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Title in Portuguese: Estudo comparativo da resistência à corrosão entre aços alto manganês e o aço 9% níquel em soluções aquosas de H2SO4 e NaCl
Title: Comparative study of corrosion resistance between high manganese steels and 9% nickel steel in aqueous solutions of NaCl and H2SO4
Author: Cerra Florez, Mauro Andrés
Advisor(s): Silva, Marcelo José Gomes da
Co-advisor(s): Araújo, Walney Silva
Keywords: Ciência dos materiais
Aço - Corrosão
Resistência à corrosão
Corrosion
High manganese steel
Nickel steel
Issue Date: 2017
Citation: CERRA FLOREZ, M. A. Estudo comparativo da resistência à corrosão entre aços alto manganês e o aço 9% níquel em soluções aquosas de H2SO4 e NaCl. 2017. 108 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2017.
Abstract in Portuguese: Os volumes de gás natural liquefeito que na atualidade precisam ser armazenados e/ou transportados requerem que a engenharia de materiais desenvolva constantemente materiais que se adaptem às necessidades mecânicas, químicas e econômicas da indústria. As ligas de alumínio, aço 9% níquel e aços inoxidáveis são utilizadas para aplicações criogênicas, mas todos estes materiais têm desvantagens, como altos custos de produção, dificuldades para a soldagem, entre outras. Os aços alto manganês oferecem uma alternativa – devido ao manganês e o carbono substituírem o níquel como estabilizador da austenita no aço, este câmbio também representa uma diminuição apreciável nos custos de fabricação do aço. O presente estudo visa estabelecer um grau comparativo da resistência à corrosão em duas soluções aquosas entre quatro aços alto manganês com conteúdo de 28%Mn, 26%Mn, 22%Mn, 20%Mn em relação ao aço 9% níquel que é amplamente utilizado na indústria petroquímica. Foram realizados diagramas de fração em massa no software Thermo-Calc ® ; os aços foram caracterizados utilizando as técnicas: Microscopia Óptica, MEV, EBSD, EDS, Espectroscopia de Emissão Ótica e Fluorescência de Raios X; as propriedades mecânicas foram avaliadas por medidas de dureza e microdureza. A resistência à corrosão foi avaliada em soluções aquosas de NaCl e de H 2 SO 4 utilizando as técnicas de monitoramento do Potencial de Circuito Aberto (OCP), as Curvas de Polarização Linear e a Espectroscopia de Impedância Eletroquímica. Os resultados obtidos no estudo termodinâmico ajudaram a prever as fases presentes nestes aços, assim como a temperatura de tratamento térmico. O estudo microestrutural revelou a influência das fases nas propriedades mecânicas, mostrando que o aço 9% níquel apresenta maiores valores de dureza que os aços alto manganês. E os ensaios de corrosão mostraram que os aços alto manganês apresentam menor resistência à corrosão do que o aço 9% níquel, devido à formação de óxidos instáveis e pouco compactos que não provêm proteção contra a corrosão; em contraste com os óxidos formados pelo aço 9% níquel, outorgaram-lhe uma melhor proteção como foi observado nas curvas encontradas.
Abstract: Liquefied natural gas volumes which at present have to be stored and/or transported require that the materials engineering constantly develop materials that adapt to the mechanical, chemical and economic needs of the industry. Aluminum alloys, 9% nickel steel alloys and austenitic stainless steels are currently used for cryogenic applications, however, all these materials have disadvantages, such as high cost of production, welding difficulties, corrosion resistance, among others. High manganese steels offer an attractive alternative because manganese and carbon replace nickel as austenite stabilizer; this change also represents a significant decrease in steel fabrication costs. The present study aims to establish a comparative degree of corrosion resistance in two aqueous solutions between four high manganese steels with a content of 28% Mn, 26% Mn, 22% Mn, 20% Mn in relation to the 9% Nickel that is widely used in petrochemical industry. Mass fraction diagrams were performed in Thermo-Calc® software. The steels were characterized using the techniques: Optical Microscopy, Scanning Electron Microscopy (SEM), Electron Backscatter Diffraction Analysis (EBSD), Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS), Optical Emission Spectroscopy, X-ray Fluorescence. The mechanical properties were evaluated by hardness and microhardness measurements. The corrosion resistance was evaluated in aqueous solutions of NaCl and H 2 SO 4 by Open Circuit Potential (OCP), Linear Polarization Curves and Electrochemical Impedance Spectroscopy. The results obtained in the thermodynamic study helped to predict the phases present in these steels as well as the heat treatment temperature. The microstructural study revealed the influence of the phases on the mechanical properties, showing that the 9% nickel steel presents higher hardness values than the high manganese steels. The corrosion tests showed that the high manganese steels have less corrosion resistance than 9% nickel steel, due to the formation of unstable and poorly compacted oxides that do not provide protection against corrosion; In contrast, the oxides formed by the 9% nickel steel gave it a better protection as observed in the curves that were found.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/25624
metadata.dc.type: Dissertação
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