CORROSÃO POR PITES DE AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 316L E 317L SOLDADOS PELO PROCESSO GTAW E SOLUBILIZADOS A 1080 C

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1 Proceedings of the 1 st Iberic Conference on Theoretical and Experimental Mechanics and Materials / 11 th National Congress on Experimental Mechanics. Porto/Portugal 4-7 November Ed. J.F. Silva Gomes. INEGI/FEUP (2018); ISBN: ; pp PAPER REF: 7368 CORROSÃO POR PITES DE AÇOS INOXIDÁVEIS AUSTENÍTICOS 316L E 317L SOLDADOS PELO PROCESSO GTAW E SOLUBILIZADOS A 1080 C Karla Guimarães Santos Pereira, Sonia Braunstein Faldini, Juan Alfredo Guevara Carrió (*), Cícero Junior Rodrigues Lustosa, Jan Vatavuk, Welder Altieri Michael Departamento de Engenharia de Materiais e Nanotecnologia, U. Presbiteriana Mackenzie, São Paulo, Brasil. (*) juanalfredo.carrio@mackenzie.br RESUMO Os aços inoxidáveis austeníticos, devido à presença de molibdênio na sua composição, são suscetíveis à formação da fase sigma (σ) quando expostos em temperaturas na faixa de 600 C a 1000 C. Esta fase resulta da transformação δ σ, havendo empobrecimento de ferrita delta. Neste trabalho estudou-se a corrosão por pite dos aços inoxidáveis austeníticos 316L e 317, submetidos ao processo de soldagem GTAW e solubilizados a 1080 C em diferentes tempos. Foram realizados ensaios eletroquímicos para a determinação dos potenciais de circuito aberto, de pite e de repassivação. Os valores obtidos foram analisados em termos da concentração de ferrita delta antes e após os tratamentos térmicos. Palavras-chave: Corrosão por pites, fase sigma, aços inoxidáveis, soldagem GTAW. INTRODUÇÃO Os aços inoxidáveis austeníticos foram desenvolvidos no início do século XX em Essen na Alemanha, na empresa Krupp. Eles representam cerca de 2/3 da produção de aços inoxidáveis do mundo (Padilha e Rios, 2002). O desempenho e as propriedades desse tipo de composição estão diretamente relacionados a microestrutura, quantidade e distribuição da ferrita δ. Existem ainda fases intermetálicas e carbonetos que podem ser encontrados na microestrutura dos aços inoxidáveis austeníticos. O carboneto M 23 C 6 e MC são os mais comuns, e as fases intermetálicas são sigma (σ), Laves (η) e chi (χ) (Plaut et al. 2007), (Padilha et al. 2013). Os aços inoxidáveis austeníticos são suscetíveis a corrosão intergranular, corrosão sob tensão, corrosão em frestas e corrosão por pite. Quando submetidos a sensitização por um longo período resulta na precipitação de fases intermetálicas como: M 23 C 6, σ, χ e η consideradas prejudiciais quanto a resistência a corrosão (Sedriks, 1996). A fase σ forma regiões de fragilização nos aços inoxidáveis austeníticos durante o processo de soldagem com temperatura de 650 C a 900 C. A nucleação da fase σ ocorre na interface σ / γ no ponto mais fragilizado. A precipitação da fase sigma reduz a resistência a corrosão intergranular, corrosão por pite e corrosão em frestas (Aghuy et al. 2015). METODOLOGIA Chapas de aço inoxidáveis austeníticos AISI 316L e AISI 317L, com dimensões 350 mm x 70 mm x 25,4 mm, foram cortadas com chanfro em X e soldadas pelo processo GTAW, obedecendo parâmetros de soldagem do código ASME Sec. II Part. C SFA 5.9, 316L e 317L

2 Track-G: Industrial Engineering and Management respectivamente. Foi retirada das chapas amostras paralelas ao cordão de solda, com dimensões 5 mm x 11 mm x 25 mm e as embutil em baquelite para estudo microestrutural e eletroquímico. A composição química foi analisada antes e após o processo de soldagem Tabela 1 - Composição química dos aços inoxidáveis AISI 316L e 317L obtida por meio de espectrometria de fluorescência de raios X no metal como recebido. %Massa C Mn Si P S Cr Ni Mo AISI 316L 0,015 1,33 0,83 0,023 0,02 16,83 9,95 1,98 AISI 317L 0,018 1,42 0,85 0,017 0,02 17,91 11,31 3,16 Tabela 2 - Composição química dos consumíveis utilizados. %Massa C Mn Si P S Cr Ni Mo AISI 316L 0,023 1,63 0,493 0,021 0,006 18,31 11,12 2,62 AISI 317L 0,010 1,50 0,44 0,022 0,010 18,70 13,57 3,54 Tabela 3 - Composição química no metal de solda obtida por espectroscopia de fluorescência de raios X. %Massa C Mn Si P S Cr Ni Mo AISI 316L 0,018 1,59 0,74 0,02 0,01 18,21 11,29 2,49 AISI 317L 0,021 1,54 0,69 0,018 0,015 18,58 12,58 3,02 Tabela 4 -Quantificação da ferrita δ após tratamento térmico. TEMPO DE TRATAMENTO TÉRMICO (SEGUNDOS) MATERIAL MEDIA FN NO METAL DE SOLDA TRATAMENTO TÉRMICO 1080 C AISI 316L 1,61 0,49 AISI 317L 2,54 0, MEDIA FN NO METAL DE BASE - TRATAMENTO TÉRMICO 1080 C AISI 316L 2,14 1,01 AISI 317L 1,62 2,87 0,18 1,80 A preparação metalográfica das amostras para estudo microestrutural foi realizada em uma lixadeira semiautomática ATA, modelo Saphir 320, sendo lixadas em uma sequência de lixas com granulometrias de: 240, 320, 400, 600 e 1200 mesh, posteriormente polidas com pasta diamantada de granulometria de 1 µm. Realizou-se ataque eletrolítico, com reagente ácido oxálico. O reagente ácido oxálico é eficiente para revelar a ferrita δ e fases intermetálicas em aços inoxidáveis austeníticos. Os ensaios de polarização cíclica foram realizados em um potenciostato/galvanostato do fabricante PRINCETON APPLIED RESEARCH, modelo VERSASTAT 3, cedido em regime de empréstimo pela Interprise a Universidade Presbiteriana Mackenzie. Foram utilizados três eletrodos. Um eletrodo de referência de hidrogênio, um contra eletrodo de platina. Foi feite

3 Proceedings TEMM2018 / CNME2018 um furo na parte inferior das amostras embutidas com o intuito de fazer contato na peça e utiliza-las como eletrodo de trabalho. Utilizou-se solução de 3,5 % de NaCl em 100 ml de água como eletrólito, seguindo o procedimento da norma ASTM G61. Os eletrodos ficaram expostos durante aproximadamente 60 s na solução e na sequencia foi feita a polarização com uma taxa de varredura de 1 mv SCE/S, a partir do potencial de corrosão determinado. O sentido da polarização foi revertido ao ser atingida a densidade de corrente de 5 ma/cm 2. Os valores de potencial de pite E p são obtidos trançando retas tangentes á curva próximo ao rompimento da camada passiva. Após ensaio de polarização cíclica as superfícies das amostras foram analisadas em microscópio ótico (MO) e em microscópio eletrônico de varredura (MEV), tanto no metal base quanto no metal de solda a formação de pites. RESULTADOS E DISCUSSÃO Apresentação dos resultados obtidos no trabalho e sua discussão em relação ao conhecimento já disponível sobre o assunto. Resultados da microestrutura de ataque eletrolítico com reagente 10 % KOH: Fig. 1 - Microestrutura 316L sem tratamento térmico

4 Track-G: Industrial Engineering and Management Fig. 2 - Microestrutura liga 317L sem tratamento térmico 1000x aumento. Fig. 3 - Microestrutura liga 316L tramento térmico 7 min 1000x aumento

5 Proceedings TEMM2018 / CNME2018 Fig. 4 - Microestrutura liga 316L solubilizada a 1080 C durante 7 min 500x aumento. Fig. 5 - Microestrutura liga 316L tratamento térmico 60 min 1000x aumento

6 Track-G: Industrial Engineering and Management Fig. 6 - Microestrutura liga 316L solubilizada a 1080 C durante 60 min 500x aumento. Fig. 7 - Microestrutura liga 317L solubilizada a 1080 C durante 60 min 500x aumento

7 Proceedings TEMM2018 / CNME2018 Fig. 8 - Microestrutura liga 316L tratamento térmico de 1080 durante 480 min 1000x aumento. Fig. 9 - Microestrutura liga 316L solubilizado a 1080 C durante 480 min 500x aumento

8 Track-G: Industrial Engineering and Management Fig.10 - Microestrutura liga 317L solubilizado a 1080 C durante 480 min 1000x aumento. Fig Microestrutura liga 317L solubilizada a 1080 C durante 480 min 500x aumento

9 Proceedings TEMM2018 / CNME2018 A técnica de difração de raio X, foi empregada para caracterizar as fases intermetálicas não identificadas na microscopia ótica. Fig DRX liga AISI 317L tratamento térmico 7 min. Fig DRX liga AISI 317L tratamento térmico 60 min Fig DRX liga AISI 317L tratamento térmico 480 min

10 Track-G: Industrial Engineering and Management AGRADECIMENTOS À Universidade Presbiteriana Mackenzie pelo apoio técnico, durante a construção desse trabalho, e ao financeiro concedido para esta publicação. REFERÊNCIAS [1]-A. A. Aghuy, M. Zakeri, M. H. Moayed, and M. Mazinani, Effect of Grain Size on Pitting Corrosion of 304L Austenitic Stainless Steel, Corrosion Science, Vol 94, 2015, p [2]-A. F. Padilha and P. R. Rios, Decomposition of Austenite in Austenitic Stainless Steels, ISIJ International, Vol. 42 N 4, 2002, p [3]-A. F. Padilha, C. F. Tavares and M. A. Martorano, Delta Ferrite Formation in Austenitic Stainless-Steel Castings Abstract. The Effects of Chemical Composition and Cooling Rate on the Delta Ferrite Formation in Austenitic Stainless Steels Have Been Investigated. Ferrite Fractions Measured by a Magnetic 38, 2013, p [4]-R. L. Plaut, C. Herrera, D. M. Escriba, P. R. Rios and A. F. Padilha, A Short Review on Wrought Austenitic Stainless Steels at High Temperatures: Processing, Microstructure, Properties and Performance, Materials Research, Vol 10 N 4, 2007, p [5]-A. J. Sedriks, Corrosion of stainless steels. 2 nd ed. New York: Library of congress cataloging in publication,