ESTUDO COMPARATIVO DOS LIMITES DE PASSIVAÇÃO DOS AÇOS AISI 304-L E AISI 316-L COM ÁCIDO NÍTRICO EM DIFERENTES TEMPERATURAS

ISBN 978-85-85905-15-6

Área

Iniciação Científica

Autores

Jesuz, F. (FASB) ; Mimura, F. (FASB) ; Nascimento, A. (FASB) ; Pereira, V. (FASB) ; Pinheiro, V. (FASB) ; Silva, M. (FASB)

Resumo

Placas de aços AISI 304-L e 316-L foram submetidas a um processo de decapagem mecânica e depois colocadas em contato com solução de HNO3 40% v/v, para gerar uma camada passiva sobre a superfície metálica dos aços. Foi analisado o comportamento das placas passivadas com e sem aquecimento em diferentes intervalos de tempo (15 e 30 minutos). Com o objetivo de verificar a eficácia das camadas geradas, estas foram expostas a meios de HCl, analisando-se os valores de Eca (potencial de circuito aberto) até valores estacionários (Ecorr). Os dados obtidos indicaram que a passivação à temperatura de 40°C mostrou-se mais eficiente para os dois aços estudados, mostrando também que, nas condições realizadas, o aço AISI 316L é mais resistente a meios de HCl mais concentrados do que o aço AISI 304L.

Palavras chaves

aço inoxidável; ácido nítrico; passivação

Introdução

A corrosão de materiais pela ação química ou eletroquímica do meio ocasiona a deterioração do material e afeta assim sua integridade, podendo prejudicar sua funcionalidade e causar grandes custos de reparo ou troca, sendo uma grande preocupação para indústrias (GENTIL, 2007). O aço inoxidável é basicamente uma liga de Fe-Cr que apresenta uma boa resistência à corrosão, que se deve pela formação espontânea de um filme fino sobre a superfície, a camada passiva, rica em óxido de cromo e que tem a função de proteger a superfície contra processos corrosivos (SCHMUKI, 2002; NOH et al, 2000). Entretanto, um ataque químico ou mecânico pode danificar esta camada e causar a corrosão do aço. Deste modo, normas técnicas como a ASTM–A969–05 definem o tipo de procedimento de passivação que pode ser utilizado para cada tipo de aço, sugerindo um pré-tratamento da superfície, condições de temperatura e concentração do meio oxidante. Os aços inoxidáveis austeníticos são ligas não magnéticas de Fe-Cr-Ni contendo típicamente 8% de Níquel, com baixo teor de carbono. São bastante utilizados para aplicações em temperatura ambiente, altas temperaturas (até 1150ºC) e condições criogênicas, propriedades dificilmente encontradas em outros materiais (CUNAT, 2004). Este trabalho tem como objetivo avaliar a resistência à corrosão de dois aços austeníticos, 304-L e 316-L, em meios de HCl, tratando-os quimicamente com HNO3 à temperatura ambiente e à 40ºC. Com base nos resultados, pode-se determinar as melhores condições de passivação para os aços austeníticos estudados, contribuindo para a vida útil destas ligas, com diminuição nos gastos de troca e reparo de materiais deteriorados pela corrosão e tornando possível a escolha do aço com melhor custo benefício para o meio corrosivo

Material e métodos

Primeiramente, as placas dos aços AISI 304-L e AISI 316-L foram submetidas à decapagem mecânica por lixamento manual, utilizando-se lixas de 320, 400 e 600 mesh,e então lavadas com água destilada e submetidas à secagem ao ar quente. Logo após, as placas foram imersas em solução de ácido nítrico 40% (v/v) para formação da camada passiva protetora, à temperatura ambiente ou 40°C,durante 15 ou 30 minutos;decorrido esse período, as placas foram novamente lavadas com água destilada e secas ao ar quente. Para avaliação da resistência à corrosão, as placas passivadas foram imersas em ácido clorídrico em diferentes concentrações, e com auxílio de um multímetro e um eletrodo de calomelano saturado, acompanharam-se os valores dos potenciais de circuito aberto (Eca)durante 60 minutos, tempo necessário para estabilização e obtenção de potenciais quase-estacionários (potenciais de corrosão - Ecorr). Cada ensaio foi realizado em duplicata para aumentar a confiabilidade dos resultados obtidos.

Resultado e discussão

Pelos potenciais de corrosão (Ecorr) obtidos para o aço AISI 304-L (tabela 1), observa-se que a passivação realizadaà temperatura ambiente por 30 minutos, resistiu até meio corrosivo de HCl 0,50mol.L-1, já quando a 40°C por 30 minutos, resistiu até meio corrosivo de HCl 0,70 mol.L-1. Para um tempo menor de imersão em HNO3, por 15 minutos, tanto à temperatura ambiente quanto a 40°C, resistiu até o meio corrosivo de HCl 0,30mol.L-1. Com os valores de Ecorr obtidos para o aço AISI 316-L (tabela 2),observa-se que a passivação realizada em temperatura ambiente durante 15 e 30 minutos resistiu até meio corrosivo de HCl 0,70mol.L-1; já quando passivado a 40ºC, houve um aumento nessa resistência,sendo que para passivações de 15 e 30 minutos, resistiu até meio corrosivo de HCl 0,90 mol.L-1 e 1,0 mol.L-1, respectivamente. Observa-se pelos potenciais de circuito aberto (Eca) apresentados no gráfico 1 que o aço AISI 316-L apresentou resistência ao meio corrosivo HCl 0,90 mol.L-1 quando submetido ao tratamento de passivação com HNO3 40%, a 40ºC,durante 15 e 30 minutos, enquanto o aço AISI 304-L, passivado nas mesmas condições por 30 minutos, não foi capaz de resistir ao meio corrosivo, mostrando um perfil semelhante àquele não passivado (branco). Nota-se também que, após 60 minutos, os potenciais estão praticamente estabilizados e por esse motivo são considerados como potenciais de corrosão (Ecorr).

Tabelas dos valores de potencial de corrosão dos aços AISI 304-L e 316-L.


Gráfico dos aços AISI 304-L e 316-L em meio corrosivo de HCl 0,90 mol.L-1.

Conclusões

Com os dados obtidos neste trabalho, observaram-se os limites de passivação para os aços AISI 304-L e AISI 316-L, quando passivados com HNO3 40% (v/v). A passivação do aço AISI 316-L mostra-se mais eficiente do que para o aço AISI 304-L, efetuada com HNO3 40% (v/v), tanto em temperatura ambiente, quanto a 40°C. A camada passiva formada à 40ºC mostra-se mais eficiente que a formada em temperatura ambiente pois, segundo GENTIL, processos de passivação realizados com aquecimento, geram uma camada mais compacta, aderente e com menos porosidades.

Agradecimentos

Fundação João Ramalho e Faculdade São Bernardo do Campo (FASB)

Referências

ASTM A969-05. “Standard Specification for Chemical Passivation Treatments for Stainless Steel Parts”

CARVALHO, J.A.; CAVALCANTE, B. C.; GENTIL, T. C.; SILVA, M. M. P. Estudo da passivação do AISI 316-L com ácido nítrico em presença de meio corrosive em ácido clorídrico até 0,50 mol.L-1. In: ANAIS DOXIIICONGRESSO NACIONAL DE INICIAÇÃO CIENTÍFICA – SEMESP, 2013. Disponível em: <http://conic-semesp.org.br/anais/anais-conic.php> Acesso em 16 jun. 2015.

CUNAT, P.J. Alloying elements in stainless steel and other chromium-containing alloys. ICDA, Paris, 2004.

GENTIL, V. Corrosão. 5ª ed. Rio de janeiro: Editora LTC, 2007.

NOH, J. S. et al. Effects of nitric acid passivation on the pitting resistance of 316 stainless steel. Corrosionscience, v. 42, n. 12, p. 2069-2084, 2000.

PINHEIRO, V. S.; PEREIRA, V. M. S.; JESUS, F. H. C., SILVA, M. M. P.; et al. Avaliação da passivação do aço AISI 304-L com ácido nítrico. In: ANAIS da 38ª REUNIÃO ANUAL DA SOCIEDADE BRASILEIRA DE QUÍMICA, 2015, Águas de Lindoia. Disponível em: <http://www.adaltech.com.br/testes/sbq2015/> Acesso em 16 jun. 2015.

SCHMUKI, P. From Bacon to barriers: a review on the passivity of metals and alloys. Journal of Solid State Electrochemistry, v. 6, n. 3, p. 145-164, 2002.