O aço inoxidável é magnético? Notas, trabalho a frio e o que isso significa para os compradores

Puxe um pequeno ímã de uma bolsa de ferramentas e toque-o em um metro de linha de controle 316L e nada acontece. Toque o mesmo ímã em uma bobina ferrítica 430 e ela se encaixará firmemente. Ambos são de aço inoxidável, ambos contêm ferro e resistem à corrosão no ambiente certo. A diferença não é a palavra “inoxidável” no certificado do moinho, mas sim a estrutura cristalina abaixo dela.

A resposta curta: algumas classes de aço inoxidável são fortemente magnéticas, algumas são efetivamente não magnéticas e algumas mudam de comportamento dependendo de como a peça foi formada. Classes austeníticas como 304, 316, 321 e 310 não são magnéticas quando são totalmente recozidas. Graus ferríticos como 430, graus martensíticos como 410 e 420 e graus duplex como 2205 são magnéticos em graus variados. A trefilação a frio, a dobra e a soldagem podem fazer com que uma peça austenítica responda fracamente a um ímã, que é onde começa a maioria das discussões nas oficinas de fabricação e a maioria das inspeções recebidas que falharam.

Por que a estrutura cristalina, e não apenas a química, decide

O aço responde a um ímã por causa do ferro. Numa rede cúbica de corpo centrado, onde os átomos de ferro ficam nos cantos de um cubo com um átomo no centro, os átomos estão suficientemente próximos para que os domínios magnéticos se alinhem com um campo externo. Esse alinhamento é o que chamamos de ferromagnetismo e é forte o suficiente para levantar um fixador de uma bancada.

No aço inoxidável austenítico, o níquel e o manganês mantêm a rede em uma forma cúbica de face centrada. Os átomos de ferro estão mais espaçados, os domínios não conseguem se alinhar eficientemente e o material torna-se paramagnético. Sua permeabilidade relativa fica perto de 1,003, que em um ímã de loja pode ser lido simplesmente como “sem aderência”.

O cromo promove a forma de ferrita cúbica centrada no corpo, enquanto o níquel e o manganês promovem a forma de austenita cúbica centrada na face. Essa única competição explica a maior parte da confusão. O grau 304 carrega cerca de 8% de níquel e o 316 carrega de 10 a 12% mais molibdênio, portanto ambos permanecem austeníticos e não magnéticos. O grau 430 quase não contém níquel, por isso permanece ferrítico e magnético. O molibdênio melhora a resistência à corrosão, mas pouco contribui para a imagem magnética.

Resumo das principais famílias inoxidáveis

Se você se lembra apenas de uma coisa deste artigo, lembre-se de que o nome da família prevê o teste magnético com muito mais segurança do que a palavra “inoxidável”.

O que o trabalho a frio faz com uma classe não magnética

Aqui está a parte que atrai os compradores. A austenita nem sempre é estável. Quando um tubo 304 ou 316 é estirado a frio, dobrado ou estampado, parte da austenita se transforma em martensita induzida por deformação. Essa nova fase é magnética e aparece exatamente onde a deformação é mais intensa: a parte externa de uma dobra, a solda e a zona afetada pelo calor de uma costura e todo o comprimento de um capilar ou linha de controle fortemente estirado.

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O efeito prático é modesto, mas real. Um tubo 316 totalmente recozido pode mostrar uma permeabilidade relativa próxima de 1,003, enquanto o mesmo tubo após redução severa a frio pode ler várias vezes mais alto, o suficiente para um ímã agarrar uma curva e para um sensor magnético próximo perceber. O grau 316 resiste melhor à transformação do que o 304 devido ao seu maior teor de níquel e molibdênio, mas não está imune. Um recozimento brilhante em um forno a vácuo ou a hidrogênio reverte a transformação e retorna o material ao seu estado não magnético.

É por isso que a conversa sobre pedidos deve abranger tanto a condição quanto a nota. Uma linha especificada como "inox 316" e entregue na condição estirada a frio é um material magnético diferente da mesma linha entregue recozida. Nosso próprio guia de compra de bobina de aço inoxidável aborda como o grau, a têmpera e a condição da superfície interagem quando você escreve uma especificação.

O que um teste magnético prova e o que não prova

O teste magnético é genuinamente útil para uma tarefa: coletar material misturado em um depósito a granel. Se um fixador vendido como 304 agarra um ímã com firmeza, provavelmente é uma peça da série 400 ou de aço carbono que escorregou para dentro da caixa. Compradores marítimos e offshore usam esse truque há décadas.

É um teste ruim para todo o resto. Não magnético não significa inoxidável, porque alumínio, latão, bronze, cobre, titânio e muitas ligas não inoxidáveis ​​também são não magnéticos. O aço-carbono cromado pode parecer quase idêntico ao inoxidável e não atrairá um ímã através do revestimento. Um ímã também não pode separar 304 de 316, que é exatamente a distinção que importa para o desempenho contra corrosão.

Quando a identidade do grau realmente importa, use a verificação adequada: um analisador portátil de fluorescência de raios X ou espectrômetro para química, um medidor de ferrita para conteúdo de ferrita delta em soldas e uma medição de permeabilidade conforme ASTM A342 quando o comportamento magnético for parte do requisito.

Onde o comportamento magnético é importante em hardware para campos petrolíferos

As ferramentas de perfuração direcional usam magnetômetros para determinar o azimute, e esses sensores não conseguem distinguir o campo da Terra do campo de uma parte ferromagnética próxima. Uma permeabilidade de leitura de alojamento, sub ou coluna de tubulação de 1,5 em vez de 1,003 pode distorcer uma pesquisa o suficiente para ser importante. Qualquer coisa dentro de um metro ou dois do sensor é, portanto, examinada, incluindo a tubulação e o cabo encaminhado ao lado dele.

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Os cabos de teste de fibra óptica são um caso interessante. A luz não é afetada pelo magnetismo, portanto a medição óptica em si não muda. O que importa é o posicionamento: um cabo blindado que passa próximo a ferramentas de registro eletromagnético pode perturbar as leituras da ferramenta, e o magnetismo residual captado durante o manuseio pode reter detritos de ferro contra a armadura. A limpeza e o roteamento cuidadoso resolvem mais problemas do que a seleção da classe aqui.

A inspeção de vazamento de fluxo magnético funciona na direção oposta. Depende do flexitubo ser magnetizável, portanto, uma linha fortemente estirada a frio com permeabilidade elevada se comporta de maneira diferente de uma linha recozida sob a mesma calibração de ferramenta. Os inspetores devem conhecer o grau e o temperamento antes de interpretar o sinal.

Uma lista de verificação de especificações práticas

A maioria das disputas sobre o comportamento magnético remonta a uma especificação que nomeava um grau, mas não uma condição. Trabalhe com esses pontos antes que o pedido de compra seja enviado.

1. Indique o grau e a condição de entrega em conjunto, por exemplo "316L, recozido brilhante" ou "304, trefilado a frio, redução de 20 por cento".
2. Se o comportamento magnético for importante, coloque um número nele. A permeabilidade relativa abaixo de 1,02 medida de acordo com ASTM A342 é uma meta viável para componentes adjacentes ao sensor.
3. Cite o método de verificação e quem paga por ele, seja a química XRF, a leitura de um medidor de ferrite ou um certificado de permeabilidade.
4. Sinalize todos os itens trabalhados a frio na embalagem, incluindo flexitubo, linha de controle, tubo capilar e acessórios trefilados, porque essas são as peças com maior probabilidade de surpreender um ímã.
5. Mantenha as caixas separadas na entrada de mercadorias. Um único parafuso 410 deixado em uma bandeja de 316 peças será eventualmente encontrado, geralmente por um cliente.
6. Exigir a rastreabilidade do número de calor no certificado para que uma anomalia magnética possa ser rastreada até uma rota específica de fusão e processo.

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Os acessórios merecem sua própria nota. Uma junta de ponteira é trabalhada a frio durante a estampagem e novamente durante a instalação, de modo que sua resposta magnética pode mudar ao longo de sua vida útil, mesmo que a matéria-prima não seja magnética. Isso é normal e raramente afeta o desempenho da vedação, mas significa que uma verificação magnética em uma junta instalada diz muito pouco.

Obtendo material que se comporte de maneira previsível

O aço inoxidável é magnético quando sua estrutura é ferrítica, martensítica ou duplex, e não magnético quando é austenítico e recozido. O trabalho a frio confunde essa linha e nenhum ímã pode classificar as notas para você. O caminho confiável é especificar antecipadamente o grau, a têmpera, o limite de permeabilidade e o método de teste e, em seguida, verificar com produtos químicos e um certificado, em vez de um imã de geladeira.

Se você estiver adquirindo flexitubo, linha de controle, cabo de teste de alta temperatura ou juntas de ponteira para um projeto onde o comportamento magnético, a integridade da pressão ou o desempenho da temperatura são críticos, descreva a aplicação e as medições necessárias. Nossos engenheiros combinarão o grau e o tratamento térmico com o trabalho e você pode entrar em contato com a equipe aqui com sua especificação ou desenho.