Corrosão por fendas ou fendas no aço inoxidável: causas e prevenção

O aço inoxidável é especificado pela sua resistência à corrosão,mas o termo "inóxido de cobre" descreve uma família de ligas com diferentes graus de resistência, não um material imune à corrosão em todas as condiçõesDois dos mecanismos de corrosão localizada mais significativos que afectam o aço inoxidável em serviço são:corrosão por furosecorrosão de fissurasAmbos são formas de ataque localizado que podem causar falha de componentes com perda de metal relativamente pequena,torná-los difíceis de detectar por inspecção visual e potencialmente mais perigosos do que a corrosão uniforme, que progride previsível e visivelmente.

Equipamento de aço inoxidável instalado em ambientes que contenham cloreto ∙ exposição atmosférica costeira, processamento químico, sistemas de água do mar,ou até mesmo nas ambientes de piscinas interiores, pode desenvolver corrosião por fendas ou fissuras, apesar de satisfazer os requisitos de composição química e propriedades mecânicas da categoria especificada.Isto porque a corrosão localizada é influenciada não só pela composição da liga, mas também porconcentração de cloreto, temperatura, pH, disponibilidade de oxigénio, condição da superfície e geometria dos componentes.A escolha correta do grau é necessária, mas pode não ser suficiente ‡ as práticas de design, fabricação e manutenção são igualmente importantes.

1. Comparação rápida: Poços versus Corrosão por Fenda

Intuição chave:A perfuração é principalmente uma interação material-ambiente. O filme passivo falha quando a resistência à perfuração da liga é inadequada para o nível e a temperatura do cloreto. Crevice corrosion is a geometry-driven problem — even grades with adequate pitting resistance on exposed surfaces can suffer attack within a crevice where the local environment becomes more aggressive than the bulk environmentEsta distinção tem implicações directas para a selecção de graus e para a prática de conceção.

2O que é a corrosão por poços?

A corrosão por poços é uma forma de ataque extremamente localizado que resulta em pequenas cavidades ou buracos na superfície do aço inoxidável.camada superficial auto-reparadora que confere à resistência à corrosão do aço inoxidável é localmente interrompida e não pode repassificar devido à presença de íons agressivos, mais comumente cloretos.

Como o pitching inicia e se propaga

1. Desagregação do filme passivo:Os íons de cloreto (Cl−) adsorvem no filme passivo em pontos fracos, inclusões, limites de grãos, arranhões na superfície ou áreas de variação de composição local e perturbam a camada de óxido.
2. Iniciação do poço:Uma vez que o filme passivo é penetrado localmente, o metal base exposto torna-se anódico em relação à superfície passiva circundante, que permanece catódica.Isto cria uma pequena célula galvânica anodo / catodo grande, concentrando a corrente de corrosão no local do poço.
3. Propagação no poço:Dentro do poço, a dissolução do metal libera íons metálicos carregados positivamente.Produzindo ácido clorídrico e reduzindo o pH dentro do poço para valores tão baixos quanto 1 ‰ 2Este ambiente ácido e com alto teor de cloreto impede a re-sivação e acelera a dissolução do metal, um processo autocatalítico que conduz o poço mais fundo.
4. Consequência da falha:Um único poço pode penetrar através de uma parede de tubo ou concha do tanque, causando vazamento ou falha, enquanto a superfície circundante parece essencialmente intacta.Isto faz com que o furo seja mais perigoso do que a corrosão uniforme, onde o afinamento das paredes é gradual e detectável pela medição da espessura.

Fatores que influenciam a corrosão de poços

• Concentração de cloreto:Os níveis mais elevados de cloreto aumentam o risco de furos. Mesmo baixas concentrações de cloreto podem causar furos se a qualidade de aço inoxidável não tiver resistência suficiente à furosidade para a temperatura.
• Temperatura:A sensibilidade à perfuração aumenta com a temperatura. A temperatura crítica de perfuração (CPT) é a temperatura acima da qual a perfuração começa para um determinado grau e ambiente de cloreto.Um grau que resiste a um aglomerado a temperatura ambiente pode aglomerar-se a 50°C na mesma concentração de cloreto.
• pH:Os ambientes de baixo pH aumentam o risco de fossação, tornando a re-ressivação mais difícil.
• Condições de estagnação:As condições de estagnação ou de baixo fluxo permitem que os íons agressivos se concentrem na superfície e impeçam a diluição da química local do poço, aumentando o risco de poços em comparação com as condições de fluxo.

PREN: Uma medida quantitativa da resistência ao furamento

O número equivalente de resistência à corrosão por ruptura (PREN) fornece uma medida comparativa da resistência de uma classe de aço inoxidável à corrosão por ruptura com base na sua composição de liga:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

O cromo (Cr) forma o filme passivo. O molibdênio (Mo) estabiliza o filme passivo e melhora sua resistência ao ataque do cloreto.O nitrogénio (N) é particularmente eficaz na melhoria da resistência ao furamento, reflectida no seu elevado coeficiente de 16.

Valores PREN aproximados para os graus comuns:

• 304/304L:PREN ~ 18 20 Resistência limitada aos cloretos; adequado para água doce e exposição moderada à atmosfera.
• 316/316L:PREN ~ 24 26 ¢ Melhor resistência ao cloreto a partir de ~ 2% Mo; padrão para exposição à atmosfera costeira e marinha.
• Duplex 2205:PREN ~ 34 36 Boa resistência ao cloreto; adequado para água do mar e muitos ambientes químicos.
• Super Duplex 2507:PREN ~ 40 ‡ 43 ‡ Alta resistência ao cloreto; especificado para água do mar agressiva, offshore e serviços químicos severos.

Utilização prática do PREN nos contratos públicos:O PREN ajuda a comparar a resistência relativa a furos de diferentes graus, mas é uma orientação, não uma garantia de serviço livre de corrosão.A resistência real à perfuração numa aplicação específica depende da concentração de cloretoO PREN deve ser utilizado como uma ferramenta de triagem para selecção de grau restrito, seguido de avaliação em relação às condições de serviço específicas.

3- O que é a corrosão de fissuras?

A corrosão da fenda é um ataque localizado que ocorre dentro de espaços estreitos e protegidos, onde o ambiente local pode se tornar significativamente mais agressivo do que o ambiente em massa fora da fenda.É mais insidioso do que o furo, porque ataca o aço inoxidável em locais que estão escondidos da inspeção visual, dentro de juntas de parafusos, sob depósitos e em espaços de flange e podem afetar as qualidades que resistem a furar em superfícies expostas no mesmo ambiente de granel.

O mecanismo de corrosão da fenda

1. Depleção de oxigénio:Dentro de uma lacuna estreita, o volume limitado de eletrólito fica esgotado de oxigênio dissolvido à medida que a reação catódica normal (redução de oxigênio) consome o oxigênio disponível.O interior da fenda fica com pouco oxigênio em relação ao exterior, criando uma célula de concentração de oxigénio.
2. Acidificação:A dissolução do metal dentro da fenda libera íons metálicos que se hidrolisam, produzindo íons hidrogênio e reduzindo o pH.A geometria restrita impede que a solução ácida se misture com o eletrólito a granel, e o pH dentro da fenda pode cair para 1 ¢ 2.
3. Migração de cloretos:Para manter a neutralidade da carga, os íons cloreto (Cl−) do eletrólito a granel migram para a fenda, concentrando ainda mais o ambiente agressivo dentro do espaço confinado.
4. Propagação autocatalítica:A combinação de baixo pH e alta concentração de cloreto no interior da fenda impede a re-sivação da superfície de aço inoxidável.O ataque continua a propagar-se enquanto a geometria da fenda mantém o ambiente diferencial entre o interior e o exterior.

Localizações comuns de fissuras em equipamentos de aço inoxidável

• Sub-juntas e vedações de ligações de flanges
• Outros aparelhos para máquinas de lavar ou de limpar
• Características dos flancos, em especial da zona de assento da junta
• Sob depósitos de superfície, escamas ou impurezas ̇ uma forma às vezes chamada corrosão sob depósito
• Soluções de fundição, de fundição por penetração parcial, e juntas de perna
• Conexões roscadas e interfaces de fixação
• Trapaças de água estagnada criadas por um mau projeto de drenagem

Importância dos contratos públicos e da concepção:Mesmo as classes de alta liga com altos valores de PREN, como o super duplex 2507,pode sofrer corrosão por fendas se a geometria da fenda for suficientemente apertada e o ambiente for suficientemente agressivo (alto teor de cloreto), temperatura elevada). The critical crevice corrosion temperature (CCCT) for a given grade is typically lower than its critical pitting temperature (CPT) — meaning crevice corrosion initiates more readily than pitting for the same material and bulk environmentÉ por isso que a prevenção da corrosão nas fissuras é, em primeiro lugar, uma responsabilidade de conceção e fabrico, não apenas um problema de selecção de materiais.

4Corrosão por fendas vs. fendas: principais diferenças

A distinção prática para os contratos públicos:A eliminação de fossa é abordada principalmente através da selecção de grau escolher um grau com PREN adequado para a concentração de cloreto e a temperatura do ambiente de serviço.A corrosão da fenda é abordada tanto através da seleção do grau como do design. Eliminar a geometria da fenda sempre que possível, e quando as fissuras forem inevitáveis (flancas de junta, juntas de parafusos), especificar um grau com resistência à corrosão das fissuras suficiente para as condições de serviço.No entanto, conservador, não pode compensar um projeto que cria condições de fenda agressivas.

5. Graus de aço inoxidável e resistência à corrosão localizada

Diferentes tipos de aço inoxidável oferecem uma resistência progressivamente maior à corrosão por fendas e fissuras, principalmente através do aumento do teor de molibdênio e nitrogénio.A selecção de um grau adequado envolve a correspondência da resistência à corrosão da liga com a concentração esperada de cloreto, temperatura e gravidade das fendas do ambiente de serviço:

Orientações para os contratos públicos:Nenhum tipo de aço inoxidável é universalmente à prova de corrosão.Considerando se existem condições de fenda no desenho. grau de especificação excessiva (por exemplo, super duplex 2507 para uma aplicação interior) adiciona custo sem benefício de segurança. grau de especificação inferior (por exemplo,304 para uma instalação costeira) cria um risco de corrosão que pode exigir uma reparação ou substituição dispendiosa.A selecção do grau deve basear-se nas condições ambientais específicas e não numa especificação por defeito.

6Métodos de prevenção: Material, conceção e fabricação

A prevenção da corrosão por fendas e fissuras requer uma abordagem integrada que abranja a selecção de materiais, a concepção dos equipamentos e as práticas de fabrico e manutenção.A excelência numa área não compensa a fraqueza noutra..

Seleção de material

• Seleccionar a classificação por PREN em relação ao ambiente de cloreto:Os níveis mais elevados de PREN proporcionam maior resistência à corrosão por fendas e fissuras.e pH do ambiente de serviço.
• Considere a temperatura na selecção do grau:Um grau que funcione adequadamente à temperatura ambiente pode sofrer um ataque de fenda a 40°C ou 60°C no mesmo ambiente de cloreto.O nível admissível de cloreto para um determinado grau diminui com o aumento da temperatura.
• Fabricação a partir de produtos de borracha ou de borrachaAs classes de baixo teor de carbono reduzem o risco de sensibilização (precipitação de carburo de cromo) na zona de solda afectada pelo calor,que criariam áreas localizadas de cromo empobrecido suscetíveis à corrosão intergranular, além de furar.

Melhorias no projeto

• Elimine as fissuras desnecessárias:Use conexões soldadas por botão em vez de flanges de parafusos sempre que possível.
• Projeto para drenagem:Evite superfícies horizontais, pernas mortas e bolsões onde a água que contém cloreto possa se acumular e se concentrar por evaporação.
• Selecionar os materiais das juntas e os desenhos dos assentos:Os materiais de junta não absorventes reduzem o volume de eletrólito preso na interface junta-metal. A compressão adequada da junta minimiza o volume da fenda sem criar novos caminhos de vazamento.
• Evitar condições de fluxo estagnado:Manter uma velocidade de fluxo suficiente nas tubulações e recipientes para evitar o acúmulo de depósitos contendo cloreto nas superfícies de aço inoxidável.

Fabricação e manutenção

• Prática adequada de solda:Utilize procedimentos de soldagem qualificados com metal de preenchimento adequado, controle de entrada de calor e blindagem de gás inerte.Remova a tonalidade de calor da solda(a camada de óxido colorido adjacente às soldas) por decapagem, uma vez que a camada empobrecida de cromo sob a tonalidade térmica é suscetível a corrosão localizada.
• Acessórios para automóveis e veículos automóveisO decapagem química remove a escama da solda, a tonalidade térmica e os contaminantes da superfície.Ambos são essenciais para a resistência à corrosão em equipamentos fabricados em aço inoxidável.
• Limpeza da superfície:Os depósitos criam condições de fissura abaixo do depósito e podem concentrar cloretos na superfície do metal.
• Programa de inspecção:Para serviços críticos, a inspecção periódica de locais propensos a fissuras (flanges, áreas de juntas) e a inspecção visual da formação de poços em superfícies expostas permitem a detecção precoce antes de ocorrer uma falha.

A estratégia de prevenção mais eficaz combina os três elementos: a qualidade correta para o ambiente, um projeto que minimize as fissuras e as condições de estagnação,e práticas de fabrico e manutenção que preservem a película passivaUm grau elevado de PREN especificado num projeto cheio de fissuras estagnadas sem tratamento de superfície pós-soldas não é uma solução de corrosão, é um risco de corrosão adquirido a um preço premium.

7Erros comuns de compra

1Selecção de 304/304L para ambientes que contenham cloreto.304 não contém molibdênio e tem um PREN baixo (~ 18 ¢ 20), tornando-o suscetível a corrosão por fendas e fissuras em ambientes que contenham cloretos ¢ incluindo atmosferas costeiras, exposição a sal desglaçante,e muitos fluidos de processo industrialPara qualquer aplicação com exposição conhecida a cloretos, deve ser avaliada a liga 316/316L ou uma liga superior.

2Supondo que o 316/316L possa resistir a todas as condições de água do mar.O 316L proporciona uma boa resistência à exposição atmosférica costeira, mas pode sofrer corrosão por fendas em condições de água do mar quente e estagnada, particularmente dentro de lacunas de flange, sob juntas,e em outras geometrias de fissurasPara os serviços de imersão em água do mar ou aplicações em zonas de salpicos, deve ser avaliado o duplex 2205 ou o super duplex 2507.

3Ignorar os riscos de concepção de fissuras ao especificar a qualidade do material.A especificação de um grau de liga elevada num projeto que crie condições de fenda severas (flancas mal concebidas, bolsas estagnadas, ligações roscadas no fluido de processo) pode não impedir a corrosão das fendas.A selecção dos materiais e a revisão do projecto devem proceder em conjunto, não sequencialmente.

4. Selecção da qualidade baseada apenas no custo do material sem avaliação do risco de corrosão.A diferença de custo entre 304L e 316L para um determinado componente é modesta em relação ao custo de falha prematura, substituição e tempo de inatividade.Uma seleção de grau baseada apenas no menor custo do material que resulta em falha de corrosão é uma falsa economia.

5Não especificado tratamento de superfície pós-fabricação.A tintura térmica da solda no aço inoxidável não é cosmética ∙ a camada empobrecida de cromo sob a tintura é suscetível a corrosão localizada.A decapagem e a passivação pós-soldas devem ser especificadas como parte do âmbito de fabrico dos equipamentos de aço inoxidável em serviço corrosivo..

6Omitir a certificação de materiais (MTC) da ordem de compra.Para aplicações críticas para a corrosão, deve verificar-se a composição química do material.1 O MTC fornece provas documentadas de que a composição química do material tal como fornecido cumpre os requisitos de grau especificadosO teor de molibdênio, em especial, deve ser verificado para as classes 316L e duplex, de que depende a resistência ao furamento.

7. Ordenamento por denominação comum de grau sem especificar requisitos de composição química.O "316L" define uma gama de composições admissíveis. Os espécimes na extremidade inferior da gama admissível de molibdênio (~ 2,0%) têm PREN mensurável menor do que os espécimes na faixa média a superior (~ 2,5%).Para as condições de serviço de cloreto limite, considerar a especificação de um teor mínimo de molibdênio dentro do intervalo admissível da categoria, se as condições de serviço o justificarem.

8Guia de selecção de materiais por ambiente

Importante:Este quadro fornece orientações gerais. A selecção do grau para condições de serviço específicas deve basear-se na concentração de cloreto, na temperatura de funcionamento, no pH, na presença de geometrias de fissuras,e códigos e normas aplicáveisSe tiver dúvidas quanto à adequação de um determinado grau para um ambiente corrosivo, consulte o fornecedor de material ou um engenheiro de corrosão com as condições de serviço específicas documentadas.

9Como a Shangyou apoia o fornecimento de materiais resistentes à corrosão

A Shaanxi Shangyou Stainless Steel Co., Ltd. fornece produtos de aço inoxidável em graus que oferecem uma gama de resistência à corrosão de fendas e fissuras para diferentes ambientes de serviço.Os produtos estão disponíveis em 304/304L, 316/316L, duplex 2205 e super duplex 2507, e incluem folhas, chapas, bobinas, tubos, tubos, barras e perfis estruturais.

• Conformidade ASTM:Produtos fornecidos de acordo com as normas ASTM aplicáveis (A240, A312, A276, A479, A790) com verificação completa.
• EN 10204 3.1 MTC:Composição química, incluindo teor de cromo, níquel, molibdênio e nitrogénio, documentada como norma para a verificação PREN.
• Ensaios de PMI:Identificação positiva do material disponível mediante pedido para verificação do grau e da composição.
• Apoio técnico:Auxílio na seleção do grau para o serviço corrosivo, comparação do PREN e preparação das especificações dos materiais.
• Documentação de exportação:Documentação completa de envio e certificação para contratos internacionais.

Ajudamos os clientes a especificar o grau correto para o seu ambiente de corrosão porque o custo do grau errado é pago no serviço, não na ordem de compra.

Perguntas Frequentes

1Qual é a diferença entre a corrosão por fenda e fenda no aço inoxidável?
A corrosão por poços é um ataque localizado a superfícies expostas, iniciado pela quebra do filme passivo em pontos isolados, tipicamente desencadeado por íons cloreto.A corrosão por fendas é um ataque localizado dentro de espaços confinados (lacunas), sob juntas, juntas de parafusos) onde o esgotamento de oxigénio cria um ambiente local agressivo que impede a reversificação.A construção de poços é principalmente um problema material-ambiental resolvido através da selecção de grausA corrosão por fendas é, em primeiro lugar, um problema de concepção, podendo ser iniciada mais facilmente do que a corrosião por fendas para o mesmo material e ambiente de granulação.e a prevenção baseia-se na eliminação de fissuras através do projeto ou na seleção de um grau com resistência suficiente à corrosão das fissuras quando as fissuras são inevitáveis.

2Porque é que o aço inoxidável se encontra em ambientes de cloreto?
Os íons de cloreto são pequenos, móveis e quimicamente agressivos em relação ao filme passivo de óxido de cromo que protege o aço inoxidável.arranhões na superfície , impedir a sua reparação (repassivação) e criar uma pequena célula de ânodo/grande cátodo onde o metal exposto se dissolve rapidamente em um poço.e cloretos migram para manter a neutralidade de carga, criando um ambiente ácido e com alto teor de cloreto que empurra o poço mais fundo.

3. O que é o PREN e como é utilizado na selecção de aço inoxidável?
A "produção" de "substâncias químicas" que contenham uma quantidade de "substâncias químicas" superior a 1 g/m2 e que contenham uma quantidade de "substâncias químicas" superior a 1 g/m2 ou que contenham uma quantidade de "substâncias químicas" superior a 1 g/m2 ou que contenham uma quantidade de "substâncias químicas" superior a 1 g/m2.O PREN fornece uma medida comparativa da resistência de um grau à corrosão por fossaçãoValores aproximados: 304 ~ 18 ¢ 20, 316 L ~ 24 ¢ 26, duplex 2205 ~ 34 ¢ 36, super duplex 2507 ~ 40 ¢ 43.A resistência real à perfuração numa aplicação específica depende da concentração de cloreto, temperatura, pH e condição da superfície.

4O aço inoxidável 316L pode ser usado na água do mar?
O 316L é adequado para exposição à atmosfera costeira (estruturas ao ar livre perto do mar), mas é suscetível à corrosão por fendas no serviço de água de mar imersa, em especial em condições quentes ou estagnadas,em flanges com juntasPara sistemas de tratamento de água do mar, trocadores de calor que utilizam água do mar e estruturas marinhas imersas,duplex 2205 ou super duplex 2507 são tipicamente especificados para fornecer uma resistência adequada à corrosão por fendasO grau específico deve ser selecionado com base na temperatura esperada da água do mar, nas condições de fluxo e na gravidade da fenda.

5Como é possível evitar a corrosão por fissuras nos equipamentos de aço inoxidável?
A prevenção combina conceção e selecção de materiais: eliminação de fendas desnecessárias através de ligações soldadas por botões em vez de flanges, conceção para drenagem completa,selecionar materiais de juntas não absorventes, evitar ligações roscadas em contacto com o fluido de processo e quando as fendas são inevitáveis,Selecionar um grau com resistência à corrosão suficiente para as condições de fenda (normalmente um nível PREN superior ao que seria selecionado apenas para a resistência à fenda)O decapagem e a passivação pós-soldagem e a limpeza regular para remover depósitos reduzem ainda mais o risco.

6O acabamento da superfície afeta a resistência à corrosão das fendas e fissuras?
O acabamento da superfície não altera a química da liga e, portanto, não altera a resistência à corrosão inerente baseada em PREN.superfícies mais ásperas (não.1, terra grosseira) retêm mais depósitos e fornecem mais locais de iniciação do que superfícies mais lisas (2B, BA, polidas).Tinta térmica da solda e contaminação da superfície da fabricação são fatores muito mais significativos do que a designação de acabamento da fábricaO decapagem e a passivação pós-fabricação são os tratamentos de superfície críticos para a resistência à corrosão, independentemente do acabamento da superfície inicial.

7O aço inoxidável 304 é adequado para uso ao ar livre?
O 304/304L é adequado para uso ao ar livre em ambientes rurais, urbanos e industriais moderados, onde a exposição ao cloreto é baixa.Não é recomendado para ambientes costeiros (a vários quilómetros do mar), zonas com exposição a sal desglaçante, ou ambientes industriais com produtos químicos que contenham cloreto no ar. Para estes ambientes, deve ser especificado o 316L.A categoria de corrosão atmosférica (ISO 9223) para o local específico pode orientar a selecção entre 304L e 316L.

8Por que o molibdênio é importante para a resistência à corrosão do aço inoxidável?
O molibdênio (Mo) estabiliza o filme de óxido de cromo passivo e melhora a sua resistência à degradação por íons cloreto, aumentando diretamente a resistência à corrosão de fendas e fissuras.Na fórmula PRENO molybdeno é ponderado em 3,3 vezes a sua percentagem, refletindo o seu efeito significativo.,e por que as qualidades duplex e super duplex com maior teor de molibdênio proporcionam uma resistência progressivamente maior à corrosão localizada induzida por cloreto.

9Quais as práticas de fabrico que aumentam o risco de corrosão por fendas e fissuras?
O risco de corrosão mais significativo relacionado com a fabricação é a incapacidade de remover a tonalidade térmica da soldagem.O óxido colorido adjacente às soldas é subjacente por uma camada de cromo empobrecido que é suscetível a corrosão de furos e fissurasOutras práticas de alto risco incluem: o uso de ferramentas de aço carbono que incorporam partículas de ferro na superfície inoxidável (criando locais de iniciação de ferrugem), não passivando após a fabricação,deixando a superfície contaminada por moagem ou usinagem, e a criação de fendas devido a um mau ajuste de juntas de parafusos ou juntas de junta.A decapagem e a passivação pós-fabricação devem ser especificadas como um requisito-padrão para os equipamentos de aço inoxidável em serviço corrosivo..

10O que deve um comprador verificar no MTC quando o aço inoxidável é especificado para serviço corrosivo?
Verifique o teor de cromo, molibdênio e nitrogênio em relação à faixa de composição do grau especificado.0 ¢ 3No caso dos tipos duplex e super duplex, verificar se todos os elementos-chave (Cr, Mo, N, Ni) cumprem os requisitos do grau.O PREN pode ser calculado a partir dos valores MTC para confirmar que a composição tal como fornecida atende ao nível de resistência à ruptura esperadoPara o serviço de corrosão crítica, considerar a especificação de um teor mínimo de molibdênio dentro da gama de grau se as condições de serviço limitantes o justificarem.