Dr. Prepper — Edição 3
Definindo normas de preparação mecânica de superfícies com ferramentas elétricas
Nesta 3.ª edição do Dr. Prepper, convidamos Roman Dankiw e Daniel Fosdike a compartilhar seus conhecimentos e sua experiência.
Roman Dankiw é Principal Inspection Consultant na Asset Inspection Consultants Pty LTd, em Adelaide, e Daniel Fosdike é Senior Structural Engineer da ASC Shipbuilding, em Adelaide, Austrália.
Este ‘RED PAPER’ examina os métodos mecânicos atuais de preparação de superfícies com ferramentas elétricas e as normas aplicáveis, a fim de ajudar a definir requisitos para aplicadores, com métodos de inspeção menos onerosos e mais simples.
O RED PAPER regular da MontiPower®. Repleto de fatos interessantes - e indispensáveis - sobre a preparação de superfícies mais otimizada desde 1987.
A limpeza de superfícies de aço com ferramentas elétricas antes da aplicação do revestimento é permitida em determinadas circunstâncias em projetos de construção naval. Particularmente quando o jateamento abrasivo representa riscos para equipamentos elétricos e mecânicos instalados in situ, quando o acesso para o jateamento abrasivo é restrito, ou para pequenos reparos pontuais.
O requisito da especificação para superfícies preparadas mecanicamente (Power tool Clean) é que a superfície atenda ao grau St3 da AS 1627,2 e apresente um perfil de superfície angular consistente de 50-100 mícrons nas áreas críticas (porões, tanques imersos). Esse requisito visa garantir que as áreas preparadas não fiquem polidas, conforme a recomendação do fabricante da tinta.
A norma de limpeza com ferramentas elétricas especificada na AS1627.2 St3
, não especifica um perfil de superfície propriamente dito e remete a descrições de limpeza com padrões fotográficos como auxílio visual.
Medir o perfil de superfície com fita réplica (Testex)
em inúmeras áreas de reparo localizadas implica um processo de inspeção oneroso e trabalhoso. São necessários inúmeros reparos pontuais nos espaços de porões e tanques imersos devido a danos no revestimento sofridos durante a construção e nas juntas de consolidação.
O jateamento abrasivo não é viável nesses espaços devido às máquinas e equipamentos instalados, e a extração de poeira/abrasivo possível em espaços restritos é limitada.
Foram realizados ensaios em chapas de diferentes graus de material e com diferentes métodos de preparação por limpeza com ferramentas elétricas, para comparar as leituras da fita réplica com a aparência visual e a textura. Foi aplicado um revestimento de aproximadamente 200-300 mícrons de epóxi alumínio resistente à abrasão, utilizado nos porões e nas praças de máquinas. Esse revestimento foi posteriormente avaliado com ensaios de aderência por tração (pull-off) para verificar o desempenho de aderência do revestimento sobre as superfícies preparadas de formas diferentes.
As chapas de ensaio (aproximadamente 200mm x 200mm x 5mm) foram preparadas a partir de 3 graus de material diferentes utilizados no projeto. Elas têm propriedades de dureza diferentes, o que normalmente afeta o grau de limpeza necessário:
A condição inicial das chapas era Grau A-B segundo a AS 1627 Part 4, e elas foram preparadas com ferramentas rotativas utilizando 3 discos abrasivos diferentes, para obter um perfil de superfície aproximado de 50 mícrons medido com fita réplica:
ESMERILHADEIRA DISCO DE LIXA
GRÃO #36
DISCO FLAP ESMERILHADEIRA
GRÃO #40
CORREIA BRISTLE BLASTER®
As chapas dos 3 graus de material diferentes foram submetidas aos 3 discos abrasivos diferentes, tendo sido colocado um comparador de jato abrasivo para obter uma noção da sensação textural ao tato, e não apenas visual.
Após a preparação, as superfícies foram revestidas com 200-300 mícrons do revestimento epóxi alumínio resistente à abrasão. Três dollies de ensaio de tração foram colados ao revestimento curado (após uma semana).
As 9 chapas foram submetidas a ensaios de aderência por tração
, com a maioria das falhas ocorrendo de forma coesiva no revestimento e uma pequena porcentagem, inferior a <20% da área dos dollies, apresentando falhas adesivas nas superfícies preparadas, para cada método de preparação.
Os valores de aderência ficaram bem acima do requisito mínimo de 5 Mpa para o revestimento em todos os métodos de preparação. A Bristle Blaster® apresentou menor variação dos valores de aderência por tração do que os outros 2 métodos (ver gráfico). A Bristle Blaster® apresentou uma variação de aproximadamente 2-3Mpa, enquanto as variações da esmerilhadeira com grão #36 e da esmerilhadeira com disco flap #40 foram maiores (aproximadamente 5Mpa).
Ao comparar os métodos de preparação e os valores de aderência entre os 3 grupos de material diferentes, os valores de aderência do DH 36 situaram-se nas faixas de aderência mais baixas, enquanto os valores de aderência por tração dos materiais de grau 250 e DH 55 situaram-se nas faixas mais altas.
Os valores de perfil
de superfície da
BRISTLE BLASTER® ficaram consistentemente acima de 50 MÍCRONSJá os outros métodos apresentaram perfis medidos entre 30- 40 mícrons, abaixo da recomendação do fabricante.
No entanto, os perfis medidos mais baixos dos discos de esmerilhamento ainda foram capazes de produzir valores de aderência conformes.
As normas de limpeza com ferramentas elétricas especificadas pelo fabricante da tinta indicam as seguintes como aceitáveis para reparos pontuais ou localizados:
PT(JSRA SPSS:1984)-
SSPC-SP11-
No entanto, algumas especificações de revestimento para construção naval indicam como norma aplicável para limpeza com ferramentas elétricas a AS1627.2 St3 (ISO 8501-1), o que não é coerente com as recomendações do fabricante do revestimento.
Ao comparar as 3 normas, apenas a SSPC-SP11 especifica um valor mínimo de perfil de superfície de 1 mill (25 mícrons).
A seção 3,4 da SSPC-SP11 apresenta métodos de preparação de superfícies mais definidos para produzir um perfil de superfície e remete ao uso de fita réplica para medir o perfil de superfície, conforme detalhado na seção A.6. As imagens do padrão visual (VIS-3) são coerentes com as descrições, e a qualidade das fotografias de preparação é muito boa.
A JSRA SPSS também apresenta fotografias de boa qualidade, coerentes com as descrições de preparação de superfícies, porém sem qualquer menção a valores de perfil de superfície.
Na comparação dos métodos de preparação de superfícies utilizados no ensaio, o disco Bristle Blaster® proporcionou o melhor perfil de superfície e uma textura de superfície mais consistente do que os discos flap rotativos e os discos de lixa. A Bristle Blaster® é mais adequada para preparar soldas e bordas, pois as pontas de arame são mais flexíveis para acompanhar formas e contornos.
As aparências visuais nas normas de preparação mecânica ISO 8501-1, SSPC-SP11 e JSRA SPSS são significativamente diferentes, em especial na ISO 8501-1, em que a descrição da preparação St3, comparada com a imagem
não é coerente com ‘limpeza muito minuciosa que produz um brilho metálico’.
Os discos rotativos e de lixa proporcionaram um perfil menor em comparação com a Bristle Blaster®, mas visualmente pareciam mais claros e brilhantes, o que indica um efeito de polimento maior.
Os resultados dos ensaios de aderência por tração não mostram uma correlação clara entre os valores de aderência por tração dos 3 métodos de preparação e a altura do perfil (mícrons), conforme mostrado na figura 11, a não ser que a faixa (dispersão) dos valores de aderência foi mais estreita para a Bristle Blaster® em comparação com os discos de esmerilhamento.
Os valores de aderência entre os 3 graus de material diferentes não apresentaram agrupamentos distintos, exceto pelo material DH36, que apresentou a faixa mais baixa de valores de aderência em todos os métodos de preparação. Não foi possível deduzir uma explicação clara para o fato de os materiais de grau 250 e DH55 produzirem valores de aderência mais altos do que o DH36, considerando que o material de grau 250 é de dureza mais baixa, enquanto o DH55 é o grau mais duro.
A aparência da superfície obtida com a Bristle Blaster® se assemelha muito ao comparador de jato abrasivo e aos valores de perfil de superfície medidos nas chapas de ensaio.
A Bristle Blaster® foi capaz de produzir um perfil consistente que atende à especificação de revestimento para construção naval em aço nu, além de propriedades de aderência do revestimento mais consistentes em diversos graus de material, e é mais adequada para soldas e contornos.
Os padrões fotográficos SSPC, AS/ISO e JSRA diferem amplamente das aparências observadas nos ensaios.
A norma SSPC-SP11 e as imagens fotográficas correspondentes da SSPC-VIS 3 oferecem maior capacidade de avaliação visual das superfícies preparadas, graças a imagens mais representativas e a informações mais detalhadas contidas nos padrões fotográficos.
As especificações de revestimento para construção naval precisam ser redigidas de forma coerente
com as recomendações do fabricante do revestimento, para garantir consistência e clareza nos critérios de aceitação das preparações de superfície. O padrão fotográfico da ISO 8501-1 não é considerado apropriado para uso em substituição à SSPC-SP11 ou à JSRA SPPS, pois a qualidade fotográfica da limpeza St3 com ferramentas elétricas não é coerente com a sua descrição de ‘limpeza muito minuciosa que produz um brilho metálico’. A textura obtida com a Bristle Blaster® se assemelha muito ao comparador de jato abrasivo e pode ser usada em substituição à fita réplica na avaliação do perfil de preparação de superfícies em reparos localizados ou pontuais em aço nu.
Roman Dankiw, Principal Inspection Consultant da Asset Inspection Consultants Pty LTd, Adelaide.Roman tem mais de 35 anos de experiência em inspeção na construção e manutenção de navios, submarinos, instalações de petróleo e gás, oleodutos e estruturas civis. Sua empresa, a Asset Inspection Consultants, presta serviços de inspeção à indústria. Roman possui certificações de inspeção em revestimentos (NACE nível 3), soldagem (WTIA, IIW), equipamentos sob pressão (AICIP) e Fireproofing & Insulation (Icorr nível 2). Roman é presidente do recém-reformulado ACA Defence Technical Group e ex-presidente nacional da ACA (2010).
Daniel Fosdike, Senior Structural Engineer da ASC Shipbuilding, Adelaide, Austrália.Daniel é o engenheiro sênior de materiais e revestimentos da ASC Shipbuilding e contribuiu de forma decisiva para a coleta e a compilação dos dados técnicos deste artigo.
Nessa função, Daniel é responsável pela prevenção da corrosão nos contratorpedeiros de defesa aérea da classe Hobart, atualmente em construção para a Marinha Real Australiana. Daniel é copresidente do ACA Defence Technical Group e membro do comitê da filial ACASA. Daniel também é inspetor de revestimentos NACE nível 3.
REFERÊNCIAS:
AS1627.2- Acabamento de metais - Preparação e pré-tratamento de superfícies Parte 2: Limpeza com ferramentas elétricas.
AS3894.5- Ensaios em campo de revestimentos de proteção, método 5: Determinação do perfil de superfície.
ISO 4624- Tintas e vernizes - Ensaio de aderência por tração (pull-off).
Japanese Shipbuilding Research Association (JSRA)- Norma para a preparação de superfícies de aço antes da pintura
The Society for Protective Coatings - Especificação de preparação de superfícies n.º 11 - Limpeza com ferramentas elétricas até o metal nu.