As medidas de potencial de circuito aberto foram realizadas para as ligas estudadas, sendo os resultados apresentados na Figura 26. A curva do aço carbono tem um processo gradual de queda, o que é uma indicação de que o metal está corroendo a uma taxa crescente. Após 2000s de ensaio, esse processo passa a estabilizar-se, mantendo um valor de potencial constante, condizendo com o que foi observado por Moreira (2014) e Santos (2016).
Um comportamento semelhante a este pode ser observado na curva do aço inoxidável AISI 304(CP2) que apesar de apresentar um valor de Eca maior, também sofre uma taxa crescente de corrosão antes de estabilizar-se.
Já o aço inoxidável AISI 316(CP3) apresenta um comportamento contrário ao das outras ligas ao aumentar o valor do Eca a medida que o processo de corrosão está acontecendo. Esse comportamento indica a formação da camada passivadora sobre o substrato metálico. Essa diferença no comportamento entre as duas ligas de aço inoxidável se dá devido à presença do Mo no CP3, que auxilia na repassivação da camada de óxido do material.
Figura 26 - Medidas de potencial de circuito aberto dos aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor. Tempo (s)
P o te n c ial (V )
Para melhor visualização, a tabela 5 apresenta os valores medidos dos potenciais de circuito aberto. Conforme citado por Moreira (2014), quanto mais positivo os valores de potenciais, menos suscetíveis à corrosão será o material, assim, o CP 3, correspondente ao aço inox AISI 316 apresenta o maior valor enquanto que o CP1 - aço baixo carbono - possui o menor valor em relação ao eletrólito utilizado (NaCl 0,5 M).
Tabela 5 - Valores de potencial de circuito aberto para os CPs após estabilização do potencial.
CP 1 (SAE 1020) 2 (AISI 304) 3 (AISI 316)
Potencial (V) -0,586 -0,248 -0,235
Fonte: Elaborado pelo autor.
4.3.2 Resistência de Polarização Linear
As curvas de polarização são apresentadas na Figura 27, segundo Melo (2011), o ponto de inflexão na curva, corresponde ao potencial de pite, por sua vez, a diferença entre o potencial de pite (Epite) e o potencial de corrosão (Ecorr) corresponde ao potencial de passivação (Epass). A partir da curva de polarização foram extraídos esses valores que podem ser vistos em forma de gráfico na Figura 28.
Os dados apresentados nas Figura 27 e 28 corroboram com os demais ensaios que mostram que o aço baixo carbono é mais susceptível à corrosão em meio salino, por sua vez aço inox AISI 316 apresenta maior resistência, com um valor de passivação de 0,545 V, semelhante ao observado por Melo (2011). O aço inox AISI 304 também apresenta valores correspondentes ao que foi observado por Nunes (2016) com potencial de corrosão em torno de -0,3 V e potencial de passivação de 0,5 V.
Portanto, mesmo com um potencial inferior ao do CP3, o CP2 ainda é mais resistente que o CP1. A mesma análise pode ser feita para os valores de potencial de corrosão e pite, uma vez que quanto mais positivos esses números, mais resistente o material é ao meio corrosivo.
Figura 27- Curvas de polarização potenciodinâmica dos aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Figura 28- Valores de potencial de corrosão, potencial de pite e potencial de passivação obtidos a partir das curvas de polarização potenciodinâmica dos aços carbono AISI 1020, inox
AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Para ilustrar o comportamento à corrosão dos CPs as curvas de Tafel, são apresentadas na Figura 29 e na Tabela 6 os valores dos principais parâmetros obtidos a partir deste ensaio são descritos. Comparando os dados de taxa de corrosão calculados a partir do ensaio de perda de massa e os contidos na tabela observa-se uma diferença relativa de 0,81%, 31% e
Densidade de corrente (A/cm2)
P o te n c ial (V )
41% para os CPs1, 2 e 3 respectivamente. Assim, pode-se concluir que a medida que aumenta a capacidade do material de criar a camada passivadora é preciso ter cuidado ao se utilizar o ensaio de perda de massa, uma vez que a forma de corrosão característica é por pite. Então, avaliar apenas a perda de massa do material pode gerar resultados inconclusivos, como no caso dos CPs 2 e 3, em que o valor de taxa de corrosão apresentado na Tabela 3 para os dois materiais é igual, porém, ao realizar outras análises, como a avaliação das micrografias e os valores dos ensaios eletroquímicos, nota-se que o aço inoxidável AISI 304 é mais susceptível à corrosão por pite, quando comparado ao AISI 316.
Figura 29 - Curvas de Tafel dos aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Tabela 6 - Parâmetros curva de Tafel dos aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
CP Taxa de corrosão [mm/ano] E( I=0) (V) Jcorr (A/cm2)
1 3,69 -0,557 159,00*10-6
2 1,25 0,173 53,12*10-6
3 1,08 0,218 69,14*10-6
Fonte: Elaborado pelo autor.
P o te n c ial (V )
4.3.3 Alteração nas respostas à Espectroscopia de Impedância Eletroquímica
As Figuras 30 e 31 apresentam, respectivamente, o gráfico de Nyquist e o Diagrama de Bode e de Fase para os CPs ensaiados. A partir destes resultados pode-se ver que o comportamento do CP1 corresponde ao que foi observado por Heakal, et. al. (2011), tendo este os menores valores de impedância, seja real ou imaginária. De acordo com Pereira (2016) quanto menor os valores de impedância mais suscetível o material é ao processo corrosivo para determinada solução. De maneira geral a impedância do sistema é proporcional ao tamanho do semicírculo no diagrama de Nyquist. Assim, o CP1 apresenta menor valor de resistência, enquanto que o CP3 possui os maiores valores observados.
Ao mesmo tempo, os valores máximos dos ângulos de fase no diagrama de Bode estão apresentados na Tabela 7. Segundo Moreira (2014) quanto mais próximo a 90°, na região de baixa frequência, o valor de máximo ângulo de fase, há indicação da formação de camada passiva nos aços, assim, os valores obtidos para os CPs 2 e 3 correspondem ao esperado e há formação do filme passivante nesses dois casos. Também na Tabela 7 são apresentados os valores de resistência de prova (Rp) das ligas ensaiadas, sendo possível observar maiores valores para os CPs 2 e 3, sendo este último o maior de todos, evidenciando a maior resistência à troca de carga que o aço inoxidável AISI 316 tem frente às demais ligas apresentadas.
Figura 30 - Diagrama de Nyquist para os aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor. Zre(ohms)
Zi m ( o h ms )
Figura 31 - Diagrama de Bode fase para os aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
Fonte: Elaborado pelo autor.
Tabela 7 - Resultados dos parâmetros de impedância eletroquímica obtidos para os aços carbono AISI 1020, inox AISI 304 e inox AISI 316 em meio de NaCl a 0,5 M.
CP Rs (ohms) RP+RS (ohms) FASE (°) Rp
1 27,921 1082 41 1054,079
2 46,367 2856 59 2809,633
3 53,991 2894 59,6 2840,009
Fonte: Elaborado pelo autor.
 n g u lo d e f a s e ( °C) Log frequência (Hz)
5 CONCLUSÕES
Com base nas condições experimentais adotadas, os resultados obtidos para o comportamento eletroquímico dos aços inoxidáveis austeníticos AISI 304 e AISI 316, em meio de solução de íons cloreto a 0,5 M, permite-se concluir que:
a) Os aços inoxidáveis austeníticos AISI 304 e AISI 316, mesmo que o senso comum acredite que sejam ligas “resistentes a corrosão”, observa-se que estes materiais são suscetíveis à corrosão em ambiente salino, porém, possuem maior resistência do que um aço carbono comum, como o SAE 1020, o que contraria a ideia popular de que à resistência à corrosão é uma propriedade intrínseca do material e não há outros fatores envolvidos para que esse mecanismo de degradação ocorra.
b) A partir das micrografias pode-se observar a ocorrência de pite em todas as três ligas estudadas, sendo observada no aço carbono a formação de corrosão generalizada também.
c) O ensaio de perda de massa apresentou resultado compatível com o esperado, perdendo menos material as duas amostras de aço inoxidável, porém ao comparar os valores de taxa de corrosão com os obtidos através de ensaios eletroquímicos foi possível observar que este último é mais preciso em seus resultados, uma vez que a corrosão por pite é caracterizada pela pouca perda de massa do material, o primeiro ensaio pode gerar resultados incompatíveis com a realidade. Assim, mesmo havendo ataque corrosivo e fragilização na integridade do material o ensaio de perda de massa, isoladamente, pode não relatar a real situação de degradação do material.
d) Os ensaios eletroquímicos realizados apontam maiores valores de potencial de corrosão para o aço inoxidável AISI 316 o que corresponde a uma maior capacidade de resistir à corrosão em meio de NaCl a 0,5 M, sendo o aço inoxidável AISI 304 menos resistente que o AISI 316, porém mais resistente que o aço carbono SAE 1020 para as mesmas condições de ensaio.
6 REFERÊNCIAS
Aguirre J., Daille L., Fischer D. A., et. al. "Study of poly(3,4-ethylendioxythiphene) as a coating for mitigation of biocorrosion of AISI 304 stainless steel in natural seawater" Progress in Organic Coatings 133, p.175-184, 2017.
Alberti, E. L. “Desenvolvimento de Técnicas de Diagnóstico da Corrosão em Pés de Torres de Linhas de Transmissão, Por Meio de Aplicação de Técnicas Eletroquímicas”. Curitiba – PR. 2004, p.95. Dissertação (Mestrado) – Universidade Federal do Paraná. Programa de Pós- Graduação em Engenharia.
Argôlo, E.J. “Estudo Da Biocorrosão Do Aço Carbono AISI 1020 Imerso Em Diferentes Teores De Água Do Mar E Diesel S10 BX”. Recife - PE: 2017, p.161. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Pernambuco. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química. ASM International. “Corrosion Tests and Standards. Aplication and Interpretation”. 2ed. 2010.
ASTM International. ASTM G31-12. “Standard Guide for Laboratory Immersion Corrosion Testing of Metals”. 2017.
ASTM International. ASTM G46-94. “Standard Guide for Examination and Evaluation of Pitting Corrosion”. 2018
Costa, R. S. "Estudo da corrosão do aço inox AISI 304 em álcool etílico hidratado combustível". Campinas - SP: 2012. Tese (Doutorado) - Universidade Estadual de Campinas. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica.
Dantas, J. C. O.; Dupke, A. V. A. e Barra, S. R. “Bioinibidores de Corrosão: Uma Revisão”. In: VI Encontro de João Pessoa 2018, 33, 2018, João Pessoa, PB. Anais... João Pessoa: EJP2018, 2018.
Dolabella, L. M. P. “Estudo Eletroquímico Sobre A Corrosão De Aço Carbono E Aço Inoxidável Em Meio Contendo Cloreto Na Presença De Extrato Etanólico De Própolis”. Belo Horizonte - MG: 2016 p.160. Tese (Doutorado) - Universidade Federal de Minas Gerais. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Química.
Frankel, G.S. Pitting Corrosion, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Vol 13A, ASM Handbook, ASM International, p 236–241,2003.
Gerdau “Manual de Aços”. 2002.
Grosser, F. N., 2017. “Inibidores Orgânicos De Corrosão - Estudos Com Compostos Naturais Obtidos De Diversas Espécies De Mentas”. Tese (Doutorado Em Química) - Universidade Federal Do Rio Grande Do Sul, Porto Alegre - RS.
Guimarães, C. G., Siqueira, C. A., Costa, A. L. M. “Influência Do Caminho De Aquecimento Nas Propriedades Mecânicas De Um Aço 1020 Temperado A Partir De Temperaturas Intercríticas”. In: Congresso Brasileiro de Engenharia e Ciências dos Materiais, Porto de Galinhas, PE. Anais... Porto de Galinhas: CBECiMat, 2008. p.8891-8898
Heakal, F. E., Fouda, A. S., Radwan, M. S. “Some New Thiadiazole Derivatives as Corrosion Inhibitors for 1018 Carbon Steel Dissolution in Sodium Chloride Solution”. International Journal of Electrochemical Science, p. 3140-3163, 2011
Huet, F. , Nogueira, R.P. and Takenouti, H. “Aqueous Corrosion Reaction Mechanisms, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Vol 13ª”, ASM Handbook, ASM International, 2003, p 52–60.
Kodama, A. L., Hotsumi, T. N. “Investigação E Caracterização De Produtos Naturais Como Inibidores De Corrosão Atóxicos Para Aço Carbono Em Meio De Ácido Clorídrico”. São Paulo - SP: 2011. Trabalho de Conclusão de Curso - Escola Politécnica da Universidade São Paulo. Engenharia Química.
Mackey, E. D., Seacord, T. F. “Guidelines for Using Stainless Steel in the Water and Desalination Industries”. American Water Works Association, p.158-169, 2017.
Magalhães, L. R. “Contribuição Ao Estudo Da Erosão- Corrosão De Um Aço De Baixo Carbono Na Presença De Água Com 3,5% De Sal, Areia E Inibidor De Corrosão”. Uberlândia - MG: 2018 - Universidade Federal de Uberlândia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica.
Marcus P. “Introduction to Fundamentals of Corrosion Thermodynamics, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Vol 13A", ASM Handbook, ASM International, 2003, p 5.
Melo, L. S. “Estudo De Corrosão Localizada Dos Aços Inoxidáveis Em Sistemas De Resfriamento Industrial”. Rio de Janeiro - RJ: 2011. Trabalho de Conclusão de Curso - Escola Politécnica, Universidade Federal do Rio de Janeiro. Engenharia Metalúrgica.
Meraz, E. A., Codaro, E. N. et. al. “Análise Morfológica de Pites em aço Inoxidável Austenítico ABNT 304 submetidos à Exposição em Via Névoa Salina”. Cadernos UniFOA p. 33-41, 2011.
Mesquita, Thiago J; Chauveau, Eric; Mantel, Marc; Kinsman, Nicole; Nougueira, Ricardo P. Influence Of Mo Alloying On Pitting Corrosion Of Stainless Steels Used As Concrete Reinforcement. Metallurgy and materials: Inox 2010, Ouro Preto, p. 173-178, 2013.
Moreira, R. R. “Estudo da corrosão e inibição dos aços carbono AISI 1010, inoxidável AISI 316 e duplex UNS S31803 em meio de solução de íons cloreto”. Vitória - ES: 2014. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Espírito Santo. Programa de Pós Graduação Química.
NACE International “NACE Corrosion Engineer’s Reference Book”. 3 ed. Houston, 452p. 2002
Nunes, G. P. “Avaliação Eletroquímica do Aço Inoxidável 304L Após Diversos Processos de Soldagem”. Dourado - MS: 2016. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal da Grande Dourados. Programa de Pós Graduação em Química.
Pannoni, F. D. “Princípios da Proteção de Estruturas Metálicas em Situação de Corrosão e Incêndio” .4ed. 2007
Pereira, F. K. D. “Avaliação Da Ação Corrosiva De Diferentes Biodieseis Sobre O Aço AISI 316 Utilizando Métodos Eletroquímicos E Planejamento Estatístico”. Natal - RN: 2016. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande do Norte. Programa de Pós Graduação em Ciências e Engenharia Mecânica.
Roberge, P.R. Corrosion Engineering - Principles and Practice. Ed. McGraw-Hill Professional Publishing. 754p. 2008.
Rodrigues L. S., Valle, A. F, D’Elia E. “Biomass of Microalgae Spirulina Maxima as a Corrosion Inhibitor for 1020 Carbon Steel in Acidic Solution.” International Journal of ELECTROCHEMICAL SCIENCE. p.6169 – 6189, 2018.
Santos, R. D. M., “Investigação Da Corrosão Do Aço Carbono AISI 1020 Em Soluções De NaCl Utilizando Microscopía Óptica In Situ”. São Carlos - SP: 2016. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de São Carlos. Programa de Pós-graduação em Química.
Silva, F. N. “Avaliação De Aço Abnt 1020 Em Meio Salino Utilizando Inibidor Natural De Corrosão” Natal - RN: 2018. Tese (Doutorado). - Universidade Federal do. Programa de Pós- Graduação em Engenharia Mecânica.
Silverman, D.C. Aqueous Corrosion, Corrosion: Fundamentals, Testing, and Protection, Vol 13A, ASM Handbook, ASM International, p. 190–195, 2003.
Souza, A. R., Mota, D. P., Paula, S. R., Agostinho, S. M. L., Silva, M. M. P. “Medidas de Potencial de Circuito Aberto: Um Experimento Para o Ensino de Eletroquímica”. In: Sociedade Brasileira de Química (SBQ). 32a Reunião Anual da Sociedade Brasileira de Química, 2009.
Tridapalli, C. W. "Estudo Comparativo De Metodologias De Ensaios Acelerados De Corrosão Por Frestas Nas Ligas De Aço Inox AISI 430 E AISI 304". Florianópolis - SC: 2011 118f. Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina. Programa de Pós- Graduação em Engenharia Química.
Wika, S. F. “Pitting and Crevice Corrosion of Stainless Steel under Offshore Conditions”. Trondheim : 2012 . Thesis - Norwegian University of Science and Technology. Materials Chemistry and Energy Technology, Master.