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DANIEL AUGUSTO ABED DE ANDRADE

Determinação da Temperatura Crítica de Pite do Aço UNS S31803 em

solução 0,6M NaCl

São Bernardo do Campo

2015

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DANIEL AUGUSTO ABED DE ANDRADE

Determinação da Temperatura Crítica de Pite do Aço UNS S31803 em

solução 0,6M NaCl

São Bernardo do Campo

2015

Relatório apresentado ao Centro Universitário

da FEI, como parte dos requisitos estabelecidos pelo

Programa de Bolsas de Iniciação Científica (PBIC),

orientado pela Prof.ª Dr.ª Daniella Caluscio dos Santos.

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RESUMO

Os aços inoxidáveis dúplex são aços que possuem frações aproximadamente iguais de ferrita e

austenita em sua estrutura e apresentam elevada resistência mecânica, bem como elevada

resistência à corrosão. Ensaios de polarização potenciodinâmica são os ensaios de corrosão mais

utilizados para avaliação da resistência à corrosão de materiais. Entretanto, para os aços inoxidáveis

dúplex diversos autores reportam que os resultados desses ensaios, quando realizados à temperatura

ambiente, podem ser influenciados pela reação de evolução de oxigênio levando a resultados não

confiáveis. Uma alternativa a esse ensaio pode ser o estudo da temperatura crítica de pite (Critical

Pitting Temperature – CPT) a partir do qual se determina uma faixa de potenciais de pite em função

da temperatura de ensaio. Para tal, amostras foram solubilizadas a 1090°C gerando amostras com

aproximadamente 50% de ferrita e austenita. Para caracterização microestrutural foram utilizadas

as técnicas de microscopia óptica e eletrônica de varredura, medidas magnéticas e difrações de

raios X. Pretende-se com esta pesquisa determinar temperatura de trabalho alternativa à

temperatura ambiente, para a determinação do potencial de pite do aço em estudo nesse trabalho

permitindo a correta avaliação da resistência à corrosão por pite desse material.

Palavras-chave: Aço UNS S31803, Corrosão por pite, Temperatura crítica de pite (CPT).

.

4

ABSTRACT

Dúplex Stainless Steels presents both ferrite and austenite in approximately equal volume fractions,

high mechanical and corrosion resistance. Potentiodynamic polarization tests are widely used for

the evaluation of corrosion resistance of dúplex stainless steels. Nevertheless, for these steels some

authors reported that the results of polarization tests, when conducted under ambient conditions,

may be influentiated by oxygen evolution reaction leading to unreliable results upon corrosion

resistance of dúplex stainless steels. An alternative for this tests is the study of Critical Pitting

Temperature (CPT) from which it was possible to evaluate pitting potential ranges as a function of

temperature. For that, samples were solution-treated at 1090°C generating samples with

approximately 50% of ferrite and austenite. The microstructural characterization was conducted

using optical and scanning electron microscopy, magnetic measurements, and X-Ray Diffraction.

It is intended in this research to determine a work temperature for the realization of the polarization

tests to evaluate pitting corrosion resistance of this material.

Keywords: Steel UNS S31803, Pitting Corrosion, Critical pitting temperature (CPT).

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LISTA DE FIGURAS

Figura 1 - Seção isotérmica a 1300ºC do ternário Fe-Cr-Ni. ....................................................................... 15




Figura 5 - Seção isotérmica a 1100ºC do ternário Fe-Cr-Ni, mostrando as “tie-lines” no campo O ponto

A representa a composição (em cromo e níquel equivalentes) do aço UNS S31803. .................................. 18

Figura 6 - Diagrama de Schaeffler, onde os teores de Creq e Nieq, representam a composição do aço UNS

S31803.......................................................................................................................................................... 19

Figura 7 – Dois metais A e B imersos em solução ....................................................................................... 21

Figura 8 – Ilustração mostrando dois metais imersos em uma solução ....................................................... 22

Figura 9 - Fenômeno de passivação ............................................................................................................ 23

Figura 10 - Rompimento da película passiva pela ação de íons cloreto. ...................................................... 24

Figura 11 - Diagrama esquemático das variáveis metalúrgicas que podem afetar a passividade de aços

inoxidáveis. .................................................................................................................................................. 25

Figura 12 – Ilustração esquemática do mecanismo do crescimento do pite. ................................................ 26

Figura 13 – Formatos de pite, ASTM G-46 ................................................................................................. 27

Figura 14 - Morfologia do pite formado no aço UNS S31803, ensaiada em solução de 1M NaCl. ........... 28

Figura 15 - Superfície de amostra do aço UNS S31803 ensaiada em solução 0,6M NaCl com reversão de

polarização em 10-3 A/cm². ........................................................................................................................... 28

Figura 16 – Curvas de decaimento de corrente típicas, obtidas através da técnica potenciostática. ............ 30

Figura 17 - curvas obtidas por meio do ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803 em

solução 1M HCl, em (a)22°C, (b) 30°C, (c) 40°C (d)50°C e (e) 60°C. ....................................................... 31

Figura 18 – Curva típica de aços inoxidáveis em solução acida .................................................................. 32

6

Figura 19 - Curva de ensaio de polarização potenciodinâmica, do aço UNS S31803, em solução 0,1 mol.L-

1 HCl a 60ºC. ............................................................................................................................................... 34

Figura 20 - Curvas de polarização cíclica em solução 1 M NaCl de um aço inoxidável SAF 2205. ........... 35

Figura 21 - Curva de polarização do aço UNS S31803 solubilizado. A linha pontilhada indica o potencial

de equilíbrio da reação de evolução de oxigênio para pH=7, e a curva indicada com linha pontilhada

representa a curva apresentando o potencial de evolução de oxigênio. ....................................................... 36

Figura 22 - Influência do potencial de da temperatura no potencial de pite dos aços inoxidáveis .............. 38

Figura 23 - Determinação do potencial de pite ............................................................................................ 38

Figura 24 - Método de polarização potenciostática utilizado para a determinação CPT, para o AID UNS

S31803.......................................................................................................................................................... 39

Figura 25 – Micrografias ópticas em diferentes temperaturas de solubilização (a) 1050ºC, (b) 1150ºC e (c)

1250ºC em solução de 3,5% de NaCl, onde fica evidente a precipitação de fases secundarias, na condição

(c). ................................................................................................................................................................ 40

Figura 26 – Curvas de polarização potenciodinâmica do AID 2205 nos intervalos de temperatura de 1050ºC

(a), 1150ºC (b) e 1250ºC em solução de 3,5% de NaCl, com velocidade de varredura de 0,5mV.s-1 ......... 41

Figura 27 - Forno tubular. ............................................................................................................................ 43

Figura 28 - Equipamento para embutimento em resina fenólica. ................................................................. 43

Figura 29 – Politriz semiautomática Struers Abramin. ................................................................................ 44

Figura 30 – Microscópio Leica .................................................................................................................... 45

Figura 31 - CamScan CS3200. ..................................................................................................................... 45

Figura 32 - Ferritoscópio Fischer. ................................................................................................................ 46

Figura 33 – Difratrômetro de raio X (Shimadzu XRD 7000) ...................................................................... 47

Figura 34 – Potenciostato AUTOLAB 12 .................................................................................................... 48

Figura 35 - Célula eletroquímica utilizada para o ensaio de polarização potenciodinâmica, Eletrodo de

Referência (E.R.); Eletrodo deTrabalho (E.T.); e Contra Eletrodo (C.E.). .................................................. 48

Figura 36 - Frações das fases em função da temperatura para o aço UNS S31803 de composição indicada

na Tabela 3 utilizando software ThermoCalc©5 utilizando base de dados TFCE7. ..................................... 49

7

Figura 37 - Amostra solubilizada, apresentando os contornos de grão finos e alongados, com aumento de

200x. ............................................................................................................................................................. 50

Figura 38 - Amostra solubilizada, apresentando os contornos de grão finos e alongados, com aumento de

500x. ............................................................................................................................................................. 50

Figura 39 – Amostra solubilizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases e , com aumento

de 200x. ........................................................................................................................................................ 51

Figura 40 – Amostra solubizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases e , com aumento de

500x. ............................................................................................................................................................. 51

Figura 41 - Imagem de elétrons retrospalhados para amostra solubilizada durante 30 minutos a 1090°C. . 52

Figura 42 - Espectroscopia de energia dispersiva (EDS), em uma região ferrítica. ..................................... 53

Figura 43 - Espectroscopia de energia dispersiva (EDS), em uma região austenítica. ................................ 53

Figura 44 – Difratrograma de raios X da amostra solubilizada.................................................................... 54

Figura 45 - Amostra solubilizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases (região preta) e

(região branca, com aumento de 200x. ..................................................................................................... 55

Figura 46 - Curva típica de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl da amostra solubilizada

a 22°C. .......................................................................................................................................................... 57

Figura 47 - Morfologia do pite formado no AID UNS S31803, ensaiada em solução de 0,6M NaCl a 22°C.

...................................................................................................................................................................... 57


a 30°C. .......................................................................................................................................................... 58


a 40°C. .......................................................................................................................................................... 58


a 50°C. .......................................................................................................................................................... 59

Figura 51 - Morfologia do pite formado na interface (local preferencial), ensaiada em solução de 0,6M

NaCl a 50°C. ................................................................................................................................................ 59


a 70°C. .......................................................................................................................................................... 60

8


a 80°C. .......................................................................................................................................................... 60

Figura 54 - Morfologia do pite formado na interface (local preferencial), ensaiada em solução de 0,6M

NaCl a 80°C. ................................................................................................................................................ 61

Figura 55 - Curvas de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl, para as temperaturas em

estudo, método para determinação da CPT do AID UNS S31803. .............................................................. 62

Figura 56 – Gráfico de potencial de circuito aberto em função da temperatura. ......................................... 62

Figura 57 - Gráfico de densidade de corrente em função da temperatura. ................................................... 63

Figura 58 – Curva de Potencial em função da temperatura para determinação da CPT, para o AID UNS

S31803.......................................................................................................................................................... 64

Figura 59 – Gráfico de CPT para AID e AIA. ............................................................................................. 64

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LISTAS DE TABELAS

Tabela 1 - Valores do IP de alguns tipos de aços. ........................................................................................ 29

Tabela 2 - Potenciais de pite do aço UNS S31803 (SAF 2205) de amostras solubilizadas em solução 3,5%

NaCl à temperatura ambiente. ...................................................................................................................... 36

Tabela 3 - Composição química (% em massa) do aço em estudo. ............................................................. 42

Tabela 4 - Procedimento de lixamento e polimento para caracterização microestrutural. ........................... 44

Tabela 5 - % massa dos espectros realizados por EDS na ferrita e na austenita da amostra do aço UNS

S31803 solubilizado. .................................................................................................................................... 53

Tabela 6 - Análise quantitativa da amostra solubilizada. ............................................................................. 55

Tabela 7 - Potenciais de pite do aço UNS S31803 (SAF 2205) de amostras solubilizadas em solução 3,5%

NaCl à temperatura ambiente. ...................................................................................................................... 56

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SUMÁRIO

1. INTRODUÇÃO ......................................................................................................... 11

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA ................................................................................. 13

2.1 Aços Inoxidáveis ................................................................................................. 13

2.1.1 Metalurgia Física dos Aços inoxidáveis Dúplex ............................................ 14

2.2 Aspectos gerais de corrosão .............................................................................. 20

2.2.1 Corrosão por pite ............................................................................................ 25

2.3 Técnicas eletroquímicas em corrosão .............................................................. 30

2.3.1 Técnica potenciostática ................................................................................... 30

2.3.2 Técnica potenciodinâmica .............................................................................. 32

2.4 Temperatura crítica de pite (Critical Pitting Temperature - CPT) .............. 34

3. METODOLOGIA ..................................................................................................... 42

3.1 Tratamento Térmico .......................................................................................... 42

3.2 Preparação Metalográfica ................................................................................. 43

3.3 Caracterização Microestrutural ....................................................................... 46

3.4 Ensaios Eletroquímicos ..................................................................................... 47

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO .............................................................................. 49

4.1 Análise Microestrutural .................................................................................... 49

4.2 Ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl ........... 56

5. CONCLUSÕES ......................................................................................................... 65

6. SUGESTÕES PARA ESTUDOS FUTUROS ......................................................... 67

7. REFÊRENCIAS ........................................................................................................ 68

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1. INTRODUÇÃO

Os aços inoxidáveis são ligas de ferro que contém um teor mínimo de cromo de

aproximadamente 11% e podem ser classificados em ferríticos, austeníticos, martensíticos e

dúplex. Sua resistência à corrosão acontece devido à presença de uma película superficial,

conhecida como película passiva, que ocorre devido à combinação de oxigênio com o cromo,

formando assim uma camada continua, estável e muito resistente sobre a superfície do aço

inoxidável, que o protege contra a corrosão em uma ampla variedade de ambientes. Em alguns aços

inoxidáveis o teor de cromo pode atingir cerca de 30%. Quanto maior a quantidade de cromo mais

estável é a película passiva, entretanto o excesso de cromo pode afetar as propriedades mecânicas,

sendo necessária a adição de elementos de liga para melhorar a resistência à corrosão (SEDRIKS,

1996). Os aços inoxidáveis dúplex são aços bifásicos com uma estrutura mista de ferrita () e

austenita ().Quando as fases são combinadas, o aço inoxidável dúplex adquire propriedades

superiores aos aços inoxidáveis constituídos por apenas uma fase, ou seja, aliando alta resistência

mecânica e alta resistência à corrosão, e consequentemente tornando-se o material ideal para

aplicações em indústrias químicas, petroquímicas, off-shore, oleodutos, gasodutos, tubos

umbilicais para extração de petróleo, papel e celulose, dentre outras (MAGNABOSCO, 2005).

O desenvolvimento dos AID nos dias de hoje está em crescente expansão, principalmente

em aplicações industriais que necessitam de alta resistência a corrosão. A resistência mecânica dos

AID é superior aos outros aços inoxidáveis devido a estrutura dúplex apresentar grãos mais finos,

consequentemente aumentando a resistência mecânica. Com limite de resistência da ordem de 860

MPa, limite de escoamento em torno de 490 MPa, alongamento da ordem de 30% e com elevada

resistência à corrosão principalmente em ambientes contendo íons formados com elementos da

família VIIA da tabela periódica, tais como: Cl, Br e I. Quando os aços inoxidáveis dúplex são

submetidos a altas temperaturas entre (600ºC – 1000ºC), pode ocorrer a formação de fases

intermetálicas como sigma () em frações maiores e chi () em frações menores. A fase () é

considerada por alguns autores a mais problemática aos aços inoxidáveis dúplex, devido a sua

fragilidade. Além de reduzir consideravelmente a tenacidade do material, e podendo afetar a

redução na resistência à corrosão, devido ao empobrecimento de Cr e Mo nas regiões vizinhas.

Bem como a fase (), a fase chi () também é problemática ao material graças à redução da

12

tenacidade e a resistência à corrosão do material. Em frações muito menores que a fase chi ()

também ocorre a formação de nitretos de cromo, que afetam a resistência mecânica e a resistência

a corrosão. Ao adicionar elementos de liga como o Mo, o material adquire uma maior resistência

à corrosão por pite, porém pode provocar o aumento na taxa de formação de fases intermetálicas

como: fase (), a fase chi (), tornando o material mais frágil (DOS SANTOS, 2011).

Um dos tipos de corrosão mais estudados atualmente nos aços inoxidáveis dúplex é a

corrosão por pite, pois esse tipo de corrosão é um dos mais difíceis de serem identificados

(SEDRIKS, 1996). Por meio de técnicas eletroquímicas é possível analisar como ocorre o

comportamento eletroquímico dos aços inoxidáveis. O potencial de pite é um dos parâmetros

utilizados para caracterizar a resistência à corrosão localizada, entretanto, autores reportam que os

resultados de potencial de pite não são os mais confiáveis para o estudo da resistência à corrosão

dos aços inoxidáveis dúplex, quando realizados à temperatura ambiente, pois estes podem ser

influenciados pela reação de evolução de oxigênio. Esse tipo de corrosão pode ser igualmente

estudado a partir da determinação da temperatura crítica de pite (CPT) que uma previsão da

resistência à propagação da corrosão por pite nos aços inoxidáveis e ligas relacionadas em um meio

padrão em diferentes temperaturas (ASTM G150, 2013).

Dentre os diversos tipos de corrosão existentes, neste trabalho será estudado o efeito da

corrosão por pite no aço UNS S31803 em solução de 3,5% NaCl, por meio de ensaios da

temperatura crítica de pite (CPT). A partir dos resultados será analisado o comportamento

eletroquímico do aço inoxidável dúplex UNS31803. O trabalho em estudo tem como objetivo o

estudo da temperatura crítica de pite do aço UNS S31803 por meio da obtenção das curvas de

polarização potenciodinâmica.

13

2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA

2.1 Aços Inoxidáveis

O estudo da metalurgia física dos aços inoxidáveis está fundamentado principalmente no

equilíbrio do sistema Fe-Cr-Ni e Fe-Cr. Entretanto a adição de elementos de liga como: molibdênio,

nióbio, vanádio, manganês, titânio, dentre outros, possibilita a modificação em sua microestrutura,

fazendo com que a liga adquira novas propriedades. Os aços inoxidáveis são categorizados por

meio de sua microestrutura e composição química e podem ser divididos em ferritícos, austeníticos,

martensíticos e dúplex.

Os aços inoxidáveis ferríticos (AIF) são aços que apresentam estrutura ferrítica (CCC), tem

como principal elemento de liga o cromo (entre 14% e 27%), baixo teor de carbono (<0,3%), e por

não apresentarem níquel se tornam aços mais econômicos. Possuem grande resistência à corrosão

sob tensão e sua resistência pode ser aumentada por trabalho a frio. Por meio da adição de cromo

e molibdênio a corrosão por pite não é tão expressiva, a composição para garantir uma boa

resistência é no mínimo 23% Cr e 2% Mo (COSTA, 2006).

Os aços inoxidáveis austeníticos (AIA) são aços que apresentam estrutura austenitica

(CFC), e possuem como principais elementos de liga o cromo e níquel, podendo apresentar teores

entre 19% e 31,5% e 8% a 35% respectivamente. A presença do níquel melhora efetivamente a

resistência a corrosão. Entretanto os AIA apresentarem teores elevados de níquel fazendo com que

estes sejam relativamente mais caros em relação aos aços ferritícos e martensíticos. Porém com

intuito de tornar o AIA mais barato, ocorre a adição de outros elementos de liga como manganês

ou nitrogênio para substituir partes do níquel (cerca de 4%). Além disso, em termo de resistencia

à corrosão, a taxa de recuperação da película passiva é muito mais rápida em um aço inoxidável

Cr-Ni do que em um contendo somente Cr (COSTA, 2006).

Os aços inoxidáveis dúplex AID são aços que apresentam estrutura mista das fases ferrítica

(CCC) e austenítica (CFC), em proporções relativamente próximas. Como principais elementos de

liga estão os elementos cromo e níquel, podendo apresentar teores entre 18% e 32% e 2,5% a 8,5%

respectivamente. A adição de maiores teores destes elementos de liga que melhoram a resistência

14

à corrosão por pite nos aços AIF e AIA, também melhoram a resistência de corrosão por pite nos

AID.

Outros elementos, como o cobalto, o nióbio, o titânio e o alumínio podem ser adicionados:

o cobalto melhora a soldabilidade e a resistência ao desgaste; o nióbio melhora a resistência à

corrosão e ao desgaste; o titânio e o alumínio favorecem o endurecimento por precipitação

(COSTA, 2006).

As propriedades como resistência mecânica desses aços são, de um modo geral, superiores

às dos AIA. Isso se deve ao fato de as estruturas dúplex apresentarem grãos mais finos que os aços

inoxidáveis monofásicos .

2.1.1 Metalurgia Física dos Aços inoxidáveis Dúplex

Os AID são aços bifásicos com uma estrutura mista de ferrita () e austenita (), obtendo-

se as principais características de ambos em um único aço. Os elementos de liga comumente

encontrados nos aços inoxidáveis são considerados estabilizadores da austenita ou estabilizadores

ferrita. A porcentagem relativa destes elementos é convenientemente expressada em termos de

níquel equivalente e cromo equivalente com base na porcentagem em massa (SEDRIKS, 1996).

Deste modo, são compostos basicamente por ferro, cromo e níquel, e assim estuda-se a metalurgia

física destes aços analisando o sistema ternário Fe-Cr-Ni.

Segundo Raynor e Rivlin apud Magnabosco (2001), a partir do sistema ternário Fe-Cr-Ni

são encontradas quatro fases sólidas. Sendo que das quatros fases sólidas, três são soluções sólidas:

austenita () (CFC), ferrita () CCC e ’(CCC) rica em cromo. A quarta fase é uma fase

intermetálica denominada sigma (), de estrutura tetragonal, que apresentam uma baixa tenacidade.

Muitos autores que estudaram o sistema Fe-Cr-Ni convencionaram que para reações dependentes

de difusão e que apresentem estrutura (CCC) a utilização da nomenclatura tornando a seção

isotérmica mostrada na Figura 1 (MAGNABOSCO, 2001).

15

Figura 1 - Seção isotérmica a 1300ºC do ternário Fe-Cr-Ni.

Fonte: Raynor e Rivlin apud Magnabosco, 2001.

A partir do estudo acima foi identificado uma variação de composições possíveis para a

estrutura dúplex; e consequente execução do tratamento de solubilização. O mesmo procedimento

pode ser desenvolvido para as seções isotérmicas a 1200ºC, 1100ºC e 1000ºC (Figuras 2, 3 e 4

respectivamente), verificando-se que com a redução de temperatura na sessão isotérmica apresenta

um campo bifásico maior, ou seja aumentando a variedade de composições dúplex

(MAGNABOSCO, 2001).

16





17



Os valores de cromo (Creq) e níquel (Nieq) equivalentes citados anteriormente podem ser

calculados pelas Equações 1 e 2 (SOLOMON e DEVINE,1982):

%Nieq= % Ni + 0,5.% Mn + 30.(% C + % N) (1)

%Creq= % Cr + % Mo + 1,5.% Si + 0,5.% Nb (2)

Considerando a composição química média do aço UNS S31803: 22,0% Cr – 5,5% Ni –

3,0% Mo – 1,7% Mn – 0,8% Si – 0,14% N – 0,03% C (SEDRIKS, 1996) e utilizando as Equações

1 e 2, calculam-se os valores de: 11,5 % e 26,2% para Nieq e Creq respectivamente.

18

E assim podendo identificar os valores na seção isotérmica a 1100º C (Figura 3) e verificar

as composições de cromo e níquel equivalentes do aço UNS S31803, dentro do campo bifásico

mostrado na Figura 5.

Figura 5 - Seção isotérmica a 1100ºC do ternário Fe-Cr-Ni, mostrando as “tie-lines” no campo

O ponto A representa a composição (em cromo e níquel equivalentes) do aço UNS S31803.


O diagrama de Schaeffler da Figura 6, permite fazer uma previsão do tipo de aço, em relação

as quantidades de cromo e níquel equivalentes, que podem ser calculados através das Equações 3

e 4 (SEDRIKS, 1996).

%Nieq= %Ni + %Co + 30(%C) + 25(%N) + 0,5(%Mn) + 0,3(%Cu) (3)

%Creq=%Cr + 2(%Si) + 1,5(%Mo) +5(%V) +5,5(%Al) + 1,75(%Nb) + 1,5(%Ti) + 0,75(%W) (4)

19

Figura 6 - Diagrama de Schaeffler, onde os teores de Creq e Nieq, representam a composição do

aço UNS S31803.

Fonte: SEDRIKS, 1996.

Por meio dos valores de Creq e Nieq calculados com a composição química do aço UNS

S31803, foi evidenciado que o aço se encontra no campo dúplex, assim como pode ser visto na

Figura 6.

A adição de elementos de liga como: cromo, níquel molibdênio, nitrogênio, cobre,

tungstênio, manganês, silício, carbono, cobalto, o nióbio, o titânio e alumínio em quantidades

adequadas fornecem aos AID modificações em suas propriedades, a saber (SEDRIKS, 1996):

a) O cromo e o níquel são os elementos essenciais para o aumento da resistência à corrosão;

b) O molibdênio, entre 0,2 e 5,0% melhora a resistência à corrosão por pite, em frestas;

c) O nitrogênio, entre 0,1 e 0,35%, melhora a resistência à corrosão localizada, além de

aumentar a resistência mecânica;

d) O cobre, até 4,0%, melhora a resistência à corrosão e favorece o endurecimento por

precipitação;

e) O tungstênio, até 1,2%, melhora a resistência à corrosão;

20

f) O manganês, entre 0,5 e 5,0%, aumenta a resistência à corrosão e a resistência ao desgaste

abrasivo;

g) O silício, entre 0,5 e 5,0%, além de melhorar a resistência à corrosão, melhora também a

resistência ao calor e ao desgaste;

h) O carbono, entre 0,01 e 0,5%, aumenta a resistência mecânica e a resistência ao desgaste.

i) O cobalto melhora a soldabilidade e a resistência ao desgaste;

j) O nióbio melhora a resistência à corrosão e ao desgaste;

k) O titânio e o alumínio favorecem o endurecimento por precipitação.

2.2 Aspectos gerais de corrosão

Em aspectos gerais os fenômenos de corrosão em metais envolvem uma grande variedade de

mecanismos. A corrosão pode ser definida como a reação do metal com os elementos do seu meio,

na qual o metal é transformado a um estado não metálico, consequentemente perdendo suas

principais características, como resistência mecânica, elasticidade, ductilidade. A corrosão pode

ser classificada como corrosão seca ou corrosão úmida. A corrosão em meios aquosos é a que

acontece com maior frequência, pois a maioria dos fenômenos de corrosão ocorre em meios nos

quais a agua é o principal solvente. A própria corrosão atmosférica, que é uma das de maior

incidência, ocorre através da condensação da umidade na superfície do metal. A corrosão em meios

aquosos é caracterizada por processos essencialmente de natureza eletroquímica. Uma reação é

considerada eletroquímica se houver fluxo de eletricidade através de uma distância finita. Esta

passagem de corrente envolve o movimento de partículas carregadas: íons, elétrons, ou ambos.

Desta forma, na maioria das reações que se manifestam em presença de uma superfície metálica,

ocorre esta passagem de corrente através do metal, e a reação é eletroquímica em sua natureza

(WOLYNEC, 2003). A Figura 7 representa dois eletrodos metálicos genéricos A e B (anodo e

catodo respectivamente) imersos num eletrólito. Os eletrodos podem se compor tanto de dois

metais diferentes como áreas diferentes do mesmo material. Quando ocorre a corrosão em meio

aquoso, ocorre a formação de íons metálicos e liberação de elétrons na região do ânodo, que no

caso é a região onde ocorre a corrosão do metal e conjuntamente na região do cátodo ocorre o

consumo de todos os elétrons produzidos pela região anódica (RAMANATHAN, 1988).

21

Figura 7 – Dois metais A e B imersos em solução.

Fonte: RAMANATHAN, 1988.

O potencial de um metal em uma solução está associado com a energia liberada ou cedida

quando o mesmo é corroído, também conhecido como potencial de corrosão. A partir de que a

quantidade de energia liberada consequente da corrosão varie de metal para metal e através das

características da solução, tais como: temperatura e agitação, o potencial de corrosão também pode

variar, (RAMANATHAN, 1988).

Esse mesmo potencial presente em uma solução pode apenas ser medido com relação a um

padrão. O potencial de eletrodo padrão é quando ocorre a diferença de potencial expressa em Volt

(V) entre o elemento e uma solução de 1 M de seus íons em relação ao eletrodo normal de

hidrogênio que é constituído de um fio de platina platinizada que adsorve grande quantidade de

hidrogênio, agindo como se fosse um eletrodo de hidrogênio. Assim é possível determinar qualquer

potencial de eletrodo (GENTIL, 2008). Desta forma quando um voltímetro é inserido entre os

eletrodos e a voltagem pode ser medida, esta voltagem é a diferença nos potenciais de corrosão de

ambos os metais no eletrólito, como pode ser visto na Figura 8.

22

Figura 8 – Ilustração mostrando dois metais imersos em uma solução.

Fonte: RAMANATHAN, 1988.

Para os aços inoxidáveis o cromo é o elemento de maior relevância em termos de resistência

a corrosão, elevando a resistência à corrosão e a oxidação do aço. Essa característica está associada

ao fenômeno de passivação, que seria a interação entre o cromo e o oxigênio promovendo a

formação da película passiva (Figura 9) onde há, na eventualidade de quebra desta película,

expondo o metal base à solução, haverá a formação de íons metálicos, principalmente de cromo,

que tendem a formar compostos intermediários do tipo MOH+; este tipo de composto é “capturado”

por moléculas de água e se liga ao filme em forma de gel, havendo liberação de íons H+, e isto

marca a regeneração da película passiva (SEDRIKS, 1996). O comportamento da película depende

de fatores elétricos, químicos e mecânicos, contudo para os aços inoxidáveis o fator com maior

relevância são os fatores elétricos. Películas que apresentam baixa condutividade iônica propagam-

se lateralmente, ou seja, a passivação ocorre de forma mais rápida, todavia, quando apresentado

elevada condutividade eletrônica os processos anódicos são mantidos, tais como a evolução do

oxigênio. Películas passivas sobre cromo, ferro e níquel estão classificados neste processo. Portanto

uma película superficial passiva é estabelecida quando ocorre: baixa condutividade iônica,

condutividade eletrônica favorável, baixa solubilidade, um intervalo de potencial

termodinamicamente estável e boa adesão ao metal (RAMANATHAN, 1988).

23

Figura 9 - Fenômeno de passivação.


Os aços inoxidáveis podem apresentar comportamento semelhante ao ferro, isto é, podem

se tornar passivos em meios específicos, nestas condições o material se torna passivo, este

comportamento eletroquímico revela um potencial mais nobre, ou seja, o material sofre uma

corrosão mais demorada. Portanto, a passivação é um processo que depende do material e do meio,

melhorando consideravelmente a resistência a corrosão. Em ligas com teores de cromo maiores

que 12% a passivação ocorre de forma mais estável, como nos aços inoxidáveis. Em alguns casos

o filme de óxido formado pode ser facilmente destruído, contudo, devido ao seu caráter auto-

regenerativo, a película pode ser restituída, desde que o meio seja propício. Assim acontece nos

aço inoxidáveis. O filme formado na superfície metálica é altamente protetor e resiste ao ataque

em muitos meios bastante corrosivos, desde que tenha oxigênio dissolvido na solução, para reparar

possíveis fraturas no filme, (GENTIL, 2008). O rompimento da passividade com início de corrosão

pode ocorrer quando fatores eletroquímicos, mecânicos ou químicos promovem a remoção da

película passiva. A quebra eletroquímica ocorre se a película passiva tiver pontos fracos onde

ânodos locais poderiam se desenvolver na ausência de agente oxidante na solução. Os pontos fracos

no óxido podem ter origem devido a presença de falhas no metal base, ou também através dos íons

de cloreto em solução (RAMANATHAN, 1988).

24

Entretanto apesar das excelentes propriedades de proteção das películas passivas dos aços

inoxidáveis, quando esta é quebrada podem ocorrer os fenômenos de corrosão localizada como a

corrosão por pite. Um dos motivos do rompimento da película passiva é a presença de íons

agressivos como o cloreto, que quando são introduzidos na solução substituem as moléculas de

água em regiões onde a película passiva não está envolvida e através da introdução dos íons de

cloreto resulta na formação de complexos cloreto/metal como os mostrados na Figura 10. Esta

reação constitui no rompimento da passividade e ocorre a iniciação do pite (SEDRIKS, 1996).

Figura 10 - Rompimento da película passiva pela ação de íons cloreto.


Todavia, a presença de íons cloreto não é o único modo de provocar o rompimento da

película passiva, gerando corrosão localizada. O metal apresentado anteriormente, nada mais é que

uma entidade complexa, como é possível analisar na Figura 11. Como pode ser observado nessa

figura, além da presença de íons de cloreto a destruição da película passiva, pode ocorrer em fases

precipitadas, interfaces, zonas empobrecidas em cromo, inclusões não metálicas como as de sulfeto

de manganês e planos de escorregamento ativos que geram defeitos superficiais (SEDRIKS, 1996).

25

Figura 11 - Diagrama esquemático das variáveis metalúrgicas que podem afetar a passividade de

aços inoxidáveis.

Fonte: MAGNABOSCO, “adaptado de” SEDRIKS, 1996.

2.2.1 Corrosão por pite

Corrosão por pite é um tipo de corrosão, onde o ataque corrosivo é localizado, deste modo

gerando o pite. Este tipo de corrosão usualmente acontece sobre superfícies metálicas imersas em

soluções, e assim produzindo cavidades a partir das superfícies, estas cavidades podem ou não

serem preenchidas com produtos de corrosão. A corrosão por pite é considerada por alguns autores

a forma de corrosão mais destrutiva em estruturas de engenharia, pois podem dar início a trincas e

em alguns casos mais drásticos devido à penetração podem causar vazamento de gases ou líquidos

26

contidos em estruturas ou equipamentos. Entretanto pites menores que não causam perfurações nos

equipamentos às vezes são tolerados devido razões econômicas, (SEDRIKS, 1996).

O início da corrosão por pite é consequência do rompimento localizado da película passiva,

e também em regiões onde a camada passiva apresenta espessura muito fina ou devido a sofrer

algum dano físico. Geralmente a formação de pites está ligada diretamente a heterogeneidades no

metal ou meio, características presentes em suas microestruturas como: inclusões, acúmulo de

discordâncias, contornos de grãos, são os principais fatores que impedem a passivação e resultam

na formação de pites, (SEDRIKS, 1996). No processo de formação do pite esquematizado na

Figura 12, resulta na dissolução anódica do metal na parte inferior do pite que é equilibrada pela

reação catódica sobre a superfície. Devido ao aumento da concentração M+, ocorre na migração

dos íons cloreto para manter a neutralidade, consequentemente ocorre a hidrólise dos cloretos do

metal na água e assim resultando na formação do ácido clorídrico (M+Cl-). Após o aumento da taxa

de corrosão por pite, ocorre uma maior migração de íons cloreto para o pite, e o processo continua

de maneira auto-catalítica. (SOLOMON e DEVINE,1982).

Figura 12 – Ilustração esquemática do mecanismo do crescimento do pite.


A corrosão por pite pode apresentar diversas morfologias. O formato do pite só é possível

ser visto através da análise metalógrafica, por microscopia óptica ou microscopia eletrônica de

varredura. A ASTM-G46 tem uma tabela de padrões visuais para sua classificação e pode ser vista

na Figura 13.

27

Figura 13 – Formatos de pite, ASTM G-46.


Na figura 14 e 15 são apresentadas morfologias típicas dos pites formados no aço UNS

S31803 solubilizado após polarização cíclica em solução 1M NaCl (Figura 14) e solução de 0,6M

NaCl (Figura 15) com reversão de polarização em 10-3 A/cm². Foi verificada a corrosão

preferencialmente na ferrita, comprovada por análises de EDS.

Além disso, é possível verificar que pites foram encontrados preferencialmente em

contornos de grão ou interfaces ferrita/austenita, que são locais preferenciais para o rompimento

da película passiva dos aços inoxidáveis conforme dito na Figura 11 (DOS SANTOS, 2010).

28

Figura 14 - Morfologia do pite formado no aço UNS S31803, ensaiada em solução de 1M NaCl.

Fonte: Bo DENG, 2008

Figura 15 - Superfície de amostra do aço UNS S31803 ensaiada em solução 0,6M NaCl com

reversão de polarização em 10-3 A/cm².

Fonte: Magnabosco et al. (2004).

29

Em aços dúplex solubilizados a resistência a corrosão por pite dependem principalmente da

composição química. Os principais elementos são cromo, molibdênio e nitrogênio, como mostra a

Equação 5. Contudo em algumas ligas tem a presença do tungstênio e, neste caso, o índice de pite

(IP) é incorporado pelo fator do tungstênio, (SEDRIKS, 1996). Deste modo, a resistência à corrosão

por pite é maior com o aumento do “índice de pite”:

IP = (%Cr+ 3,3.%Mo + 16.%N) (5)

Através da Equação 5 e da composição química do AID UNS S31803 é possível calcular o

IP para este material resultando num valor de 35,63. A Tabela 1 compara valores do IP de alguns

AIA e AID, deste modo é possível relatar que os AID, de um modo geral, resistem mais a corrosão,

uma vez que o potencial necessário para que ocorra a quebra da película passiva é maior,

(SENATORE, 2007).

Tabela 1 - Valores do IP de alguns tipos de aços.

AISI / UNS %Cr %Mo %N IP Microestrutura

304L 18 - - 18 Austenita

316L 17 2,2 - 24 Austenita

UNS S32304 23 - 0,1 25 Dúplex

UNS S31803 22 3,1 0,2 35 Dúplex

UNS S32750 25 4 0,3 43 Dúplex

Fonte: SENATORE, 2007.

Em aços dúplex solubilizados é necessário considerar a resistência à corrosão por pite das

duas fases, já que há diferença dos teores de elementos de liga presentes na austenita e ferrita. Para

aços que apresentam teores de nitrogênio, como a austenita por exemplo, sua resistência a formação

de pite será elevada nesta fase (34,96), entretanto na ferrita, mesmo sem apresentar teores de

nitrogênio, sua resistência a formação de pite é maior (36,24) devido aos maiores teores de cromo

e molibdênio (MAGNABOSCO, 2001). Importante salientar que, para o estudo do comportamento

eletroquímico dos materiais, o cálculo do IP não é suficiente, já que leva em conta apenas a

composição química do material, desconsiderando as variáveis anteriormente apresentadas na

Figura 11. Dessa forma, faz-se necessário o estudo de técnicas eletroquímicas para a caracterização

da resistência à corrosão dos diferentes materiais.

30

2.3 Técnicas eletroquímicas em corrosão

Usualmente, ataques corrosivos ocorrem em metais que se apresentam passivados, tais

como aços inoxidáveis, ligas de alumínio, ligas de níquel, dentre outros, a presença de um meio

propicio e potenciais de eletrodos iguais ou superiores a um determinado potencial são necessários.

O potencial de pite conhecido como (Ep) pode ser determinado através de diversas técnicas de

polarização eletroquímica, sendo as mais conhecidas: técnica potenciostática e potenciodinâmica

(WOLYNEC, 2003).

2.3.1 Técnica potenciostática

Na técnica eletroquimica potenciostática potenciais anódicos constantes são aplicados na

amostra, e para cada potencial é registrado o decaimento da corrente com o tempo. Para potenciais

menores ao potencial de pite a corrente decresce continuamente com o tempo, entretanto para

potenciais elevados, ocorre um decaimento inicial e em seguida a corrente passa a aumentar com

o tempo (Figura 16).

Figura 16 – Curvas de decaimento de corrente típicas, obtidas através da técnica potenciostática.

Fonte: Wolynec, 2003.

O instante em que a corrente passa a aumentar é denominado de tempo de indução (). No

potencial de pite esse tempo pode ser consideravelmente grande, porem em potenciais superiores

esse tempo tende a diminuir (WOLYNEC, 2003). Assim como mostra na Figura 17, curvas obtidas

por meio do ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803 em solução 1M HCl, em

específicos intervalos de temperaturas e o valor da corrente entre o eletrodo de trabalho e o contra

31

eletrodo é medido. A partir dos dados obtidos pela polarização potenciostática podem ser plotadas

curvas de polarização que são diagramas de potencial em função da densidade de corrente.

Figura 17 - curvas obtidas por meio do ensaio de polarização potenciostática do aço UNS S31803

em solução 1M HCl, em (a)22°C, (b) 30°C, (c) 40°C (d)50°C e (e) 60°C.

Fonte: COLLI, MORAIS e DOS SANTOS, 2013.

32

2.3.2 Técnica potenciodinâmica

Na técnica eletroquímica de polarização potenciodinâmica, o metal é submetido a uma

polarização anódica, a partir do potencial de circuito aberto (E*) e com uma velocidade de

varredura padronizada. Quando se atinge o potencial de pite, ocorre um brusco aumento no valor

de densidade de corrente (WOLYNEC, 2003). Todo o trecho anódico da curva de polarização

representa a faixa de potencial na qual pode ocorrer a dissolução anódica do metal, podendo haver

redução ou oxidação de compostos da solução utilizada. Na região anódica ativa a densidade de

corrente cresce com o aumento de potencial, caracterizando a dissolução anódica do metal. Na

Figura 18 tem-se um esquema típico de uma curva de polarização de aço inoxidável em meio ácido,

onde podem ser observadas regiões denominadas catódica e anódica, esta última subdividida em

regiões: ativa, passiva e transpassiva, (SEDRIKS, 1996).

Figura 18 – Curva típica de aços inoxidáveis em solução acida.

Fonte: Autor, adaptado de Sedriks, 1996.

33

Na figura 18 é possível analisar a região passiva que é iniciado no potencial indicado por

Epp, está região passiva se deve a formação de película passiva. Este potencial é o valor onde se

tem a máxima dissolução anódica, onde pode ser determinada ainda a densidade de corrente critica

(icrit) (WOLYNEC,2003).

Já o Ep mostrado na Figura 18 mostra o potencial de pite Epite (Ep), definido através da

intersecção da reta definida pela curva antes do aumento brusco da densidade de corrente, que pode

ser provocado pela presença de íons agressivos como cloreto, ou pela desestabilização da película

passiva. Nessa faixa ocorre o rompimento da película passiva e início do pite, entretanto, a corrosão

por pite em soluções onde apresentam cloreto são caracterizadas pelo potencial de pite, contudo,

em potenciais inferiores o pite pode chegar a nuclear e até mesmo crescer, (BURNSTEIN, 2004).

Sendo assim não se pode afirmar que o potencial de pite é limiar entre a formação do pite e a sua

não formação. No intervalo onde se encontra a região catódica, a taxa de dissolução de metal é

baixa, devido a predominância de reações catódicas, como a de evolução de hidrogênio. Com o

aumento do potencial há reversão de corrente no potencial de corrosão, e a partir daí tem início o

trecho anódico da curva de polarização (MAGNABOSCO, 2001). O potencial de corrosão (Ecorr)

é o potencial em que as reações catódicas e anódicas se igualam e a densidade de corrente de

corrosão (icorr) é aproximadamente zero. Para que a corrosão aconteça, o potencial de equilíbrio da

reação anódica tem que ser menor que o potencial da reação catódica, pois assim o sistema se

desloca no sentido da reação de oxidação. Com o aumento do potencial aplicado, ocorre o aumento

da densidade de corrente até um determinado potencial no qual a direção da curva se inverte

(SEDRIKS, 1996).

A curva de polarização potenciodinâmica mostrada na Figura 19 é uma curva típica do aço

UNS S31803 em solução ácida. É possível identificar regiões com potencial de circuito aberto

(Eca) e o potencial de início de passivação (Eip), ou seja, são as regiões onde há a ocorrência de

dois máximos de densidade de corrente que seriam característicos de dissolução de ferrita e

austenita.

34

Figura 19 - Curva de ensaio de polarização potenciodinâmica, do aço UNS S31803, em solução

0,1 mol.L-1 HCl a 60ºC.

Fonte: DOS SANTOS, MAGNABOSCO, 2008.

2.4 Temperatura crítica de pite (Critical Pitting Temperature - CPT)

Para investigação da corrosão a norma ASTM G48, especifica ensaios para avaliar a perda

de massa em aços inoxidáveis utilizando uma solução de 10% de cloreto férrico (FeCl3) prevê a

variação de temperatura que é gradualmente aumentada de 2,5 ºC por 24 h. A amostra é então

examinada sob um microscópio óptico para detectar a presença de qualquer pite.

Nessa norma são indicados ainda quatro procedimentos para avaliar o tipo de corrosão

localizada (ASTM G61, 2009). Uma delas, utiliza a técnica eletroquímica de polarização cíclica

em um meio de 3,5 % em peso de cloreto de sódio (NaCl). Neste tipo de ensaio pode ser

determinado o potencial de pite (Ep) da liga, que infere ao menor potencial no qual o pite se inicia

e cresce. O potencial de pite (Ep) é influenciado por vários fatores, como tamanho dos grãos,

inclusões, entre outros (ASTM G48, 2003).

35

Segundo Sriram e Tromans ao estudarem o aço UNS S31803 em solução de 1M de NaCl,

que na presença de potenciais de pite elevados, o potencial de pite poder ser influenciado por

correntes anódicas em detrimento da evolução do oxigênio na superfície do material (Figura 20).

Figura 20 - Curvas de polarização cíclica em solução 1 M NaCl de um aço inoxidável SAF

2205.

Fonte: Dos Santos (2010) adaptado de Sriram e Tromans (1989).

A linha pontilhada representa a densidade de corrente de evolução de oxigênio com

referência ao eletrodo de platina utilizado neste ensaio. Segundo os autores citados na Tabela 2, os

potenciais de pite são influenciados pela evolução de oxigênio para soluções ácidas e neutras

apresentadas na Equação 6, para o mesmo AID UNS S31803 (DOS SANTOS, 2009). Segundo

Magnabosco e Alonso-Falleiros a corrente formação do pite somada a corrente da reação de

evolução de oxigênio seria a corrente registrada no potencial de pite, deste modo bolhas de oxigênio

formadas na superfície do metal tornariam mais fácil a nucleação dos pites na interface

metal/gás/solução.

2𝐻2𝑂 ↔ 𝑂2 + 4𝐻+ + 4𝑒 (6)

36

Tabela 2 - Potenciais de pite do aço UNS S31803 (SAF 2205) de amostras solubilizadas em

solução 3,5% NaCl à temperatura ambiente.

Epite (mVECS) Autores

1183 Potgieter (1992)

1034 ±40 Kobayashi, Wolynec (1999)

1050±15 Magnabosco e Alonso Falleiros (2005)

1085±98,4 Dos Santos, Magnabosco e Moura-Neto (2013)

Fonte: Autor.

Através da Equação 7 que apresenta o cálculo do potencial de equilíbrio (E0), Dos Santos

construiu o gráfico da curva de polarização da amostra solubilizada, mostrado na Figura 21, onde

a linha pontilhada cinza representa o potencial de equilíbrio da reação de evolução de oxigênio, e

a curva preta desempenha a curva de polarização de um eletrodo de platina. Através do potencial

de pite registrado para os AID pode-se afirmar que a reação de evolução de oxigênio influencia no

potencial de pite (Epite).

𝐸0 = 1228 − 59,1𝑝𝐻 (𝑚𝑉𝐻) (7)

Figura 21 - Curva de polarização do aço UNS S31803 solubilizado. A linha pontilhada indica o

potencial de equilíbrio da reação de evolução de oxigênio para pH=7, e a curva indicada com linha

pontilhada representa a curva apresentando o potencial de evolução de oxigênio.

Fonte: Autor, adaptado de Dos Santos (2010).

37

Além do potencial de pite, e levando em conta as limitações da técnica, outros parâmetros

tem sido sugeridos para avaliar a resistência a corrosão por pite. Um desses parâmetros, que tem

tido bastante aceitação, é a temperatura crítica de pite para a qual normalizadas ASTM G48 e a

ASTM G61.

A CPT é definida como a temperatura abaixo da qual não apresenta início do pite

(EBRAHIMI, 2012).

O ensaio consiste na aplicação de um potencial anódico inicialmente à temperatura

ambiente a um corpo de prova imerso na solução de interesse. A temperatura é, então, lentamente

aumentada até que se constata o início da corrosão localizada, o que é indicado pelo aumento

significativo do valor da corrente que está sendo monitorada. A temperatura em que se observa

esse aumento de corrente é denominada de temperatura crítica de pite, e o seu valor tem sido

utilizado para classificar quantitativamente os materiais em termos de sua resistência a corrosão

por pite (WOLYNEC, 2003).

A temperatura crítica pite (CPT) é uma característica importante do pite que foi introduzido

a partir de 1970. A produção de aços inoxidáveis de alta resistência à corrosão, que contêm

elementos de liga adicionais (principalmente Mo e N), introduzindo uma grande variedade de aços

inoxidáveis que já não sofrem corrosão por pite à temperatura ambiente. Testes de corrosão por

pite em ligas de aço inoxidável em temperatura elevadas revelou que o pite é altamente dependente

da temperatura (EBRAHIMI, 2012). A CPT independe da concentração de cloreto, entretanto,

decresce em concentrações muito elevadas de cloreto, isto pode ser entendido qualitativamente,

uma vez que a estabilidade de um pite depende das concentrações dos cátions presentes na liga e

os ânions cloreto no pite; se a concentração de cloreto externo é muito alta, em seguida, alguns

cátions permanecem no pite e contribuem com seus ânions correspondentes, tornando assim o

ambiente do pite mais agressivo (ERNEST,2007).

Quando a técnica potenciodinâmica for utilizada para determinar a temperatura crítica de

pite (CPT), o procedimento tem sido a obtenção de curvas de polarização para um aço em um

ambiente específico em uma solução de cloreto neutra. Geralmente as curvas de polarização obtidas

tem a forma de um S invertido. Em temperaturas mais baixas, o potencial de ruptura é alto e varia

muito pouco com a temperatura. A reação de corrosão acontecendo não é corrosão por pite, e sim

corrosão transpassiva. Em seguida, a inclinação da curva diminui novamente e a dependência da

temperatura do potencial de ruptura é menor comparadas a temperaturas acima da CPT. Deste

38

modo a CPT será determinada quando a temperatura onde ocorre o potencial de ruptura cai

bruscamente de corrosão transpassiva para corrosão localizada (pite), assim como mostra a Figura

22 (QVARFORT, 1989).

Figura 22 - Influência do potencial de da temperatura no potencial de pite dos aços inoxidáveis.

Fonte: autor “adaptado de” ASTM G150-99.

Outro procedimento é quando o aço é polarizado a um potencial anódico fixo, numa solução

agressiva, cuja temperatura é aumentada lentamente (0,6 ºC.min-1), a CPT será a temperatura onde

ocorrerá o aumento da corrente, mostrado na Figura 23 (ASTM G150-99).

Figura 23 - Determinação do potencial de pite.

Fonte: autor “adaptado de” ASTM G150-99.

39

Assim como mostrado na Figura 23, a Figura 24 apresenta o método potenciostático para o

AID UNS S31803 solubilizado a 1050ºC por 45 minutos. A partir de um potencial anódico de 750

mV/ECS, o gráfico de densidade de corrente em função da temperatura foi gerado. Deste modo, se

torna perceptível que a densidade de corrente no início do teste diminui, isso acontecerá até a

película passiva cobrir toda a superfície do material. E quando a densidade de corrente atinge

aproximadamente 3A.cm-2, significa que a superfície do material foi totalmente recoberta. Neste

passo, há algumas flutuações indicando a ocorrência de corrosão metaestável. Em 41ºC, a

densidade de corrente começa a aumentar, indicando o início da corrosão por pite. Deste modo,

considerando a densidade de corrente de 0,1mA.cm-2 como um critério para avaliação do CPT, é

analisado que para esta densidade de corrente o CPT da amostra é de 49,75ºC em solução simulada

(HOSEINPOOR, 2014).

Figura 24 - Método de polarização potenciostática utilizado para a determinação CPT, para o AID

UNS S31803.

Fonte:HOSEINPOOR, 2014.

No caso da polarização potenciodinâmica, através de estudos feitos por Naghizadeh e Moayed

(2015). A Figura 25, demonstra as micrografias das diferentes temperaturas de solubilização, sendo

(a) 1050 ° C, (b) 1150 ° C e (c) 1250 ° C, respectivamente, onde mostra a fase austenita (região

branca) em uma matriz de ferrita (região cinza). Para identificar fases secundarias presentes nas

microestruturas as amostras foram atacadas com (Glyceregia), que apresenta composição de 35ml

de HCl, 10 ml de HNO3 e 30 ml de glicerina. Esse ataque escurece as fases secundarias, como

carbonetos e nitretos. Deste modo, os autores afirmaram que nas Figuras 25a solubilizada a 1050ºC

40

e 25b solubilizada a 1150ºC, não existem a precipitação de fases secundarias em suas

microestruturas. Contudo na micrografia solubilizada a 1250ºC, as precipitações de fases

secundárias aparecem como manchas escuras no interior da ferrita, assim como mostra a Figura

25c.

Figura 25 – Micrografias ópticas em diferentes temperaturas de solubilização (a) 1050ºC, (b)

1150ºC e (c) 1250ºC em solução de 3,5% de NaCl, onde fica evidente a precipitação de fases

secundarias, na condição (c).

Fonte: M. NAGHIZADEH, M.H. MOAYED, 2015.

41

Deste modo, foram determinadas curvas de polarização potenciodinâmica para amostras

solubilizadas de AID UNS S31803 em diferentes intervalos de temperatura (a) 1050ºC, (b) 1150ºC

e (c) 1250ºC em solução de 3,5% de NaCl com velocidade de varredura de 0,5 mV.s-1, mostrados

na Figura 26. Em detrimento dos gráficos obtidos é possível analisar que os resultados de CPT

para a temperatura de 1250ºC é menor em comparação as curvas de 1150ºC e 1050ºC, Segundo os

autores, isso ocorre devido a presença de nitretros de cromo na microestrutura, que não foram

observados nas temperaturas de solubilização de 1050ºC e 1150°C, assim como discutido acima.

Figura 26 – Curvas de polarização potenciodinâmica do AID 2205 nos intervalos de temperatura

de 1050ºC (a), 1150ºC (b) e 1250ºC em solução de 3,5% de NaCl, com velocidade de varredura de

0,5mV.s-1

Fonte: M. NAGHIZADEH, M.H. MOAYED, 2015.

42

Entretanto a precipitação de fases secundarias não era prevista, pois além da amostra ser

solubilizada foi realizada uma simulação pelo ThermoCalc assim como mostra a Figura 35 e

através da simulação a presença de fases secundarias não deveria existir. Por isso, busca-se com

esse trabalho um estudo exploratório de determinação da CPT como metodologia alternativa à para

a determinação da resistência a corrosão dos AID.

3. METODOLOGIA

O material em estudo é de propriedade do Centro de Desenvolvimento de Materiais

Metálicos – CDMatM-FEI – e foi adquirido como chapa de 3 mm de espessura laminada a 1100°C

e resfriada por jato de ar e água forçado. A composição química do material é apresentada na Tabela

3.

Tabela 3 - Composição química (% em massa) do aço em estudo.

Elemento Cr Ni Mo Mn N C Si Cu Co P S Nb Fe

% em

massa 22,48 5,74 3,20 1,42 0,162 0,018 0,35 0,15 0,07 0,019 0,001 0,006 Bal.

3.1 Tratamento Térmico

Visando a estrutura bifásica de aproximadamente 50% de ferrita e 50% de austenita,

amostras selecionadas foram solubilizadas a 1090°C por 30 minutos, sendo a temperatura de

solubilização determinada por simulação em software de cálculos termodinâmicos Thermo Calc©

utilizando a base de dados TCFE7 e a composição química do material em estudo, conforme

apresentado na Tabela 3. A solubilização será conduzida em forno tubular do CDMatM sob

atmosfera de vácuo para evitar oxidação excessiva, como mostra Figura 27.

43

Figura 27 - Forno tubular.

Fonte: (MORAIS, 2012).

3.2 Preparação Metalográfica

Após solubilização do material e remoção do óxido contido em detrimento da

solubilização, as amostras foram embutidas em resina termofixa de cura a quente

(baquelite) em sua secção longitudinal, buscando o sentido de laminação, como mostra a

Figura 28, gerando corpos-de-prova metalográficos para os ensaios eletroquímicos onde a

área exposta variará de 0,4 cm² a 0,6 cm².

Figura 28 - Equipamento para embutimento em resina fenólica.

Fonte: Autor, 2015.

44

Após embutimento das amostras, todas as superfícies foram lixadas e polidas através da

politriz automática como mostra a Figura 29 até a obtenção de superfícies planas com o acabamento

conferido por lixas com diferentes granulometrias para retirar toda a rugosidade existente na

superfície, #220, #320, #400 e #600 respectivamente. Realizado todo o processo de lixamento, a

amostra foi polida em mantos de 6m, 3m e 1m respectivamente mas antes que ocorra tal

procedimento deve-se limpar com álcool a amostra e sua secagem é feita com secador evitando

com que possíveis grãos da lixa fiquem nas amostras. O procedimento de lixamento e polimento é

mostrado na Tabela 4.

Figura 29 – Politriz semiautomática Struers Abramin.

Fonte: Autor, 2015.

Tabela 4 - Procedimento de lixamento e polimento para caracterização microestrutural.

Etapa Abrasivo Força (N) RPM Lubrificante Tempo

1 Lixa #220 250 150 Água 3’00’’

2 Lixa #320 250 150 Água 3’00’’

3 Lixa #400 250 150 Água 3’00’’

4 Lixa #600 250 150 Água 3’00’’

5 Diamante 6m 250 150 Álcool Etílico 3’00’’



Fonte: Autor, 2015.

45

A análise da microestrutura das amostras foi feita através da microscopia ótica com o

microscópio Leica DMLM do CDMatM-FEI e por microscopia eletrônica de varredura (MEV)

com o microscópio CamScan CS3200 do CDMatM-FEI, como mostram as Figuras 30 e 31.

Figura 30 – Microscópio Leica

Fonte: MORAIS, 2012.

Figura 31 - CamScan CS3200.

Fonte: Autor, 2015.

46

3.3 Caracterização Microestrutural

Para a revelação da microestrutura em amostras polidas em sua região longitudinal foram

utilizados os reativos: ácido oxálico 10% a 6 Vcc; Beraha modificado, cuja composição é 20 mL

de ácido clorídrico, 80 mL de água destilada e deionizada e 1 g de metabissulfito de potássio e 2 g

de bifluoreto de amônio. As superfícies de observação foram secas através da evaporação de álcool

etílico, auxiliada por jato de ar frio. A fração volumétrica das fases foi obtida por meio de

metalografia quantitativa após ataque de Behara modificado, por ferritoscópio (Figura 32), medidas

de Difração de Raios-X (Figura 33) utilizando radiação de Cu-kα gerada com tensão de aceleração

de 30 kV, corrente de filamento de 30 mA, taxa de varredura de 1°/min e passo de 0,04º e por meio

da estereologia realizada através do software de análise de imagens Olympus Analysis, mostrado

na Figura 30.

Figura 32 - Ferritoscópio Fischer.

Fonte: Autor, 2015.

47

Figura 33 – Difratrômetro de raio X (Shimadzu XRD 7000).

Fonte: Autor, 2015.

3.4 Ensaios Eletroquímicos

Com o auxílio do potenciostato AUTOLAB 12 e do banho ultratermostático Quimis do

CDMatM-FEI, mostrados na Figura 34 serão realizados os ensaios de polarização

potenciodinâmica utilizando solução 0,6M NaCl (3,5% em massa), que simula ambiente marítimo

a 22, 30, 40, 50, 70 e 80°C. Os ensaios serão conduzidos em triplicata, e as soluções serão

preparadas com reagente padrão analítico e água destilada e deionizada. O ensaio será conduzido

a 30°C. Será utilizado o eletrodo de calomelano saturado (ECS) como eletrodo de referência e

como contra eletrodo uma barra de platina com área exposta de pelo menos 3 vezes à do eletrodo

de trabalho (Figura 35), sendo o último constituído pelas amostras polidas até a obtenção

acabamento propiciado por diamante de granulometria 1 µm. A polarização terá início no potencial

de circuito aberto após 5 min de imersão, realizando varredura contínua e ascendente do potencial,

com uma velocidade de varredura de 1,0 mV/s. Ao final da polarização, os corpos-de-prova serão

lavados com água destilada e deionizada, sendo então secos com álcool etílico absoluto e jato de

ar quente para posterior observação por microscopia óptica e/ou microscopia eletrônica de

varredura.

48

Figura 34 – Potenciostato AUTOLAB 12.

Fonte: (Autor, 2015).

Figura 35 - Célula eletroquímica utilizada para o ensaio de polarização potenciodinâmica, Eletrodo

de Referência (E.R.); Eletrodo deTrabalho (E.T.); e Contra Eletrodo (C.E.).

Fonte: Autor, 2015.

49

4. RESULTADOS E DISCUSSÃO

4.1 Análise Microestrutural

Foi realizada simulação termodinâmica utilizando software de cálculos termodinâmicos

ThermoCalc© 5 com auxílio da base de dados TFCE7. Para tal foi utilizada a composição química

do aço UNS S31803 mencionada da metodologia deste trabalho. O resultado da simulação é

apresentado na Figura 36, onde se observa que para a temperatura de 1090ºC, as fases presentes

são ferrita e austenita, em frações aproximadamente de 50% ferrita e 50% austenita.

Figura 36 - Frações das fases em função da temperatura para o aço UNS S31803 de composição

indicada na Tabela 3 utilizando software ThermoCalc©5 utilizando base de dados TFCE7.

Através das Figuras 37 e 38 correspondentes a amostra solubilizada e atacada

eletroquimicamente com 6Vcc por 10 segundos com ácido oxálico 10%, foi possível analisar os

grãos como finos e alongados. Este comportamento era esperado pois o material fornecido foi

laminado a quente e a amostra foi cortada em sua seção longitudinal. As maclas nas micrografias

são um indicativo da austenita.

0

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

0.9

1

600 700 800 900 1000 1100 1200

Fraç

ão d

as f

ases

Temperatura (ºC)

Austenita Ferrita Sigma Nitreto (Cr2N)

50

Figura 37 - Amostra solubilizada, apresentando os contornos de grão finos e alongados, com

aumento de 200x.

Figura 38 - Amostra solubilizada, apresentando os contornos de grão finos e alongados, com

aumento de 500x.

51

A presença de apenas duas fases na estrutura pode ser evidenciada nas Figuras 39 e 40,

correspondentes à amostra atacada com reagente de Beraha modificado, a ferrita corresponde à

fase escura e a austenita à fase clara.

Figura 39 – Amostra solubilizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases e , com

aumento de 200x.

Figura 40 – Amostra solubizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases e , com

aumento de 500x.

52

A amostra solubilizada foi ainda analisada utilizando MEV como mostra a Figura 41.

Utilizando a técnica de elétrons retroespalhados foi possível identificar as fases presentes na

estrutura. As composições químicas de ferrita e austenita podem ser estimadas por meio de EDS e

são apresentadas na Tabela 5 e nas Figuras 42 e 43.

Figura 41 - Imagem de elétrons retrospalhados para amostra solubilizada durante 30 minutos a

1090°C.

53

Figura 42 - Espectroscopia de energia dispersiva (EDS), em uma região ferrítica.

Figura 43 - Espectroscopia de energia dispersiva (EDS), em uma região austenítica.

Fonte: Autor, 2015.

Tabela 5 - % massa dos espectros realizados por EDS na ferrita e na austenita da amostra

do aço UNS S31803 solubilizado.

Elementos

(%p) Cr Mo Ni Si Mn Fe

Ferrita 25,14±0,19 4,24±0,22 4,35±0,16 0,42±0,07 1,25±0,13 64,60±0,28

Austenita 24,80±0,19 4,16±0,22 4,56±0,16 0,50±0,07 1,42±0,13 64,56±0,28

Fonte: Autor, 2015.

54

As frações de ferrita e austenita foram medidas com auxílio do ferritoscópio, resultando em

valores correspondentes à 49,5 ± 1,46% e 50,5 ± 1,46%.

A coexistência de ferrita e austenita foi constatada ainda por meio de difração de raios X, o

difratograma de raios X da amostra solubilizada segue apresentado na Figura 44.

Figura 44 – Difratrograma de raios X da amostra solubilizada.

Para efeito de comparação, a quantificação também foi feita a partir do difratograma

mostrado na Figura 45. Para tal foi utilizado o método de quantificação de fases por DRX proposto

no estudo de Moser et al.. (2014) que foi adaptada para um material bifásico (austenita e ferrita).

A estimativa quantitativa de fases baseia-se no uso de proporções internas. Partindo do princípio

de que os grãos estão orientados aleatoriamente, a intensidade integrada de uma dada fase é

proporcional à fração de volume da referida fase, a quantificação das fases presentes apresentadas

pelo difratograma pode ser realizada (SORRENTINO, 2015), resultando em valores

correspondentes à 53,7% para austenita e 46,3% para ferrita.

0

1000

2000

3000

4000

5000

6000

30 40 50 60 70 80 90 100 110 120

INTE

NSI

DA

DE

(U.A

.)

2Ѳ

(111)

(110)

(200)

(200)

(220)

(211)

(311)

(222)

(220)

(310)

55

Afim de quantificar as fases presentes no material em estudo, o método de estereologia

quantitativa foi realizado, assim como dito no item 3.3. Através da Figura 45 onde duas fases estão

presentes, a fase ferrita região preta) e austenita (região branca 20 campos escolhidos

aleatoriamente foram quantificados e destes, foi realizado a média e o desvio padrão, deste modo

identificando os valores correspondentes à 50,6% ± 3,25 para austenita e 49,4% ± 3,25 para ferrita.

Figura 45 - Amostra solubilizada, apresentando a microestrutura dúplex com as fases (região

preta) e (região branca, com aumento de 200x.

Após todos os métodos de quantificação serem efetuados, foi construída a Tabela 6, os

valores apresentados são bastante próximos aos esperados pela simulação apresentada, se

considerados os desvios padrão das medidas.

Tabela 6 - Análise quantitativa da amostra solubilizada.

Ferrita (%) Austenita (%)

Ferritoscópio 49,5 ± 1,46 50,5 ± 1,46

DRX 46,3 53,7

Estereologia 50,6 ± 3,25 49,4 ± 3,25

56

4.2 Ensaios de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl

Os ensaios de polarização potenciodinâmica realizados em solução 0,6M NaCl nas

amostras solubilizadas e nos intervalos de temperatura de 22, 30, 40, 50, 70 e 80°C geraram curvas

típicas de potencial em função da densidade de corrente como apresentado nas Figuras 46, 48, 49,

50, 52 e 53. Nestas são indicados com setas os potenciais de circuito aberto (Eca) e pite (Epite). O

potencial de pite foi determinado na intersecção das tangentes traçadas no trecho passivo e no

trecho onde se tem o aumento abrupto de densidade de corrente como indicado.

Os valores de potencial de pite encontrados no presente trabalho, (Tabela 7) para

temperatura ambiente permaneceram relativamente próximos aos autores citados anteriormente na

Tabela 2.

Tabela 7 - Potenciais de pite do aço UNS S31803 (SAF 2205) de amostras solubilizadas em solução

3,5% NaCl à temperatura ambiente.

Epite (mVECS) Autores

1183 Potgieter (1992)

1034 ±40 Kobayashi, Wolynec (1999)

1050±15 Magnabosco e Alonso Falleiros (2005)

1085±98,4 Dos Santos, Magnabosco e Moura-Neto (2013)

1100±20 A.Andrade (2015)

A superfície dos corpos-de-prova após os ensaios de polarização foram analisadas por

microscopia eletrônica de varredura (MEV) com elétrons secundários e/ou retroespalhados, para

avaliar a extensão dos danos causados pela corrosão por pite. Foram selecionadas as amostras cujo

ensaio foi realizado nas temperaturas de 22°C, 50°C e 80°C para verificar a morfologia do pite.

Nas Figuras 47, 51 e 54 observa-se o pite formado na amostra solubilizada após ensaio de

polarização potenciodinâmica, nota-se que os pites tem diâmetro muito pequeno, isso ocorre

provavelmente devido a rápida repassivação do AID UNS S31803.

57

Figura 46 - Curva típica de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl da amostra

solubilizada a 22°C.

Figura 47 - Morfologia do pite formado no AID UNS S31803, ensaiada em solução de 0,6M NaCl

a 22°C.

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

,EC

S)

Densidade de Corrente (A/cm²)

Temp. 22°C

Eca

Epite

58





-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

,EC

S)


Temp. 30°C

Eca

Epite

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

, E

CS

)

Densidade Aparente (A/cm²)

Temp. 40°C

Eca

Epite

59



Figura 51 - Morfologia do pite formado na interface (local preferencial), ensaiada em solução

de 0,6M NaCl a 50°C.

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

,EC

S)

Densidade Aparente (A/cm²)

Temp. 50°C

Eca

Epite

60





-300

-200

-100

0

100

200

300

400

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

, E

CS

)


Temp. 70°C

Eca

Epite

-300

-200

-100

0

100

200

300

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

, E

CS

)


Temp. 80°C

Eca

Epite

61

Figura 54 - Morfologia do pite formado na interface (local preferencial), ensaiada em

solução de 0,6M NaCl a 80°C.

Na Figura 47 observou-se a formação de pite sobre inclusão não metálica e nas Figuras 51

e 54 o pite foi localizado na interface . Em ambos os casos a formação do pite ocorreu em

heterogeneidade dos materiais sendo estes locais preferenciais para o rompimento da película

passiva dos aços inoxidáveis, assim como foi explorado anteriormente na Figura 11.

A Figura 55 mostra os resultados na avaliação do valor da CPT das amostras através da

polarização potenciodinâmica na solução de 0,6M NaCl. É importante ressaltar que o potencial de

circuito aberto (Eca) para o AID UNS S31803 é aproximadamente -200 mV, sendo este último

representado na Figura 56 por uma linha tracejada. Através do gráfico de potencial de circuito

aberto (Eca) em função da temperatura mostrado na Figura 56, é notável que os potenciais de

circuito aberto (Eca) de todas as temperaturas estão em torno do potencial esperado de -159 a -213

mV/ECS.

62

Figura 55 - Curvas de polarização potenciodinâmica em solução de 0,6M NaCl, para as

temperaturas em estudo, método para determinação da CPT do AID UNS S31803.

Figura 56 – Gráfico de potencial de circuito aberto em função da temperatura.

Além disso, de acordo com a Figura 55 a densidade de corrente crítica para todas as

temperaturas em estudo tem um aumento de cerca de 2,5 A/cm² para 10 A/cm², esse aumento

mostra a influência da temperatura sobre a corrosão do AID UNS S31803, e através do gráfico de

-400

-200

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1.0E-09 1.0E-08 1.0E-07 1.0E-06 1.0E-05 1.0E-04 1.0E-03

E (

mV

, E

CS

)


Temp. 22°C

Temp. 30°C

Temp. 40°C

Temp. 50°C

Temp. 70°C

Temp. 80°C

-240

-200

-160

-120

20 30 40 50 60 70 80

Eca

(mV

, E

CS

)

Temperatura (°C)

63

densidade de corrente em função da temperatura mostrado na Figura 57 este comportamento fica

evidente.

Figura 57 - Gráfico de densidade de corrente em função da temperatura.

Entre as temperaturas de 40 e 50°C existe uma redução de quase metade no potencial de

pite, sendo de 1000 mV para 500 mV, isto ocorre em detrimento do aumento da temperatura, como

os defeitos da camada passiva aumentam com a elevação de temperatura, a camada passiva se torna

menos estável em temperaturas mais elevadas, deste modo, ocorre um aumento na densidade

(Figura 57) e sua passividade diminui, devido ao filme passivo estar cada vez mais espesso e menos

estável, isto posto pode-se concluir que a CPT está entre as temperaturas de 40 e 50°C.

Afim de obter uma maior precisão no valor de CPT foi realizada uma curva através das

curvas de polarização potenciodinâmica e seus respectivos potenciais de pite, posteriormente foi

levantada uma tabela com os valores de potenciais de pite encontrados nos ensaios eletroquímicos,

esta tabela se encontra no Apêndice II deste trabalho. Desta forma foi possível levantar o gráfico

da Figura 57. Este último sendo um gráfico de potencial em função da temperatura e a partir dele

foi possível a determinação precisa da CPT, como sendo o ponto de inflexão da senoide apresentada

que é ajustada de acordo com os dados experimentais pelo gráfico mostrado na Figura 58. O valor

da CPT para o aço UNS S31803 foi de 49,85°C, assim como mostrado pelo fabricante (Figura 59).

y = 0.0409x + 2.3843

R² = 0.7579

0

1

2

3

4

5

6

7

20 30 40 50 60 70 80

Den

sid

ad

e d

e C

orr

ente

(

A/c

m²)

Temperatura (°C)

64

Figura 58 – Curva de Potencial em função da temperatura para determinação da CPT, para o AID

UNS S31803.

Figura 59 – Gráfico de CPT para AID e AIA.

Fonte: OUTOKUMPU, 2015.

y = 0.0174x3 - 2.6024x2 + 99.773x + 0.7559

R² = 0.9581

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

20 35 50 65 80

E (

mV

, E

CS

)

Temperatura (°C)

22°C 30°C

40°C 50°C

70°C 80°C

65

5. CONCLUSÕES

A partir deste trabalho foi possível verificar o fenômeno de corrosão por pite e a

determinação da CPT no AID UNS S31803 em diferentes intervalos de temperaturas de ensaio em

uma solução de 0,6M NaCl, sendo as temperaturas de 22, 30, 40, 50, 70 e 80°C. Abaixo seguem

as conclusões encontradas no presente trabalho.

1. Após a solubilização as amostras atingiram as frações das fases ferrita e austenita

esperadas pela simulação realizada e conferidas através dos métodos de estereologia

quantitativa, DRX e ferritoscópio. Além disso, a caracterização microestrutural

realizada nas amostras mostra a estrutura bifásica esperada de ferrita e austenita e a

ausência de fases intermetálicas precipitadas no material.

2. Após os ensaios eletroquímicos realizados foi possível determinar temperatura crítica

de pite do material (CPT) solubilizado sendo de 49,85°C, o que condiz com o valor

fornecido pelo fabricante. Isso mostra a possibilidade de reprodução desse ensaio para

amostras tratadas termicamente, buscando avaliar a resistência à corrosão de cada uma

numa condição diferente da solubilizada. Ficou evidente que em temperaturas elevadas

o trecho passivo é reduzido, ou seja, o potencial necessário para o pite ocorrer é menor

em relação às demais temperaturas.

3. Evidências mostram que para amostras solubilizadas a 1090°C a nucleação de pites é

preferencial em heterogeneidades da amostra como as interfaces ou inclusões metálicas.

4. Segundo os autores citados na revisão bibliográfica deste trabalho, a amostra

solubilizada a 1250°C mostrava a presença de fases secundarias no AID UNS S31803,

contudo, assim como dito anteriormente, através da simulação apresentada realizada

pelo ThermoCalc, não há a existência de fases secundarias para o AID solubilizado.

66

5. Para temperatura ambiente a evolução de O2 pode influenciar no potencial de pite, acima

de 565 mVECS na solução em estudo. Dessa maneira, a determinação de potenciais de

pite acima do potencial de evolução de O2 por meio de curvas de polarização

potenciodinâmica pode não ser a mais adequada para a avaliação da resistência a

corrosão do material.

67

6. SUGESTÕES PARA ESTUDOS FUTUROS

1. Explorar mais temperaturas para melhor precisão da curva ajustada.

2. Realização de ensaios de polarização pelo método dinâmico, prevista na norma ASTM G48

para comparação de resultados.

3. Estudo da influência da formação de sigma na CPT do AID UNS S31803 em solução de

0,6M NaCl.

68

7. REFÊRENCIAS

ASTM G150, Standard Test Method for Electrochemical Critical Pitting Temperature Testing of

Stainless Steels, 2013.

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Steels and Related Alloys by Use of Ferric Chloride Solution, ASTM International, West

Conshohocken, PA, 2003.

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72

APÊNDICE I

CARTÕES ICDD UTILIZADOS PARA A IDENTIFICAÇÃO DAS FASES POR

DIFRATOMETRIA DE RAIOS X

73

Austenita ()

74

Ferrita ()

75

APÊNDICE II

TABELA COM OS VALORES DE POTENCIAIS DE PITE, PARA TODAS AS CURVAS

REALIZADAS NESTE TRABALHO

76

Temperatura Epite (mV,ECS) (1) E (mV,ECS) (2) E (mV,ECS) (3)

22°C 1080 1120 1120

30°C 1120 1160 1080

40°C 1020 1040 1000

50°C 540 530 520

70°C 240 290 280

80°C 120 215 260

determinação da temperatura crítica de pite do aço uns ...daniella/arquivos/ic daniel 2015...

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