Entendendo a remoção mecânica de carepa de laminação

A carepa de laminação é a camada escura de óxido azul-acinzentado que se forma no aço durante a laminação a quente. É composta de wüstita (FeO), magnetita (Fe₃O₄) e hematita (Fe₂O₃). Ela é catódica em relação ao aço; por isso, rupturas nela concentram a corrosão no aço exposto por baixo, e os revestimentos aplicados sobre ela aderem à carepa, e não ao aço. Todo grau de preparação de superfícies até o metal nu exige a sua remoção.

Este artigo explica como funciona a remoção mecânica de carepa, por que algumas ferramentas realmente a removem e outras apenas parecem fazê-lo, e como escolher e verificar um método mecânico. Para o procedimento prático em reparos, veja Como remover carepa de laminação de pequenas áreas de aço.

Remoção mecânica de carepa na usina e no campo

O termo é usado em dois lugares. Na produção de aço, a carepa é removida entre os processos para não ser laminada para dentro da superfície: remoção por água de alta pressão durante a laminação a quente e métodos mecânicos, como a flexão reversa em fio-máquina antes da trefilação, que descasca a carepa frágil do fio dúctil. Tiras e chapas costumam ser jateadas com granalha ou decapadas em ácido antes de processamentos posteriores.

O trabalho de revestimento lida com a carepa que ainda está no aço quando ele chega ao fabricante ou ao local da obra. É aí que a escolha do método mecânico decide se o revestimento vai durar.

Três mecanismos, três resultados diferentes

1. Abrasão: cortar a carepa e o aço

Rebolos, discos flap e discos de fibra usam grãos abrasivos aglomerados ou revestidos para cortar o material. Eles removem a carepa de laminação ao remover a superfície do aço por baixo dela. O resultado é metal nu com um padrão de riscos raso e direcional. Em testes da ASC Shipbuilding, uma esmerilhadeira com grão #36 e um disco flap #40 produziram, cada um, 30–40 µm de perfil. A abrasão é difícil de controlar em grandes áreas: remove aço são, deixa depressões e pode brunir a superfície que acabou de expor.

2. Impacto: fraturar a carepa

As ferramentas de impacto golpeiam a superfície repetidamente. A SSPC-SP 11 as agrupa como meios de impacto e cita "conjuntos rotativos de lâminas flap, feixes de corte, agulheiros, impacto de cerdas de aço e batedores articulados." A carepa de laminação é mais dura e mais frágil do que o aço abaixo dela; assim, um impacto agudo a trinca e a ejeta, enquanto o aço se deforma em uma pequena cratera. Essas crateras sobrepostas formam o perfil de ancoragem.

O bristle blasting é o exemplo mais claro. Uma correia rotativa de cerdas de aço endurecido é contida por uma barra aceleradora e depois liberada, de modo que as pontas golpeiam a superfície em vez de arrastar sobre ela. Pesquisas do Prof. Robert Stango na Marquette University, publicadas pela NACE, descrevem o resultado como semelhante ao jateamento abrasivo tanto na limpeza quanto na rugosidade. Veja fundamentos do bristle blasting.

3. Fricção: remove o que está solto, deixa polido o que não está

As escovas de aço elétricas passam suas cerdas sobre a superfície. São rápidas em ferrugem solta e tinta descascando, e removem a carepa de laminação solta. A carepa aderida permanece e muitas vezes é polida até ficar brilhante. A SSPC-SP 11 adverte que "escovas de aço elétricas ou discos de lixa, quando usados isoladamente, podem não produzir o perfil de superfície exigido e podem remover ou degradar um perfil existente a um nível inaceitável." É por isso que a escovação de aço é o caminho típico para a SSPC-SP 3 / St 3, e por isso a SP 3 afirma que "não se pretende que a carepa de laminação, a ferrugem e a tinta aderidas sejam removidas por este processo."

Como os mecanismos se comparam na carepa de laminação

A faixa de perfil do bristle blasting combina as fontes publicadas: 50–80 µm medidos por Dankiw e Fosdike, 50–85 µm no código de limpeza por bristle blasting da Jotun e 65–85 µm Rz (2,6–3,3 mil) em aço API 5L padrão nos testes documentados da MontiPower. Os resultados em qualquer obra variam conforme a classe do aço, o grau de ferrugem, a correia e a técnica.

As normas que definem "carepa removida"

O sucesso da remoção mecânica é decidido pelo grau constante da especificação:

• SSPC-SP 2 / SP 3 (St 2 / St 3): carepa de laminação solta removida; a carepa aderida pode permanecer. O teste da espátula sem corte da SSPC define o que se considera aderido.
• SSPC-SP 15: carepa de laminação removida, manchas permitidas em até 33% de cada área unitária, perfil mínimo de 25 µm (1 mil).
• SSPC-SP 11: isento de toda carepa de laminação, ferrugem e revestimento visíveis, exceto no fundo dos pites, perfil mínimo de 25 µm (1 mil).
• Graus de jateamento (SP 10 / Sa 2½, SP 5 / Sa 3): escritos para o jateamento abrasivo. Um resultado mecânico é descrito como comparável a esses graus e aceito pelo inspetor em face da especificação. O código da Jotun para limpeza por bristle blasting associa seus graus muA a muD a Sa 3 até Sa 1.

Para o panorama completo das normas, veja normas de preparação mecânica e SSPC-SP 11 explicada.

Efeitos colaterais que vale conhecer

• Tensão residual. Os métodos de impacto trabalham a superfície a frio. A pesquisa de Stango na NACE sobre o bristle blasting (Compressive Residual Stress Generated by Bristle Blasting Process with Implication upon SCC, 2014) relatou tensão residual de compressão na camada próxima à superfície, condição associada ao retardamento da corrosão sob tensão. Veja tensão residual e bristle blasting.
• Contaminação incorporada. Cerdas ou abrasivos de aço-carbono usados em aço inoxidável podem deixar contaminação por ferro. Use correias de inox com uma barra aceleradora de inox e mantenha as ferramentas dedicadas ao trabalho em inox. Veja preparação de aço inoxidável.
• Pites e ferrugem em camadas. Nenhuma ferramenta elétrica alcança o fundo de pites profundos tão bem quanto o abrasivo; a SP 11 e a SP 15 permitem resíduos ali. A ferrugem espessa e em camadas sobre a carepa é removida mais rapidamente com um disco de remoção pesada, como o Tercoo®, antes de criar o perfil.
• Calor. Os métodos de impacto são processos de trabalho a frio e evitam a distorção da remoção de carepa por chama, mas permanecer em um ponto com qualquer ferramenta rotativa gera calor local.

Verificação da remoção mecânica de carepa

1. Visual: nenhuma carepa azul-acinzentada remanescente fora do fundo dos pites; compare com as fotografias de referência da ISO 8501-1 quando a especificação as utilizar.
2. Perfil: fita réplica ou micrômetro de profundidade conforme a ASTM D4417. Uma leitura abaixo do mínimo da especificação em aço com carepa de laminação normalmente significa que a carepa foi polida, e não removida. Veja o guia de campo para medição do perfil de ancoragem.
3. Aderência, quando exigida: ensaio de arrancamento em uma área de teste. Todos os testes de Dankiw e Fosdike superaram o mínimo de 5 MPa, com o bristle blasting apresentando menor variação (cerca de 2–3 MPa) do que os discos de desbaste (cerca de 5 MPa).

Leitura relacionada: Guia de remoção de carepa de laminação ambientalmente amigável e remoção de carepa de laminação com o Bristle Blaster®.

Perguntas frequentes

O que é a remoção mecânica de carepa?

Remover a carepa de laminação ou outra carepa de óxido por meios físicos (abrasão, impacto ou escovação) em vez de decapagem ácida ou calor.

Qual método mecânico remove melhor a carepa de laminação?

Os métodos de impacto. Como a carepa de laminação é frágil e o aço por baixo dela é dúctil, o impacto fratura a carepa e deixa um perfil de crateras no aço. O bristle blasting, as lâminas flap de impacto rotativas e os agulheiros são citados como meios de impacto na SSPC-SP 11.

A remoção mecânica é melhor do que a decapagem?

Para trabalhos de revestimento em campo, geralmente sim. A decapagem exige um banho ácido controlado, gera ácido residual, não deixa perfil de ancoragem e traz risco de fragilização por hidrogênio em aço de alta resistência. A decapagem continua comum em usinas siderúrgicas e oficinas.

A escovação com escova de aço conta como remoção mecânica de carepa?

Para carepa solta, sim. A carepa de laminação aderida em geral permanece, e por isso a escovação com escova de aço normalmente atende à SSPC-SP 3 / St 3 e não a um grau de metal nu.