A galvanização conforme por imersão a quente de produtos de aço e ferro fundido

A ideia do revestimento galvanizado é proteger o ferro e o aço subjacentes contra corrosão, sendo recomendado que os aspectos de estética ou decoração sejam considerados secundários. Quando tais aspectos secundários também forem importantes, é altamente recomendável que o galvanizador e o cliente cheguem a um acordo no que diz respeito ao padrão de acabamento que pode ser obtido no ferro e aço (no todo ou em parte), considerando-se a variedade de materiais usados para formar o produto.

Isso é particularmente importante quando o padrão de acabamento requerido está além daquele estabelecido na norma e deve-se observar que a rugosidade e a suavidade são termos relativos e a rugosidade dos revestimentos nos produtos galvanizados após a fabricação difere daquela de produtos submetidos à limpeza mecânica, como chapas, tubos e fios galvanizados. Na prática, não é possível estabelecer uma definição de aparência e acabamento abrangendo todos os requisitos.

Os materiais revestidos pelo processo de galvanização por imersão a quente podem apresentar variações em seu aspecto superficial. Por exemplo, o aspecto acinzentado localizado ou generalizado, bem como as diferenças de brilho, tonalidade ou de cristalização do revestimento de zinco, não podem ser motivo de rejeição. A composição química do aço-carbono interfere nas características do revestimento de zinco, sobretudo no tocante ao brilho, à espessura e à rugosidade.

Por exemplo, a presença de elementos como silício (Si) e fósforo (P) prolonga a reação entre o ferro e o zinco fundido, durante o processo de galvanização por imersão a quente. Isso, por sua vez, pode provocar desuniformidade no brilho e na rugosidade do revestimento. É também relevante na formação do revestimento de zinco o modo como o aço sofreu a laminação, se a quente ou a frio.

Assim sendo, ao confeccionar os produtos, o cliente dos serviços de galvanização deve levar em conta esses fatores, caso tenha critérios especiais quanto à espessura, rugosidade ou nuanças no brilho do revestimento. Excesso de zinco, inclusão de fluxo e corrosão branca somente devem ser considerados motivos de rejeição se comprometer a funcionalidade e/ou a durabilidade do material.

Quando houver risco de empenamento, devem ser estabelecidos entre as partes interessadas os níveis de aceitação. O empenamento pode ocorrer devido ao alívio de tensão do metal-base; à conformação mecânica; à geometria da peça; e dos conjuntos soldados com diferentes espessuras ou materiais.

Durante o processo normal de proteção do material-base, o zinco sofre as ações do meio ambiente, transformando-se em óxido de zinco e posteriormente em hidróxido de zinco, conhecido como corrosão branca. Esta não é prejudicial à durabilidade do material, quando não diminuir a espessura do revestimento abaixo do especificado na norma.

As áreas não revestidas da peça em aço-carbono, menores ou iguais a 8 mm², são protegidas catodicamente. Para ferro fundido, as áreas devem ser menores ou iguais a 2 mm². Os aços e ferros fundidos altamente reativos, além de produzirem revestimentos mais espessos, tendem a adotar uma aparência cinza fosca, em vez de revestimento brilhante típico.

A diferença na aparência é resultado do rápido crescimento intermetálico zinco-ferro. Este crescimento da camada intermetálica não pode ser controlado pelo galvanizador. Entretanto, se ele souber de antemão a composição do aço, ele pode utilizar alguns controles de processo para minimizar esse efeito.

A composição química da superfície do aço tem efeito considerável sobre sua reatividade, quando imerso no zinco fundido. A espessura do revestimento e aparência produzida pela galvanização por imersão a quente a temperaturas normais entre 445 °C a 455 °C são influenciadas pelo silício e, em determinadas circunstâncias, mas menos frequentemente, pelo teor de fósforo do aço.

É também possível que o silício e o fósforo ajam em combinação, podendo assim resultar em um aço-carbono muito reativo. Consequentemente determinadas composições da superfície do aço e ferro fundido podem conseguir uma qualidade mais consistente de revestimento no que diz respeito à aparência, espessura e rugosidade. A norma fornece um guia de composições enviadas para a galvanização, que não representa uma garantia para o desenvolvimento de revestimentos mais uniformes, visto que existe a influência de outras características de composição ou de fabricação; por exemplo, particularmente na variação da composição da solda, existe uma influência na espessura e na aparência do revestimento de zinco/liga zinco-ferro.

O fósforo na composição química da superfície de aço e ferro fundido também tem um efeito sobre sua reatividade com o zinco fundido. Desta forma, para controle deste aspecto e limite do efeito no revestimento, o fósforo deve ser < 0,02% e, se possível, < 0,01%. Excesso de fósforo resulta em um revestimento frágil/quebradiço (> 300 μm) que está sujeito a danos mecânicos.

Recomenda-se que um certificado de análise química do aço seja obtido do fornecedor, ou a composição química (silício e fósforo) do aço especificada, principalmente quando grandes quantidades de material forem galvanizadas. Na prática, não é possível para um galvanizador monitorar a composição química do aço do material recebido e, na maioria dos casos, esta informação não é fornecida.

No processo de fabricação do aço ao alumínio ou ao silício, estes elementos são usados para remover o oxigênio e os contaminantes do aço. Isto é definido como aço acalmado ao alumínio ou aço acalmado ao silício. O efeito é que o aço acalmado ao alumínio tem baixo teor de silício e mais alumínio. Com aço acalmado ao silício o inverso se aplica.

O aço acalmado ao alumínio (Si entre 0,01% a 0,04%) tende a ser menos reativo quando imerso no zinco fundido. O aço acalmado ao silício, Si > 0,05%, é mais reativo e, portanto, deve ser controlado pela forma de especificação do aço. O alumínio no aço tem pouco efeito na reatividade com zinco fundido.

A NBR 6323 de 07/2016 – Galvanização por imersão a quente de produtos de aço e ferro fundido – Especificação estabelece os requisitos para a galvanização por imersão a quente de produtos de aço e ferro fundido pelo processo não contínuo. Esta norma não se aplica às seguintes condições: galvanização contínua por imersão a quente de chapas, fios e telas trançadas ou soldadas; galvanização por imersão a quente de tubos em plantas automatizadas; galvanização por imersão a quente de outros produtos para os quais existam normas específicas.

Esta norma não abrange os pós-tratamentos sobre o revestimento de produtos galvanizados por imersão a quente. Esta norma não especifica os procedimentos relacionados aos critérios de segurança, saúde e preservação do meio ambiente. É necessário que o executor possua conhecimento adequado destes procedimentos, métodos, manuseio e utilização dos produtos, que garantam a sua integridade e a preservação do meio ambiente, de acordo com a legislação vigente.

O zinco, quando fundido para composição do banho, utilizado no processo de galvanização por imersão a quente, deve ter pureza maior ou igual a 98%. Fica a critério do galvanizador adicionar elementos de liga ao banho de zinco. O uso destes elementos é permitido, desde que a composição química do banho de galvanização atenda ao grau de pureza estabelecido na norma.

Em casos de aplicação onde a composição do zinco no banho seja inferior a 98%, estes casos não são objetos desta norma. Para fins de condução de água para consumo humano, o teor máximo de elementos pesados não pode ultrapassar os limites da tabela abaixo.

Para ferro fundido maleável, a composição do zinco no banho a ser usado deve ser de no mínimo 99,50%. Nas peças em aço-carbono, convém que o projeto do produto e os materiais usados permitam uma boa preparação da superfície, pois isso é essencial para a produção de um revestimento de alta qualidade.

Para isso, resumidamente, é importante que os produtos sejam enviados ao galvanizador conforme a seguir: com ventilação adequada nas montagens enclausuradas, para evitar explosões; onde necessário, com perfurações apropriadas para se evitarem bolsões de ar, que possam resultar em superfícies não galvanizadas e material flutuando no zinco; com cordões de solda livres de escória e de fluxo. Os respingos devem ser em quantidades mínimas.

As peças soldadas com alumínio ou que tenham insertos de alumínio devem ser rejeitadas devido ao fato de que estes metais reagirão com o zinco durante o processo de galvanização e serão destruídos (para exemplo, ver Anexo E); que as estruturas fabricadas tenham os cantos rebarbados para permitir o fluxo e a drenagem livre do zinco durante o processo de imersão e extração do banho de zinco; isenção de pintura (com exceção da pintura solúvel em água) presente na superfície dos produtos; que as estruturas sejam dimensionadas de forma a minimizar a ocorrência de distorções durante o processo de galvanização por imersão a quente.

Um exemplo do que deve ser evitado pode ser visto na Figura A.15 na norma, onde pode ser observado um conjunto soldado de chapas de espessuras diferentes. Os materiais que forem danificados mecanicamente ou distorcidos em consequência de soldagem devem ser excluídos do lote, devendo então ser reparados ou substituídos antes da galvanização.

Não é permitido que qualquer material não ferroso passe pelo processo, com exceção do bronze e do cobre. A influência dos elementos químicos silício e fósforo nas ligas de aço sobre o acabamento dos respectivos revestimentos pode ser visualizada no Anexo B da norma.

Os aços estruturais normalmente não são fragilizados pela absorção do hidrogênio durante a decapagem, e o hidrogênio remanescente (se houver), em geral, não afeta os aços estruturais. Com aços estruturais, o hidrogênio absorvido é liberado durante a galvanização por imersão a quente.

Os aços com dureza superior a 34 HRC podem apresentar problema de absorção do hidrogênio durante a preparação da superfície com ácidos. As soldas e a zona afetada termicamente (heat affected zone – HAZ) dos aços estruturais normalmente não ultrapassam um valor de dureza de 34 HRC. Consequentemente, tais zonas normalmente não são fragilizadas pela absorção do hidrogênio durante a decapagem.

Para as peças em ferro fundido, convém que o projeto do produto e os materiais usados permitam uma boa preparação da superfície, pois isso é essencial para a produção de um revestimento de alta qualidade (ver Anexos A e B). Convém que as peças fundidas estejam livres de porosidade superficial, molde mole, sinterização do metal, casca de recozimento, óleo, graxa e outros defeitos/impregnações que dificultem a galvanização.

Caso não estejam, recomenda-se a limpeza por desengraxe e/ou jateamento com granalha de aço, que deve ser aplicado sobre superfícies de peças fundidas, em grau Sa 2 ½ ou superior, e inspecionadas. Na falta de um padrão visual adequado, pode-se utilizar a ISO 8501-1. Após, fazer uma limpeza final por decapagem química apropriada, para remover depósitos de areia de molde, grafite ou grafite de recozimento da superfície do ferro fundido, a fim de garantir um revestimento de boa aparência e operabilidade.

A grafite exposta na superfície de peças de ferro fundido e o resíduo em pó, oriundo da máquina de limpeza, interferem na decapagem e fluxagem do metal fundido, pois contaminam os banhos e interferem na galvanização. A limpeza de superfícies de formatos complexos pode ser realizada por empresas de galvanização especializadas.

Os devidos cuidados devem ser tomados no projeto de seções de ferro fundido. As pequenas peças fundidas de formato simples e seção transversal sólida não apresentam problemas para a galvanização, desde que o material e as condições da superfície sejam adequados.

Recomenda-se que as peças fundidas maiores tenham um projeto equilibrado com espessuras de seções uniformes, para evitar distorções e trincas devido à tensão térmica. Convém que grandes raios de arredondamento e números de modelo sejam usados e cantos vivos e rebaixos profundos sejam evitados.

As peças em ferro fundido com acabamento rugoso em sua superfície podem resultar em revestimentos galvanizados mais espessos do que em componentes laminados. Para isto, o controle da rugosidade pode ser necessário antes da decapagem.

No processo normal de limpeza, os ferros fundidos não são fragilizados pela absorção do hidrogênio durante a decapagem, e o hidrogênio remanescente (se houver), em geral, não afeta os ferros fundidos. Todavia, o excesso de tempo de limpeza por granalha e/ou decapagem ácida e o reprocessamento da peça podem levar os ferros fundidos ao processo de fragilização, principalmente quando utilizados em baixas temperaturas.

As informações para o serviço de galvanização ou as informações essenciais do cliente são as seguintes: a massa total dos produtos a serem galvanizados; a descrição do produto; o número desta norma registrado na ordem de compra; e os requisitos especiais, caso necessário. As peças devem ter projeto, soldagem e acabamento adequados.

Devem estar preparadas para facilitar a passagem do zinco fundido por toda a superfície e drenagem, durante a imersão e extração do banho, conforme exemplificado no Anexo A. O cliente deve informar: a composição química e quaisquer propriedades do metal-base que possam interferir na galvanização por imersão a quente; as especificações que alertem sobre a obrigatoriedade de marcações (alto ou baixo-relevo, tipagens, gravações, etc.) que devam aparecer na superfície já galvanizada; um desenho ou outro meio de identificação das áreas em que irregularidades na superfície, como excessos de zinco ou marcas de contato, tornarem o produto revestido inaceitável para a finalidade a que se destina; uma amostra ou outro meio de determinar o acabamento requerido, incluindo espessura de revestimento que fuja ao especificado como aceitável nesta Norma, bem como pós-tratamentos especiais; o galvanizador não é obrigado a assumir esse serviço; critérios de inspeção e amostragem (ver Anexo C).

Os critérios especiais devem ser previamente acordados. Devem ser incluídas as espessuras de camada fora das estabelecidas nas tabelas da norma e devem ser previamente acordadas. Ambas as partes (cliente e galvanizador) devem considerar os itens listados a seguir, que interferem no resultado final da galvanização: a composição química do aço e do ferro fundido (para exemplo, ver Anexo B); as condições da superfície do aço e do ferro fundido (para exemplo, ver Anexo A); o projeto do produto (tamanho, peso e formato) (para exemplo, ver Anexo A); as tensões no produto (para exemplo, ver Anexo A); e o método de galvanização praticado.

Cabe ao galvanizador, quando previamente solicitado, fornecer os seguintes dados: o método usado para retocar áreas não revestidas; um certificado de qualidade do revestimento de zinco, contendo os aspectos avaliados, acordados de antemão. O somatório das áreas a serem retocadas não pode ultrapassar 0,5% da área total da peça galvanizada, sendo que cada área individualmente não pode ultrapassar 10 cm².

Caso ultrapasse esses limites, a peça deve ser novamente galvanizada, a menos que acordado em contrário entre cliente e o galvanizador. Em áreas com falhas no revestimento de zinco dentro dos limites citados pode ser realizado o retoque, com no mínimo 100 μm e utilizando-se um dos seguintes processos: aspersão térmica – metalização; e tinta com teor mínimo de 85% de zinco, na película seca.

A superfície a ser retocada deve estar isenta de óleo, graxas, oxidação e umidade, e deve ser livre de elementos prejudiciais ao processo de retoque. As áreas retocadas podem apresentar diferenciação na coloração, não sendo passíveis de rejeição.

Para conexões em ferros fundidos maleáveis, não é permitido retoque no revestimento defeituoso. Para as demais peças em ferro fundido, este retoque de revestimento deve ser acordo entre galvanizador e cliente.