Soldagem dos Aços Inoxidáveis Austeníticos

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1 Soldagem dos Aços Inoxidáveis Austeníticos Prof. Valtair Antonio Ferraresi FEMEC/UFU Aços Inoxidáveis Austeníticos Os aços inoxidáveis austeniticos formam o maior grupo de aços inoxidáveis em uso, representando cerca de 65 a 70% do total produzido. Esta classe de materiais é caracterizada pelas seguintes propriedades: -Tenacidade e dutilidade superiores a da maioria dos outros aços. Estas propriedades são mantidas até temperaturas muito baixas. Assim, estes aços são considerados para estruturas soldadas a serem utilizadas na temperatura de condensação do hélio (4 K ou -269 C). -Boa resistência mecânica e à corrosão a temperaturas elevadas, o que permite a sua utilização em temperaturas consideravelmente superiores à temperatura máxima de serviço de aços baixa liga ou de aços inoxidáveis martensiticos e ferriticos. Estas características são conseguidas principalmente em aços inoxidáveis austeníticos ligados com Mo ou Si. - Elevada capacidade de endurecimento por deformação plástica (em algumas composições). Este aumento de resistência não é acompanhado por uma elevada perda de dutilidade. 1

2 Aços Inoxidáveis Austeníticos - Soldabilidade relativamente boa. A ausência de transformação martensitica durante a soldagem e sua boa tenacidade implicam em insensibilidade à fissuração pelo hidrogênio. - Propriedades físicas e mecânicas (coeficiente de expansão térmica e resistência mecânica elevados e difusividade térmica baixa) que favorecem uma maior tendência à distorção na soldagem do que a dos aços comuns. Aplicações Equipamentos das indústrias alimentícia, química, farmacêutica, têxtil, do petróleo, do papel e celulose, moveleira, alcooleira, etc. Equipamento hospitalar. Permutadores de calor. Válvula e peças de tubulações. Indústria do frio e instalações criogênicas em geral. Aplicações onde exige-se alta estampabilidade Aços Inoxidáveis Austeníticos Existe um grande número de tipos de aços inoxidáveis austeniticos, mas as ligas mais utilizadas são aquelas contendo cerca de 18% de cromo e 10% de níquel. Por isto, a discussão sobre a estrutura destes aços será iniciada pelo diagrama pseudo-binário Fe- 18%Cr-Ni (figura 16). Para teores de níquel inferiores a 1 ou 1,5%, o material apresenta uma estrutura completamente ferrítica. Para teores mais elevados de Ni, existe uma faixa de temperatura em que a liga é bifásica (austenita e ferrita δ). Teores cima de cerca de 3,5%Ni, existe um intervalo de temperatura em que a liga é completamente austenitica, e que se amplia com maiores teores de Ni, enquanto a temperatura de inicio de formação de martensita (Ms) é diminuída. Até cerca dela 8%Ni, esta temperatura permanece acima da ambiente e o aço pode ser considerado, portanto, como do tipo martensítico. Para teores de Ni superiores a esse nível, é possível manter a estrutura austenitica à temperatura ambiente. Desta forma, os aços inoxidáveis austeniticos são, em geral, ligas contendo teores superiores a 18% de cromo e 8% de níquel. 2

3 Aços Inoxidáveis Austeníticos Aços Inoxidáveis Austeníticos Um aumento na quantidade de Cr amplia a faixa de temperatura de existência da ferrita δ e, consequentemente, torna necessário um aumento no teor de níquel para obtenção de uma estrutura austenitica à temperatura ambiente. Por outro lado, um maior teor de Cr reduz fortemente a velocidade de transformação da austenita e abaixa a temperatura Ms diminuindo, assim, a tendência da austenita se transformar, quando esta não for a fase estável à temperatura ambiente. Assim, em diversos aços inoxidáveis austeníticos, a austenita existe à temperatura ambiente como uma fase metaestável. Este é o caso, por exemplo, de aços do tipo 17%Cr-7%Ni (AISI 301), nos quais a austenita pode se transformar em martensita por deformação plástica à temperatura ambiente ou por um tratamento a temperaturas inferiores à ambiente. 3

4 Aços Inoxidáveis Austeníticos O efeito do carbono sobre a estrutura dos aços inoxidáveis austeniticos acima de cerca de 900 C é similar ao do niquel, isto é, ele tende a ampliar a faixa de existência da austenita e reduzir a quantidade de ferrita δ presente a altas temperaturas. Entretanto, a solubilidade do carbono na austenita diminui com a redução da temperatura. Para ligas com menos de cerca de 0,03%C tende a permanecer em solução sólida na austenita. Para teores superiores, o carbono é completamente solúvel na austenita somente a temperaturas elevadas, em geral, superiores a 1000 C e este elemento só pode permanecer em solução à temperatura ambiente se o aço for resfriado rapidamente. Durante um resfriamento lento ou uma breve permanência entre cerca de 500 e 900 C, um carboneto de cromo, M 23 C 6 ou (Cr,Fe) 23 C 6, pode se formar. Este pode prejudicar certas propriedades do material, particularmente sua resistência à corrosão e sua dutilidade a baixas temperaturas. A precipitação de carbonetos pode ocorrerem diferentes regiões da microestrutura, porém sua velocidade é maior quando esta ocorre em contornos de grão. Aços Inoxidáveis Austeníticos Os aços inoxidáveis austeníticos são geralmente usados após um tratamento!rmico de estabilização, isto é, são aquecidos a temperaturas entre 1000 e 1100 C e resfriados rapidamente ao ar ou em água. Este tratamento tem como objetivos permitir a recristalizacão da microestrutura encruada, manter em solução sólida o carbono, e com isto dar ao material uma estrutura essencialmente austenitica com uma menor quantidade possível de outros constituintes, em particular carbonetos. Esta estrutura representa uma condição otimizada termos de dutilidade e resistência à corrosão. 4

5 Aços Inoxidáveis Austeníticos A microestrutura da ZF pode reter quantidades variáveis de ferrita à temperatura ambiente. A microestrutura da ZF pode ser analisada com o auxílio do corte (diagrama pseudo-binário) do sistema Fe-Cr-Ni para 70% de ferro, figura 19. Metal liquido contendo 70%Fe e com diferentes quantidades de Cr e Ni pode se solidificar inteiramente como austenita, inicialmente como austenita e posteriormente como ferrita, inicialmente como ferrita e depois como austenita ou, ainda, inteiramente como ferrita, à medida que a relação entre os teores de Cr e Ni aumentata. 5

6 A solidificação com austenita primária apresenta uma maior tendência à segregação na solidificação devido aos menores coeficientes de difusão dos elementos de liga nesta fase. Dependendo da composição química e da intensidade da segregação, a solidificação com austenita primária pode levar à formação de uma estrutura completamente austenitica ou à formação de ferrita eutética entre as dendritas de austenita. Um material que tenha se solidificado como ferrita primária atinge o campo de estabilidade da austenita ou das duas fases (figura 19) durante o seu resfriamento, ocorrendo, desta forma, a tendência da ferrita se transformar em austenita. A transformação completa da ferrita somente seria possível se o aço permanecesse por um longo tempo a altas temperaturas, nas quais a transformação ocorre mais rapidamente. Em soldagem, caracterizada por um resfriamento rápido, esta transformação completa não pode ocorrer e parte da ferrita formada durante a solidificação permanece até a temperatura ambiente. A quantidade final desta fase dependerá da composição química (particularmente da relação Cr/Ni) e das condições de soldagem que controlam a velocidade de resfriamento. Quanto maior esta velocidade, menor será a extensão da transformação e maior a quantidade de ferrita. A microestrutura final da ZF de um aço inoxidável austenítico dependerá da forma de solidificação do aço e das transformações subseqüentes no estado sólido. Esta microestrutura pode ser classificada de acordo com a morfologia da ferrita. As principais microestruturas encontradas, para valores crescentes da relação Cr/Ni, são: 6

7 - Austenita: É usual designar esta forma de solidificação pela letra A. - Austenita + ferrita eutética: Resulta de solidificação em austenita primária com formação de ferrita em reação eutética ao final da solidificação e localizada em contornos de grão ou de dendritas ou células. Esta forma de solidificação (em austenita primária seguida pela formação de ferrita) é usualmente designada por AF. - Austenita + ferrita em espinha ou vermicular: Resulta de solidificação em ferrita primária com formação de austenita tanto nas etapas finais desta (FA) como já no estado sólido (ao final da solidificação). A ferrita remanescente se localiza ao longo do centro das dendritas. Esta é a morfologia mais comumente observada em soldas de aços inoxidáveis austeniticos. - Austenita + ferrita laminar ou rendilhada: Resulta da solidificação em ferrita primária com a transformação desta em austenita ao seu final principalmente no estado sólido. A austenita aparece na forma de lâminas aproximadamente paralelas com a ferrita remanescente localizada entre as láminas. Esta forma de solidificação é também designada por FA. - Ferrita + austenita de Widmanstatten: Neste caso, a solidificação ocorre somente com a formação de ferrita (F). A austenita é formada, na matriz de ferrita já completamente solidificada, nucleando nos contornos de grão da ferrita e crescendo como placas para o interior dos grãos. 7

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9 Afigura 22 mostra a microestrutura tipica de uma solda de aço inoxidável austenitico contendo ferrita 5 em espinha e laminar. 9

10 Aços inoxidàveis austeniticos - estrutura de solidificação - formada por austenita, tende a apresentar uma excelente dutilidade e não é sensível à fissuração pelo hidrogênio. Assim, não é necessário, em geral, realizar tratamentos térmicos pós soldagem A ferrita δ, quando presente em teores não muito elevados, é um constituinte benéfico para a ZF, pois reduz a tendência à fissuração na solidificação. Por outro lado, a quantidade de ferrita δ deve ser controlada em aplicações em que a junta soldada necessita de uma ótima resistência à corrosão, uma alta tenacidade da solda a baixas temperaturas. A estrutura da solda não depende somente da velocidade de resfriamento e da razão Cr/Ni. Outros elementos de liga adicionados ao aço também afetam a estabilidade relativa das fases. Para classificar o efeito destes elementos, estes foram divididos em formadores de ferrita (por exemplo, Cr Mo, Si, Nb e AI) e de austenita (por exemplo, Ni, C, N e Mn). Equivalente de cromo e equivalente de niquel e a sua influência combinada pode ser apresentada em diagramas constitucionais empíricos levantado por Schaeffler na década de

11 O diagrama de Schaeffler permite prever a microestrutura da ZF com base na sua composição química e não é restrito aos aços inoxidáveis austeniticos, podendo ser usado também para aços ferríticos e martensiticos. Os diagramas constitucionais não levam em consideração, em geral, a velocidade de resfriamento e apenas fornecem uma estimativa aproximada da microestrutura da solda e da quantidade de ferrita. No diagrama de Schaeffler, a quantidade de ferrita delta em soldas com microestrutura bifásica foi determinada com base em medidas diretas de amostras preparadas para análise metalográfica. Diagramas mais recentes, inclusive ode DeLong e o do WRC, apresentam estes resultados em FN ou Ferrite Number obtido indiretamente com base na medida das propriedades magnéticas do material, sendo que este é o procedimento o mais aceito atualmente. Além disso, ainda existem outros métodos como, por exemplo, por difração de raios X. Ferritiscópio Obtem medições de ferrita de forma não destrutiva. O processo ocorre da seguinte forma: O campo magnético gerado pela bobina interage com as partículas magnéticas das amostras; As mudanças no campo magnético induzem a uma voltagem na segunda bobina que é proporcional ao valor da ferrita do material; 11

12 Soldabilidade dos aços inoxidáveis austeníticos Trinca de solidificação Formação de Trincas de Solidificação Os fatores são basicamente os mesmos que afetam outros aços e ligas: - Estrutura de solidificação; - nível de impurezas; - Tensões desenvolvidas na solda durante a solidificação da poça de fusão. As soldas destes aços podem se solidificar com uma estrutura completamente austenítica, ferrítica ou como uma mistura destas duas fases dependendo de sua composição química, em particular do balanço entre os elementos alfa e gamagênicos. Soldas que contêm alguma ferrita δ à temperatura ambiente apresentam uma elevada resistência à fissuração para a maioria das aplicações, enquanto que as soldas com uma estrutura completamente austenítíca apresentam baixa resistência. A quantidade de ferrita δ necessária para garantir imunidade contra a fissuração depende do nível de restrição da junta e da quantidade e tipo dos elementos de liga e impurezas presentes na zona fundida. 12

13 Trinca de solidificação Alguns dos fatores mais prováveis responsáveis pelo efeito benéfico da ferrita na redução da sensibilidade à formação de trincas de solidificação são: -A maior solubilidade de impurezas prejudiciais (S e P) na ferrita causa uma menor segregação destes elementos quando a solidificação ocorre inicialmente como ferrita; -Os contornos austenita-ferrita apresentam menor molhabilidade por líquidos do que contornos ferrita-ferhta ou austenita-austenita, reduzindo o espalhamento do liquido ao final da solidificação; -Os contornos austenita-ferrita são muito sinuosos, o que dificulta a propagação das trincas; - A presença da ferrita resulta em uma maior quantidade de superfície interna devida às interfaces austenita-ferrita. Este aumento de superfície dispersa as impurezas que tendem a segregar nos contornos. Trinca de solidificação Em uma ZF de estrutura completamente austenítica, aços resistentes ao calor do tipo 25%Cr-20%Ni (AISI 310), microtrincas intergranulares podem ser formadas ao final da solidificação levando a uma redução da dutilidade e resistência mecânica. Para minimizar a chance de fissuração, soldas de aços inoxidáveis com solidificação em austenita primária precisam ter teores muito baixos de S e P, inferiores a cerca de l00ppm (figura 28). Quando a solidificação ocorre em ferrita + ustenita, teores mais elevados de S e P são tolerados. 13

14 Trinca de solidificação O efeito do manganês - similar ao observado nos aços carbono e baixa liga. Reduzir a chance de fissuração ao combinar com o enxofre formando um sulfeto de maior temperatura de solidificação. No caso de aços inoxidáveis de solidificação completamente austenitica, sugere-se uma relação Mn/S superior a cerca de 35 para evitar a fissuração. Consumível de soldagem deve ser mantido em um nível bem baixo de enxofre Diluição. O fósforo tem um efeito similar ao do enxofre e favorece a fissuração quando presente com um teor superior a cerca de 0,025% em soldas de solidificação completamente austenítica. O nióbio é uma adição comum em soldas do tipo 18%Cr-10%Ni, geralmente em teores inferiores a 1%. ( Objetivo melhoirara a resistência a corrosão intergranular). Durante a solidificação, este elemento forma um constituinte intergranular de baixo ponto de fusão que pode ser observado em metalografia ótica. Este constituinte aumenta a sensibilidade à fissuração na solidificação, particuiarrnente em soldas de estrutura completamente austenítica. Trinca de solidificação O silício é considerado um elemento indesejável por, em alguns casos, aumentar a sensibilidade à fissuração. Contudo, quando o seu teor for interior a cerca de 0,3%, o metal liquido tende a ser muito viscoso, favorecendo o aprisionamento de inclusões de escória. Para teores acima de 0,7%, o risco de fissuração aumenta e a excessiva fluidez da poça de fusão pode reduzir a penetração na soldagem TIG. Em aços inoxidáveis austeniticos resistentes ao calor, o silício pode estar presente em maiores teores para garantir uma maior resistência à oxidação. O efeito prejudicial do Si pode ser contrabalanceado por uma maior quantidade de carbono (também usados nesses aços em maiores teores). O efeito combinado destes dois elementos em uma solda de um aço 15%Cr-35%Ni com baixos teores de enxofre e fósforo é mostrado na figura

15 Trinca de solidificação Fissuração na Zona Termicamente Afetada Durante a Soldagem Em alguns casos, trincas podem surgir no metal base adjacente à linha de fusão após soldagem. Esta forma de fissuração é muito menos comum do que fissuração da zona fundida, podendo ocorrer na soldagem com elevado grau de restrição ou de seções relativamente espessas (acima de cerca de 2Omm) de certos tipos de aços inoxidáveis, particularmente os que contêm Nb, Zr e B As trincas formadas são intergranulares podendo se iniciar na ZTA ou nas regiões não misturada e parcialmente fundida e se propagar para a ZTA. 15

16 Fissuração ao Reaquecimento Além de ser sensível à fissuração na ZTA durante a operação de soldagem, aços inoxidáveis austeníticos contendo Nb podem também trincar na região adjacente à zona fundida durante um tratamento térmico pós-soldagem ou em serviço a alta temperatura. Este tipo de problema foi observado em soldas em peças de grande espessura (>2Omm), quando a temperatura de serviço ou tratamento térmico é superior a cerca de C. Este tipo de problema têm sido citados na soldagem em estações geradoras de vapor, refinarias de petróleo, peças forjadas de grande espessura e na indústria nuclear. As trincas são intergranulares e se desenvolvem na ZTA, em geral junto à linha de fusão, como mostrado na figura abaixo. Fissuração ao Reaquecimento Mecanismo desta forma de fissuração seja semelhante ao problema que ocorre em aços de baixa liga. Este envolveria a formação de nos precipitados de carbonetos intragranulares que tornariam o grão duro e resistente à relaxação de tensões por deformação durante a exposição a temperatura elevada. Como resultado, estas deformações se concentrariam os contornos de grão e, se esta deformação excedesse a capacidade de deformação do contorno de grão, trincas seriam formadas. A fissuração pode ser facilitada pela fragilização dos contornos de grão devido à segregação de impurezas, como o fósforo, semelhante ao que parece ocorrer nos aços de baixa liga. A presença de entalhes produzidos por mordeduras e outras descontinuidades próximas da superfície da solda aumenta o risco de fissuração. Entre os aços inoxidáveis austeniticos mais utilizados, os mais sensíveis à esta forma de fissuração são os estabilizados com Nb e, em seguida, com Ti (Tabela XVI). Os aços ligados com Mo, do tipo 18%Cr-1Q%Ni-25%Mo têm menor tendência à fissuração na ZTA, desde que caço não contenha Nb. De na maneira geral, os teores de Nb e Ti devem ser controlados quando as condições de fabricação ou de serviço implicarem em risco de fissuração. 16

17 Corrosão Na grande maioria de suas aplicações, um aço inoxidável é usado em função de sua elevada resistência ao ataque químico em diferentes ambientes. A ZAC e ZF apresentam alterações na estrutura e, às vezes, na composição química e, desta forma, podem afetar a resistência à corrosão da peça. Corrosão Galvânica: Corrosão Esta forma de corrosão ocorre em ambientes úmidos, quando, por exemplo, duas partes de uma peça com diferentes composições químicas ou microestruturas são imersos em um eletrólito. Nestas condições, uma célula galvânica pode se formar e resultar no ataque (dissolução) da parte anódica do circuito. A severidade do ataque aumenta com a densidade da corrente anódica isto é, quando a superfície da região anódica for muito menor que a da catódica. 17

18 Corrosão Galvânica Corrosão Galvânica 18

19 Corrosão Galvânica Corrosão Galvânica Como uma solda tem, em geral, uma superficie muito menor que o resto da montagem, é essencial que ela não se torne anódica e seja rapidamente atacada. Para isto, um princípio a ser seguido usualmente é que o metal de adição deve ter um teor de Cr ligeiramente superior ao do metal base para compensar qualquer possível efeito da diferença de microestrutura. No caso de aços inoxidáveis que contêm Mo, a resistência à corrosão para diferentes ambientes aumenta com o teor de Mo e a corrosão da solda pode ser controlada pela utilização de metal de adição com maior teor deste elemento que o metal base. A existência de camadas espessas de óxido e a presença de descontinuidades como porosidade, trincas superficiais, mordeduras ou falta de fusão podem causar o acumulo de agentes agressivos nestes locais. Estas regiões podem se tornar, assim, locais para corrosão localizada. 19

20 Corrosão IntergranuIar Se um aço não estabilizado do tipo AISI 304 (18%Cr-10%Ni), contendo cerca de 0,1%C, for soldado (ou brasado) e então exposto a certos meios corrosivos, o material pode ser rapidamente atacado em regiões da ZTA ligeiramente afastadas da solda e paralelas a esta. A região atacada está associada com a precipitação de carbonetos de cromo nos contornos de grão da austenita, com a corrosão se processando ao longo destes e causando a separação dos grãos. As regiões mais sensíveis a este processo são aquelas aquecidas, durante a soldagem, a temperaturas em torno de 650 C (500 a 700 C). A severidade deste tipo de ataque aumenta com o teor de carbono e com a agressividade do mieio. Em geral, aços contendo menos de 0,08%C sofrem corrosão intergranular devida à soldagem somente em juntas de maior espessura, nas quais a necessidade da soldagem em vários passes tende a aumentar o tempo de permanência na faixa crítica de temperaturas, ou então em ambientes altamente agressivos. Aços contendo anos de 0,03%C e aqueles estabilizados com nióbio ou titânio são, em geral, imunes a este problema. Corrosão IntergranuIar A corrosão intergranular pode ocorrer em numerosos meios, particularmente condições ácidas, como em ambientes ricos em ácido sulfúrico, misturas de do sulfúrico e nítrico ou clorídrico e nítrico, ácido nítrico quente e ácidos orgânicos quentes. Aços contendo Mo e com um teor máximo de C de 0,08% sofrem corrosão intergranular devida à soldagem somente em condições severas, como por exemplo, quando imersos em ácido acético quente com cloretos. O mecanismo mais aceito para explicar a corrosão intergranular em aços inoxidáveis austeniticos associa o problema com a precipitação de carbonetos cromo nos contornos de grão do material em uma faixa de temperatura em que a velocidade de difusão do cromo no aço é relativamente baixa. Nestas condições, a precipitação leva à formação de uma fina região empobrecida em Cr junto aos contornos de grão, a qual não pode ser eliminada pela são de átomos de Cr das regiões mais afastadas dos contornos de grão. Durante exposição a um ambiente corrosivo, os próprios carbonetos não seriam atacados, mas sim a fina região empobrecida de cromo e, portanto, menos resistente à corrosão. 20

21 Corrosão IntergranuIar Corrosão IntergranuIar Estrutura do metal de base de aço AISI 304 sensitizada 21

22 Corrosão IntergranuIar Maneiras de se minimizar o risco de corrosão intergranular em soldas. Adição de Nb ou Ti ao metal base para a formação de carbonetos do tipo NbC ou TiO em preferência aos de cromo. Como esses carbonetos possuem menor solubilidade que o carboneto de cromo, eles tendem a não se dissolver durante a fabricação do aço. Como resultado, a quantidade de carbono em solução sólida em aços estabilizados com Nb ou Ti tende a ser muito baixa de modo que, quando o aço é aquecido na faixa de temperaturas de sensibilização à corrosão intergranular, o carboneto de cromo não é formado. Com este objetivo, em geral, se adiciona uma quantidade de Ti 4 a 5 vezes maior que o teor de carbono do aço ou uma quantidade de Nb 8 a 10 vezes maior. Um método alternativo é a redução do teor de carbono do metal base para um teor baixo, em geral inferior a 0,03%. Estes aços são classificados como de baixo teor de carbono (o sufixo L é adicionado à classificação do aço, por exemplo 316L) não são sujeitos à precipitação de carbonetos durante a soldagem, Com o desenvolvimento das técnicas de refino, os aços com baixo teor de carbono têm se tornado cada vez mais usados. Eletrodos e arames para soldagem de aços estabilizados devem também ser estabilizados, uma vez que, em soldas de vários passes, o metal de solda já depositado pode ser aquecido na faixa de temperatura de sensibilização pelos passes seguintes. Corrosão IntergranuIar A sensibilidade à corrosão intergranular pode ser removida através de um tratamento térmico da junta soldada. Dois tratamentos alternativos têm sido utilizados: - tratamento de solubilização, que envolve o aquecimento a uma temperatura entre 1000 e 1100 C por um pequeno período de tempo, seguindo-se um resfriamento rápido até a temperatura ambiente; - tratamento de estabilização, que consiste em um aquecimento até uma temperatura entre 870 e 900 C por cerca de duas horas. Este tratamento pode completar a precipitação, remover micro-tensões junto aos contornos de grão ou causar a difusão de cromo para as áreas empobrecidas. Entretanto, em ambos os casos, é necessário aquecer todo o componente, uma vez que um tratamento térmico localizado simplesmente causa o deslocamento da região sensível para fora da área aquecida. Em geral, a utilização de tratamentos térmicos não é possível devido às dimensões do componente ou pelos problemas de distorção que causa, ou então é inviável economicamente, quando comparada com a utilização de material estabilizado ou de baixo teor de carbono. A utilização de processos de soldagem com alta densidade de energia (por exemplo, os processos de soldagem a plasma, laser ou feixe de elétrons) pode minimizar o problema da corrosão intergranular por reduzir o tempo de permanência na faixa crítica de temperatura. 22

23 Fissuração por Corrosão sob Tensão A corrosão sob tensão pode afetar aços inoxidáveis austeníticos submetidos simultaneamente a tensões de tração e a ambientes corrosivos contendo cloretos. Este tipo de corrosão se caracteriza pela formação de trincas tipicamente transgranulares ramificadas que podem aparecer em poucos minutos quando o material é exposto soluções concentradas e quentes de cloretos ou em muitas horas em soluções diluídas e a temperaturas mais baixas. Trinca de corrosão sob tensão em aço inoxidável austenitico, 5OOX Fissuração por Corrosão sob Tensão A corrosão sob tensão não é um problema específico de peças soldadas, mas a soldagem atua indiretamente, causando tensões residuais que aumentam o perigo de ataque e produzindo regiões com microestrutura alteradas que podem ter um comportamento diferente do metal base em relação á corrosão sob tensão. Corrosão sob tensão em autoclave de aço

24 Fissuração por Corrosão sob Tensão As principais características desta forma de corrosão são: 1 - Existe um período inicial de incubação, durante o qual as trincas não são observadas. Após este período, as trincas se desenvolvem rapidamente; 2 - O problema é acelerado pela presença de oxigênio; 3 - A velocidade de ataque é bastante reduzida quando o teor de níquel é superior a 40% ou interior a 5% ; Fissuração por corrosão sob tensão em arames de Fe-Cr-Ni submetidos a uma solução fervente de cloreto de magnésio. Fissuração por Corrosão sob Tensão 4 - Metais puros tendem a ser mais resistentes do que ligas; 5 - A condição superficial da peça pode desempenhar um papel importante. Jateamento superficial aumenta a resistência por criar tensões residuais compressivas na superfície; 6 - A estrutura da liga é importante. Aços ferriticos ou austeno-ferríticos têm melhor resistência do que materiais completamente austeníticos. Aços inoxidáveis ferriticos não sofrem corrosão sob tensão em presença de cloretos, mas podem ser afetados por sulfeto de hidrogénio. Fissuração por corrosão sob tensão é usualmente causada pela contaminação acidental dos líquidos utilizados em um processo industrial por soluções aquosas contendo cloretos ou pela contaminação da superfície da peça durante a fabricação ou transporte. As condições mais severas ocorrem quando soluções contendo cloretos se concentram em contato com a superfície do metal. Assim, o equipamento deve ser projetado de modo a evitar a formação de reentrâncias e fendas, onde a concentração de cloretos pode ocorrer Na fabricação, transporte e armazenagem, devem ser tomadas precauções para evitar a contaminação, por exemplo, por água do mar. Aços inoxidáveis austeníticos podem também sofrer corrosão sob tensão em soluções contendo elevada concentração de ions hidroxila (0H). Fissuração por corrosão sob tensão pode ocorrer em ambientes oxigenados com água fervente e, em reatores de água pressurizada, em ambientes estagnados de água boretada. 24

25 Fissuração por Corrosão sob Tensão A fissuração por corrosão sob tensão pode ser reduzida ou prevenida por medidas como: 1- Diminuição do nivel de tensões, por exemplo através de um tratamento térmico de alívio de tensões. Em aços inoxidáveis austeníticos, este tratamento é feito normalmente entre 900 e 1000 C, Cuidados devem ser tomados para se evitara desenvolvimento de tensões residuais nas extremidades da região aquecida, devido a gradientes térmicos elevados, e para se evitar a precipitação de fase a ou de carbonetos; 2 - Eliminação do componente ambiental crítico, por exemplo, através de destilação; 3 - Substituindo a liga, se não for possível atuar no ambiente nem reduzir o nível de tensões. Os aços inoxidáveis podem ser substituídos por ligas mais ricas em Ni ou por aços inoxidáveis que não contêm ou que contêm menor quantidade de Ni; 4 - Aplicando proteção catódica; e 5 Aplicando inibidores no ambiente. Como outros materiais, aços inoxidáveis austeníticos podem sofrer penetração e fissuração intergranular devido à sua contaminação superficial por metais de baixo ponto de fusão (por exemplo, o zinco) seguida pela exposição a alta temperatura. De uma forma geral, é aconselhável evitar qualquer contaminação superficial (por exemplo tintas) em um aço inoxidável austenitico, se este for exposto a temperaturas superiores a cerca de 400 C. Fissuração por Corrosão sob Tensão Corrosão sob tensão Como evitar? diminuição do nível de tensões através de tratamento térmico de alívio de tensões (entre 900 e 1000 C); eliminação do componente ambiental crítico; substituindo o aço inox austenítico por ligas mais ricas em níquel ou por aços inoxidáveis ferríticos ou duplex; controle da energia de soldagem. 25