Estudo das propriedades mecânicas e morfológicas do aço naval A36 jateado por plasma térmico com diferentes gases

Abstract

In the naval industry, surface treatment of steel prior to painting plays a crucial role in delaying corrosion and increasing the material's durability. Inadequate preparation can result in coating detachment, exposing the steel to the adverse conditions of the marine environment. This leads to high costs due to premature maintenance, structural failures, and reduced performance of vessels and offshore structures. The most common method for this preparation is abrasive blasting with steel shot, widely used for treating metallic surfaces. However, the search for alternatives to the conventional method may bring significant advancements to shipbuilding. In this context, this study evaluated the mechanical and morphological properties of ASTM A36 naval steel subjected to an alternative treatment using thermal plasma blasting with argon, nitrogen, and compressed air. The process parameters were empirically defined: current of 35 A, gas pressure of 0.3 MPa, a distance of three millimeters between the torch and the sample, and an approximate application speed of 25 mm/s. Analyses were conducted on ASTM A36 steel, considering the estimated carbon percentage, changes in constituent phases, modifications in microhardness and roughness after treatment, as well as the influence of these changes on paint adhesion and oxidation resistance in aggressive environments. The results indicated that, with proper adjustments to the thermal plasma blasting process parameters, the method shows potential as an efficient alternative for preparing metallic surfaces. Roughness analyses revealed average roughness values (Ra) of approximately 3 μm for samples treated with argonionized plasma and 17.5 μm for those treated with nitrogen. For samples blasted with compressed air, the Ra exceeded the measurement limit of the roughness meter (40 μm), making precise quantification impossible. In adhesion tests after salt spray exposure, the samples treated with compressed air showed inferior performance compared to those treated with other gases. Furthermore, the surfaces subjected to blasting exhibited changes in the ferrite and fine pearlite phases, with regions where constituent phases could not be identified due to the high temperatures generated during the process.

Na indústria naval, o tratamento superficial do aço antes da pintura desempenha um papel crucial para retardar a corrosão e aumentar a durabilidade do material. Um preparo inadequado pode resultar no desplacamento do revestimento, expondo o aço às condições adversas do ambiente marinho. Isso acarreta custos elevados com manutenções prematuras, falhas estruturais e redução no desempenho de embarcações e estruturas offshore. O método mais comum para esse preparo é o jateamento abrasivo com granalha de aço, amplamente utilizado para tratar superfícies metálicas. Contudo, a busca por alternativas ao método convencional pode trazer avanços importantes para a construção naval. Neste contexto, este estudo avaliou as propriedades mecânicas e morfológicas do aço naval ASTM A36 submetido a um tratamento alternativo por jateamento com plasma térmico, utilizando os gases argônio, nitrogênio e ar comprimido. Os parâmetros do processo foram definidos empiricamente: corrente de 35 A, pressão do gás a 0,3 MPa, distância de três milímetros entre a tocha e a amostra, e velocidade de aplicação de aproximadamente 25 mm/s. Foram realizadas análises no aço ASTM A36 considerando a porcentagem de carbono estimada, alterações nas fases constituintes, mudanças na microdureza e rugosidade após o tratamento, além da influência dessas modificações na adesão da tinta e na resistência à oxidação em ambientes agressivos. Os resultados indicaram que, com ajustes adequados nos parâmetros do processo de jateamento por plasma térmico, o método apresenta potencial como alternativa eficiente para o preparo de superfícies metálicas. As análises de rugosidade revelaram valores médios (Ra) de aproximadamente 3 μm para amostras tratadas com plasma ionizado por argônio e 17,5 μm para aquelas tratadas com nitrogênio. Nas amostras jateadas com ar comprimido, a Ra ultrapassou o limite de medição do rugosímetro (40 μm), impossibilitando uma quantificação precisa. Em testes de adesão após exposição à névoa salina, as amostras tratadas com ar comprimido apresentaram desempenho inferior em comparação às tratadas com os outros gases. Além disso, as superfícies submetidas ao jateamento exibiram mudanças nas fases de ferrita e perlita fina, com regiões onde as fases constituintes não puderam ser identificadas devido às altas temperaturas geradas no processo.