Avaliação da região de interface de aço API Q125/Inconel 625

Abstract

Atualmente, o emprego de materiais metálicos em ambientes agressivos e condições extremas, como na indústria de óleo e gás, necessita de inovação e constantes pesquisas de ligas resistentes à corrosão e de adequada resistência mecânica. Os aços cladeados se destacam neste meio, em especial quando aplicados em dutos rígidos, responsáveis pelo transporte de petróleo e gás. Contudo, o uso de aços cladeados requer um conhecimento aprofundado dos impactos de eventuais problemas do processo de soldagem na instauração de corrosão galvânica. Desta forma, o presente trabalho visa analisar a corrosão galvânica em caso de uso do aço baixo carbono API 5CT Q125 como substrato metálico do aço cladeado, e a liga de níquel Inconel 625 como revestimento, unidos pela técnica de soldagem a arco de metal a gás (GMAW). Duas soluções de diferente severidade ao processo corrosivo foram usadas, o 0,3% NaCl (0,005 mmol/L) como solução menos agressiva e a solução conforme norma NACE, 5% NaCl + 0,4% CH3COONa com pH 4,5, como solução mais agressiva. Os materiais foram caracterizados e avaliados eletroquimicamente por meio da técnica de varredura com eletrodo vibratório (SVET), monitoramento do potencial de circuito aberto (OCP), amperometria de resistência zero (ZRA), polarização potenciostática e posterior análise da superfície metálica ensaiada em microscópio eletrônico de varredura (MEV). Com base nos resultados obtidos com os ensaios, foi possível verificar a influência da severidade do meio corrosivo e da razão de área catódica/anódica, variáveis empregadas nos ensaios. A existência de pites metaestáveis foi evidenciada pela técnica de SVET e confirmada no ensaio de ZRA. A solução de maior severidade apresentou maior densidade de corrente de corrosão, aumentando a taxa de corrosão. Do mesmo modo, a maior razão de área Inconel 625/aço Q125 gerou maior densidade de corrente. O potencial não apresentou diferença significativa com relação ao eletrólito ou a diferença de áreas utilizadas, indicando a semelhança de produtos finais de corrosão visualizados através da análise de MEV.

Currently, the application of metallic materials in aggressive environment and extreme conditions, such as in the oil and gas industry, requires innovation and constant reseach of corrosion-resistant alloys with appropriate mechanical strenght. Clad steels excels in this environment, especially when applied to rigid pipelines which are responsible for transporting oil and gas. However, the use of clad steels requires profound knowledge of the impact of potential problems in the welding process of galvanic corrosion. Accordingly, in the present study aims to analyze galvanic corrosion when using API 5CT Q125 low carbon steel as the metallic substrate and Inconel 625 nickel alloy as the cladding, joined using the weld overlay (GMAW) technique. Two solutions of different agressivity were used, 0.3% NaCl (0.005 mmol/L) as less aggressive and the NACE standard, 5% NaCl + 0.4% CH3COONa at pH 4.5, as the more aggressive solution. The materials were characterized and evaluated electrochemically using the vibrating electrode scanning technique (SVET), open circuit potential (OCP) monitoring, zero resistance amperometry (ZRA), potentiostatic polarization and subsequent analysis of the metal surface using a scanning electron microscope (SEM). Based on the results obtained from the tests, it was possible to verify the influence of the severity of the corrosive environment and the cathodic/anodic area ratio, that were the variables considered in the tests. The existence of metastable pitting was evidenced by the SVET technique and confirmed in the ZRA test. The more agressive solution presented a higher corrosion current density, increasing the corrosion rate. Similarly, the higher Inconel 625/steel Q125 area ratio generated higher current density. The potential showed no significant difference in relation to the electrolyte or the difference in areas used, indicating the similarity of the final corrosion products visualized through SEM analysis.