A corrosão é um dos três principais modos de falha dos metais. O aço inoxidável é freqüentemente usado em ambientes mais exigentes para inibir a corrosão do metal. No entanto, os engenheiros descobriram que mesmo com aço inoxidável, os componentes ainda podem corroer sob certas condições. Quando a corrosão por pite ocorre em aço inoxidável, muitos engenheiros não fazem nada. O autor acredita que muitos engenheiros têm mal-entendidos na seleção de materiais de aço inoxidável. Esse mal-entendido é que a corrosão do aço inoxidável ou mesmo a corrosão. Houve um ditado que dizia: O homem tem lágrimas, mas ele não aperta, porque ele não atingiu o ponto de seu coração. Esta frase não pode ser subestimada para o aço inoxidável. O aço inoxidável não é corrosivo, apenas porque não encontra ambientes de corrosão mais duros. Aqui vou me concentrar na questão da corrosão local do aço inoxidável. Espero que alguns projetos de campo sejam aliviados de algumas dúvidas nesta área.
Breve Descrição da Corrosão Local de Aço Inoxidável
Para materiais de aço inoxidável contendo cromo-níquel, existem duas formas principais de corrosão: uma é a corrosão uniforme e a outra é a corrosão localizada. A ferrugem na atmosfera marinha é um exemplo típico de corrosão geral ou uniforme. Aqui o metal está uniformemente erodido em toda a sua superfície. Neste caso, uma camada solta é formada na superfície de aço, e esta camada de produto de corrosão é facilmente removida. A corrosão uniforme é uma das formas mais fáceis de corrosão, pois os engenheiros podem determinar quantitativamente a taxa de corrosão do metal e prever com precisão a vida útil do metal. Portanto, a corrosão uniforme é uma forma de corrosão minimamente afetada pelo raquitismo. Embora cause danos por corrosão, pode ser previsto e controlado.
No entanto, a ocorrência de corrosão localizada geralmente torna muitos engenheiros despreparados. Isso ocorre porque os danos causados pela corrosão local são difíceis de prever e a vida útil do equipamento não pode ser calculada com precisão. Uma das chagas mais irritantes, é o tipo mais difícil de corrosão local no metal. Porque milhares de quilômetros do aterro desmoronaram no buraco da formiga. Este chamado pitting é uma mancha de formiga em um dique.
No processo de corrosão do metal, duas reações ocorrem ao mesmo tempo no eletrodo. Uma é a reação do cátodo e o não-metal é reduzido no cátodo. O não-metal tem elétrons e a valência é reduzida. O outro é a reação do ânodo. Quando a reação do anodo ocorre, o metal perde elétrons e a valência aumenta. Os íons de metal são destacados da superfície do metal. O que eu quero dizer é que a corrosão dos metais depende da reação com a maior resistência à corrosão. Portanto, isso também fornece um importante princípio para resolver o problema da corrosão do metal.
Projeto de resistência à corrosão usando a relação entre cátodo e ânodo. Se uma grande face do cátodo estiver conectada a uma pequena face do ânodo, uma grande corrente flui entre o ânodo e o catodo. Essa situação deve ser evitada. Por outro lado, quando invertemos a situação conectando uma grande superfície de ânodo com uma pequena superfície de catodo, um pequeno fluxo de corrente ocorrerá entre os dois metais. Essa situação é o que esperamos. Nós projetamos o cátodo do metal de solda em um recipiente ou tanque como um cátodo. O dispositivo de fixação é projetado de modo que o fixador de cátodo (pequena área) e o pedaço de ânodo (área grande) sejam conectados juntos. Um exemplo desse conceito é rebitar os painéis de aço junto com os rebites de cobre e expô-los à água do mar com baixas taxas de fluxo. A luminária de cobre é uma pequena superfície de cátodo, enquanto a chapa de aço é uma grande superfície de ânodo. Este design é muito conveniente e produz boa compatibilidade.
Problema de pitting. Pite também pode ser produzido sem lacunas na superfície do metal. A ocorrência de pite pode vir de dois fatores: o íon cloreto no ambiente e a heterogeneidade de microestruturas ou componentes. A corrosão do aço inoxidável pode ser causada pela concentração de um agente corrosivo especial, como o cloreto. Se a corrosão ocorre em aço inoxidável devido a sensibilização ou outras razões, ou quando os teores de cromo e níquel não são uniformes ou mesmo não resistem à corrosão por pite, pode ocorrer corrosão por pite. Defeitos na superfície do metal também podem causar corrosão. Por exemplo, um defeito em uma camada protetora de óxido de aço inoxidável ou liga de níquel. A corrosão pode ser evitada usando uma liga com alta resistência à corrosão ou eliminando um elemento químico que causa corrosão. Outro aspecto do controle do metal pitting é a eliminação de reagentes catódicos no meio ambiente. Normalmente, a remoção de oxigênio terá um efeito melhor. Como o fundo do poço tende a ser anodizado, a área circundante do fosso ou do fosso tende a ser catódica, de modo que a relação entre a corrente da bateria é formada. Quando a corrosão no poço ou fenda se expande, ela se torna uma reação autocatalítica. O íon férrico interage com o cloreto para formar o cloreto férrico. A reação é repetida e a perfuração do metal ocorre rapidamente. A corrosão por pite ou em fresta é uma forma muito perigosa de corrosão, pois é altamente localizada e pode causar a quebra rápida do metal.
Breve Descrição da Corrosão Local de Aço Inoxidável
Problemas de corrosão subsuperficiais. Logo abaixo do sedimento ou na fenda, o teor de oxigênio da solução é baixo, e o teor de oxigênio da solução a granel no lado de fora da fenda é muito alto. Isso estabelece uma bateria com um ânodo sob o sedimento ou na fenda e no exterior. É o cátodo. Dentro do intervalo contendo o meio de cloreto, o pH cai e o cloreto se concentra. Essa condição ácida de cloreto faz com que a corrosão acelere e seja automaticamente mediada. Em seguida, ocorreu corrosão localizada severa. Um exemplo deste tipo de corrosão ocorre quando um fixador de aço inoxidável é colocado em uma placa de aço inoxidável e exposto à água contendo cloreto. A corrosão em fresta pode ocorrer quando a cabeça do parafuso ou arruela é usada como a área do ânodo. Evitar a formação de precipitados e escamas ou usar materiais com alto teor de liga ajudará a reduzir a corrosão sob fresta.
Descascar a corrosão. Neste caso, é formada uma camada de corrosão solta em forma de folha na superfície do metal. Mesmo um fluxo de baixa velocidade pode facilmente remover camadas soltas de corrosivos. Como resultado, o novo metal não-comprimido é exposto novamente, de modo que muitas camadas adicionais semelhantes a chapas serão formadas. Mais uma vez, essas plaquetas são facilmente removidas e o processo continua. O uso de ligas que não são quimicamente reativas pode evitar a corrosão por esfoliação.
Corrosão intergranular. Aparecendo em certas ligas especiais, corrosão intergranular pode ocorrer quando eles são aquecidos para a sua zona de temperatura sensível durante a soldagem ou tratamento térmico. Quando certas ligas de aço inoxidável são aquecidas a 425-870 ° C, os carbonetos de cromo precipitam nos limites dos grãos. Isso leva à presença de regiões com depleção de cromo na vizinhança dos carbonetos e também afeta a passivação da região limítrofe dos grãos. Em meios especiais, como ácido nítrico ou água a alta temperatura, pode ocorrer corrosão na zona de baixo teor de cromo. Os grãos aparecem em uma superfície açucarada e são facilmente removidos quando esfregados com um amostrador. A corrosão intergranular de aços inoxidáveis e ligas de níquel pode ser evitada pelo uso de ligas de baixo teor de carbono, pela adição de elementos formadores de carboneto, como titânio ou tântalo, ou pelo uso de recozimentos estabilizadores.
Breve Descrição da Corrosão Local de Aço Inoxidável
Estresse por corrosão sob tensão. Um exemplo típico é uma linha de vapor isolada feita de aço inoxidável AISI 316 (UNS S31600). Os cloretos que podem estar presentes no material de isolamento podem ser transferidos para a superfície do metal quando expostos à chuva. Essa condição satisfaz as condições de geração de trincas por corrosão sob tensão: uma liga sensível - aço inoxidável 316; uma corrosiva especial - água contendo cloreto; e estresse - tubos usinados a frio ou soldados. Se um exame metalográfico de seção cruzada for realizado através da região da fissura, serão observados os típicos transgranulares (abrangendo os limites de grãos e grãos) e as rachaduras nos galhos. Este é o tipo típico de corrosão sob tensão por cloreto nos aços inoxidáveis austeníticos. Eliminar qualquer uma das três condições acima pode evitar a corrosão sob tensão.
Breve Descrição da Corrosão Local de Aço Inoxidável
O teor de oxigênio afeta a corrosão. Em geral, a água limpa e fresca que flui para a usina não é corrosiva. O aço funciona bem em água neutra e sua taxa de corrosão está diretamente relacionada à capacidade de oxigênio dissolvido. Ou seja, quanto mais conteúdo de oxigênio, maior a taxa de corrosão. A corrosão do aço também está relacionada ao valor do pH. Quando o pH é alto, a taxa de corrosão do aço é baixa. Quando o pH cai abaixo de 4, o aço rapidamente erode.
A temperatura também acelera a corrosão do aço. Quando a temperatura é aumentada de 22 a 41 ° C (72 ° F a 104 ° F), afeta diretamente a taxa de corrosão do aço. O caudal tem o efeito oposto na corrosão do aço. Quando a taxa de fluxo da água do mar é maior do que cerca de 3 pés por segundo (0,9 m / s), a corrosão do aço pode ser bastante acelerada. A remoção mecânica de um material corrosivo desprotegido resultará em uma alta taxa de corrosão, pois a remoção do material corrosivo expõe um novo metal com alta taxa de corrosão. Ao mesmo tempo, uma alta taxa de fluxo traz uma grande quantidade de oxigênio para a superfície exposta do metal. Portanto, há mais oxigênio para aumentar a taxa de corrosão.
Se o aço inoxidável austenítico se rompe devido à corrosão sob tensão, o material alternativo que deve ser considerado é o aço inoxidável duplex. Devido à sua estrutura e composição diferentes, eles têm propriedades mecânicas mais altas à temperatura ambiente até 315 ° C (600 ° F) do que os aços inoxidáveis 316. Eles também têm maior resistência à corrosão sob tensão. As ligas de fase dupla podem alcançar maior resistência à corrosão por pite e em fresta, aumentando o teor de cromo e molibdênio.
Efeito da concentração de cloreto na corrosão do aço inoxidável. Quando o aço inoxidável 304 ou 304L é utilizado em água doce, o teor de cloreto deve ser inferior a 200 ppm. Depois que os componentes são fabricados, o ferro residual deve ser removido. Como o ferro residual atuará como uma folga, ele também reagirá com o cloreto para formar cloreto férrico para acelerar a corrosão localizada. 304 Tubos devem ser periodicamente limpos para remover fendas ou depósitos que possam formar lacunas. A exposição de equipamento de fábrica fabricado em 304 ou 304L a água estagnada (por exemplo, uma vazão inferior a 0,9 m / s) deve ser evitada, pois formará depósitos na superfície do metal. A corrosão microbiológica também deve ser controlada.
Para usar com sucesso o aço inoxidável Tipo 316L em água salobra, o teor de cloreto deve ser inferior a 1000 ppm, a menos que a água esteja completamente desoxigenada. A água desoxigenada impedirá a corrosão por corrosão, fissuras e corrosão do aço inoxidável 316L. No processo de produção da planta, a solda deve ser totalmente soldada e lisa, de modo a obter o melhor efeito anticorrosivo. Eletrodos com alto teor de molibdênio ou que combinem com a solda devem ser usados. É importante que a superfície do aço inoxidável Tipo 316L seja limpa como 304 para remover qualquer resíduo de ferro. Em geral, a melhor maneira de remover o ferro residual é usar um agente de limpeza HNO3-HF. Além disso, qualquer sedimento também deve ser removido regularmente. É importante ter cuidado para evitar a situação de água estagnada. A vazão de água deve ser de no mínimo 0,9 m / s durante a parada do equipamento para evitar a formação de depósitos.
A corrosão de metais é muitas vezes uma questão complexa, e mesmo algumas novas formas de corrosão não são bem compreendidas pelo público. Recomenda-se que os engenheiros de campo aprendam mais sobre corrosão e proteção, para que possam aprender a lidar com a corrosão dos componentes metálicos.