NORMA
BRASILEIRA
ABNT NBR
15877
Primeira edição
19.10.2010
Válida a partir de
19.11.2010
Pintura industrial — Ensaio de aderência
por tração
Exemplar para uso exclusivo - PETROLEO BRASILEIRO - 33.000.167/0036-31
Industrial coatings — Pull-off adhesion test
ICS 87.020
ISBN 978-85-07-02278-7
Número de referência
ABNT NBR 15877:2010
10 páginas
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Sumário
Página
Prefácio ...............................................................................................................................................iv
1
Escopo ................................................................................................................................1
2
Referências normativas .....................................................................................................1
3
Termos e definições ...........................................................................................................1
4
Requisitos ...........................................................................................................................1
4.1
Resumo do ensaio .............................................................................................................1
4.2
Importância do uso ............................................................................................................2
4.3
Área de ensaio ....................................................................................................................2
4.4
Peça de ensaio – Pino (dolly) ............................................................................................2
4.5
Adesivo ...............................................................................................................................2
4.6
Temperatura e umidade relativa do ar ..............................................................................3
5
Ensaio..................................................................................................................................3
5.1
Dispositivo de ensaio.........................................................................................................3
5.2
Procedimento .....................................................................................................................3
6
Resultados ..........................................................................................................................4
7
Relatório do ensaio ............................................................................................................5
Anexo A (normativo) Dispositivos.......................................................................................................7
A.1
Dispositivo de acionamento manual ................................................................................7
A.1.1
Procedimento .....................................................................................................................7
A.2
Dispositivo de acionamento pneumático.........................................................................8
A.2.1
Procedimento .....................................................................................................................9
A.3
Dispositivo de acionamento hidráulico............................................................................9
A.3.1
Procedimento ...................................................................................................................10
Figuras
Figura A.1 – Fotografia do dispositivo de acionamento manual ....................................................7
Figura A.2 – Fotografia do dispositivo de acionamento pneumático.............................................8
Figura A.3 – Fotografia do dispositivo para ensaio hidráulico – Tipo C ........................................9
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Prefácio
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) é o Foro Nacional de Normalização. As Normas
Brasileiras, cujo conteúdo é de responsabilidade dos Comitês Brasileiros (ABNT/CB), dos Organismos
de Normalização Setorial (ABNT/ONS) e das Comissões de Estudo Especiais (ABNT/CEE), são
elaboradas por Comissões de Estudo (CE), formadas por representantes dos setores envolvidos,
delas fazendo parte: produtores, consumidores e neutros (universidades, laboratórios e outros).
Os Documentos Técnicos ABNT são elaborados conforme as regras das Diretivas ABNT, Parte 2.
A Associação Brasileira de Normas Técnicas (ABNT) chama atenção para a possibilidade de que
alguns dos elementos deste documento podem ser objeto de direito de patente. A ABNT não deve ser
considerada responsável pela identificação de quaisquer direitos de patentes.
A ABNT NBR 15877 foi elaborada no Comitê Brasileiro de Corrosão (ABNT/CB-43), pela Comissão
de Estudo de Pintura Industrial (CE-43:000.02). O Projeto circulou em Consulta Nacional conforme
Edital nº 01, de 14.01.2010 a 15.03.2010, com o número de Projeto 43:000.02-022.
O Escopo desta Norma Brasileira em inglês é o seguinte:
Scope
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This Standard describes the laboratory and field methods to evaluate the pull-off resistance or adhesion
of a coating applied to rigid substrates. Determines the greatest perpendicular force (in tension) that a
surface area can bear before it occurs or not the pull-off of a coating under a prescribed force, qualifies
and quantifies the failure according to its nature, if it is cohesive or adhesive.
The results shall be evaluated according to the test device used and shall not be compared, being
necessary to refer to the type of test device used to record the test results.
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Pintura industrial — Ensaio de aderência por tração
1 Escopo
Esta Norma prescreve os métodos de ensaio de laboratório e campo para se avaliar a resistência ao
arrancamento ou aderência de um revestimento aplicado em substratos rígidos. Determina a maior força normal (tensão) que uma área de superfície poderá suportar antes que ocorra o arrancamento ou
não de uma camada de revestimento sob uma força prescrita, qualifica e quantifica a falha de acordo
com a sua natureza, se coesiva ou adesiva.
Os resultados obtidos devem ser avaliados de acordo com o dispositivo de ensaio utilizado e não devem ser comparados, sendo indispensável ser referenciado o tipo de dispositivo de ensaio utilizado
para efetuar o registro dos resultados.
2 Referências normativas
Os documentos relacionados a seguir são indispensáveis à aplicação deste documento. Para referências datadas, aplicam-se somente as edições citadas. Para referências não datadas, aplicam-se
as edições mais recentes do referido documento (incluindo emendas).
ABNT NBR 15156, Pintura industrial – Terminologia
ISO 4624, Paints and varnish – Pull-off test adhesion
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ANSI N 512, Protective coatings (paints) for the nuclear industry
ASTM D 4541, Standard test method for pull-off strength of coatings using portable adhesion testers
3 Termos e definições
Para efeitos deste documento, aplicam-se os termos e definições da ABNT NBR 15156.
4 Requisitos
4.1 Resumo do ensaio
O ensaio de arrancamento (pull-off test) geral é executado prendendo-se uma peça de ensaio (pino,
dolly) perpendicular à superfície do revestimento com um adesivo. Após a cura do adesivo, o dispositivo
de tração do aparelho é conectado à peça de ensaio e alinhado para aplicar tensão perpendicularmente
à superfície sob ensaio. A força aplicada à peça de ensaio é, então, gradativamente aumentada
e monitorada até que uma placa de material se desprenda, ou um determinado valor seja atingido.
Quando uma placa de material é desprendida, a superfície exposta representa o plano de resistência
limitativa no sistema. A natureza da falha é qualificada de acordo com o percentual de falhas adesivas
e coesivas, e as interfaces e camadas reais envolvidas. A resistência ao arrancamento é calculada
com base na carga máxima indicada, nos dados de calibração do instrumento e na área de superfície
original submetida à tensão. Os resultados da resistência ao arrancamento obtidos usando-se diferentes
dispositivos podem divergir, pois os resultados dependem de parâmetros instrumentais (ver Anexo A).
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4.2 Importância do uso
Esse método de ensaio serve como um meio para se realizarem, de maneira uniforme, a preparação
e o ensaio de superfícies revestidas e a avaliação e o registro dos resultados. O método de ensaio é
aplicável a qualquer aparelho portátil em conformidade com os requisitos básicos para a determinação
da resistência ao arrancamento de um revestimento.
O comprador ou especificador deve designar um método de ensaio específico, ou seja, A.1, A.2 e A.3,
ao se referir a esta Norma. Sendo assim, recomenda-se que o tipo de aparelho e o substrato sejam
mutuamente acordados entre as partes interessadas.
4.3 Área de ensaio
4.3.1 A seleção dos locais de revestimento a serem preparados para o ensaio (área de ensaio) depende dos objetivos e dos acordos entre as partes contratantes para sua execução.
4.3.2 A área de ensaio é caracterizada por no mínimo três pinos (dollies) aderidos, e sua superfície
deve ser plana, rígida e grande o suficiente para acomodar o número especificado de ensaios e suportar uma força contrária.
4.3.3
O espaçamento entre cada pino (dolly) deve ser suficiente para acomodar o dispositivo de tração.
4.3.4 Devem ser relatadas a composição e a espessura do substrato para análises subseqüentes
ou comparações interlaboratoriais, pois a rigidez do substrato, apesar de não ser uma variável deste
nem controlável em medição de campo, afeta os resultados do ensaio.
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4.3.5 As áreas selecionadas para a execução do ensaio devem ser limpas de tal forma que não
deixem qualquer resíduo ou afetem a integridade do revestimento ou do esquema de pintura aplicado.
4.3.6
Deve-se efetuar um leve lixamento com lixa 400 para “quebra de brilho” e o pó removido.
4.4 Peça de ensaio – Pino (dolly)
4.4.1 A superfície de contato do pino (dolly) com o adesivo deve ser limpa por jateamento abrasivo
e o pó removido com escova macia. Evitar o contato com a superfície do pino para não contaminá-lo,
devendo o pino ser utilizado no máximo até 24 h após a limpeza para melhores resultados.
4.4.2 No entorno da peça de ensaio, a ocorrência de riscos viola o critério de ensaio, fundamentado
na condição de integridade do revestimento ou esquema de pintura aplicado.
4.4.3 Deve-se ter extremo cuidado em efetuar algum tipo ou ocorrência de risco, para se impedir
qualquer tipo de microfissuração do revestimento ou esquema de pintura aplicado. Estas fissuras
podem ocasionar a redução dos valores de aderência. Caso isso seja necessário ou ocorra, deve ser
claramente registrado nos resultados obtidos.
4.5 Adesivo
4.5.1 O adesivo deve ser compatível com o revestimento em ensaio e a sua resistência à tração não
pode ser inferior ao valor de tração especificado para o ensaio.
4.5.2
O adesivo deve ser preparado conforme as recomendações do fabricante.
4.5.3 O adesivo deve ser aplicado em toda a área da face plana da peça de ensaio, conforme a recomendação do fabricante para a sua aplicação.
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4.5.4 A peça de ensaio deve ser posicionada no local especificado para a execução do ensaio, devendo ser removido cuidadosamente o excesso do adesivo do entorno da peça de ensaio.
4.5.5 O movimento de torção da peça de ensaio deve ser evitado, de modo a precaver a formação
de possíveis falhas (bolhas ou porosidade), prevenindo a descontinuidade.
4.5.6 A partir do recomendado pelo fabricante e de acordo com as condições ambientais previstas,
deve-se observar criteriosamente o tempo de endurecimento e a cura do adesivo.
4.5.7 É conveniente que entre o tempo de endurecimento e a cura do adesivo se mantenha uma
pressão constante na peça de ensaio. Sistemas de abraçadeiras, magnéticas ou mecânicas, são mais
indicados. Quanto à utilização de fitas adesivas ou similares, deve ser cuidadosamente garantido que
estas não apresentem qualquer distensão ou afrouxamento que possa proporcionar formação de bolhas ou porosidade na interface entre a peça de ensaio e o local de execução do ensaio, bem como
impedir seu deslocamento.
4.6 Temperatura e umidade relativa do ar
A temperatura e a umidade relativa do ar devem ser registradas durante o período de ocorrência
do ensaio.
5 Ensaio
5.1 Dispositivo de ensaio
Pode ser de acionamento manual, pneumático ou hidráulico, conforme descrito em A.1, A.2 e A.3.
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5.2 Procedimento
5.2.1 Selecionar o dispositivo de ensaio e uma peça de ensaio, compatíveis com a faixa de abrangência de valores de resultados previstos para a execução.
5.2.2 Em condições normais, medições de faixa intermediária são mais indicadas, devendo obedecer às recomendações de operações previstas pelo fabricante do equipamento a ser utilizado
no ensaio de aderência.
5.2.3 Caso seja necessário o uso de um anel de distribuição de forças ou outro dispositivo similar,
colocá-lo concentricamente em torno da peça de ensaio, na superfície com revestimento ou esquema
de pintura aplicado.
5.2.4 Conectar cuidadosamente a garra central do dispositivo à peça de ensaio, sem que ocorra
o impacto na amostra.
5.2.5 Conectar o dispositivo ao respectivo mecanismo de controle, caso seja necessário. Caso a superfície não seja horizontal, deve-se apoiar o dispositivo de forma que seu peso não exerça força na
peça de ensaio.
5.2.6 Alinhar a peça de ensaio conforme as instruções do fabricante, colocando o indicador de força
na posição “zero”. O alinhamento adequado é indispensável e seu procedimento deve ser registrado.
5.2.7 Aumentar de forma suave, contínua e progressiva a carga para a peça de ensaio, utilizando
uma taxa inferior a 1 MPa/s (150 psi/s), de modo que a ruptura ocorra ou a tensão máxima seja atingida em até 100 s.
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5.2.8 Registrar a força máxima atingida no momento da ocorrência da ruptura ou a força máxima
aplicada.
5.2.9 Em caso de ruptura, identificar e segregar a peça de ensaio para quantificação e qualificação
da falha ocorrida.
5.2.10 Registrar qualquer desvio de procedimento, tais como possível desalinhamento, oscilação
de aplicação de força etc.
6 Resultados
6.1 Conforme instrução do fabricante, utilizar os fatores de calibração do equipamento para conversão da força indicada em cada ensaio, na força real aplicada.
6.2 Utilizar a tabela de calibração fornecida pelo fabricante ou efetuar o cálculo da tensão de arrancamento aplicada a cada amostra de revestimento ou esquema de pintura aplicado conforme:
X = 4F πd 2
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onde
X
é a tensão obtida no momento do arrancamento ou a maior tensão atingida nessa tentativa,
expressa em megapascals (MPa);
F
é a força real de tração aplicada na peça de ensaio;
d
é o diâmetro da peça de ensaio, expresso em milímetros (mm) ou polegadas (pol).
6.3 Para todos os ensaios até o arrancamento, calcular o percentual de falhas adesivas e coesivas
de acordo com suas respectivas áreas e localizações no sistema de ensaio, constituído das camadas
de revestimento ou esquema de pintura aplicado e o adesivo. Um esquema conveniente que descreve
o sistema de ensaio e a ocorrência de falhas como um todo está discriminado conforme Figura 1.
Figura 1 – Desenho esquemático para interpretação de resultados
A descrição do ensaio deve seguir o prescrito em 6.3.1 a 6.3.2.
6.3.1 Descrever o corpo-de-prova como o substrato A, no qual as sucessivas camadas de revestimento ou demãos de tinta descritas como B, C, D etc. foram aplicadas, incluindo em seguida a camada
referente ao adesivo, descrita como Y, que prende ao dispositivo de ensaio, descrito como Z.
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6.3.2 Caso seja observada a falha, devem ser descritas inicialmente as falhas coesivas nas camadas
(A, B, C etc.) e o percentual de cada uma. Em seguida efetuar o mesmo procedimento em relação às
falhas adesivas entre as camadas de revestimento ou demão de tinta (A/B, B/C, C/D etc.) e o percentual de cada uma.
6.4 Quando um resultado for muito diferente dos demais, pode ser evidenciada a ocorrência de algum tipo de erro de registro ou cálculo e este tem que ser verificado.
6.5 Caso isso não ocorra, examinar as circunstâncias experimentais em torno do ensaio. Caso venha a ser atribuído um resultado irregular a uma causa experimental, descartá-lo da análise. Não
desprezá-lo, se existirem motivos não estatísticos válidos ou que seja um valor estatístico atípico.
6.6
São considerados como motivos não estatísticos válidos para eliminação de resultados:
— o alinhamento do aparelho quando não encontrar-se perpendicular à superfície;
— a má definição da área submetida à tensão, devido à aplicação inadequada do adesivo;
— linhas e limites de cola mal definidos;
— descontinuidades no adesivo causadas por vazios ou inclusões;
— superfícies preparadas de forma indevida;
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— deslizamento ou torção da peça de ensaio durante a cura inicial;
6.7 Para fraturas prematuras causadas por amostras arranhadas ou riscadas, desconsiderar qualquer ensaio em que a falha da cola represente mais de 50 % da área. Caso o critério de aceitação/
rejeição esteja sendo utilizado e ocorra uma falha da cola a uma resistência de arrancamento superior
ao critério, registrar o resultado como “aprovado” com uma resistência ao arrancamento maior que
o valor especificado.
7 Relatório do ensaio
Os resultados devem ser registrados em relatório com as seguintes informações:
a)
descrição resumida da natureza geral do ensaio, incluindo se foi efetuado como ensaio de campo
ou de laboratório, além do tipo de revestimento ou esquema de pintura aplicado;
b)
temperatura, umidade relativa do ar e qualquer dado relevante em relação às condições ambientais
existentes durante o período de execução do ensaio;
c)
descrição do tipo de equipamento utilizado, incluindo marca, modelo, tipo e certificado de calibração;
d)
descrição da peça de ensaio e anéis de distribuição de forças;
e)
descrição do procedimento de ensaio, inserindo as informações relativas ao tipo de produto utilizado em cada camada de revestimento ou demão de tinta, do substrato (espessura, tipo, orientação etc.) e do adesivo utilizado para execução do ensaio;
f)
resultados do ensaio;
g)
local, data e dados completos de identificação do responsável pela execução do ensaio;
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para ensaios de aceitação/rejeição, informar a tensão aplicada juntamente com o resultado
encontrado;
i)
para ensaios até o arrancamento, registrar todos os valores calculados conforme descrito em 6.2,
bem como a natureza e a localização das falhas conforme descrito em 6.3, ou, caso seja necessário,
apenas a resistência média, registrando-a junto com as estatísticas;
j)
em situações de correção de resultados ou omissão de alguns valores, indicar os critérios utilizados;
k)
para qualquer ensaio onde tenham sido detectadas divergências, indicá-las colocando uma nota
de rodapé posicionada ao lado de cada ponto de dado afetado e em um campo de observação
indicando os locais onde essas notas foram inseridas;
l)
descrever qualquer outro desvio imprevisto em relação ao procedimento.
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h)
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Anexo A
(normativo)
Dispositivos
A.1
Dispositivo de acionamento manual
Trata-se de um dispositivo portátil para ensaio de alinhamento fixo de acionamento manual.
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Os dados de precisão da Figura 1 foram obtidos usando-se o dispositivo ilustrado na Figura A.1.
Figura A.1 – Fotografia do dispositivo de acionamento manual
O dispositivo para ensaio é composto de corpos-de-prova de alumínio removíveis com uma base cônica
plana com diâmetro de 20 mm numa extremidade para fixação no revestimento e, na outra extremidade,
uma cabeça de parafuso tipo T circular com uma garra central para prender a peça de ensaio que
é afastada de uma base de tripé pela interação de um volante (ou porca), e um parafuso coaxial
conectado através de uma série de arruelas côncavas, ou molas em modelos mais avançados, que age
como um alívio de torção e uma mola que desloca um indicador de arraste em relação a uma escala.
A força é indicada pela medição do deslocamento máximo da mola quando submetida à carga. Convém
que se tome cuidado para que o dobramento do substrato não influencie sua posição final ou a força
real fornecida pelo arranjo de mola.
A.1.1
Procedimento
A.1.1.1 Centralizar o anel de distribuição de forças na superfície de revestimento, de maneira concêntrica em relação a peça de ensaio. Girar o volante manual ou a porca do dispositivo de ensaio no
sentido anti-horário, abaixando a garra de modo que se encaixe sob a cabeça da peça de ensaio.
A.1.1.2 Alinhar ou colocar calços sob as três bases articuladas de instrumentos da base de tripéde
modo que o instrumento seja tracionado perpendicularmente com a superfície no anel de distribuição
de forças. O anel pode ser usado em substratos flexíveis.
A.1.1.3
Eliminar a folga entre o pino (dolly) e a garra, zerando o dispositivo de ensaio.
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A.1.1.4 Segurar firmemente o instrumento com uma das mãos. Não permitir que a base se movimente ou deslize durante o ensaio. Com a outra mão, girar o volante no sentido horário, usando um
movimento o mais suave e constante possível, sem trancos, não excedendo a uma taxa de tensão
de 150 psi/s (1 MPa/s). Se forem usados os modelos de 14 MPa ou 28 MPa (2 000 psi ou 4 000 psi),
o volante é substituído por uma porca que necessita de uma chave para apertá-la. A chave deve ser
usada num plano paralelo ao substrato, de modo que a peça de ensaio não seja removida por uma
força de cisalhamento ou pelo desalinhamento, invalidando, assim, os resultados. A tensão máxima
deve ser atingida em aproximadamente 100 s.
A.1.1.5 A força de tração aplicada na peça de ensaio é aumentada ao máximo ou até que ocorra
o arrancamento do sistema em seu ponto mais fraco. Quando o arrancamento ocorrer, a escala sofrerá um ligeiro aumento, ao passo que o indicador de arraste manterá a carga aparente. A escala do
aparelho indica uma tensão aproximada diretamente em libras por polegada quadrada, mas pode ser
comparada a uma curva de calibração.
A.1.1.6
A.2
Registrar o valor mais alto atingido pela leitura ao longo do fundo do indicador de arraste.
Dispositivo de acionamento pneumático
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É um dispositivo de ensaio com alinhamento automático (ver Figura A.2). Possui um sistema de medição que controla conjuntos de pistões que operam com diferentes faixas de carga e pode ser dotado
de uma fonte de pressão autônoma.
Figura A.2 – Fotografia do dispositivo de acionamento pneumático
O dispositivo de ensaio é composto de:
— peça de ensaio cilíndrica (dolly) com 12,5 mm de diâmetro e face plana numa extremidade e roscada (UNC 3/8-16) na outra;
— anel plástico delimitador do adesivo na área de ensaio;
— garra central roscada para prender a peça de ensaio através do centro do pistão;
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— gás pressurizado que entra no pistão através de uma mangueira flexível conectada a um controlador de vazão de pressurização e um manômetro (ou sensor eletrônico); e
— pistões, disponíveis em faixas de tensão padronizadas.
A.2.1
Procedimento
A.2.1.1
Seguir os procedimentos gerais descritos na Seção 4.
A.2.1.2 Posicionar o pistão sobre a peça de ensaio presa no revestimento a ser ensaiado e prender
a peça de ensaio através da garra central. Deixar uma folga de no mínimo 1,6 mm entre o pistão e
a parte inferior da garra, de modo que o selo possa sair o suficiente para alinhar-se quando pressurizado.
A.2.1.3
Efetuar as ligações pneumáticas apropriadas e abrir a válvula 1/4 de uma volta.
A.2.1.4
Zerar o sistema de medição de pressão.
A.2.1.5 Pressionar o botão para controlar a vazão de gás para o pistão e efetuar o ajuste final da
válvula, de modo que a taxa de tensão não ultrapasse 1 MPa/s (150 psi/s), mas atinja seu valor máximo
em 100 s.
A.2.1.6 Registrar tanto a pressão máxima atingida quanto o pistão específico. A conversão para
tensão do revestimento para pino de 12,5 mm encontra-se na tabela fornecida para cada pistão.
A.3
Dispositivo de acionamento hidráulico
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Trata-se de um dispositivo para ensaio de alinhamento automático, conforme mostrado na Figura A.3.
Figura A.3 – Fotografia do dispositivo para ensaio hidráulico – Tipo C
O dispositivo de ensaio é composto de:
— peças de ensaio com diâmetros de 20 mm a 50 mm, respectivamente;
— atuador hidráulico por meio do qual a carga é aplicada à peça de ensaio;
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— manômetro e uma bomba hidráulica;
— cabeças das peças de ensaios esféricas e de alinhamento automático.
A.3.1
Procedimento
seguir os procedimentos gerais descritos na Seção 4;
b)
certificar-se de que a válvula de alívio de pressão na bomba esteja completamente aberta e o
manômetro zerado. Empurrar a alavanca do atuador completamente para baixo no conjunto atuador;
c)
colocar o conjunto atuador sobre a cabeça da peça de ensaio e conectar o engate rápido à peça
de ensaio. Fechar a válvula de alívio de pressão na bomba;
d)
certificar-se de que a bomba esteja numa superfície horizontal bem apoiada. Caso seja necessário
colocar a bomba numa superfície vertical, posicionar a unidade de modo que a saída da mangueira
esteja voltada para baixo para impedir que o ar seja bombeado para dentro do atuador. Começar
a girar a manivela da bomba até que o indicador no manômetro comece a mover-se. Continuar
a bombear a uma taxa uniforme não superior a 1 MPa/s (150 psi/s) até que o atuador arranque
a peça de ensaio do revestimento;
e)
imediatamente após a peça de ensaio ser arrancada, abrir a válvula de alívio de pressão na bomba
para liberar a pressão. O indicador de pressão do manômetro manterá a máxima leitura. Registrar
a pressão de arrancamento e marcar a peça de ensaio para análise qualitativa e quantitativa futura.
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