Protecção de estruturas metálicas - aço Revestimentos...
Transcript of Protecção de estruturas metálicas - aço Revestimentos...
LNEC 2010
Protecção de estruturas metálicas - aço
Revestimentos por pintura
M. Paula Rodrigues(Investigadora)
Laboratório Nacional de Engenharia Civil
2
LNEC 2010
TÓPICOS
>Esquemas de protecção anticorrosiva e sua constituição
>Selecção de esquemas de pintura�Exposição ambiental�Durabilidade requerida�Características de desempenho
>Preparação da superfície>Controlo da execução em obra>Factores que condicionam o desempenho
3
LNEC 2010
Estruturas metálicas - aço> Principal factor de degradação: corrosão
> Como evitar a corrosão
� Concepção da estrutura:o Evitando locais de retenção de água (vértices, juntas) e superfícies horizontaiso Prever drenagem e ventilação, etc.
� Actuando sobre o meio envolvente: abrigos; ventilação e secagem (ambiente interior)
� Actuando sobre o metal: alteração química da superfície (fosfatação, conversão), protecção catódica
� Isolando o metal do meio envolvente: revestimentos metálicos, revestimento por pintura
NP EN 12944
4
LNEC 2010
Constituição do esquema de protecção anticorrosiva de estruturas de aço
>Galvanização; metalização; electrozincagem; sheradização
>Esquema de pintura
>Esquema de pinturaAço
Aço com revestimento metálico
�Acabamento
�Intermédio�Subcapa
�Primário
Sist. mistos
5
LNEC 2010
Constituição de esquema de pintura: primário+subcapa+acabamento
>Primário:aplicação directa na sup metálica previamente preparada
�Promover aderência entre camadas subsequentes�Conferir inibição de corrosão – pigmentos anódicos relativamente ao aço (pó de zinco); pigmentos inibidores da reacção de corrosão (fosfato de zinco)
6
LNEC 2010
>Subcapa�Conferir “corpo/espessura” ao esquema total�Geralmente com teor de pigmentos e cargas elevados
o Impermeabilidade à água e oxigénio
�Pigmentos laminares (óxido ferro micáceo-MIO)o Redução da penetração da humidadeo Maior resistência mecânica
Constituição de esquema de pintura: primário+subcapa+acabamento
7
LNEC 2010
>Acabamento�Aparência: cor; brilho�Resistência superficial: radiação; abrasão; impacto; acção química; fungos e algas, etc (depende do ambiente e acções durante o uso)
Constituição de esquema de pintura: primário+subcapa+acabamento
8
LNEC 2010
Principais constituintes de um produto de pintura
>Ligante>(Solventes e diluentes)>Pigmentos e cargas
Ligante (resinas/polímeros)
Pigmentos e cargas
Solventes e diluentes
++ + +(aditivos diversos)
9
LNEC 2010
Principais constituintes de um produto de pintura (protecção anticorrosiva)
>Ligante: responsável pela formação da película� Secagem por oxidação ao ar (alquídico, alquídico
uretanado, ésteres epoxídicos)� Secagem física - base solvente orgânico (borracha
clorada, PVC, acrílicos, betuminosos) ou água (dispersões acrílicas, vinílicas, de poliuretano)
� Secagem por reacção química - epoxídicas 2 comp. (epoxídicas, vinil epóxi/acril epoxi, combinações epoxi –epoxi hidrocarboneto) ou poliuretano 2 comp. (base: poliéster, acrílica, epoxídica, poliéter, fluorada)
� Secagem por reacção com a humidade (poliuretanos de 1 comp., silicatos de alquilo (2 comp. e 1 comp.))
10
LNEC 2010
Principais constituintes de um produto de pintura (protecção anticorrosiva)
>Solventes e diluentes: dissolvem ou dispersam o ligante para facilitar a aplicação da tinta
� Água� Líquidos orgânicos
o Nafta de petróleo, xilenos, MEK, acetato de butilo, etilbenzeno…
>Produtos sem solvente (2 componentes – 1 dos componentes reactivo)
11
LNEC 2010
Principais constituintes dos produtosde pintura (protecção anticorrosiva)> Pigmentos:cor, opacidade, protecção anticorrosiva
� Inorgânicoso Cor branca – TiO2o Outras cores – Óxidos de ferro (vermelho, amarelo, castanho, preto); óxidos mistos de crómio e diferentes metais (Co, Al, Cu, Mn, Zn, Fe, Ni) para dif. Cores (amarelo, azul, violeta, verde, castanho…)
o Propriedades anticorr. - pó de Zn, MIO (óxido ferro micácio), fosfato de Zn
�Orgânicos (dependem da cor pretendida)o Verdes (ex. verde de ftalocianina)o Azuis (ex. azul de ftalocianina)o Amarelos (ex. amarelo azo de níquel)o Vermelhos (ex. vermelho de toluidina)
> Cargas: dar “corpo” à tinta, facilidade aplicação, resistência mecânica à película seca, maior imperm. água…
�Talco, carbonato de cálcio, sílica, mica…
12
LNEC 2010
Suportes metálicos - Aço>NP EN ISO 12944 “Tintas e vernizes. Protecção
anticorrosiva de estruturas de aço por esquemas de pintura”
�Parte 1 – Introdução geral; �Parte 2 – Classificação de ambientes; �Parte 3 – Concepção e disposições construtivas; �Parte 4 – Tipos de superfície e de preparação de superfícies;
�Parte 5 – Esquemas de pintura;�Parte 6 – Ensaios laboratoriais de desempenho; �Parte 7 – Execução de supervisão dos trabalhos de pintura;
�Parte 8 – Desenvolvimento de especificações para obras novas e de manutenção.
>Certificação de esquemas de pintura
13
LNEC 2010
Selecção do esquema de protecção anticorrosiva
>Objectivo:
�Protecção anti-corrosiva�Efeito estético�Outros
o Acções específicas (químicas, mecânicas…)
EN 12944
14
LNEC 2010
Na utilização: obra ou estrutura em que se aplica o produtoou esquema de pintura
> dono de obra> projectista
Entidades envolvidas: dono de obra, projectista, empreiteiro e fiscalização.
Caderno de encargos
Informação: tipo de produtos disponíveis no mercado; respectivas características gerais; especificações técnicas; documentos normativos aplicáveis
DetalhadoPreciso
Completo
Produtos em evolução
Pesquisa actualizada do mercado
15
LNEC 2010
Caderno de Encargos(dono de obra/projectista)
> Deve fornecer informações gerais sobre a obra� Tipo de estrutura e material/materiais que a constitui� Ligações, métodos de montagem (p.e. parafusos, soldaduras…)� Áreas…
> Tipo de substrato a proteger (aço, aço galvanizado…)> Ambiente de exposição (classe de exposição)> Durabilidade pretendida
� Quanto à protecção anticorrosiva (2-5, 5-15,>15 anos)> Gama de espessura de película seca nominal (p.e. de 190 a
250µm) ou mínima (EN 12944-5)> Solicitações mecânicas, químicas ou ambientes especiais
(condensação, temperaturas elevadas, radiação solar) adicionais
(O Quadro 1 da EN ISO 12044-8 pode servir de base)
16
LNEC 2010
Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)> Aspecto pretendido para o acabamento
�Cor (p.ex. RAL XPTO), brilho (alto, médio, baixo), textura…
> Tipo de preparação de superfície pretendida e onde é feita�P.e. Sa 2 ½ em oficina no caso de aço�Aço galvanizado por imersão a quente: preparado por passagem ligeira com jacto abrasivo até uma rugosidade fina (G) de acordo com a ISO 8503-2
> Elementos com tratamento especial (p.e. rebites, soldaduras…)
> Constituição do esquema de pintura (EN 12944-5)�P.e. primário epoxídico de zinco+subcapa epoxidica com pigmentos de oxido de ferro aplicados em oficina e tinta de acabamento de base poliuretano aplicada em obra
�Cada demão com cor diferente > Método de aplicação
�Por ex. Oficina: airless; Obra: manualmente
17
LNEC 2010
Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)
> Defeitos admissíveis no final do período de garantia�P.e. corrosão grau Ri 1 (ISO 4628-3), empolamento grau 2(S2) (ISO 4628-2), fissuração grau 2(S3) (ISO 4628-4) e esfoliação grau 2(S2) (ISO 4628-5)
> Outras propriedades para além das anticorrosivas�Cor: a cor da tinta de acabamento deve ser RAL XPTO�Estabilidade da cor
oPode por ex. exigir-se que no fim do período de garantia a cor da tinta de acabamento possa apresentar uma alteração homogénea e ligeira de cor
> Reparação de trabalho deficiente� Indicar procedimento a adoptar no caso de detecção de falhas, defeitos, falta de espessura (reposição de zonas defeituosas)
18
LNEC 2010
Caderno de Encargos (cont.)(dono de obra/projectista)
> Inspecção�Métodos e equipamento (preparação do suporte, espessuras)
�Condições de T (suporte) e T. e HR ambiente�Placas de referência aprovadas por todas as partes
> Áreas de controlo: padrão mínimo aceitável�Preparadas na presença de todas as partes�Localização, dimensão e quantidade�Registos
19
LNEC 2010
Selecção do esquema de protecção anticorrosiva: EN 12944-5
>Ambiente de exposição: EN 12944-2>Durabilidade pretendida:EN 12944-1 e
Características de desempenho
Ensaios laboratoriais preconizados na EN 12944-6
>Tipo de estrutura, sua acessibilidade e facilidade de manutenção, acções
� Características especiais ou adicionais às previstas na EN 12944-6
� Características de desempenho superiores às correspondentes a determinada classe ambiental
20
LNEC 2010
Categorias de corrosividade atmosférica e exemplos d e ambientes típicos
Ambiente de exposição: EN 12944-2
> C1 muito baixa> C2 Baixa> C3 Média> C4 Alta> C5-I muito alta (industrial)> C5-M muito alta (marinha)
Categorias de corrosividade para água e solo e ambie ntes típicos
>Im 1 (água doce)>Im 2 (água do mar ou salobra)>Im 3 (solo)
21
LNEC 2010
Durabilidade (relativa à protecção anticorrosiva): EN 12944-1
>Baixa (B) – 2 a 5 anos>Média (M) – 5 a 15 anos>Elevada (E) - > 15 anos
22
LNEC 2010
Durabilidade depende>Configuração da estrutura>Estado do substrato antes da aplicação>Eficiência da preparação da superfície>Qualidade da aplicação
�Fichas técnicas; Diluições; Método de aplicação;Tempos de secagem entre demãos
�Controlo da aplicação (espessuras)
>Condições ambientais durante a aplicação�T, HR, vento, chuva
>Tipo de esquema de pintura>Condições de exposição após aplicação
�Selecção adequada ao uso e classe ambiental�Acções de manutenção
23
LNEC 2010
A – superfície de aço extensamente coberta com calamina aderente mas pouca ou nenhuma ferrugem
B - superfície de aço com início de enferrujamento e da qual começa a soltar-se calamina
C - superfície de aço na qual a calamina deu já lugar em grande parte ao enferrujamento podendo a restante ser retirada por raspagem mas com ligeira formação de picadas visíveis a olho nu
D - superfície de aço na qual a calamina desapareceu por acção do enferrujamento e na qual uma considerável corrosão por picadas é visível a olho nu
Estado do substrato: EN 12944-4> Superfícies de aço (não revestido)
� ISO 8501-1 Preparação visual de sup de aço antes da aplicação de tintas e prod similares – Avaliação visual da limpeza de superficies. Parte 1 - Graus de enferrujamento e graus de preparação de sup de aço sem revestimento e após remoção total de revestimento preexistente
24
LNEC 2010
Estado do substrato: EN 12944-4
>Superfícies de aço com revestimento metálico�Metalização por projecção a quente (Zn, Al ou suas ligas) – ISO 2063
�Galvanização (Zn ou liga de Zn) por imersão a quente – ISO 1461
�Electrozincagem�Aço sheradizado (camadas de ligas zinco-ferro)
oIsenção de óleo, gordura e poeiras ou materiais estranhos
oIsenção de sais – sulfatos e cloretosoIsenção de humidade
25
LNEC 2010
Preparação da superfície
>Objectivo�Assegurar o bom desempenho do revestimento por pintura (protecção e/ou de decoração) aplicado numa superfície.
�Obter uma superfície limpa, homogénea, sem produtos de oxidação e de rugosidade conhecida e apta a receber a pintura�boa aderência�continuidade e homogeneidade da película
26
LNEC 2010
Métodos de preparação de superfícies: EN 12944-4> Métodos por acção mecânica:
� limpeza manual (ferramentas manuais – escovas de arame, espátulas, lixas, martelos de picar…): ISO 8504-3
� limpeza mecânicao Com ferramentas pneumáticas ou eléctricas: ISO 8504-3.o Por projecção de abrasivo: ISO 8504-2o Por jacto de água (alta pressão – 70 a 170MPa; muito alta pressão - >170 MPa)
> Métodos com água, solventes e químicos (limpeza)� A vapor� Com jacto de água (<70 MPa)� Com solventes� Com emulsionantes� Com produtos alcalinos ou ácidos� Decapantes (Repintura)� Conversão química (fosfatação, conversão crómica) para sup
galvanizadas, electrozincadas e sheradizadas> Decapagem à chama
27
LNEC 2010
Preparação de superfícies de aço antes da aplicação de tintas.
Graus de preparaçãoNormas ISO 8501 e SIS-05 5900 e especificações SSPC
(Steel Structures Painting Council)
> graus de preparação
St - limpeza com ferramentas manuais e mecânicas (B,C,D St 2;B,C,D St 3)Sa - limpeza por projecção de abrasivos (B,C,D Sa 1;B,C,D Sa 2; A,B,C,D Sa 2 ½; A,B,C,D Sa 3)Fl - limpeza com chama (A,B,C,D Fl)
> padrões fotográficos
29
LNEC 2010
Limpeza com ferramentas manuais (escovas de arame, raspadeiras…) e mecânicas (escovas rotativas, martelos de agulhas…): graus de preparação:
B St 2 –
B St 3 –
D St 2 –
D St 3 –
30
LNEC 2010
B Sa 2 1/2 –B Sa 3 –
D Sa 2 1/2 – D Sa 3 –
Limpeza por projecção de abrasivos: graus de preparação
EN 12944
Sa 2 1/2
31
LNEC 2010
Preparação de superfícies galvanizadas
Superfícies novas> Reparação de zonas com defeitos> Decapagem ligeira
Superfícies envelhecidas no exterior> Eliminar produtos de corrosão do Zn, sais e
outros contaminantes>Lavagem com água e detergente; abrasão
ligeira e limpeza com água>Jacto de água, limpeza a vapor>Decapagem ligeira>Limpeza manual ou mecânica>Conversão da superfície
32
LNEC 2010
Preparação de superfícies metalizadas (Zn, Al), electrozincadas e sheradizadas
> Reparação de zonas com defeitos> Selagem dos revestimentos metalizados> Remoção de revestimentos electrozincados ou
sheradizados pouco aderentes> Eliminar sais e outros contaminantes
>Lavagem com água e detergente e limpeza com água
>Jacto de água, limpeza a vapor>Conversão da superfície
33
LNEC 2010
Mas: Selecção do método de preparação
Depende:� Natureza e estado da superfície metálica� Tipo de estrutura (design)� Condições da superfície
�Rugosidade pretendida�Espessura
� Produtos a aplicar� Condições e processos de aplicação� Condições ambientais� Custos económicos
E ainda
34
LNEC 2010
Durabilidade depende>Configuração da estrutura>Estado do substrato antes da aplicação>Eficiência da preparação da superfície>Qualidade da aplicação
�Fichas técnicas; Diluições; Método de aplicação;Tempos de secagem entre demãos
�Controlo da aplicação (espessuras)
>Condições ambientais durante a aplicação�T, HR, vento, chuva
>Tipo de esquema de pintura>Condições de exposição após aplicação
�Selecção adequada ao uso e classe ambiental�Acções de manutenção
35
LNEC 2010
Qualidade da aplicação>Condições de aplicação
�Ficha técnica do produto – NP 3284o Designação comercialo Identificação do produtoo Campo de utilizaçãoo Características físicaso Estabilidade em armazémo Condições de aplicaçãoo Condições de segurança
�Preparação da tinta – EN ISO 1513�Condições ambientais
o T entre 5 e 35 ºC (nem frio nem sol forte)o Superfícies secas
� metais: T > no mínimo em 2 ºC à T do ponto de orvalho
�Método de aplicação
36
LNEC 2010
Durabilidade depende>Configuração da estrutura>Estado do substrato antes da aplicação>Eficiência da preparação da superfície>Qualidade da aplicação
�Fichas técnicas; Diluições; Método de aplicação;Tempos de secagem entre demãos
�Controlo da aplicação (espessuras)
>Condições ambientais durante a aplicação�T, HR, vento, chuva
>Tipo de esquema de pintura>Condições de exposição após aplicação
�Selecção adequada ao uso e classe ambiental�Acções de manutenção
37
LNEC 2010
Tipos de esquemas de pintura: Exs. na EN ISO 12944-5
>Selecção em função de:�Durabilidade requerida�Classe de exposição ambiental
Protecção anticorrosiva
38
LNEC 2010
Selecção de esquemas de pintura(C2, C3 e C4 e durabilidades Low, Med e High– tab. A.1 EN12944-5)
39
LNEC 2010
Selecção de esquemas de pintura(C2, C3 e C4 e durabilidades Low, Med e High– tab. A.1 EN12944-5)
40
LNEC 2010
A selecção depende também:
>Que tratamento prévio será possível efectuar?>Qual o estado do substrato antes da pintura?
>Como mudará o ambiente envolvente da estrutura ao longo do tempo?
>A que tipo de acções mecânicas e químicas o sistema de protecção estará exposto?
>Quais são as condições de aplicação e secagem/endurecimento da tinta, particularmente a temperatura e humidade?
>Quais são os custos iniciais e de manutenção do esquema de pintura e dos trabalhos de aplicação?
A EN 12944-5 exige pelo menos Sa 21/2
41
LNEC 2010
SISTEMAS DE PINTURA GRAU DE DECAPAGEM
Betuminoso/óleo – resinoso/alquídico
Ésteres epoxídicos
Borracha clorada/Epoxídicos
(2 componentes) /Vinílico/Epoxídico-
alcatrão/Poliuretanos/Silicatos de
zinco
Sa 2; Sa 1
Sa 2 1/2; Sa 2
Sa 3; Sa 2 1/2
Graus de preparação por jacto abrasivo recomendadas para alguns sistemas de pintura
Factores de escolha
42
LNEC 2010
Factores de escolha para o esquema de pintura
>Exterior de elevada exp. solar e ventos fortes com arrastamento de poeiras/abrasivos
�Resistência aos UV (alteração de cor e perda brilho)�Resistência à abrasão
>Gravilha, exposição solar não relevante�Resistência à abrasão�Resistência ao choque
>Ambiente industrial, exposição solar não relevante, zonas com condensação elevada
�Resistência a químicas (necessário saber tipo de químicos)
�Resistência a condensação
44
LNEC 2010
Avaliação em lab com vista à protecção anticorrosiva (EN 12944-6)Características Resistência a uma
atmosfera de condensação continua,ISO 6270
Resistência ao nevoeirosalino neutro,EN ISO 7253 (agora ISO 9227)
Categoria de corrosividade
Durabilidade Avaliação Tempo Requisito Tempo Requisito
- - Observação visualISO 4628
0 h Sem defeitos 0 h Sem defeitos
Aderência Quadrícula, Esp.secas ≤250 µmISO 2409
0 ou1 0 ou 1
Aderência tracção,Esp. Secas >250 µmISO 4624
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
C3 Baixa MédiaAlta
Observação visualISO 4628
48 h120 h240 h
Sem defeitos. 120 h240 h480 h
Sem defeitos;corrosão no corte ≤1mm
Baixa MédiaAlta
Aderência por Quadrícula2409
48 h120 h240 h
0 ou 1 120 h240 h480 h
0 ou 1
Baixa MédiaAlta
Aderência por tracção4624
48 h120 h240 h
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
120 h240 h480 h
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
C4 Baixa MédiaAlta
Observação visualISO 4628
120 h240 h480 h
Sem defeitos., 240 h480 h720 h
Sem defeitos, corrosão no corte ≤1mm
Baixa MédiaAlta
Aderência por Quadrícula2409
120 h240 h480 h
0 ou 1 240 h480 h720 h
0 ou 1
Baixa MédiaAlta
Aderência por tracção4624
120 h240 h480 h
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
240 h480 h720 h
Perda de aderência ao substrato: não admitida;A/B para ≥5MPa
47
LNEC 2010
Resistência à exposição
Humidade (ISO 6270) NSN (ISO 9227)
HR 100%; T=41ºCNaCl 35,5 g/L; T=35ºC
48
LNEC 2010
Na utilização: obra ou material em que se aplica o produtoou esquema de pintura
> Empreiteiro / empresa encarregada das pinturas / aplicador
Entidades envolvidas: dono de obra, projectista, empreiteiro e fiscalização.
Plano de pinturas em resposta ao Caderno de Encargos
� Satisfazer exigências do Caderno de Encargos� Pormenorizar o tratamento a efectuar à base� Indicar claramente a constituição do esquema de pintura (1 ou 2 demãos, diluição,
necessidade ou não de primário ou selante)� Definir o método de aplicação� Propor o esquema de pintura tendo em consideração as informações contidas nas
fichas técnicas dos produtos� Propor alternativas face ao estado ou tipo de obra, caso considere impraticável ou
inadequado o exigido, justificando as razões das alterações propostas� Indicar como tratar zonas de soldadura, rebites, etc
49
LNEC 2010
Na utilização: obra ou material em que se aplica o produtoou esquema de pintura
> Empreiteiro / empresa encarregada das pinturas / aplicador
Entidades envolvidas: dono de obra, projectista, empreiteiro e fiscalização.
Fase de Execução
> Deve:� assegurar-se de que a superfície está reparada e/ou preparada para ser pintada� chamar a atenção do dono de obra ou da fiscalização para a existência de anomalias
graves do substrato que afectam de modo adverso a pintura (o que exigirá uma intervenção especializada antes da pintura)
� seguir as recomendações do fabricante, em especial quanto ao tipo de utilização para que o produto de pintura foi formulado, ao rendimento de aplicação e ao tempo de secagem da base, antes da aplicação da tinta.
> Pode:� ser responsável pela execução dos trabalhos mínimos habitualmente necessários (por
exemplo, retoques em zonas danificadas pela montagem). Esta responsabilidade deve ser claramente atribuída no Caderno de Encargos e definida no Plano de Pintura.
50
LNEC 2010
Na utilização: obra ou material em que se aplica o produto ou esquema de pintura
Entidades envolvidas: dono de obra, projectista, empreiteiro e fiscalização.
> Fiscalização Aprovar: estado de preparação do suporte; condições ambientais; condições de aplicação; superfície pintada (aspecto, espessura…)
Suspender trabalhos não conformes
aprovação de uma superfície de referência relativa ao estado de preparação da base e aspecto final do acabamento, por todos os
intervenientes
51
LNEC 2010
Controlo de execução em obra (EN 12944-7)
>Aderência (método destrutivo)>Porosidade: detectores de fluxo ou de alta
voltagem>Controlo de espessura
� ISO 2808 – método previamente acordado entre fiscalização e empreiteiro
�Espessura nominal (especificada para a durabilidade), mínima e máxima (acordadas previamente)
o Minimos:>=80% da nominalo Individuais entre 80% e 100% da esp. nominal o Máxima: recomendavel que não seja superior a 3X a esp. nominal
53
LNEC 2010
Controlo de execução em obra (EN 12944-7)
>Áreas de controlo seleccionadas na estrutura�Padrão mínimo de trabalho aceitável�Avaliar o desempenho ao longo do tempo
REGISTOS