Conhecimento Técnico
Resistência à Corrosão por Pites em Aços Lean Duplex: O Ensaio ASTM A1084
O que é a Corrosão por Pites?
A corrosão por pites (ou pitting) é uma das formas de degradação mais destrutivas e insidiosas que afetam os aços inoxidáveis. Ela ocorre de forma altamente localizada, rompendo a camada passiva invisível do material e gerando pequenas cavidades profundas (os pites) que podem perfurar chapas e tubulações em tempo recorde.
Um exemplo clássico de corrosão severa por pites após ensaio de imersão química em juntas de topo pode ser visto abaixo, mostrando a agressividade deste fenômeno em meios clorados:
Essa corrosão é catalisada principalmente por íons cloreto (Cl⁻), muito comuns na água do mar, na indústria sucroenergética (caldos e melaço) e na indústria de processos químicos.
O Cálculo do PREN: Como Medir a Resistência?
Para estimar a resistência teórica de um aço inoxidável à corrosão por pites, a metalurgia utiliza o índice PREN (Pitting Resistance Equivalent Number), calculado com base na composição química do material pela equação:
PREN = %Cr + 3,3 × (%Mo + 0,5 × %W) + 16 × %N
- O aço inoxidável austenítico comum AISI 304L possui um PREN de apenas ~18, tornando-o inadequado para meios agressivos com cloretos.
- O aço inoxidável Lean Duplex S32101 atinge um PREN de ~26. Apesar de possuir baixo teor de Níquel e quase nenhum Molibdênio, seu elevado teor de Cromo (21,5%) e Nitrogênio (0,22%) compensa essa ausência, oferecendo uma resistência à corrosão por pites muito superior ao 304L e comparável ao AISI 316L.
O Ensaio Químico Conforme a Norma ASTM A1084
A soldagem expõe o aço duplex a temperaturas extremas, podendo causar o empobrecimento de cromo e nitrogênio localizados (sensitização) na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) ou no Metal de Solda (MS). Para avaliar se a solda reduziu a resistência química do conjunto, realiza-se o ensaio de corrosão conforme a norma ASTM A1084 (Método A).
Abaixo, podemos ver a fotografia do aparato de posicionamento das amostras metálicas no banho químico termostatizado de ensaio utilizado em nosso estudo:
Procedimento do Ensaio:
- Amostras das juntas soldadas de topo (GTAW e GTAW-DF) são cortadas e polidas com cuidado.
- Os corpos de prova são pesados em balança analítica de alta precisão.
- As amostras são imersas em uma solução química agressiva de Cloreto Férrico (FeCl₃) acidificada a uma temperatura controlada de 25 °C durante 24 horas.
- Após o ensaio, as amostras são limpas, inspecionadas sob microscópio para identificar a presença de pites e pesadas novamente para determinar a perda de massa.
Abaixo, podemos comparar a análise detalhada por estereomicroscopia e microscopia eletrônica (MEV/EDS) do aspecto superficial das juntas de topo após o ensaio de corrosão por pites.
Primeiramente, no processo TIG Convencional (GTAW), observamos pontos nítidos de início de pite associados a precipitados na ZAC:
E, em contrapartida, no processo TIG Dupla Fusão (GTAW-DF), onde o aspecto superficial permaneceu praticamente livre de ataque corrosivo, indicando a preservação da camada passiva da liga duplex:
Resultados Comparativos: GTAW vs GTAW-DF
Os testes químicos realizados com amostras de Lean Duplex S32101 revelaram dados muito importantes para a engenharia de corrosão:
- Perda de Massa Mínima: Ambas as juntas soldadas apresentaram taxas de perda de massa extremamente baixas e muito distantes do limite de reprovação estipulado pela norma.
- Comportamento da ZAC: Apesar de o processo TIG Dupla Fusão (GTAW-DF) envolver um segundo arco de soldagem pelo lado da raiz (o que teoricamente aumentaria o tempo sob alta temperatura), a ZAC não apresentou perda de resistência à corrosão. Isso ocorre porque o resfriamento controlado e a proteção gasosa contínua de ambos os lados da chapa evitaram a precipitação severa de nitretos de cromo.
- Metal de Solda Protegido: A utilização do consumível ER2209 garantiu que o metal de solda ficasse metalurgicamente enriquecido, sendo a região mais resistente à corrosão do conjunto.
Relevância na Engenharia de Materiais
Os ensaios químicos sob a norma ASTM A1084 provam que o processo TIG Dupla Fusão (GTAW-DF) é perfeitamente viável e seguro para a fabricação de equipamentos em aço Lean Duplex S32101.
A junta soldada mantém a integridade química da camada passiva, garantindo que tanques, evaporadores e tubulações industriais expostas a meios corrosivos com cloretos operem por muitos anos com baixíssima necessidade de manutenção e risco nulo de falhas prematuras por pite.