Estudo do ataque a inclusões ricas em S de aços carbono por microssondas eletroquímicas

Abstract

É bem conhecida a associação entre a nucleação da corrosão por pites e a presença de inclusões. No entanto não existem informações sobre a simultânea ação da presença de inclusões ou de inibidores de corrosão, sendo, portanto, necessário aprofundar o conhecimento neste campo. O presente trabalho tem como objetivo geral o estudo da corrosão localizada de aços contendo inclusões ricas em S, dos aços API 5L X65 e SAE 1141. A metodologia experimental se constituiu em: a) Caracterizar a morfologia, a microestrutura e a composição química das inclusões. b) Determinar a eficiência de inibição de inibidores de corrosão comerciais, um sal quaternário de amônio, a dietanolamina e a morfolina e c) Estudar a corrosão localizada dos aços API 5L X65 e SAE 1141 por técnicas microeletroquímicas. A combinação das metodologias permitiu obter informações pontuais relativas ao início da corrosão localizada. Quanto aos objetivos propostos, pode-se concluir que: 1) As inclusões são compostas por duas regiões distintas, sendo a borda rica em sulfetos de Ca e Mn e o centro composto por óxidos ricos em Mg, Al e Ca. 2) A morfologia da corrosão do aço API 5L X65, em meio agressivo e contendo inibidores, está associada à nucleação de pites devido à dissolução das inclusões do material. A dissolução ocorre inicialmente na borda da inclusão. 3) Após o ataque à inclusão, ocorre deposição de óxidos/hidróxidos de Mn em torno da inclusão. 4) Determinou-se que a morfolina é o inibidor com maior eficiência, de 66,89 %. 5) Verificou-se a existência de correntes anódicas sobre as inclusões e catódicas no substrato metálico. O fluxo de OH- da inclusão para a solução é medido como corrente negativa. As correntes detectadas como positivas ocorreram devido à dissolução metálica. O pH é mais baixo junto às regiões anódicas, nesses locais pode haver hidrólise dos cátions, acidificando a solução. 6) O estudo por SVET da corrosão sob tensão do aço API 5L X65 mostrou que as trincas formam-se preferencialmente nos pites. Nestes locais foram detectados correntes anódicas que tendem a acompanhar a direção das bandas de deslizamento de tração (próximo a 45º com a direção de tração). 7) Foi possível detectar, por voltametria cíclica, HS-, produto da dissolução de inclusões, utilizando-se um eletrodo de Ag|Ag2S posicionado sobre a inclusão.

There is a well-known association between the nucleation of corrosion pits and the presence of inclusions. Nevertheless, there is no information in the literature about the simultaneous action of straining or the presence of inhitors, beeing thus necessary to deepen the knowledge in this area and it is thus necessary to learn more about this. The general aim of this work was to study the localized corrosion of steels containing S-rich inclusions, the API 5L X65 and the SAE 1141 steels. The experimental methodology consisted of: a) Characterizing the morphology, the microstructure and the chemical composition of inclusions. b) Determining the inhibition efficiency of three commercial corrosion inhibitors, a quaternary ammonium salt, dietanolamine and morpholine and c) Studying the localized corrosion of API 5L X65 and SAE 1141 steels by microelectrochemical techniques. The combination of these approaches allowed obtaining specific information regarding the initiation of localized corrosion. Concerning the proposed aims, it can be concluded that: 1) The inclusions are composed of two distinct regions, with the inclusion border containing Ca and Mn sulfides and the center, Mg, Al and Ca rich-oxides. 2) The morphology of API 5L X65 corrosion in an aggressive medium and containing inhibitors was associated with pit nucleation due to inclusion dissolution. The dissolution occurs initially at the inclusion border. 3) After the inclusion attack, deposition of Mn oxide/hydroxide occurs around it 4) It has been determined that morpholine is the most efficient inhibitor, 66,89 %. 5) Anodic currents were found to exist on the inclusions and cathodic ones on metallic substrate. The OH- flux from the inclusion to the solution was measured as a negative current. The currents detected as positive occurred due to metallic dissolution. The pH is lower at the anodic regions and cation hydrolysis may occur at these points, acidifying the solution. 6) The study by SVET of the stress corrosion cracking of API 5L X65 steel showed that the cracks are formed mainly in the pits. At these sites anodic currents were detected that tend to follow the direction of the dislocation slip steps (close to 45º with traction direction). 7) The dissolution product of inclusion, HS-, could be detected by cyclic voltammetry using a Ag|Ag2S microelectrode placed over the inclusion.