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Title in Portuguese: Avaliação do comportamento eletroquímico, caracterização microestrutural e mecânica dos aços inoxidáveis fundidos ASTM A 890/A 890M grau 1B e 3A
Title: Evaluation of the electrochemical behavior, microstructural and mechanical characterization of cast stainless steels ASTM A 890 / A 890M grade 1B and 3A
Author: Lima, Hillane Mirelle Lopes Ferreira de
Advisor(s): Araújo, Walney Silva
Keywords: Ciência dos materiais
Aço - Tratamento térmico
Cobre - Corrosão
Aço inoxidável
Heat treatment
Copper
Corrosion
Cast stainless steel
Issue Date: 15-Apr-2019
Citation: LIMA, H. M. L. F. de. Avaliação do comportamento eletroquímico, caracterização microestrutural e mecânica dos aços inoxidáveis fundidos ASTM A 890/A 890M grau 1B e 3A. 2019. 161 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência de Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2019.
Abstract in Portuguese: Neste trabalho, dois aços inoxidáveis duplex fundidos ASTM A890 grau 1B e 3A foram investigados. Diferentes níveis de dureza foram produzidos por tratamento térmico de solubilização seguido de envelhecimento isotérmico a 450, 500, 550 e 600°C por períodos de tempo de até 1 hora. O interesse nos estágios iniciais de envelhecimento é a possibilidade de realizar tratamentos térmicos capazes de endurecer o material, com efeitos prejudiciais mínimos na resistência à corrosão. O grau 1B contém 3,01%p Cu, enquanto o grau 3A não possui cobre em sua composição. Embora já se saiba muito sobre o efeito do cobre nas propriedades mecânicas dos aços inoxidáveis, existem muitas controvérsias na literatura referentes ao seu efeito no desempenho contra a corrosão localizada de ligas fundidas em meios contendo cloreto. Além disso, há informações limitadas disponíveis a respeito da resistência à corrosão dessas ligas em ambientes com alta concentração de cloreto, íons sulfeto (HS - , S - ) e gases como H 2 S, CO 2 e O 2. Uma maior investigação sobre os limites para utilização desses aços em condições críticas é muito importante, visto que a indústria do petróleo encontra-se em pleno crescimento no Brasil e com ela cresce também a demanda por materiais cada vez mais resistentes a ambientes agressivos e condições severas. O desempenho contra a corrosão das ligas foi avaliado por meio de técnicas eletroquímicas em diferentes meios e condições agressivas. O trabalho foi dividido em quatro seções, de acordo com o meio ou condição de teste: a primeira seção corresponde ao estudo dos meios (i) 0,6 mol/L NaCl; (ii) 0,3 mol/L H 2 SO 4 ; e (iii) 0,6 mol/L NaCl + 0,3 mol/L H 2 SO 4; a segunda corresponde aos meios (iv) 0,6 mol/L NaCl + tiossulfato de sódio (10 -3 mol/L); (v) 0,6 mol/L NaCl + CO 2 (sat.); e (vi) 0,6 mol/L NaCl + CO 2 (sat.) + tiossulfato de sódio (10 -3 mol/L); a seção três aborda os estudos de Temperatura Crítica de Pite, e por fim, a seção quatro aborda as análises em condições dinâmicas com a utilização do eletrodo de disco rotatório. A caracterização microestrutural foi feita por meio de microscopia ótica, eletrônica de varredura e de transmissão. O estudo das propriedades mecânicas foi realizado por medidas de dureza. Os resultados mostraram que o efeito resultante do cobre na liga depende do pH do meio, potencial aplicado, presença de cloreto e temperatura.
Abstract: In this work two duplex stainless steels ASTM A890 grade 1B and 3A were investigated. Different hardness levels were produced by solution annealing heat treatment followed by isothermal aging at 450, 500, 550 and 600° C for 1 hour. The interest in the early stages of aging is the possibility of performing heat treatments capable of hardening the material, with minimal detrimental effects on corrosion resistance. Grade 1B steel contains 3.01 wt.% Cu and grade 3A steel is Cu free. Although the effect of copper on the mechanical properties of stainless steels is known, there are many controversies in the literature concerning its performance against localized corrosion of cast alloys in chloride-containing media. In addition, there is limited information available on the corrosion resistance of these alloys in environments with a high concentration of chloride, sulphide (HS-, S-) and gases such as H 2 S, CO 2 and O 2 . The research on the limits of the use of these steels under critical conditions can be very important, as the oil industry is in full growth in Brazil and with it also grows the demand for materials increasingly resistant to harsh environments and conditions severe. The performance against the corrosion of the alloys was evaluated by means of electrochemical techniques in different media and aggressive conditions. The work has four sections according to the test medium or condition: the first section corresponds to the study of the media (i) 0.6 mol/L NaCl; (ii) 0.3 mol/L H 2 SO 4 ; and (iii) 0.6 mol/L NaCl + 0.3 mol/L H 2 SO 4 ; the second corresponds to the media (iv) 0.6 mol/L NaCl + sodium thiosulphate (10 -3 mol /L); (v) 0.6 mol/L NaCl + CO 2 (sat.); and (vi) 0.6 mol/L NaCl + CO 2 (sat.) + sodium thiosulfate (10 -3 mol/ L); section three addresses the Critical pitting temperature studies, and finally, section four addresses the analyzes under dynamic conditions with the use of the rotating disk electrode. The microstructural characterization was done by optical microscopy, scanning electron and transmission. The study of the mechanical properties was performed by hardness measurements. The results showed that the effect of copper on the alloy depends on the pH of the medium, applied potential, presence of chloride and temperature.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/40908
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