Estudo da Resistência à Corrosão em Aços Inoxidáveis

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ESTUDO DA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DO AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX UNS 
J92205 COMPARATIVAMENTE AO AÇO INOXIDÁVEL SUPER-DUPLEX UNS J93404, 
AMBOS NO ESTADO FUNDIDO E SOLUBILIZADO. 
 
 
W.R.V. Sanitá, G.S. Crespo, R.F. Gregolin, R. L. Ferreira, 
V.A. Ventrella – UNESP-FEIS-DEM 
C.A. Picon – UNESP-FEIS-DFQ 
G.Tremiliosi Filho – USP-IQSC-DFQ-GE 
 
capicone@dfq.feis.unesp.br 
UNESP – Faculdade de Engenharia de Ilha Solteira - Departamento de Física e Química – 
Ilha Solteira - São Paulo – Brasil. 
 
 
RESUMO 
 
Aços duplex são utilizados na indústria em condições severas de trabalho, sujeitos a 
corrosão associado a gradientes de altas tensões e isso pode ser estudado e previsto por 
análises experimentais e numéricas. Esse trabalho pretende comparar um aço inoxidável 
duplex no estado fundido e solubilizado com um super-duplex no mesmo estado, 
verificando a evolução da corrosão, em meios salinos, básicos e ácidos, com a análise de 
propriedades eletroquímicas, mecânicas e microestruturais. Estas propriedades serão 
verificadas utilizando-se microscopia óptica (MO), microscopia eletrônica de varredura 
(MEV), ensaio de microdureza Vickers (EMV) e curvas de polarização potenciodinâmicas 
(CPP). 
 
Palavras chaves: Resistência à Corrosão, Aço Duplex e Super-Duplex, Curvas de 
Polarização Potenciodinâmicas. 
 
 
 
 
 
 
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STUDY OF CORROSION RESISTANCE OF DUPLEX STAINLESS-STEEL UNS J92205 
COMPARED TO THE SUPER DUPLEX STAINLESS-STEEL UNS J93404, BOTH IN THE 
AS CAST STATE AND SOLUBILIZED. 
 
ABSTRACT 
 
Duplex steel are used in industries in severe conditions of operation, subject to corrosion 
associated with high stress gradients and this can be studied and predicted by 
experimental and numerical analysis. This works compares a duplex stainless steel on as 
cast state and solubilized with a super duplex on the same states, checking the evolution 
of corrosion on saline, basic and acid means, with the analysis of electrochemical, 
mechanical and microstructural properties. These properties will be checked using optical 
microscopy (OM), scanning electron microscopy (SEM), Vickers microhardness 
measurements (VMH) and potentiodynamic polarization curves (PPC). 
 
Keywords: Electrochemical Corrosion, Duplex and Super-Duplex Steel, Potentiodynamic 
Polarization Curve. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
1. INTRODUÇÃO 
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 Estruturas e equipamentos metálicas estão sujeitas a condições corrosivas em 
muitas aplicações realizadas nas industrias navais, químicas, petroquímicas, alimentícias 
e energéticas. Indubitavelmente eliminar a corrosão é uma tentativa, ainda, utópica. O 
que se busca na atualidade é minimizar esses efeitos, com novos materiais mais 
resistentes, com projetos mais eficientes e com elementos de sacrifício no meio 
corrosivo(1,2). 
 Aços duplex e super-duplex inoxidáveis são uma família de ligas resistentes à 
corrosão, que desempenham um papel importante na indústrias onde altas tensões e 
ambientes severos são encontrados(3,4). As ligas duplex e super-duplex possuem uma 
microestrutura de duas fases austenita e ferrita, com um volume nominal de 50% para 
cada fase. Há uma variedade de graus de ligas duplex e super-duplex com diferenciações 
na composição química e resistência mecânica. As condições de superfície geradas pela 
fabricação do aço são essenciais quando se trata de resistência a corrosão. Outro fator 
importante quando se fala em resistência a corrosão são os tratamentos térmicos que 
dependendo do procedimento utilizado podem aumentar ou diminuir muito a proteção do 
material quanto a corrosão (Elhoud; Renton; Deans, 2010) (5,6). 
 
 O mecanismo de ataque dos aços inoxidáveis tem sido dividido, preferencialmente, 
em três etapas consecutivas: 
 
 início; 
 Propagação metaestável; 
 Propagação estável dos pites. 
 
 A primeira etapa é o rompimento localizado da camada de óxido, onde tem-se a 
quebra de passivação, na presença de agentes agressivos do meio corrosivo. As próprias 
reações de corrosão tornam o meio ainda mais agressivo devido aos produtos gerados 
pela reação química envolvida no processo. No entanto, com a formação dos primeiros 
pites, de dimensões muito pequenas, ainda há possibilidade de ocorrer repassivação 
espontaneamente que determina a segunda fase onde existe o crescimento metaestável 
de pites, quando o estágio de propagação estável é alcançado, a repassivação não ocorre 
mais e a peça é corroída gradativamente (Picone et al., 2012) (7,8). 
 
As análises da resistência a corrosão são realizadas mediante análise das curvas de 
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polarização utilizando-se o modelo das inclinações anódicas e catódicas de Tafel. Os 
valores das correntes de corrosão, potencial de corrosão e resistência de polarização são 
obtidos através de diagramas de polarização conforme os da figura 01(9,10). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Figura 01 – Diagrama de polarização potenciodinâmica com as inclinações anódicas e catódicas de Tafel 
Fonte: Peres (2010) 
 
 
2. MATERIAL E MÉTODOS 
 
 Amostras cilíndricas de diâmetro 35 x 5mm de espessura dos aços UNS J92205 
duplex e UNS J93404 super duplex, foram retiradas de cilindros (Ø = 35mm e L = 
165mm), de 1,2Kg de massa, fundido e solubilizado. Após lixamento, polimento e limpeza 
em ultrassom por 10min em cada uma das soluções de acetona, álcool etílico e água 
destilada, as amostras foram submetidas aos ensaios de polarização ponteciodinâmica 
em um potenciostato AUTOLAB-PGSTAT 302. 
 
 A célula eletroquímica utilizada consta de três eletrodos, sendo o eletrodo auxiliar 
de Pt e o de referência, um Eletrodo de Calomelano Saturado (ECS). Os eletrólitos 
utilizados foram as soluções de NaCl (3,5%), NaOH (0,5 M) e H2SO4 (0,5M). O intervalo 
de potencial percorrido foi de -1,0 V a +1,2 V, empregando velocidade de varredura de 
1mVs-1. 
 
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 Para a verificação da microestrutura da superfície do aço antes e após os ensaios 
de corrosão eletroquímica, foi empregado um Microscópio Eletrônico de Varredura (MEV), 
modelo Zeiss-Leica/440 com filamento de tungstênio (IQSC-USP), e Microscópio Ótico 
Zeis modelo Axiotech. O ataque nas ligas foi realizado com o reagente Behara. 
 
2.1. PROPRIEDADES MECÂNICAS E QUÍMICAS DAS LIGAS INOXIDÁVEIS 
 
2.1.1 PROPRIEDADES MECÂNICAS 
 
Tabela 1.0 – Propriedades mecânicas nominais do aços, bruto de fundição e solubilizado. 
 
Liga 
 
Norma 
(ASTM) 
Limite de 
Resistência 
(Mpa) 
Limite de 
Escoamento 
(Mpa) 
 
Alongamento 
(50mm) (%) 
UNS 
J92205 
ASTM A995 
(4A) 
620 415 25 
UNS 
J93404 
ASTM A995 
(5A) 
690 515 18 
 
 
2.1.2 ANÁLISE QUÍMICA DAS LIGAS 
 
Tabela 2.0 – Composição química nominal em % de massa 
Liga 
(UNS) 
C (%) Si Mn P S Cr Ni Mo N Pre 
J92205 0,27 0,85 1,08 0,36 0,10 22,7 5,99 2,89 0,22 35,7 
J93404 0,25 0,90 1,19 0,33 0,14 24,9 7,02 4,30 0,24 43,9 
 
 
3. RESULTADOS E DISCUSSÕES 
 
 As curvas de polarização potenciodinâmicas dos aços inoxidáveis duplex J92205 e 
super-duplex J93404, após ensaios de corrosão em NaCl (3,5%), NaOH (0,5 M) e H2SO4 
(0,5M) estão inseridas nas Fig. 02,03 e 04. 
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Fig. 02 – Curvas de polarização potenciodinâmicas do aço inoxidável norma UNS-J92205, fundido e 
solubilizado, em ensaio de corrosão nos eletrólitos H2SO4 (0,5M), NaCl (3,5%) e NaOH(0,5M). 
 
Fonte: Dados do próprio autor 
 
 Nota-se nas curvas da fig. 02 que no meio H2SO4 o material inicia sua corrosão 
em um potencial mais elevado o que indica um inicio de deteriorização mais tardia. No 
meio NaCl o material tem um comportamento muito próximo do meio H2SO4 
apresentando uma corrente de corrosão um pouco mais elevada o que é indicado pelo 
deslocamento do inicio da curva no eixo das abcissas para a direita, mostrando uma 
densidade de corrente ligeiramente maior. O meio NaOH é o mais severo iniciando a 
corrosão do material primeiramente e mostrando uma corrente de corrosão mais elevada, 
o que indica maior taxa de deteriorização do material. 
 
Fig. 03 – Curvas de polarização potenciodinâmicas do aço inoxidável norma UNS-J93404, fundido e 
solubilizado, em ensaio de corrosão nos eletrólitos H2SO4 (0,5M), NaCl (3,5%) e NaOH (0,5M). 
 
Fonte: Dados do próprio autor 
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 Nota-se também nas curvas da fig. 03 que no meio H2SO4, como no material UNS-
J92205, o inicio da corrosão ocorre mais tardiamente. No meio NaCl o material tem um 
comportamento mais corrosivo em relação ao meio H2SO4 apresentando uma corrente 
de corrosão maior o que é indicado pelo deslocamento do inicio da curva no eixo das 
abcissas para a direita, mostrando uma densidade de corrente maior, como anteriormente 
mencionado. O meio NaOH é o mais severo iniciando a corrosão do material 
primeiramente e indicando uma corrente de corrosão mais elevada, relatando assim maior 
taxa de deteriorização do material. 
 
Fig. 04 – Curvas de polarização potenciodinâmicas dos aços inoxidáveis norma UNS-J92205 e norma UNS-
93404, fundidos e solubilizados, em ensaio de corrosão nos eletrólitos: 
 H2SO4 (0,5M), NaCl (3,5%) e NaOH (0,5M). 
 
Fonte: Dados do próprio autor 
 
 Na fig. 04 tem-se a associação de todas as curvas para ambos os materiais 
analisados nesse artigo demostrando que a maior resistência à corrosão encontra-se no 
meio H2SO4 do material UNS-J93404, isso verificado pelo maior potencial elétrico da 
curva do material e também uma menor densidade de corrente. É interessante verificar 
também que no meio básico NaOH a corrosão dos materiais se comportam de maneira 
idêntica mostrada pela sobreposição das curvas da esse meio na figura 04. 
 
 Em meio salino e ácido o aço super-duplex tem um comportamento melhor, 
indicado por maior potencial elétrico (potencial de corrosão) e menor densidade de 
corrente (corrente de corrosão de Tafel). 
 
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4. CONCLUSÕES 
 
 O aço super-duplex apresenta uma resistência à corrosão maior em dois dos 
três meios ensaiados, meio neutro e meio ácido. Esse comportamento se 
deve pela menor porcentagem de C do material e maiores concentrações de 
Cr, Ni e Mo. 
 
 No meio básico o comportamento do aço duplex e do super-duplex se 
igualou, demostrando não compensar a utilização de um aço super-duplex 
nesse meio, pois seu custo é mais elevado. Logicamente esse aspecto é 
correlacionado à corrosão. 
 
 
 Ambas os materiais apresentam grande resistência à corrosão que pode ser 
verificado pela baixa densidade de corrente encontrada para todos os casos 
nas curvas de polarização potenciodinâmicas. 
 
 No meio mais agressivo (Básico) nota-se repassivações, provenientes da 
capacidade do material inoxidável formar camadas passivadoras. 
 
 
5. AGRADECIMENTOS 
 
 
 Os autores agradecem à ENGEMASA- Engenharia e Materiais LTDA – São Carlos 
(SP), pela fundição e doação do material. Ao CNPq, CAPES FAPESP, LAQ (EESC-USP), 
GMEME e CAQI (IQSC-USP). 
 
 
 
 
 
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6. REFERÊNCIAS 
 
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2003. 
 
2. Rafael Silveira Peres, Propriedades anticorrrosivas de camadas de conversão 
à base de taninos como pré-tratamento para o aço carbono 1020, Dissertação 
de Mestrado, Universidade Federal do Rio Grande do Sul, Porto Alegre, Abril de 
2010. 
 
3. M. Elhoud; N. C. Renton; W. F. Deans; Original Article: The effect of 
manufacturing variables on the corrosion resistance of a super duplex 
stainless steel, Int J Adv Manuf Technol (2011) 52:451–461, DOI 10.1007/s00170-
010-2756-6, 2011. 
 
4. UHLIG,H.H., Metals Handbook, Ninth Edition v.13. Corrosion. ASM 
INTERNATIONAL-Metals Park, 1987. 
 
5. Picone et al.; Efeito da adição de titânio, na resistência à corrosão por pites 
em um aço inoxidável austenítico 316 l, 05-057 - 20º CBECIMAT - Congresso 
Brasileiro de Engenharia e Ciência dos Materiais, 04 a 08 de Novembro de 2012, 
Joinville, SC, Brasil. 
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7. GENTIL, V., Corrosão, Rio de Janeiro: Brasil,LTC- Livros Técnicos e Científicos 
Editora S.A., pp. 43-70, 2007. 
 
 
8. WOLYNEC, S., Técnicas Eletroquímicas em corrosão, São Paulo: Brasil, Edusp – 
Editora da Universidade de São Paulo., pp. 87-146, 2003. 
 
9. UHLIG,H.H., Metals Handbook, Ninth Edition v.13. Corrosion. ASM 
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10. T.L. Sudesh, L. Wijesinghe, D.J. Blackwood, Real time pit initiation studies on 
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