Efeito da taxa do fator de intensidade de tensões e do potencial de proteção catódica na fragilização pelo hidrogênio do aço inoxidável superdúplex UNS S32750 soldado por TIG

• Ano de defesa: 2020
• Autor(a) principal: Sartori, Marcelo
• Orientador(a): Kwietniewski, Carlos Eduardo Fortis
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Palavras-chave em Português: Aço inoxidável duplex; Resistência à corrosão; Resistência mecânica; Proteção catódica; Fragilização por hidrogênio
• Palavras-chave em Inglês: K-rate; Super duplex stainless steel; UNS S32750; Hydrogen-induced stress cracking
• Link de acesso: http://hdl.handle.net/10183/215007

O desenvolvimento de ligas com maior resistência à corrosão (Corrosion Resistant Aloys - CRA) tem avançado consideravelmente nos últimos anos devido às condições críticas de serviço impostas pelas indústrias química e de óleo e gás. Deste modo, a razão fundamental pela qual o aço inoxidável superdúplex (AISD) tenha se tornado um material atraente para estas aplicações, diz respeito a sua resistência mecânica e à corrosão, que estão atreladas à presença de uma microestrutura bifásica composta por austenita e ferrita. No entanto, apesar das propriedades favoráveis, os AISD tendem a falhar quando expostos a ambientes sob proteção catódica, devido à fragilização pelo Hidrogênio. Neste sentido, é importante destacar que o processo de fragilização é dependente da quantidade de Hidrogênio gerada, que é função do potencial de proteção catódica empregado, da difusão e da concentração deste elemento na microestrutura. Ainda, aliado ao efeito do potencial de proteção catódica, a tendência à fragilização pelo Hidrogênio é dependente do tempo, parâmetro intimamente relacionado à taxa de carregamento. Portanto, nesta pesquisa, objetiva-se avaliar a interação entre a taxa de carregamento em termos do fator de intensidade de tensões (taxa de K) e do potencial de proteção catódica na fragilização pelo Hidrogênio do AISD UNS S32750. O estudo correlaciona dados de tenacidade à fratura (CTODmáx) e seus respectivos micromecanismos de falha. Além disso, para auxiliar no entendimento deste estudo, foram realizadas análises de dessorção térmica com objetivo de quantificar a presença do Hidrogênio difusível no material e correlacionar com os dados de tenacidade à fratura obtidos. Observou-se que a tenacidade à fratura depende principalmente do potencial catódico e diminui consideravelmente à medida que o potencial se torna mais negativo (mais catódico) e para menores taxas de K envolvidas. Os experimentos mostraram que a queda na tenacidade à fratura verificada a -650 mVECS é devido, principalmente, a clivagem da ferrita. A -850 mVECS, o controle da resistência à fratura é devido à extensão do microtrincamento em degraus da austenita (“Zig zag ou stepwise microcracking”). Finalmente, para o potencial catódico de -1.100 mVECS, o efeito do Hidrogênio sobre a tenacidade à fratura é muito intenso, sendo que ambas as fases apresentam comportamento frágil. Através das análises de dessorção térmica de Hidrogênio (TDA) foi possível verificar que a absorção deste elemento é dependente do potencial catódico empregado, evidenciando-se um maior carregamento em direção a potenciais mais catódicos. O ingresso de Hidrogênio no material prejudica a tenacidade à fratura, estimulando níveis mais severos de fragilização. A partir dos resultados obtidos, pode-se interpretar que a susceptibilidade do AISD UNS S32750 ao trincamento sob tensão induzido pelo Hidrogênio (HISC) é relativa. De fato, deve-se avaliar cuidadosamente os parâmetros de ensaio empregados, já que estes influenciam fortemente nos resultados produzidos.