Corrosão localizada do aço duplex UNS S32750 nitretado por plasma em baixas temperaturas
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Data de Publicação: | 2020 |
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Resumo: | Os aços inoxidáveis dúplex da série UNS S32750 são geralmente utilizados na indústria petroleira, química e petroquímica devido à elevada resistência à corrosão generalizada e localizada. Na montagem dos equipamentos podem existir elementos como arruelas, cabeças de parafuso, suportes e braçadeiras de tubulação e heterogeneidades superficiais como depósitos sobre a superfície, respingos de solda e biopelículas de microrganismos. Nestes elementos são geradas regiões oclusas que podem favorecer a corrosão localizada por frestas, causando a falha catastrófica das peças. Uma forma de melhorar a resistência à corrosão localizada consiste na introdução de nitrogênio no aço. No presente trabalho, foram realizadas nitretações por plasma em baixas temperaturas (300°C, 350°C e 400°C; designadas como N300, N350 e N400, respectivamente) em um reator de parede fria com fonte pulsada durante 4 horas, utilizando uma mistura gasosa composta por 70% N2, 20% H2 e 10% de Ar, visando estudar a resistência à corrosão localizada destes aços nitretados. A nitretação formou uma camada de fase austenita expandida (γN) aparentemente sem nitretos de cromo nem de ferro. A espessura de camada incrementou-se desde 0,94 ± 0,10 µm até 2,99 ± 0,32 µm, conforme foi acrescentada a temperatura de tratamento. O valor máximo de dureza foi de HV0.025 = 879 ± 136 para a condição N400, comparado com a dureza de HV0.025 = 338 ± 13 do estado de fornecimento (EF). Todas as condições nitretadas exibiram menores taxas de corrosão generalizada, a formação de camadas de passivação mais protetoras e melhor capacidade de repassivação, em referência ao EF, confirmado por meio de ensaios de polarização cíclica em solução 3,5% NaCl. Finalmente, foi avaliada a susceptibilidade a corrosão por frestas utilizando uma adaptação da norma ASTM G192-08. As condições nitretadas (N350 e N400) apresentaram menor corrosão por fresta, considerando as menores densidades de corrente durante o estágio potenciostático tanto no potencial passivo (1,2 V) como transpassivo (1,5 V) e menores profundidades de corrosão por fresta, com respeito ao EF. O aço UNS S32750 e as condições nitretadas em 350°C e 400°C são totalmente resistentes à corrosão por fresta quando foram polarizados no potencial passivo (1,2 V). Os resultados confirmam o efeito benéfico da nitretação por plasma em baixas temperaturas na resistência à corrosão por frestas e corrosão generalizada do aço dúplex UNS S32750. |
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2020-04-15T21:00:53Z2020-04-15T21:00:53Z2020-02-17PALMA CALABOKIS, Oriana. Corrosão localizada do aço duplex UNS S32750 nitretado por plasma em baixas temperaturas. 2020. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica e de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Curitiba, 2020.http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4850Os aços inoxidáveis dúplex da série UNS S32750 são geralmente utilizados na indústria petroleira, química e petroquímica devido à elevada resistência à corrosão generalizada e localizada. Na montagem dos equipamentos podem existir elementos como arruelas, cabeças de parafuso, suportes e braçadeiras de tubulação e heterogeneidades superficiais como depósitos sobre a superfície, respingos de solda e biopelículas de microrganismos. Nestes elementos são geradas regiões oclusas que podem favorecer a corrosão localizada por frestas, causando a falha catastrófica das peças. Uma forma de melhorar a resistência à corrosão localizada consiste na introdução de nitrogênio no aço. No presente trabalho, foram realizadas nitretações por plasma em baixas temperaturas (300°C, 350°C e 400°C; designadas como N300, N350 e N400, respectivamente) em um reator de parede fria com fonte pulsada durante 4 horas, utilizando uma mistura gasosa composta por 70% N2, 20% H2 e 10% de Ar, visando estudar a resistência à corrosão localizada destes aços nitretados. A nitretação formou uma camada de fase austenita expandida (γN) aparentemente sem nitretos de cromo nem de ferro. A espessura de camada incrementou-se desde 0,94 ± 0,10 µm até 2,99 ± 0,32 µm, conforme foi acrescentada a temperatura de tratamento. O valor máximo de dureza foi de HV0.025 = 879 ± 136 para a condição N400, comparado com a dureza de HV0.025 = 338 ± 13 do estado de fornecimento (EF). Todas as condições nitretadas exibiram menores taxas de corrosão generalizada, a formação de camadas de passivação mais protetoras e melhor capacidade de repassivação, em referência ao EF, confirmado por meio de ensaios de polarização cíclica em solução 3,5% NaCl. Finalmente, foi avaliada a susceptibilidade a corrosão por frestas utilizando uma adaptação da norma ASTM G192-08. As condições nitretadas (N350 e N400) apresentaram menor corrosão por fresta, considerando as menores densidades de corrente durante o estágio potenciostático tanto no potencial passivo (1,2 V) como transpassivo (1,5 V) e menores profundidades de corrosão por fresta, com respeito ao EF. O aço UNS S32750 e as condições nitretadas em 350°C e 400°C são totalmente resistentes à corrosão por fresta quando foram polarizados no potencial passivo (1,2 V). Os resultados confirmam o efeito benéfico da nitretação por plasma em baixas temperaturas na resistência à corrosão por frestas e corrosão generalizada do aço dúplex UNS S32750.The UNS S32750 stainless steel is generally used in the oil and gas, chemical and petrochemical industries because of their high generalized and localized corrosion resistance. In the assembly of the machinery, there may be elements such as washers, screw heads, pipe supports and clamps, deposits on the surface, and in other surface heterogeneities, such as weld spatter and microorganism biofilms. Those elements generate occluded regions that can favor crevice corrosion and therefore, it could cause the catastrophic failure of machinery parts. One way to improve the localized corrosion resistance is the introduction of nitrogen into the steel. In this work, were accomplished low temperature plasma nitriding treatments (300°C, 350°C and 400°C, named as N300, N350 and N400). These treatments were performed in a pulse plasma reactor with a cold-wall chamber for 4 hours. A gas mixture composed of 70% N2, 20% H2 and 10% Ar were used in the nitriding process. The nitriding treatment formed a nitrided layer composed of expanded austenite (γN) without chromium or iron nitrides. The thickness of this layer was increased from 0,94 ± 0,10 µm to 2,99 ± 0,32 µm, as the treatment temperature increases. The maximum hardness value was HV0.025 = 879 ± 136 for N400, compared to the hardness value of untreated condition HV0.025 = 338 ± 13. All the nitrided conditions exhibited lower corrosion rates, the formation of a more protective passivation layer and a better repassivation capacity, compared to untreated condition. Those results were obtained by cyclic polarizations test in 3.5% NaCl solution. Finally, the susceptibility to crevice corrosion was assessed by an adaptation of the standard ASTM G192-08. The nitrided conditions (N350 and N400) presented lower susceptibility to crevice corrosion. Those conditions had lower current density during the potentiostatic stage in both the passive (1.2 V) and in the transpassive (1.5 V) potentials. Also, they showed smaller corrosion depths compared to untreated condition. Duplex UNS S32750 and its nitrided conditions (N350 and N400) were completely resistant to crevice corrosion when they were polarized at the passive potential (1.2 V). The results confirm the beneficial effect of low temperature plasma nitriding on the crevice corrosion and general corrosion resistances of the UNS S32750 duplex steel.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)porUniversidade Tecnológica Federal do ParanáCuritibaPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica e de MateriaisUTFPRBrasilCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA::CORROSAOCNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::PROCESSOS DE FABRICACAOEngenharia MecânicaAço inoxidávelNitretaçãoPlasma de baixa temperaturaAço - CorrosãoSteel, StainlessNitridingLow temperature plasmasSteel - CorrosionCorrosão localizada do aço duplex UNS S32750 nitretado por plasma em baixas temperaturasLocalized corrosion on duplex stainless steel UNS S32750 low temperature plasma nitridedinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisCuritibaBorges, Paulo Césarhttps://orcid.org/0000-0002-9622-6412http://lattes.cnpq.br/2389356434049800Lepienski, Carlos Mauriciohttp://lattes.cnpq.br/7604179450699702Cruz, Carlos Marcus Gomes da Silvahttp://lattes.cnpq.br/7457232056030189Souza, Gelson Biscaia dehttps://orcid.org/0000-0003-2347-1609http://lattes.cnpq.br/5713328883437778Mafra, Márciohttp://orcid.org/0000-0002-5866-6863http://lattes.cnpq.br/1904416043413655Borges, Paulo Césarhttps://orcid.org/0000-0002-9622-6412http://lattes.cnpq.br/2389356434049800http://lattes.cnpq.br/8046215519770698Palma Calabokis, Orianainfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT))instname:Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)instacron:UTFPRORIGINALCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdfCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdfapplication/pdf4809143http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4850/2/CT_PPGEM_M_Calabokis%2c%20Oriana%20Palma_2020.pdf977bdeedd9e9c5e5c8b8ac285fe8993cMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81290http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4850/3/license.txtb9d82215ab23456fa2d8b49c5df1b95bMD53TEXTCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdf.txtCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdf.txtExtracted texttext/plain193733http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4850/4/CT_PPGEM_M_Calabokis%2c%20Oriana%20Palma_2020.pdf.txt67d17d95d0edb6106e065818015e9e61MD54THUMBNAILCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdf.jpgCT_PPGEM_M_Calabokis, Oriana Palma_2020.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1430http://repositorio.utfpr.edu.br:8080/jspui/bitstream/1/4850/5/CT_PPGEM_M_Calabokis%2c%20Oriana%20Palma_2020.pdf.jpgd716e0634dcb694debfe29972c85a548MD551/48502020-04-16 03:01:02.505oai:repositorio.utfpr.edu.br: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ório de PublicaçõesPUBhttp://repositorio.utfpr.edu.br:8080/oai/requestopendoar:2020-04-16T06:01:02Repositório Institucional da UTFPR (da Universidade Tecnológica Federal do Paraná (RIUT)) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná (UTFPR)false |
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