Influência da razão de área entre contra eletrodo e eletrodo de trabalho em ensaios em fragilização por hidrogênio

Abstract

A fragilização por hidrogênio em metais é um tema de estudo importante, uma vez que a prática comum de proteção contra a corrosão, a proteção catódica, pode, paradoxalmente, causar fragilização por hidrogênio. No laboratório, ensaios são conduzidos para reproduzir as condições de proteção catódica em equipamentos buscando entender a perda de desempenho/tenacidade das ligas metálicas. Para tal se utiliza a configuração de célula de três eletrodos onde o metal a ser caracterizado corresponde ao eletrodo de trabalho (WE). Este eletrodo de trabalho é acompanhado por um eletrodo de referência (RE) que é responsável por estabelecer uma escala de potencial e o contra eletrodo (CE) que fecha o circuito ligando o potenciostato ao eletrodo de trabalho pelo caminho de condução iônica formado pelo eletrólito. A informação sobre o parâmetro da relação de área entre o CE e o WE tem sido omitida na literatura nos estudos de fragilização por hidrogênio, podendo ter influência direta nos resultados. Neste trabalho, foi realizada uma análise comparativa entre um CE com a mesma área superficial do WE e outro com área 27 vezes maior. Através de medições da variação de potencial entre o CE e o RE, foi demonstrado que o contra eletrodo de menores dimensões contribui para um meio menos severo de exposição ao hidrogênio. Portanto, esse parâmetro deve ser considerado para se obter resultados confiáveis e reprodutíveis em estudos de fragilização por hidrogênio.

Hydrogen embrittlement in metals is an important area of study, as the common practice of corrosion protection, cathodic protection, can paradoxically cause hydrogen embrittlement. In the laboratory, tests are conducted to reproduce the conditions of cathodic protection in equipment in order to understand the loss of performance/toughness of metallic alloys. To do this, the three-electrode cell configuration is used, where the metal to be characterized corresponds to the working electrode (WE). This working electrode is accompanied by a reference electrode (RE) that is responsible for establishing a potential scale and the counter electrode (CE) that closes the circuit by connecting the potentiostat to the working electrode through the ionic conduction path formed by the electrolyte. The information on the parameter of the area ratio between the CE and the WE has been omitted in the literature in studies of hydrogen embrittlement, and can have a direct influence on the results. In this work, a comparative analysis was carried out between a CE with the same surface area as the WE and another with an area 27 times larger. Through measurements of the potential difference between the CE and the RE, it was demonstrated that the counter electrode of smaller dimensions contributes to a less severe hydrogen exposure environment. Therefore, this parameter should be considered to obtain reliable and reproducible results in hydrogen embrittlement studies.