Tubo de aço inoxidável resistente à corrosão

Em nosso programa de produtos, oferecemos aos nossos clientes duas classes de aço inoxidável com excelente resistência à corrosão

Austenítico-ferrítico Aço inoxidável duplex são caracterizados por suas excelentes qualidades mecânicas, especialmente sua alta rachaduras por corrosão sob tensão resistência. Eles são especialmente adequados para aplicações marítimas e no setor químico. Sua excelente resistência à corrosão permite que eles suportem um meio de cloreto, especialmente sob condições mecânicas estresse. Isso os torna superiores ao aço austenítico em muitos casos.

A categoria de austenítico resistente à corrosão Os tubos de aço inoxidável incluem principalmente materiais com ligas mais altas (por exemplo, níquel, cromo e molibdênio). Eles são resistentes a diferentes tipos de corrosão causados por influências químicas úmidas e ainda são capazes de manter uma matriz cúbica austenítica centrada na face. Isso cria uma linha de aço inoxidável altamente versátil.

Embora um dos principais motivos pelos quais o aço inoxidável é usado seja resistência à corrosãoNo entanto, eles de fato sofrem certos tipos de corrosão em alguns ambientes e é preciso ter cuidado para selecionar um grau que seja adequado para a aplicação. Corrosão podem causar uma variedade de problemas, dependendo das aplicações: Perfuração, como a de tanques e tubulações, que permite o vazamento de fluidos ou gases,

Perda de resistência quando a seção transversal de estrutural A corrosão reduz a resistência dos membros da estrutura, levando à perda de resistência da estrutura e à falha subsequente. Degradação da aparência, em que produtos de corrosão ou corrosão por pite podem prejudicar o acabamento decorativo da superfície.

Por fim, a corrosão pode produzir incrustações ou ferrugem que podem contaminar o material que está sendo manuseado; isso se aplica especialmente no caso de equipamentos de processamento de alimentos.

A corrosão de aços inoxidáveis pode ser classificada como uma das seguintes:

• Corrosão geral
• Corrosão por pite
• Corrosão em fendas
• Rachadura por corrosão sob tensão
• Sulfeto Rachadura por corrosão sob tensão
• Corrosão intergranular
• Corrosão galvânica
• Corrosão por contato

Corrosão geral

Corrosão em que há uma remoção uniforme geral do material, por dissolução, por exemplo, quando o aço inoxidável é usado em instalações químicas que contêm ácidos fortes. O projeto, nesse caso, baseia-se em dados publicados para prever a vida útil do componente.

Os dados publicados listam a remoção de metal ao longo de um ano. Tabelas de resistência a vários produtos químicos são publicadas por várias organizações e uma grande coleção de gráficos, listas, recomendações e documentos técnicos está disponível por meio de fabricantes e fornecedores de aço inoxidável.

Corrosão por pite

Sob certas condições, particularmente envolvendo altas concentrações de cloretos (como cloreto de sódio na água do mar), temperaturas moderadamente altas e exacerbadas por pH baixo (ou seja, condições ácidas), pode ocorrer corrosão muito localizada, levando à perfuração de tubos e conexões etc. Isso não está relacionado aos dados de corrosão publicados, pois é uma corrosão extremamente localizada e grave que pode penetrar diretamente na seção transversal do componente. As classes com alto teor de cromo, especialmente molibdênio e nitrogênio, são mais resistentes à corrosão por pite.

Resistência à corrosão Número equivalente (PREN)

Descobriu-se que o número equivalente de resistência à corrosão (PREN) fornece uma boa indicação da resistência à corrosão dos aços inoxidáveis. O PRE pode ser calculado como:

PREN = %Cr + 3,3 x %Mo + 16 x %N

Um dos motivos pelos quais a corrosão por pite é tão séria é que, uma vez iniciado o pite, há uma forte tendência de que ele continue a crescer, mesmo que a maior parte do aço ao redor ainda esteja intacta.

A tendência de um determinado aço ser atacado por corrosão por pite pode ser avaliada em laboratório. Vários testes padrão foram desenvolvidos, sendo que o mais comum é o apresentado na ASTM G48. É possível desenhar um gráfico com a temperatura na qual a corrosão por pite provavelmente ocorrerá, conforme mostrado na Figura 1.

Figura 1. Temperatura na qual é provável que ocorra corrosão por pite

Isso se baseia em um teste padrão de laboratório com cloreto férrico, mas prevê resultados em muitas condições de serviço.

Corrosão em fendas

A resistência à corrosão de um aço inoxidável depende da presença de uma camada protetora de óxido em sua superfície, mas, sob certas condições, é possível que essa camada de óxido se rompa, por exemplo, em ácidos redutores ou em alguns tipos de combustão em que a atmosfera é redutora. Às vezes, as áreas em que a camada de óxido pode se romper também podem ser o resultado da maneira como os componentes são projetados, por exemplo, sob as gaxetas, em cantos reentrantes afiados ou associados à penetração incompleta da solda ou a superfícies sobrepostas. Tudo isso pode formar fendas que podem promover a corrosão. Para funcionar como um local de corrosão, uma fenda precisa ter largura suficiente para permitir a entrada do corrodente, mas ser suficientemente estreita para garantir que o corrodente permaneça estagnado. Assim, a corrosão em fendas geralmente ocorre em fendas com poucos micrômetros de largura e não é encontrada em ranhuras ou fendas nas quais a circulação do corrodente é possível. Esse problema geralmente pode ser superado prestando-se atenção ao projeto do componente, especialmente para evitar a formação de fendas ou, pelo menos, mantê-las o mais abertas possível. A corrosão em frestas é um mecanismo muito semelhante à corrosão por pite; as ligas resistentes a uma delas geralmente são resistentes a ambas. A corrosão em fresta pode ser vista como uma forma mais grave de corrosão por pite, pois ocorrerá em temperaturas significativamente mais baixas do que a corrosão por pite.

Rachadura por corrosão sob tensão (SCC)

Sob os efeitos combinados do estresse e de determinados ambientes corrosivos, os aços inoxidáveis podem estar sujeitos a essa forma muito rápida e grave de corrosão. As tensões devem ser de tração e podem resultar de cargas aplicadas em serviço, ou de tensões criadas pelo tipo de montagem, por exemplo, encaixes de interferência de pinos em furos, ou de tensões residuais resultantes do método de fabricação, como o trabalho a frio. O ambiente mais prejudicial é uma solução de cloretos na água, como a água do mar, especialmente em temperaturas elevadas. Como consequência, a aplicação dos aços inoxidáveis é limitada para a retenção de águas quentes (acima de cerca de 50°C) que contenham até mesmo traços de cloretos (mais do que algumas partes por milhão). Essa forma de corrosão só se aplica ao grupo de aços austeníticos e está relacionada ao teor de níquel. O grau 316 não é significativamente mais resistente à SCC do que o 304. Os aços inoxidáveis duplex são muito mais resistentes à CCS do que os tipos austeníticos, sendo que o tipo 2205 é praticamente imune a temperaturas de até cerca de 150°C, e os tipos super duplex são novamente mais resistentes. Os tipos ferríticos geralmente não sofrem com esse problema.

Em alguns casos, foi possível melhorar a resistência à CEC aplicando uma tensão de compressão ao componente em risco; isso pode ser feito, por exemplo, por meio de shot peening na superfície. Outra alternativa é garantir que o produto esteja livre de tensões de tração por meio do recozimento como uma operação final. Essas soluções para o problema foram bem-sucedidas em alguns casos, mas precisam ser avaliadas com muito cuidado, pois pode ser muito difícil garantir a ausência de tensões de tração residuais ou aplicadas.

Do ponto de vista prático, o Grau 304 pode ser adequado em determinadas condições. Por exemplo, o Grau 304 está sendo usado em água contendo cloretos de 100 a 300 partes por milhão (ppm) em temperaturas moderadas. Tentar estabelecer limites pode ser arriscado porque as condições úmidas/secas podem concentrar cloretos e aumentar a probabilidade de rachaduras por corrosão sob tensão. O teor de cloreto da água do mar é de aproximadamente 2% (20.000 ppm). A água do mar acima de 50°C é encontrada em aplicações como trocadores de calor para usinas de energia costeiras.

Recentemente, houve um pequeno número de casos de falhas por corrosão sob tensão por cloreto em temperaturas mais baixas do que se pensava ser possível. Esses casos ocorreram na atmosfera quente e úmida acima de piscinas internas cloradas, onde acessórios de aço inoxidável (geralmente de grau 316) são frequentemente usados para suspender itens como dutos de ventilação. Temperaturas tão baixas quanto 30 a 40°C estiveram envolvidas. Também houve falhas devido à corrosão sob tensão em temperaturas mais altas com níveis de cloreto tão baixos quanto 10 ppm. Esse problema muito sério ainda não é totalmente compreendido.

Rachadura por corrosão sob tensão de sulfeto (SSC)

O mais importante para muitos usuários do setor de petróleo e gás é a resistência do material à rachadura por corrosão sob tensão por sulfeto. O mecanismo da SSC não foi definido de forma inequívoca, mas envolve a ação conjunta de cloreto e sulfeto de hidrogênio, requer a presença de uma tensão de tração e tem uma relação não linear com a temperatura.

Os três principais fatores são nível de estresse, ambiente e temperatura.

Nível de estresse

Às vezes, é possível identificar um limite de estresse para cada combinação de material e ambiente. Alguns dados publicados mostram uma queda contínua da tensão limite com o aumento dos níveis de H2S. Para evitar a SSC, a especificação MR0175 da NACE para ambientes com sulfeto limita os graus austeníticos comuns à dureza máxima de 22HRC.

Meio ambiente

Os principais agentes são o cloreto, o sulfeto de hidrogênio e o pH. Há um sinergismo entre esses efeitos, com um efeito aparentemente inibidor do sulfeto em altos níveis de H2S.

Temperatura

Com o aumento da temperatura, a contribuição do cloreto aumenta, mas o efeito do hidrogênio diminui devido à sua maior mobilidade na matriz de ferrita. O resultado líquido é uma suscetibilidade máxima na região de 60 a 100 °C. Vários fatores secundários também foram identificados, incluindo a quantidade de ferrita, a condição da superfície, a presença de trabalho a frio e a coloração térmica nas soldas.

Corrosão intergranular

A corrosão intergranular é uma forma de corrosão relativamente rápida e localizada associada a uma microestrutura defeituosa conhecida como precipitação de carboneto. Quando os aços austeníticos foram expostos por um período de tempo na faixa de aproximadamente 425 a 850°C, ou quando o aço foi aquecido a temperaturas mais altas e resfriado nessa faixa de temperatura a uma taxa relativamente lenta (como ocorre após a soldagem ou o resfriamento ao ar após o recozimento), o cromo e o carbono no aço se combinam para formar partículas de carboneto de cromo ao longo dos limites de grão em todo o aço. A formação dessas partículas de carboneto nos limites dos grãos esgota o cromo do metal circundante e reduz sua resistência à corrosão, permitindo que o aço seja corroído preferencialmente ao longo dos limites dos grãos. Diz-se que o aço nessa condição está "sensibilizado".

Deve-se observar que a precipitação de carbonetos depende do teor de carbono, da temperatura e do tempo na temperatura. A faixa de temperatura mais crítica é em torno de 700°C, na qual os aços-carbono 0,06% precipitarão carbonetos em cerca de 2 minutos, enquanto os aços-carbono 0,02% são efetivamente imunes a esse problema.

É possível recuperar o aço que sofre com a precipitação de carbonetos aquecendo-o acima de 1.000°C, seguido de resfriamento com água para reter o carbono e o cromo em solução e, assim, evitar a formação de carbonetos. A maioria das estruturas que são soldadas ou aquecidas não pode receber esse tratamento. tratamento térmico e, portanto, tipos especiais de aço foram projetados para evitar esse problema. Essas são as classes estabilizadas 321 (estabilizadas com titânio) e 347 (estabilizado com nióbio). Titânio e o nióbio têm afinidades muito maiores com o carbono do que o cromo e, portanto, carbonetos de titânio, carbonetos de nióbio e carbonetos de tântalo se formam em vez de carbonetos de cromo, deixando o cromo em solução e garantindo total resistência à corrosão.

Outro método usado para superar a corrosão intergranular é usar os graus de carbono extra baixo, como os graus 316L e 304LEsses têm níveis de carbono extremamente baixos (geralmente menos de 0,03%) e, portanto, são consideravelmente mais resistentes à precipitação de carboneto.

Muitos ambientes não causam corrosão intergranular em aços inoxidáveis austeníticos sensibilizados, por exemplo, ácido acético glacial em temperatura ambiente, solução salina alcalina, como carbonato de sódio, água potável e a maioria dos corpos de água doce do interior. Para esses ambientes, não seria necessário se preocupar com a sensibilização. Em geral, também não há problema com a luz medidor aço, pois ele geralmente esfria muito rapidamente após a soldagem ou outra exposição a altas temperaturas.

Também é verdade que a presença de carbonetos nos limites dos grãos não prejudica a resistência dos aços inoxidáveis a altas temperaturas. As classes destinadas especificamente a essas aplicações geralmente têm intencionalmente altos teores de carbono, pois isso aumenta a resistência a altas temperaturas e a resistência à fluência. Essas são as variantes "H", como os graus 304H, 316H, 321H e 347He também 310. Todos eles têm teores de carbono deliberadamente na faixa em que ocorrerá a precipitação.

Corrosão galvânica

Como a corrosão é um processo eletroquímico que envolve o fluxo de corrente elétrica, a corrosão pode ser gerada por um efeito galvânico que surge do contato de metais diferentes em um eletrólito (um eletrólito é um líquido eletricamente condutor). Na verdade, são necessárias três condições para que a corrosão galvânica ocorra: os dois metais devem estar amplamente separados na série galvânica (consulte a Figura 2), devem estar em contato elétrico e suas superfícies devem estar ligadas por um fluido condutor de eletricidade. A remoção de qualquer uma dessas três condições impedirá a corrosão galvânica.

Figura 2. Série galvânica para metais em água do mar corrente.

O meio óbvio de prevenção é, portanto, evitar as fabricações de metais mistos. Frequentemente, isso não é prático, mas a prevenção também pode ser feita removendo-se o contato elétrico, o que pode ser obtido com o uso de arruelas ou luvas de plástico ou borracha, ou garantindo a ausência do eletrólito, por exemplo, melhorando a drenagem ou usando capas de proteção. Esse efeito também depende das áreas relativas dos metais diferentes. Se a área do material menos nobre (o material anódico, mais à direita na Figura 2) for grande em comparação com a do mais nobre (catódico), o efeito corrosivo será bastante reduzido e poderá, de fato, tornar-se insignificante. Por outro lado, uma grande área de metal nobre em contato com uma pequena área de metal menos nobre acelerará a taxa de corrosão galvânica. Por exemplo, é prática comum fixar chapas de alumínio com parafusos de aço inoxidável, mas os parafusos de alumínio em uma grande área de aço inoxidável provavelmente sofrerão corrosão rápida.

Corrosão por contato

Combina elementos de corrosão por pite, corrosão em fendas e corrosão galvânica e ocorre quando pequenas partículas de material estranho, em particular aço carbono, são deixadas em um aço inoxidável superfície. O ataque começa como uma célula galvânica - a partícula de material estranho é anódica e, portanto, provavelmente será rapidamente corroída, mas, em casos graves, um poço também pode se formar no aço inoxidável, e a corrosão por pite pode continuar a partir desse ponto. A causa mais prevalente são os detritos da retificação de aço carbono nas proximidades ou o uso de ferramentas contaminadas com aço carbono. Por esse motivo, alguns fabricantes têm oficinas dedicadas ao aço inoxidável, onde o contato com o aço carbono é totalmente evitado.

Todas as oficinas e armazéns que manuseiam ou armazenam tubos de aço inoxidável também devem estar cientes desse possível problema e tomar precauções para evitá-lo. Tiras protetoras de plástico, madeira ou carpete podem ser usadas para evitar o contato entre o tubo de aço inoxidável e os racks de armazenamento de aço carbono. Outros equipamentos de manuseio que devem ser protegidos são os tynes de empilhadeiras e os acessórios de elevação de guindastes. As eslingas de tecido limpo costumam ser uma alternativa útil.

Passivação e decapagem

Se o aço inoxidável for contaminado por resíduos de aço carbono, isso pode ser removido por passivação com ácido nítrico diluído ou decapagem com uma mistura de ácidos fluorídrico e nítrico.

Seleção da resistência à corrosão do aço inoxidável
Teste metalográfico - Teste de metalografia
Relatório de teste metalográfico
Rachadura por corrosão sob tensão (SCC)
Rachadura por corrosão sob tensão por cloreto
Corrosão do aço inoxidável
Corrosão da tubulação
Processo de corrosão
Revestimentos de superfície para corrosão
Material resistente à corrosão
Corrosão bi-metálica Corrosão galvânica
Corrosão intergranular
Corrosão intergranular de tubos de aço inoxidável
Tubo de aço inoxidável resistente à corrosão
Resistência à corrosão de tubos de aço inoxidável
Resistência à água do mar de tubos de aço inoxidável
Mecanismo de corrosão em tubos de aço inoxidável
Teste de corrosão intergranular ASTM A262 IGC
ASTM E112 Métodos de teste padrão para determinar o tamanho médio dos grãos
Métodos de minimização de rachaduras por corrosão sob tensão de cloreto