Caso 01
Juntas de flange com molas de pré-carga (oil & gas, química, alimentação)
Ensaio de corrosão
sob tensão
Ensaio de imersão em cinco meios corrosivos sobre empilhamentos 6×1 comprimidos a 80% do curso, a 80 °C e 40 °C. Mede a vida útil até à fratura, expressa em horas (limite 2.500 h). Reflete o cenário real de molas sob pré-carga permanente — juntas de flange, válvulas, embraiagens.
Recipiente selado com empilhamento 6×1 comprimido no seu interior, submerso na solução corrosiva.
Carga
80% curso
T° ensaio
80 °C · 40 °C
Meios
5 soluções
Limite
2.500 h
— É o cenário habitual de
Caso 02
Válvulas com fecho por molas de prato
Caso 03
Conjuntos pré-tensionados que permanecem sob carga toda a sua vida útil
Caso 04
Qualquer mola de prato a trabalhar como mola de força estática
01
Preparação do ensaio
Montagem das peças: Empilhamentos 6×1 (seis molas de prato em série, contrapostas segundo DIN 2093) com compressão inicial a 80% do curso através de guia interior. Cada empilhamento é introduzido num recipiente de vidro selado. Enche-se o recipiente com a solução corrosiva, submergindo o empilhamento por completo.
Câmaras e temperaturas: primeiro ensaio a 80 °C — condição mais severa, acelera o processo corrosivo. Segundo ensaio a 40 °C — só se repete para as combinações que sofreram fratura a 80 °C, dado que a menor temperatura a taxa de corrosão diminui e os resultados só podem ser iguais ou melhores.
Procedimento: exame visual diário, renovação da solução de 2 em 2 semanas. O ensaio dá-se por concluído quando se fratura uma peça do empilhamento ou ao atingir as 2.500 h sem fratura. Cada combinação repete-se várias vezes; toma-se o pior tempo como resultado.
02
Resultados do ensaio a 80 °C
Vida útil até à fratura · compressão a 80% · limite 2.500 h
| Mola · Material · Acabamento | Água do marDIN 50905 | MgCl₂ 40%cloreto de magnésio | NaCl 3%cloreto de sódio | NaOH 0,1Nhidróxido de sódio | C₈H₈O₇ 0,1Mácido cítrico |
|---|---|---|---|---|---|
| — Aços inoxidáveis sem revestimento | |||||
| C-63 · 1.4310 · Estampado · Rectificado | >2500 | 356 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| C-63 · 1.4310 · Shot peened | >2500 | 429 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| B-80 · 1.4310 · Estampado · Rectificado | >2500 | 1968 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| C-63 · 1.4568 · Estampado · Rectificado | >2500 | 140 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| C-63 · 1.4568 · Shot peened | >2500 | 140 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| C-63 · 1.4568 · Shot peened · Kolsterised | 284 h | 2177 h | >2500 | >2500 | >2500 |
| — Aço 51CrV4 com revestimentos | |||||
| 51CrV4 · Galvanizado amarelo | 912 h | >2500 | >2500 | >2500 | 68 h |
| 51CrV4 · Galvanizado transparente | 1129 h | >2500 | >2500 | >2500 | 68 h |
| 51CrV4 · Dacromet | >2500 | >2500 | >2500 | >2500 | 891 h |
| 51CrV4 · Geomet | >2500 | >2500 | >2500 | >2500 | 891 h |
| 51CrV4 · Delta Tone + Delta Seal | 620 h | >2500 | 738 h | >2500 | 526 h |
| 51CrV4 · Pintura diluída em água | 1057 h | 837 h | 45 h | >2500 | 380 h |
| 51CrV4 · Oleado | 837 h | >2500 | 360 h | >2500 | 262 h |
— Leitura por meio
01
NaOH 0,1N
Todos os empilhamentos superam as 2.500 h sem fratura, mesmo aqueles cujo revestimento se dissolveu por completo (a pintura diluída em água dissolveu-se em 2 dias, mas a peça não fraturou). Em meios com pH > 10 forma-se uma camada de óxido/hidróxido protetora.
02
MgCl₂ 40%
Meio crítico para os aços inoxidáveis. O 1.4310 fratura entre 356 h e 1.968 h; o 1.4568 sem Kolsterised, em 140 h. A versão Kolsterised aguenta até 2.177 h, mas compensa piorando em água do mar (284 h).
03
Água do mar
A maioria dos aços inoxidáveis aguenta > 2.500 h, exceto o 1.4568 Kolsterised. Os revestimentos à base de zinco (galvanizado, Delta Tone, oleado) e a pintura começam a apresentar falhas.
04
NaCl 3%
Meio benigno sob carga para os inoxidáveis (> 2.500 h em todos os casos). Alguns revestimentos falham: pintura (45 h), oleado (360 h), Delta Tone (738 h).
05
Ácido cítrico 0,1M
Catastrófico para os revestimentos de zinco. Os galvanizados fraturam em 68 h. Dacromet e Geomet aguentam até 891 h. Os aços inoxidáveis superam as 2.500 h sem problemas.
03
Resultados do ensaio a 40 °C
Apenas combinações que fraturaram a 80 °C · restantes assumem-se > 2.500 h
Para avaliar o efeito da temperatura sobre a corrosão sob tensão, repete-se o ensaio a 40 °C unicamente sobre as combinações que fraturaram a 80 °C. As restantes assumem-se igualmente > 2.500 h, dado que a menor temperatura a taxa de corrosão só pode diminuir.
| Mola · Material · Acabamento | Água do marDIN 50905 | MgCl₂ 40%cloreto de magnésio | NaCl 3%cloreto de sódio | NaOH 0,1Nhidróxido de sódio | C₈H₈O₇ 0,1Mácido cítrico |
|---|---|---|---|---|---|
| — Aços inoxidáveis sem revestimento | |||||
| C-63 · 1.4310 · Estampado · Rectificado | >2500 | ||||
| C-63 · 1.4310 · Shot peened | >2500 | ||||
| B-80 · 1.4310 · Estampado · Rectificado | >2500 | ||||
| C-63 · 1.4568 · Estampado · Rectificado | >2500 | ||||
| C-63 · 1.4568 · Shot peened | >2500 | ||||
| C-63 · 1.4568 · Shot peened · Kolsterised | >2500 | >2500 | |||
| — Aço 51CrV4 com revestimentos | |||||
| 51CrV4 · Galvanizado amarelo | >2500 | 45 h | |||
| 51CrV4 · Galvanizado transparente | >2500 | 284 h | |||
| 51CrV4 · Dacromet | >2500 | ||||
| 51CrV4 · Geomet | >2500 | ||||
| 51CrV4 · Delta Tone + Delta Seal | >2500 | >2500 | >2500 | ||
| 51CrV4 · Pintura diluída em água | 834 h | 694 h | 116 h | 1917 h | |
| 51CrV4 · Oleado | >2500 | >2500 | 356 h | ||
· Células vazias: não ensaiado a 40 °C porque já superou as 2.500 h a 80 °C.
— Leitura a 40 °C
01
A 40 °C, muitos materiais que falharam a 80 °C passam a superar as 2.500 h. A temperatura é um dos fatores mais determinantes na corrosão sob tensão.
02
As peças oleadas, que deram o pior resultado em imersão livre, oferecem uma resistência razoável a 40 °C: só fraturam em ácido cítrico (356 h). A camada de óleo limita o contacto direto do meio durante o tempo em que a peça está sob carga, retardando a propagação de fissuras — ainda que não impeça a corrosão visual.
03
A pintura diluída em água continua a ser pouco fiável sob carga mesmo a 40 °C: fraturas a 694 h em MgCl₂ e 116 h em NaCl.
04
Dacromet e Geomet elevam o seu comportamento em ácido cítrico de 891 h (a 80 °C) para > 2.500 h (a 40 °C). O fator temperatura é crítico para estes revestimentos em meios ácidos.
Vamos falar do seu projeto?
Conte-nos o seu caso de utilização e a nossa equipa de engenheiros aconselhá-lo-á na escolha da solução ótima.
04
Comparativo · sem tensão vs. sob carga (80 °C)
As horas convertem-se à mesma escala B / M / P / MP para comparar diretamente
Para comparar diretamente os resultados do ensaio sob carga com os do ensaio sem tensão, as horas convertem-se à mesma escala qualitativa visual. A avaliação considera tanto a fratura como o estado visual da peça — uma que aguentou > 2.500 h mas acabou com corrosão grave não se considera apta para continuar a trabalhar.
— Conversão horas → escala
B
· > 2.500 h sem fratura · baixa corrosão
M
· 1.200 – 2.500 h ou manchas visíveis
P
· 300 – 1.200 h ou camada fina de corrosão
MP
· < 300 h ou camada espessa de corrosão
| Material / Revestimento | MgCl₂ 40% | NaCl 3% | NaOH 0,1N | Ácido cítrico | ||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| s/t | c/t | s/t | c/t | s/t | c/t | s/t | c/t | |
| C-63 · 1.4310 | ||||||||
| C-63 · 1.4310 · Shot peened | ||||||||
| B-80 · 1.4310 | ||||||||
| C-63 · 1.4568 | ||||||||
| C-63 · 1.4568 · Shot peened | ||||||||
| C-63 · 1.4568 · Shot peened · Kolsterised | ||||||||
| Galvanizado amarelo | ||||||||
| Galvanizado transparente | ||||||||
| Dacromet | ||||||||
| Geomet | ||||||||
| Delta Tone + Delta Seal | ||||||||
| Nickel plating | ||||||||
| Pintura diluída em água | ||||||||
| Oleado | ||||||||
s/t = sem tensão · c/t = com tensão a 80 °C
— Leituras-chave do comparativo
SCC
Inoxidáveis pioram sob carga em MgCl₂ 40%
1.4310 passa de M a P; 1.4568 passa de M a MP. A corrosão sob tensão manifesta-se com clareza.
Meio benigno
NaOH 0,1N mantém-se robusto sob carga
É o único meio onde a maioria das combinações mantém a sua avaliação ao passar de imersão livre a imersão sob carga.
Ácido + carga
O ácido cítrico piora alguns revestimentos sob carga
Delta Tone e oleado descem de qualidade. Os revestimentos de zinco são sensíveis à combinação ácido + tensão.
Top performers
Dacromet e Geomet são as proteções mais estáveis
Mantêm B em três meios sob carga. Só falham em ácido cítrico — esperável pela sua base de zinco.
05
Imagens do estado das peças após os ensaios
O aspeto visual da peça depois do ensaio é tão informativo como o dado de horas até à fratura. Uma peça que aguentou as 2.500 h mas apresenta um estado de corrosão avançado não deveria continuar a trabalhar na aplicação real: qualquer variação das condições reduziria drasticamente a sua vida útil.
Meio 01Água do mar
#01.01Aço inox
1.4568 · Estampado · Rectificado · shot peened
#01.02Aço inox tratado
1.4568 · Estampado · Rectificado · Kolsterised
#01.03Revestimento
Delta Tone + Delta Seal
#01.04Revestimento
Zincado mecânico + Cromado amarelo
#01.05Revestimento
Pintura diluída em água
Meio 02Cloreto de magnésio · MgCl₂ 40%
#02.01Aço inox
1.4568 · Estampado · Rectificado · shot peened
#02.02Aço inox tratado
1.4568 · Estampado · Rectificado · Kolsterised
#02.03Revestimento
Delta Tone + Delta Seal
Meio 03Cloreto de sódio · NaCl 3%
#03.01Aço inox
1.4568 · Estampado · Rectificado · shot peened
#03.02Aço inox tratado
1.4568 · Estampado · Rectificado · Kolsterised
#03.03Revestimento
Delta Tone + Delta Seal
#03.04Proteção
Oleados
#03.05Revestimento
Pintura diluída em água
Meio 04Ácido cítrico · 0,1 M (C₆H₈O₇)
#04.01Aço inox
1.4568 · Estampado · Rectificado · shot peened
#04.02Aço inox tratado
1.4568 · Estampado · Rectificado · Kolsterised
#04.03Revestimento
Delta Tone + Delta Seal
#04.04Proteção
Oleados
#04.05Revestimento
Zincado mecânico + Cromado amarelo
#04.06Revestimento
Pintura diluída em água
06
Preguntas frecuentes
01 Porque é que os aços inoxidáveis fraturam em MgCl₂ 40% sob carga se em imersão livre apenas se manchavam?
É o fenómeno de corrosão sob tensão (stress corrosion cracking, SCC), especificamente a sensibilidade dos aços inoxidáveis austeníticos aos cloretos. No ensaio sem tensão, os iões cloreto geram picadas superficiais mas o material aguenta. Sob compressão a 80%, essas picadas atuam como concentradores de tensão onde nucleiam e propagam fissuras transgranulares até à fratura completa. É por isto que a solução de MgCl₂ 40% é o meio padrão internacional para avaliar SCC em aços inoxidáveis — a sua agressividade sob carga é desproporcionadamente alta face à imersão livre.
02 Porque é que se ensaia a 80 °C e não à temperatura ambiente?
Porque a 80 °C a taxa de corrosão aumenta significativamente e o ensaio acelera, permitindo discriminar diferenças entre materiais em prazos razoáveis (semanas em vez de meses). Uma vez identificadas as combinações críticas a 80 °C, repetem-se a 40 °C para avaliar se a temperatura de serviço real é suficientemente baixa para manter a integridade da peça. Se uma combinação falha a 80 °C mas supera 2.500 h a 40 °C, é viável em aplicações a temperatura ambiente ou moderada.
03 Se a minha mola vai trabalhar sob carga permanente em água do mar à temperatura ambiente, que material escolho?
Para água do mar sob carga permanente, os inoxidáveis 1.4310 (Estampado ou Shot peened) e B-80 · 1.4310 são seguros: superam as 2.500 h a 80 °C sem fratura, o que implica vida indefinida à temperatura ambiente. O 1.4568 Kolsterised é a exceção a evitar — fratura a 284 h a 80 °C. Entre os revestimentos, Dacromet e Geomet sobre 51CrV4 também superam as 2.500 h em água do mar sob carga. Os galvanizados de zinco, Delta Tone, pintura e oleado podem ser opções de menor custo se a mola não for crítica.
04 O que significa "compressão a 80%" do curso?
O curso de uma mola de prato é a diferença entre a sua altura livre e a sua altura aplanada (totalmente comprimida). A compressão a 80% do curso significa que a peça está deformada até 80% da sua capacidade máxima de deflexão, gerando aproximadamente 80% da sua carga nominal. Esta condição simula o pior caso realista de uma mola que trabalha como elemento de força permanente — comprimida perto do limite operacional, mas ainda sem entrar na zona de fluência plástica do material.
05 Porque é que as peças oleadas aguentam razoavelmente sob carga apesar de não protegerem face à imersão livre?
A camada de óleo não é uma barreira química como um revestimento de zinco ou um cromado — é uma película hidrófoba que limita o contacto direto do meio aquoso com a superfície do aço durante algum tempo. Em imersão livre prolongada o óleo acaba por ser lavado e o substrato fica exposto, por isso dá maus resultados. No entanto, no ensaio sob tensão a vida útil até à fratura costuma ser curta (dias ou semanas), e o óleo aguenta durante essa janela de tempo limitada. Não é uma proteção de longo prazo, mas retarda a propagação de fissuras SCC tempo suficiente para que muitas aplicações reais se mantenham funcionais.
— Outros blocos do ensaio
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