Carepa de laminação no aço: o que é e como removê-la

A carepa de laminação é a camada dura e quebradiça de óxido de ferro que se forma na superfície do aço laminado a quente durante a fabricação. Quando permanece sob um revestimento, é uma causa comum de falha prematura do revestimento em projetos industriais, navais e de infraestrutura, e um dos contaminantes de superfície mais mal compreendidos na proteção contra a corrosão.

Este guia explica o que é a carepa de laminação, por que ela deve ser removida antes da aplicação de um revestimento de proteção, como reconhecê-la, quais métodos de remoção alcançam os graus de limpeza exigidos pelas especificações de revestimento e como verificar o resultado.

O que é a carepa de laminação?

A carepa de laminação se forma quando o aço é laminado ou forjado em alta temperatura. Nas temperaturas de laminação a quente, a superfície do aço oxida rapidamente no ar, produzindo uma película de óxido de ferro em várias camadas. Essa película é composta por três camadas:

A espessura da carepa varia com o tamanho da seção, a temperatura de laminação e a taxa de resfriamento, e costuma ser citada na faixa de dezenas de micrômetros até cerca de 100 µm ou mais em seções pesadas. O óxido é mais duro e mais quebradiço do que o aço sob ele e tem um coeficiente de dilatação térmica diferente; por isso, trinca e se desprende quando o aço flexiona, aquece ou esfria.

Por que a carepa de laminação deve ser removida antes do revestimento

A carepa de laminação parece limpa e lisa, e é justamente por isso que é um substrato ruim para revestimentos de proteção. Três mecanismos levam à falha do revestimento:

1. Corrosão galvânica

A carepa de laminação é eletricamente condutora e catódica em relação ao aço sob ela. Qualquer descontinuidade na carepa (uma trinca, um risco, uma borda cortada) cria uma célula galvânica entre a carepa (cátodo) e o aço exposto (ânodo). A corrosão se concentra no aço exposto e solapa o revestimento por baixo, mesmo quando a superfície do revestimento ainda parece intacta.

2. Falha de aderência

Os revestimentos de proteção aderem ao aço em grande parte por ancoragem mecânica ao perfil de ancoragem da superfície. A carepa de laminação é relativamente lisa e não oferece o perfil de ancoragem angular que os revestimentos de alto desempenho exigem. Mesmo que um revestimento adira inicialmente, a ligação é com a carepa, e não com o aço. Quando a carepa trinca, corrói por baixo ou se desprende, o revestimento sai com ela.

3. Ataque de umidade na interface carepa–aço

A umidade e os cloretos que chegam ao aço por trincas na carepa corroem o aço na interface. Os produtos de corrosão ocupam mais volume do que o aço que substituem, levantando a carepa e o revestimento sobre ela. O resultado é empolamento, descascamento e solapamento que frequentemente começam em bordas e áreas danificadas.

Ponto-chave da especificação: SSPC-SP 10 / NACE No. 2 / ISO 8501-1 Sa 2½ (limpeza por jateamento ao metal quase branco) exige a remoção de toda a carepa de laminação, ferrugem e revestimento; apenas manchas leves são permitidas em até 5% de cada unidade de área. Todo grau de metal nu, incluindo SSPC-SP 6 (jateamento comercial), SSPC-SP 15 e SSPC-SP 11 (ferramenta elétrica ou pneumática), exige a remoção da carepa de laminação. Somente a SSPC-SP 2 e a SP 3 (St 2 / St 3) permitem que a carepa de laminação fortemente aderida permaneça.

Como identificar a carepa de laminação

A carepa de laminação tem uma aparência característica: uma superfície lisa, de cinza-azulada a preta, em aço novo ou recém-processado. Com a exposição às intempéries, começa a apresentar manchas cor de ferrugem em trincas e bordas. Indicadores de identificação:

• Coloração cinza-azulada ou cinza-escura em aço novo
• Aparência lisa e ligeiramente brilhante em comparação com o aço nu ou jateado
• Marcas de laminação no sentido da laminação
• Áreas irregulares em que a carepa já trincou ou descascou, geralmente em bordas e cantos
• Manchas de ferrugem em trincas ou danos mecânicos, sinal de que o aço sob elas está corroendo enquanto a carepa ao redor permanece intacta

Um teste pontual com sulfato de cobre é uma verificação simples de campo: o aço nu recebe uma camada de cobre, ao passo que a carepa de laminação não. Na prática de campo, a comparação com as fotografias do grau de ferrugem A da ISO 8501-1 (aço amplamente coberto por carepa de laminação aderente, com pouca ou nenhuma ferrugem) é a referência visual padrão.

Métodos de remoção da carepa de laminação

O método de remoção deve alcançar o grau de limpeza da especificação de revestimento do projeto. Os requisitos comuns são SSPC-SP 10 / Sa 2½ ou SSPC-SP 6 / Sa 2 para limpeza por jateamento, ou SSPC-SP 11 quando se usam ferramentas elétricas ou pneumáticas. Quatro métodos são usados na prática industrial:

Jateamento abrasivo (convencional)

O jateamento abrasivo (areia, granalha angular ou granalha esférica) é o método de referência tradicional para a remoção da carepa de laminação. Alcança com confiabilidade a SSPC-SP 10 ou a SP 5 e gera um perfil de ancoragem angular, normalmente na faixa de 40–100 µm, exigido pelos revestimentos de alto desempenho. Limitações: exige o confinamento do meio abrasivo, gera poeira e resíduo de abrasivo usado, geralmente requer permissões de trabalho a quente ou condições livres de gás em áreas perigosas e é logisticamente intenso na manutenção de campo em estruturas instaladas.

Bristle Blaster® (método de impacto sem abrasivo)

O Bristle Blaster® remove a carepa de laminação pelo impacto em alta velocidade de pontas de arame, e não por meio abrasivo. As pontas das cerdas, inclinadas para a frente e liberadas por uma barra aceleradora a uma velocidade de operação de cerca de 2.300 rpm, golpeiam o aço e rebatem. Como a carepa é quebradiça e o aço é dúctil, cada golpe fratura a carepa e deixa uma microcratera no aço, sem nenhuma granalha. Em aço com carepa de laminação, a ferramenta produz limpeza de superfície comparável a ISO 8501-1 Sa 2½ / SSPC-SP 10 e um perfil de ancoragem de 65–85 µm Rz em aço padrão em ensaios documentados. Os resultados variam conforme o grau do aço, o grau de ferrugem, a correia e a técnica; portanto, verifique sempre na ficha técnica do revestimento.

Vantagens sobre o jateamento na remoção da carepa de laminação: sem confinamento de abrasivo, sem descarte de meio usado e uso portátil em estruturas instaladas, dutos e plataformas offshore sem cabine de jateamento. O Bristle Blaster® Pneumatic é avaliado conforme ATEX (2014/34/EU, Categoria 2) para a zona 1 de gás (grupo IIA) e a zona 21 de poeira. Para pequenas áreas, veja como remover a carepa de laminação de pequenas áreas de aço; para o procedimento, veja como obter um resultado SSPC-SP 10 sem jateamento de areia.

Decapagem química

A decapagem ácida (SSPC-SP 8) dissolve a carepa de laminação por imersão em ácido clorídrico ou sulfúrico. É eficaz para aço novo fabricado em oficina, mas não é prática para a manutenção de campo ou para estruturas instaladas. Exige neutralização e tratamento de efluentes e produz uma superfície limpa com pouco ou nenhum perfil de ancoragem, de modo que é necessária uma etapa separada de perfilagem antes de revestimentos de alta espessura.

Limpeza por chama

A limpeza por chama (historicamente a SSPC-SP 4) usa um maçarico oxicombustível para dilatar a carepa de laminação de forma diferenciada, de modo que ela trinque e se solte; a carepa solta é então removida com escova de aço. Não produz um grau de metal nu nem um perfil de ancoragem adequado a sistemas de revestimento de alto desempenho, apresenta risco de incêndio e pode deformar seções finas. Hoje raramente é usada em trabalhos de revestimento de proteção. As diferenças entre os mecanismos de descarepação são tratadas em descarepação mecânica da carepa de laminação.

Escolhendo o método certo para a sua aplicação

Verificação: como confirmar que a carepa de laminação foi totalmente removida

Após o tratamento, a remoção da carepa de laminação é verificada por três checagens usadas em conjunto:

• Avaliação visual: compare a superfície tratada com as fotografias de referência da ISO 8501-1 para o grau de ferrugem original (grau A para aço novo com carepa de laminação). Não deve restar carepa cinza-azulada, apenas o cinza fosco do aço limpo e perfilado.
• Medição do perfil de ancoragem: use fita réplica (Método C da ASTM D4417) lida com um micrômetro calibrado, ou um micrômetro de profundidade (Método B). Um perfil bem abaixo da faixa esperada para o método pode indicar carepa deixada no lugar.
• Teste de sais solúveis: mesmo após a remoção da carepa de laminação, podem restar sais solúveis (cloretos, sulfatos). Use o método do patch de Bresle (ISO 8502-6 com ISO 8502-9) e compare com o limite da especificação do revestimento. A Marinha dos EUA, por exemplo, admite no máximo 3 µg/cm² de cloreto para serviço em imersão e 5 µg/cm² para serviço atmosférico.

Para a verificação completa de um resultado de metal quase branco, veja nosso guia técnico completo da SSPC-SP 10 e, quanto ao lado dos resíduos e da exposição, remoção de carepa de laminação ambientalmente amigável.

Precisa de ajuda para especificar o método certo de remoção da carepa de laminação?

Nossa equipe técnica pode analisar a condição do seu substrato, a especificação do revestimento e as restrições do local, e recomendar a configuração de ferramenta e o protocolo de verificação adequados ao seu projeto.

Perguntas frequentes

É possível pintar sobre a carepa de laminação?

Não em qualquer sistema de revestimento destinado à proteção anticorrosiva de longo prazo. Os revestimentos aplicados sobre a carepa de laminação aderem à carepa, e não ao aço, e falham quando a carepa trinca, corrói por baixo ou se desprende. Os fabricantes de revestimentos especificam um grau de metal nu para sistemas de alto desempenho, normalmente Sa 2½ / SSPC-SP 10 ou o indicado na ficha técnica do produto.

A carepa de laminação é o mesmo que ferrugem?

Não. A carepa de laminação se forma durante a fabricação do aço, nas temperaturas de laminação a quente, e é composta por wustita, magnetita e hematita. A ferrugem se forma por corrosão eletroquímica à temperatura ambiente, na presença de umidade e oxigênio. A carepa de laminação existe antes de qualquer corrosão; é um produto do processo de laminação a quente, e não da exposição em serviço.

A carepa de laminação previne a corrosão?

Não. A carepa de laminação intacta parece protetora, mas é catódica em relação ao aço nu e acelera a corrosão localizada em qualquer descontinuidade. Na prática, a carepa de laminação sempre tem trincas, áreas finas e danos, especialmente em bordas, pés de solda e cantos. Esses pontos se tornam locais de início de corrosão localizada que solapa a carepa ao redor e qualquer revestimento aplicado sobre ela.

Qual é o melhor método mecânico para remover a carepa de laminação?

Para áreas localizadas, uma ferramenta de impacto, como uma ferramenta rotativa de cerdas. Ela fratura a carepa quebradiça e deixa um perfil de ancoragem de 65–85 µm Rz na mesma passada em ensaios documentados, de modo que o aço fica pronto para revestimento sem um segundo processo. Esmerilhadeiras e escovas de aço tendem a polir a carepa. Para carepa pesada, primeiro um disco Tercoo® e, depois, o acabamento com cerdas.

Qual é a velocidade de remoção da carepa de laminação de um Bristle Blaster®?

A MontiPower documenta cerca de 1,1 m² por hora com um Bristle Blaster® de correia única em tubo API 5L X42 com grau de ferrugem B, e cerca de 3 m² por hora em superfícies planas com o Ultimate Electric Double. As taxas em carepa de laminação completa variam com o grau do aço, a condição da carepa e a técnica. Para fabricação nova em grandes áreas, o jateamento automatizado com granalha é mais econômico.

Como remover a carepa de laminação localmente de forma ambientalmente amigável?

Mecanicamente, sem meio abrasivo: sem granalha usada para descartar, sem sílica do abrasivo, sem água nem produtos químicos e, essencialmente, apenas a própria carepa removida como resíduo. Sem abrasivo não significa sem poeira, porque a carepa removida ainda se torna partículas; por isso, capture-a com uma coifa de extração de poeira e use EPI adequado. As ferramentas Cordless acrescentam a operação a bateria na plataforma CAS.