Desenvolvimento de método de SVET com polarização simultânea aplicado ao estudo da corrosão do aço martensítico CA-15

Abstract

As técnicas convencionais utilizadas para o estudo dos fenômenos da corrosão em geral fornecem informações sobre a corrente e o potencial do eletrodo de trabalho em uma célula eletroquímica. Apesar de serem dados importantes esses valores obtidos se referem a toda a superfície da amostra e não oferecem informações sobre o comportamento localizado da microestrutura. Isto é particularmente importante em casos de corrosão por pites, intersticial, intergranular ou para a corrosão galvânica. Devido a essas limitações, novas técnicas tem sido aplicadas ou estão sendo desenvolvidas. Este trabalho tem como objetivo utilizar a técnica do SVET – Técnica do Eletrodo Vibratório – e desenvolvê-la ainda mais com a polarização simultânea para examinar localmente o comportamento de diferentes fases presentes em um aço fundido martensítico ASTM A217 CA-15, comumente utilizado na fabricação de turbinas e de duas soldas utilizadas no reparo da corrosão erosão-cavitação (ER410 NiMo e MIG 309). Em uma primeira abordagem para testar a validade do método do SVET sob polarização simultânea, utilizou-se um par aço SAE 1006 / Zn puro comercial. Para isto, as espessuras das chapas de aço e Zn foram reduzidas a ficarem semelhantes às dimensões das fases presentes na estrutura do aço CA-15. O experimento descrito permitiu o estudo por SVET da corrosão do aço CA-15 sob polarização simultânea e a determinação inédita indireta de voltamogramas individuais para cada fase Os resultados mostraram que pela metodologia do SVET com polarização simultânea aplicada ao aço inoxidável martensítico CA-15 foi possível a obtenção inédita de curvas locais potenciostáticas i x E adquiridas indiretamente para as fases da martensita e da ferrita, mostrando características não observadas nas curvas potenciostáticas globais. Além disso, a lenta solidificação das largas paredes da turbina de aço CA-15 resultou em forte segregação (núcleo) do aço inoxidável super martensítico (AISM) na condição de fundido, evidenciando uma estrutura com largas dendritas de aproximadamente 200 m e uma não usual fração de ferrita residual de aproximadamente 7% em volume, próxima ao limite do aço. Finalmente, quando aplicado ao par aço SAE 1006 / Zn puro para validação, o método do SVET com polarização simultânea mostrou que com o aumento da densidade de corrente global i, os valores de i locais determinados por SVET desviam fortemente dos reais, resultando em um coeficiente de coleção, aqui definidos como k= iSVET/iGLOBAL devido ao parcial acesso as linhas de corrente sob essas condições. Entretanto, as inclinações de Tafel de HER sobre o aço e o Zn mostraram-se similares aos valores de corrente obtidos tanto para o SVET quanto para as globais, confirmando essa suposição.

Experimental methods commonly used in corrosion studies provide normally current and potential information of the “working electrode” exposed in an electrochemical cell. Even though these data are important, they refer to the whole surface of the sample and may not contain information about the local behavior of the microstructure. In the case of pitting, crevice, intergranular or galvanic corrosion the local information is particularly important. Due to this limitation, new techniques have been applied or are being developed. This work aims to use the Scanning Vibrating Electrode Technique (SVET) technique and develop it further with the simultaneous polarization to locally examine the behavior of different phases of an ASTM A217 CA-15, commonly used for turbine blades of hydroelectric energy plants and two welds used in erosion-cavitation corrosion repair (ER410 NiMo and MIG 309). In a first approach to test the validity of the method of SVET under simultaneous polarization a Steel (1006)-Zn par was used. For this, the thicknesses of commercial pure Zn and Steel foils were reduced to be similar to the dimensions of grains present in the as cast structure of CA-15. The described experimental approach allowed the study by SVET of the steel under polarization and the inedit indirect determination of local voltammograms The results showed that by the methodology of SVET with simultaneous polarization of the CA-15 martensitic stainless steel it was possible to obtain local potentiostatic voltammograms, indirectly acquired for its martensite and ferrite phases, showing characteristics not observed at the global voltammograms. Moreover, the slow solidification of the large CA-15 turbine blades resulted in strong segregation (coring) of the martensitic in the as-cast condition, showing with wide martensitic regions from previous 200μm-austenite dendrites and an unusual large fraction of residual ferrite with around 7vol. %. Finally, when applied to Steel (1006)-Zn galvanic pairs for validation, the method of SVET with simultaneous polarization showed that with the increase of the global current densities (i) the local i values determined by SVET stronger deviate from the real ones, resulting in a lower collection coefficients, defined here as (k= iSVET/iGLOBAL), due to the partial access of the current lines under this condition. However, the Tafel slopes of HER on Fe and Zn showed similar values for SVET and global currents, confirming this supposition.