O que há de diferente na liga
O Tipo 304 (UNS S30400) é o clássico aço inoxidável cromo-níquel "18-8". O Tipo 316L (UNS S31603) possui um pouco menos de cromo, mais níquel e 2–3% de molibdênio, com carbono limitado a no máximo 0.030%. Os limites abaixo são da ASTM A240, a especificação para chapas, placas e tiras, conforme listado nas fichas técnicas dos produtores.
| Elemento | 304 (S30400) | 316L (S31603) |
|---|---|---|
| Cromo | 17.5–19.5 | 16.0–18.0 |
| Níquel | 8.0–10.5 | 10.0–14.0 |
| Molibdênio | Não especificado | 2.00–3.00 |
| Carbono, máx. | 0.07 | 0.030 |
| Nitrogênio, máx. | 0.10 | 0.10 |
Uma forma comum de comparar a resistência ao pitting é o número equivalente de resistência ao pitting: PREN = %Cr + 3.3 × %Mo + 16 × %N. O molibdênio conta 3.3 vezes mais que o cromo. A comparação da International Molybdenum Association coloca 304/304L em aproximadamente 20 e 316/316L em aproximadamente 24; quanto maior o número, melhor a resistência ao pitting por cloretos.
Por que os cloretos determinam o grau
O aço inoxidável permanece inoxidável devido a uma fina película passiva rica em cromo em sua superfície. Os cloretos atacam essa película localmente. O resultado é o pitting (pequenos furos profundos em superfícies abertas) e a corrosão por frestas (sob depósitos, vedações, etiquetas ou fixadores). O molibdênio no 316L serve para melhorar a resistência exatamente a esse tipo de corrosão por sal (cloreto); a Australian Stainless Steel Development Association descreve a principal vantagem do 316 sobre o 304 como sua maior capacidade de resistir ao pitting e à corrosão por frestas.
Os cloretos têm origens além do mar:
- Ar salino em locais costeiros e marítimos, e sal de degelo em estradas e passarelas.
- Salmoura, conservas e alimentos salgados ou ácidos.
- Água clorada e sanitizantes à base de cloro (hipoclorito).
- Efluentes, salas de máquinas de piscinas e muitos processos químicos.
Quanto de cloreto é excessivo?
Para água, a indústria do aço inoxidável fornece limites de cloreto por grau. As diretrizes do Nickel Institute para águas em temperatura ambiente partem da observação de que o conteúdo de cloreto da água "é o parâmetro mais importante na seleção do grau devido à sua influência na corrosão localizada - corrosão por frestas em particular". ppm aqui é partes por milhão em peso, o mesmo que mg/L em água.
| Cloreto na água | Graus adequados |
|---|---|
| Abaixo de 200 ppm | 304, 304L, 316L |
| 200 a 1000 ppm | 316L (ou duplex 2205) |
| 1000 a 3600 ppm | Duplex 2205, 6% Mo superaustenítico, superduplex |
| Acima de 3600 ppm e água do mar | 6% Mo superaustenítico, superduplex |
Para água quente, ou onde diretrizes mais conservadoras são necessárias, a mesma fonte fornece limites superiores de 50 ppm para 304L e 250 ppm para 316L. A Australian Stainless Steel Development Association, apresentando as mesmas diretrizes, acrescenta que elas assumem exposição contínua em pH neutro e temperatura ambiente, consideram frestas, assumem uma superfície passivada e que temperaturas mais altas reduzem o nível de cloreto permitido.
O cloro, o desinfetante, é uma substância diferente e muito mais agressiva que o cloreto, o sal. A ASSDA cita as diretrizes do Nickel Institute para exposição contínua em temperatura ambiente e pH neutro como sendo cerca de 2 ppm de cloro para 304 e cerca de 5 ppm para 316, e observa que o ataque de cloro pode ocorrer onde a água de lavagem sob pressão com excesso de alvejante se acumula. É por isso que os sanitizantes clorados são enxaguados em vez de serem deixados na superfície.
Um fabricante de gabinetes usa números mais arredondados em seu white paper sobre gabinetes de aço inoxidável: 304 "pode resistir à corrosão em águas contendo até cerca de 100 ppm de cloreto, enquanto o aço inoxidável grau 316 exibirá essa resistência até 1000 ppm de cloreto". Ele acrescenta que 316 "não resistirá à exposição prolongada à água do mar (19,000 ppm de cloreto), mas é aceitável em aplicações onde a exposição é limitada a névoa salina ocasional", e que espaços confinados com baixo fluxo de ar, pH mais baixo ou temperaturas mais altas podem exigir limites mais rigorosos.
Em um gabinete, a água que importa é a que permanece nele: água de mangueira e de enxágue, soluções de limpeza, spray e condensado. A água que seca na superfície deixa seus cloretos para trás, portanto, o enxágue com água limpa e a secagem são importantes para ambos os graus, e o spray de água do mar excede o que qualquer um dos graus resiste por muito tempo.
Locais costeiros e de uso externo
A International Molybdenum Association trata locais situados a cerca de 8 a 16 km (5 a 10 milhas) de água salgada como costeiros, e observa que o vento pode carregar o sal muito mais longe. Sua orientação é que, dentro de cinco a dez milhas de um grande corpo de água salgada, ou onde sais de degelo são usados, o 316 é geralmente a melhor escolha. Seu sistema de pontuação de locais também considera a poluição, a lavagem pela chuva, o acabamento da superfície e a frequência com que o aço é limpo, recomendando um especialista em corrosão para as combinações mais severas de fatores. O white paper do fabricante de gabinetes sobre gabinetes de aço inoxidável oferece uma regra prática mais curta, de que o 304 "não deve ser usado a menos de 5 milhas da costa", observando que a distância real na qual a corrosão pode ocorrer depende dos padrões climáticos locais.
Em locais costeiros, o primeiro sinal de problema é geralmente tea staining, uma descoloração superficial marrom clara que marca o início da corrosão. Três coisas o reduzem:
- Grau: 316/316L em vez de 304.
- Acabamento e orientação: acabamentos mais lisos retêm menos depósitos; a orientação publicada é uma rugosidade de superfície de Ra 0.5 µm ou menos, com linhas de polimento verticais para que a chuva escorra em vez de se acumular ao longo do grão.
- Lavagem: superfícies lavadas pela chuva permanecem mais limpas; superfícies abrigadas, como sob um beiral, precisam de lavagem manual. Para 304 em ambientes mais corrosivos, a IMOA sugere a limpeza quatro ou mais vezes por ano.
Sal de degelo: a costa que avança para o interior
O sal de estrada é a fonte de cloreto mais frequentemente esquecida em locais no interior. O documento da IMOA sobre sal de degelo relata acúmulos sazonais de sal documentados a até 1.9 km (1.2 milhas) de estradas movimentadas e até o 59thº andar de um edifício alto. A distância que ele percorre depende da gota:
- Zona de respingos: Grandes gotículas de água salgada caem relativamente perto de estradas, geralmente dentro de 15 m (49 pé(s)).
- Próximo à estrada. Locais a menos de 100 m (328 ft) de rodovias movimentadas são os mais propensos a apresentar acúmulos de sal comparáveis aos de áreas costeiras de moderadas a severas.
- Mais longe. Gotículas menores e partículas de sal seco viajam muito mais longe da estrada.
O documento afirma que todos os sais (cloretos) usados para degelo são corrosivos e questiona as misturas de cloreto de magnésio promovidas como não corrosivas. O white paper do fabricante de gabinetes citado acima apresenta o mesmo ponto para gabinetes: em regiões frias onde cloretos são usados para degelo, eles "também podem causar pitting significativo no Tipo 304", portanto o 304 não é recomendado nesses locais sem um regime de limpeza regular. A IMOA também aconselha consultar um especialista em corrosão de aço inoxidável quando um componente é respingado, pulverizado ou imerso em água do mar ou sal de degelo. Para um gabinete ao lado de uma estrada salgada, uma doca de carga ou uma estrutura de estacionamento, isso significa usar o 316L, montado fora do alcance de respingos sempre que possível, e lavado após a temporada de sal.
Limpadores e produtos químicos de processo: 304 vs 316L
A Alleima, produtora de aço inoxidável (anteriormente parte da Sandvik), publica tabelas de corrosão laboratoriais para seus graus, incluindo Alleima 3R12 (ASTM TP304L / TP304) e 3R60 (ASTM TP316L / TP316). As linhas abaixo representam produtos químicos encontrados ao redor de gabinetes em plantas: sanitizantes, ácidos de limpeza, soda cáustica e ácidos de processo.
| Químico, concentração, temperatura | 304 | 316L |
|---|---|---|
| Hipoclorito de sódio (alvejante de cloro) 5%, 20 °C | 1p | 1p |
| Ácido clorídrico 0.2%, 20 °C | 1p | 0p |
| Ácido clorídrico 5%, 20 °C | 2 | 2 |
| Ácido sulfúrico 5%, 20 °C | 1 | 0 |
| Ácido cítrico 25%, 85 °C | 1 | 0 |
| Ácido láctico 25%, 75–90 °C | 1 | 0 |
| Ácido acético a 10%, em ebulição | 1 | 0 |
| Ácido fórmico 10%, 60 °C | 1 | 0 |
| Ácido fosfórico 30%, 100 °C | 1 | 0 |
| Ácido nítrico 10%, 20 °C até a ebulição | 0 | 0 |
| Hidróxido de sódio (cáustico) 10%, 20 °C até a ebulição | 0 | 0 |
| Hidróxido de sódio 30%, ebulição | 1s | 0s |
| Peróxido de hidrogênio 5–30%, 20–80 °C | 0 | 0 |
Legenda: 0 = taxa de corrosão abaixo de 0.1 mm/ano, "à prova de corrosão"; 1 = 0.1 a 1.0 mm/ano, "não é à prova de corrosão, mas é útil em certos casos"; 2 = acima de 1.0 mm/ano, "corrosão grave"; p = risco de corrosão por pites e frestas; s = risco de corrosão sob tensão.
Três coisas se destacam. O alvejante de cloro apresenta risco de pitting para ambos os graus, mesmo à temperatura ambiente, portanto, um sanitizante deixado para secar é um problema, independentemente do grau que você comprar: enxágue-o. Ácidos orgânicos quentes (cítrico, láctico, acético, fórmico) e ácido sulfúrico diluído são onde o 316L claramente se destaca. Cáustico, ácido nítrico e peróxido de hidrogênio nessas concentrações têm classificação 0 para ambos.
Os dados da Alleima vêm de testes laboratoriais com produtos químicos puros em água quase saturada com ar, em material recozido com superfícies limpas. Limpadores comerciais são misturas, e depósitos, frestas e a secagem tornam as condições mais severas; portanto, encare a tabela como um guia de direção e verifique a orientação do fabricante do limpador para o aço inoxidável.
Lavagem sob pressão, sanitizantes e plantas de alimentos
Ambos os graus são materiais padrão em indústrias de alimentos e bebidas. A associação europeia de desenvolvimento de aço inoxidável descreve o 316 como particularmente resistente a altos níveis de cloreto e adequado para alimentos salgados e meios agressivos. Na prática:
- Lavagem sob pressão de rotina com água e detergentes suaves de enxágue: 304 é a escolha usual.
- Salmoura, produto salgado ou ácido, ou sanitizantes à base de cloro: 316L. Orientações químicas para plantas alimentícias alertam que cloretos combinados com pH baixo causam corrosão por pites no aço inoxidável, recomendam 316 para salmouras e enfatizam o enxágue com água doce.
- Qualquer grau: não deixe limpadores contendo cloretos na superfície; enxágue-os. Nunca use ácido clorídrico (muriático) sobre ou próximo ao aço inoxidável.
Equipamentos de processos farmacêuticos e biotecnológicos são comumente fabricados em 316L; as publicações de equipamentos de bioprocessamento (BPE) da ASME concentram-se em tubulações de 316L (UNS S31603).
Quente e úmido: fissuração por corrosão sob tensão por cloretos
Um modo de falha que o 316L não resolve: corrosão sob tensão por cloretos. A Specialty Steel Industry of North America observa que ela é rara abaixo de cerca de 60 °C (140 °F), e que tanto o 304/304L quanto o 316/316L são muito suscetíveis acima disso. Um gabinete em temperatura ambiente normal não corre risco. Um gabinete montado em equipamentos quentes, úmidos e com presença de cloretos corre o risco, independentemente de qual dos dois graus seja utilizado.
O "L": baixo carbono e costuras soldadas
O L significa baixo teor de carbono. O padrão 316 permite até 0.08% de carbono; o 316L permite 0.030%. Quando o aço inoxidável é soldado, o carbono pode se combinar com o cromo nos contornos de grão próximos à solda (sensibilização), deixando essas áreas expostas à corrosão intergranular em serviços corrosivos. O baixo teor de carbono reduz esse risco e melhora a resistência à corrosão na solda, razão pela qual os graus L são preferidos para construção soldada.
Por que o aço inoxidável apresenta manchas de ferrugem, e como evitá-las
Manchas marrons em um gabinete de aço inoxidável novo são quase sempre ferro, não o próprio aço inoxidável. A IMOA lista as fontes usuais: ferramentas contaminadas ou meios abrasivos, lã de aço ou escovas de aço carbono, partículas de aço suspensas no ar provenientes de esmerilhamento próximo e riscos. Uma vez que o ferro está na superfície, a corrosão "é rápida e pode aparecer em poucos dias".
- Fure, corte e rebarbe o aço inoxidável apenas com ferramentas exclusivas para aço inoxidável. Nunca limpe com lã de aço ou escova de aço carbono.
- Proteja os gabinetes instalados contra faíscas de esmerilhamento e poeira de aço durante a construção.
- Limpe no sentido do acabamento escovado com um pano macio ou uma esponja não abrasiva, enxágue com água limpa e seque.
- Peças contaminadas podem ser restauradas por limpeza química e passivação; ASTM A380 e ASTM A967 descrevem as práticas de limpeza, desincrustação e passivação, incluindo o teste de ferro livre.
Um ímã pode distinguir 304 de 316L?
Não. Ambos são aços inoxidáveis austeníticos. No estado recozido, eles são essencialmente não magnéticos, e qualquer um pode se tornar ligeiramente magnético onde foi trabalhado a frio, por exemplo, em curvas. Distingui-los requer uma análise química ou o certificado da usina, não um ímã. Um analisador de raios X portátil (XRF) pode encontrar o molibdênio que marca 316, mas não pode medir o carbono, então não pode confirmar o L; escolhendo 304 ou 316L para peças usinadas explica essa verificação.
Custo
316L custa mais que 304; contém molibdênio e mais níquel. Onde há cloretos, o grau mais barato geralmente custa mais ao longo da vida útil do gabinete em limpeza, manchas e substituição; onde não há, 316L traz pouco benefício.
Qual o grau para cada local
| Localização | Nossa recomendação |
|---|---|
| Ambiente interno seco ou com poeira, limpeza leve | 304 |
| Lavagem sob pressão interna com água e detergentes suaves | 304 |
| Uso externo em áreas continentais, sem sal de degelo por perto | 304 |
| Limpadores ou sanitizantes clorados, salmoura, produtos salgados ou ácidos | 316L |
| Dentro de 5–10 milhas (8–16 km) de água salgada, ou exposto a sal de degelo | 316L |
| A cerca de 100 m (330 ft) de uma estrada movimentada com sal, um cais de carregamento ou um estacionamento de vários andares | 316L, lavados após a temporada de sal |
| Água de enxágue ou de processo acima de cerca de 200 ppm de cloreto, ou água quente acima de cerca de 50 ppm | 316L (seus próprios limites: cerca de 1000 ppm ambiente, 250 ppm quente) |
| Efluentes, áreas químicas, salas de máquinas de piscinas, farmacêutica | 316L |
| Litoral, zona de respingos ou poluição industrial pesada | 316L, e consulte um especialista em corrosão |
Nossos gabinetes 304 e 316L
Cada tamanho de gabinete de sobrepor NEMA4 Enclosure é fabricado em ambos os graus, com acabamento escovado #4, vedação contínua e placa de montagem removível: 65 tamanhos de 6 × 4 × 4 in a 60 × 36 × 16 in (A × L × P). Os gabinetes HMI para panel PCs da IMD são 304. Os gabinetes de sobrepor, em qualquer um dos graus, são classificados como NEMA 4X / IP66 pelo fabricante; não listado pela UL. Para a versão curta desta página, veja 304 ou 316L em resumo.
Perguntas frequentes
O aço inoxidável 304 é adequado para gabinetes de uso externo?
No interior, geralmente sim. Dentro de aproximadamente 5 a 10 milhas de água salgada, ou onde o sal de degelo é usado, 316L é geralmente a melhor escolha, e superfícies protegidas devem ser lavadas regularmente com qualquer um dos graus.
Qual é a diferença entre 316 e 316L?
O limite de carbono: máximo de 0.08% para 316 e 0.030% para 316L. O baixo teor de carbono reduz a sensibilização nas soldas e melhora a resistência à corrosão da solda; o teor de molibdênio e a resistência ao cloreto permanecem na mesma faixa.
Qual o grau para sanitizantes de cloro em uma planta de alimentos?
316L, com enxágue em água limpa após a sanitização. Os cloretos deixados na superfície, especialmente em pH baixo, causam pite no aço inoxidável, e o 316L resiste melhor à corrosão por pite do que o 304.
Quanto de cloreto o aço inoxidável 304 suporta?
Em água à temperatura ambiente, as diretrizes do Nickel Institute colocam 304 abaixo de cerca de 200 ppm de cloreto e 316L até cerca de 1000 ppm, com limites inferiores de 50 e 250 ppm para água quente. O white paper de um fabricante de gabinetes utiliza cerca de 100 ppm para 304 e 1000 ppm para 316.
O sal das estradas afeta gabinetes de aço inoxidável no interior?
Sim. A IMOA relata acumulações de sal de descongelamento de até 1.9 km (1.2 milhas) de estradas movimentadas, e locais dentro de 100 m de uma estrada movimentada podem apresentar níveis de sal comparáveis a áreas costeiras moderadas a severas. Escolha 316L lá e lave-o após a temporada de sal.
Um gabinete 316L vai enferrujar algum dia?
Pode manchar se houver contaminação por ferro ou depósitos de cloreto na superfície, por exemplo, provenientes de palha de aço, poeira de retificação ou produtos de limpeza não enxaguados. Limpe com ferramentas exclusivas para aço inoxidável e panos macios, enxágue e passeivize se estiver contaminado.
O aço inoxidável 316L é magnético?
O aço 316L recozido, assim como o 304, é essencialmente não magnético, e qualquer um deles pode se tornar ligeiramente magnético quando trabalhado a frio. Um ímã não consegue diferenciar os dois graus.
Fontes
- P. Cutler, Nickel Development Institute (agora Nickel Institute), "Stainless steels and drinking water around the world", Tabela 2 de diretrizes de nível de cloretos (cópia da BSSA)
- ASSDA, "Cloro vs cloreto" (premissas por trás das diretrizes de cloreto)
- Rittal, "White Paper: Stainless Steel Enclosures and Industrial Applications" (ppm de cloreto, regra prática costeira, degelo)
- IMOA, C. Houska, "Sal de degelo - Reconhecendo a ameaça de corrosão" (distâncias de estradas, zona de respingo)
- Alleima, Tabelas de corrosão (hipoclorito de sódio, ácidos clorídrico, sulfúrico, cítrico, lático, acético, fórmico, fosfórico e nítrico, hidróxido de sódio, peróxido de hidrogênio; 3R12 e 3R60)
- Ficha técnica do ATI, Tipo 304 (limites de composição ASTM A240)
- Ficha técnica do ATI, Tipo 316L (limites de composição ASTM A240 / ASME SA-240)
- International Molybdenum Association (IMOA), "Qual aço inoxidável deve ser especificado para aplicações externas?" (PREN, distância costeira, pontuação do local, acabamento, limpeza, contaminação por ferro)
- IMOA, FAQ de aço inoxidável de grau molibdênio (graus L, orientação costeira)
- Euro Inox, "Cleaning Architectural Stainless Steel" (manchas de chá, Ra 0.5 µm, linhas de polimento verticais, lavagem pela chuva)
- Euro Inox, "Aço inoxidável na indústria de alimentos e bebidas"
- ASSDA, "316: o primeiro passo adiante" (corrosão por pite e frestas)
- ASSDA, "Questões de carbono" (sensibilização, corrosão intergranular)
- British Stainless Steel Association, aços inoxidáveis austeníticos (limites de carbono para os graus 304/316 e L)
- SSINA, Fissuração por corrosão sob tensão por cloretos
- SSINA, Diretrizes de projeto para a seleção e uso de aços inoxidáveis (propriedades magnéticas)
- Hydrite, "Corrosão por pites de cloreto em aço inoxidável" (processamento de alimentos)
- Publicação ASME, BPE sobre tubulação UNS S31603
- ASTM A967/A967M, Tratamentos de Passivação Química para Peças de Aço Inoxidável e ASTM A380/A380M, Limpeza, Desincrustação e Passivação de Aço Inoxidável
