roscopia COmparativa de Dois Acabamentos Laminados Padrio Antes e Ap6s o Eletropolimento

Esta fotomlcrografla representa a superlicie de a~o inoxidavel304 com urn acabamento laminado No. 28, antes do Eletropolimento. Note que os contornos de griio atacados estao parclalmente selados, resultando em uma rede de fendas subsuperficiais.

r; Contamlnantes que se alojam nessas fendas

J sao protegidos do Antes do Elatrnpolimanto contato com agentes

de limpeza. Como resultado, ocorre facilmente uma extenslva mlgra~o nas superficies limpas.

Antes do Elatrnpolimento

Esta fotomlcrografla representa a superficie de a~o inoxidavel 304 com um acabamento polido mecanicamente No. 4, antes do Eletropollmento. Note as profundas

, ranhuras, cavldades, rebarbas de metal e imperfei~es microsc6picas que alojam contamlnantes.

Ap6s Elatropolimento

Esta fotomlcrografla representa a mesma superficie No. 28 ap6s Eletropolimento. Sem falhas sob alta amplia~o, a superficie possui as propnedades desejadas de nao contamlna~ao, nao particula~o, ni!lo geradora de gases e nl!io aderente.

Esta fotomicrografia representa o mesmo acabamento No. 4 ap6s Eletropollmento. Quando visto a olho nu, a superficie pode ainda apresentar urn pouco da topografla produzida pelo abrasive, mas se apresenta sem falhas sob alta amplia~o Esta superffcle e nao contaminante, nao partlculante, nl!io geradora de gases e nao aderente.

Fotomicroscopia Comparativa de Superficies de Tubas de ~o Inoxidlilvel

Esta fotomicrografia 1000x mostra a superficie de urn tuba de a~o inoxid~vel 316L sem costura como recebido da lamina~ao. Note a estrutura de grao alongado, cavidades e distor~6es da superficie resultante do mandril usado na fabricac;iio do tuba.

r-:;;~~w7i"&::-:::7~~:;:::![-:-1 Esta fotomicrografia mostra a mesma superficie antes do eletropolimento vista em 3500x. Note a grande fissura que e tipica de superficies maio res. Contaminantes inevitavelmente se

' alojarao nestas fendas

~--~~~~~~~~~~

tornando o processo de manutenc;ao da pureza da superficie praticamente imoossivel.

Ap6s Elatropolimento

Ap6s Eletropolimento

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Esta fotomicrografia 1000x mostra a mesma superficie ap6s Eletropolimento. Note o desaparecimento dos contornos de grao e outras imperfei~6es que se encontravam na superficie antes do eletropolimento.

Esta fotomicrografia 3500x representa a superficie da mesma amostra de tuba ap6s Eletropolimento. Note a ausencia da fissura da superficie antes do eletropolimento mostrada acima.

REFERENCIAS BIBUOGRAFICAS

• "Electropolishing - A User's Guide to Applications, Quality Standards and Specifications", Ninth Edition, January 2003, Delstar Metal Finishing, Inc.

• Resumo de textos sabre eletropolimento escritos a partir de estudos e diversas literaturas e materias j~ publicadas pelo Grupo Humma.

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