Avaliação da resistência à corrosão de juntas soldadas de aços inoxidáveis superduplex ASTM A890 A890M, graus 5A e 6A

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Maia, Eloá Lopes, 1987-
Data de Publicação: 2017
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)
Texto Completo: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633718
Resumo: Orientadores: Paulo Roberto Mei, Marcelo Martins
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spelling Avaliação da resistência à corrosão de juntas soldadas de aços inoxidáveis superduplex ASTM A890 A890M, graus 5A e 6AEvaluation of corrosion resistance of welded joints superduplex stainless steel ASTM A890 A890M, grade 5A and 6AAço inoxidávelSoldagemCorrosãoTratamento térmicoStainless steelWeldingCorrosionHeat treatmentOrientadores: Paulo Roberto Mei, Marcelo MartinsDissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia MecânicaResumo: Os aços inoxidáveis superduplex (AISD) são materiais de grande aplicação na indústria de óleo e gás, principalmente nas plataformas "offshore", devido ao seu excelente desempenho mecânico e resistência à corrosão por pite em ambientes contendo íons cloreto. Na produção de bombas centrífugas, vários componentes com geometrias complexas, tais como rotores, difusores e carcaças espirais, são feitos por processos de fundição em moldes de areia, ou mesmo de cerâmica, uma vez que não há outro processo de conformação economicamente viável para a produção desses tipos de peças. Entretanto, devido às grandes dimensões dos equipamentos e à necessidade de correção de alguns defeitos provenientes do processo de fundição, a soldagem a arco elétrico com eletrodo revestido (SMAW ¿ Shielded Metal Arc Welding) é muito comum durante o processo de fabricação desses componentes. Atualmente, a norma ASTM A890/A890M possibilita a realização de reparos utilizando-se o processo de soldagem, porém é especificado tratamento térmico após soldagem (TTPS) para adequação das propriedades de resistência mecânica e de resistência à corrosão. Dessa forma, este trabalho teve por objetivo analisar a resistência à corrosão de juntas soldadas em aços inoxidáveis superduplex da norma ASTM A890/A890M, graus 5A e 6A para verificar a real necessidade do tratamento térmico após soldagem. Neste contexto, a análise da resistência à corrosão foi realizada através de ensaios de polarização potenciodinâmica cíclica em solução de água do mar sintética com concentração de íons cloretos de 20, 50 e 80 g/L em temperaturas de 25 e 55 °C. Para a total compreensão do comportamento corrosivo, fez-se necessária a caracterização microestrutural por microscopia ótica (MO), microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e espectroscopia de energia dispersiva (EDS). Com a análise prévia realizada para a determinação da região mais crítica em relação à corrosão, não foram observadas variações significativas de potencial de pite (Epite), potencial de proteção (Eprot) e suscetibilidade ao pite (S), quando comparados os resultados obtidos no metal de base (MB), na interface (INT) e na zona fundida (ZF). Porém, na condição sem tratamento térmico após soldagem, ficou evidente um processo de corrosão mais intenso na ferrita do metal de base próximo à zona fundida, característico da presença de nitretos de cromo. A concentração de íons cloretos não teve grande influência no potencial de pite e de proteção para ambos os aços, porém a suscetibilidade ao pite aumentou significativamente, indicando que o aumento de íons cloretos intensifica a nucleação e crescimento dos pites. Os resultados mostraram que o aumento da temperatura de 25 para 55 °C reduziu a estabilidade do filme passivo, favorecendo a nucleação dos pites que dificultam o processo de repassivação. Pelas imagens após os ensaios de polarização, foi evidenciada que a condição mais severa é a 55 °C em solução com concentração de íons cloretos de 80 g/L, porém mesmo nessa condição as juntas soldadas ainda apresentaram potencial de pite elevado, indicando que sua aplicação com elevadas concentrações de íons cloretos (até 80 g/L) e temperatura até 55 °C é adequada. Em relação ao tratamento térmico após soldagem (TTPS) recomendado pela norma ASTM A890/A890M verificou-se que este é necessário para se garantir a resistência à corrosão das juntas após a soldagemAbstract: Superduplex stainless steels (SDSS) are widely used in the oil and gas industry, especially on offshore platforms, due to their excellent mechanical properties and corrosion resistance in environments containing chloride ions. The manufacturing of pumps and rotating equipment, various components with complex geometries, such as rotors, diffusers and spiral casings, are made by casting processes in sand molds or even ceramic since there is no other economically viable forming process. However, the large dimension of the equipment and the necessity to make some repairs of casting defects, SMAW (Shielded Metal Arc Welding) is a common processing method used during the manufacturing of these components. Currently, ASTM A890 / A890M allows welding repairs, but post welding heat treatment (PWHT) is specified to suit the mechanical properties and corrosion resistance. Thus, this paper aims to analyze corrosion resistance of welded joints in superduplex stainless steels of ASTM A890 / A890M, grade 6A to verify the real necessity of post welding heat treatment. For this purpose, corrosion resistance was evaluated through cyclic potentiodynamic polarization test in 20, 50 and 80g/L chloride ions concentration at temperatures of 25 and 55. For a complete understanding of the corrosion behavior, it was necessary the microstructural characterization by optical microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and EDS.With the previous analysis performed for the determination of the most critical region of corrosion, no significant variations of pitting potential (Epite), repassivation potential (Eprot) and susceptibility to localized corrosion (S) were observed comparing the results obtained in the base metal (MB), interface (INT) and fusion zone (FZ). However, in the condition without post welding heat treatment, an intense corrosion process was observed in the ferrite of the base metal near the fusion zone, characteristic of the presence of chromium nitrides. The concentration of chloride ions caused low influence on the pitting and repassivation potential of both steels but significantly increased the susceptibility to localized corrosion, indicating that the increase of chlorides intensifies pits nucleation. The results showed the temperature of 55 °C caused a more pronounced effect on the repassivation potential and susceptibility to pitting, indicating that an increase in temperature reduce the stability of the passive film, promoting the nucleation of a large number of pits and difficult the repassivation process. From the images after the polarization tests, it was evidenced that the most severe condition was at 55 ° C in 80 g/L chloride ions concentration, but under these conditions the welded joint still presents high pitting potentials, indicating that its application under these conditions is proper. Finally, post welding heat treatment (PWHT) recommended by ASTM A890/A890M is necessary to ensure corrosion resistance of joints after weldingMestradoMateriais e Processos de FabricaçãoMestra em Engenharia MecânicaCAPES33003017[s.n.]Mei, Paulo Roberto, 1953-Martins, MarceloFreire, Celia Marina de AlvarengaGabriel, Sinara BorboremaUniversidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Faculdade de Engenharia MecânicaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecânicaUNIVERSIDADE ESTADUAL DE CAMPINASMaia, Eloá Lopes, 1987-20172017-07-20T00:00:00Zinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisapplication/pdf1 recurso online (146 p.) : il., digital, arquivo PDF.https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633718MAIA, Eloá Lopes. Avaliação da resistência à corrosão de juntas soldadas de aços inoxidáveis superduplex ASTM A890 A890M, graus 5A e 6A . 2017. 1 recurso online (146 p.) Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia Mecânica, Campinas, SP. Disponível em: https://hdl.handle.net/20.500.12733/1633718. Acesso em: 3 set. 2024.https://repositorio.unicamp.br/acervo/detalhe/1010128Requisitos do sistema: Software para leitura de arquivo em PDFporreponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instname:Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)instacron:UNICAMPinfo:eu-repo/semantics/openAccess2018-06-20T16:31:19Zoai::1010128Biblioteca Digital de Teses e DissertaçõesPUBhttp://repositorio.unicamp.br/oai/tese/oai.aspsbubd@unicamp.bropendoar:2018-06-20T16:31:19Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP) - Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP)false
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