Tubos de cobre fabricados com o material ASTM C12200 (99,9%Cu-0,015-0,040%P) são utilizados mundialmente no transporte de água potável. A maior causa de vazamentos nestas tubulações é a corrosão por pite, que usualmente estão relacionadas com a qualidade da água. Estudos recentes mostraram que vazamentos em tubos de cobre usados para transporte de água de rede pública ocorreram em decorrência da corrosão por pite, o que se deu em virtude da presença do íon cloreto originado do tratamento para a desinfecção da água. Outro parâmetro que pode influenciar a corrosão por pite é a condição de acabamento interno dos tubos. Os óleos lubrificantes usados no processo de fabricação de tubos de cobre contêm carbono e este forma um filme deletério após o recozimento destes tubos. Este filme cria condições na superfície interna para a formação de pilhas de ação local. O objetivo deste trabalho é investigar se o teor de cloreto de sódio no meio aquoso, e o acabamento superficial da superfície interna de tubos de cobre utilizados comercialmente para transporte de água (ABNT/NBR-13206), têm influência na resistência à corrosão destes tubos. A resistência à corrosão foi investigada por meio de ensaios eletroquímicos em soluções naturalmente aeradas com várias concentrações de cloreto de sódio, a 25 oC. A superfície interna dos tubos foi observada, antes e após os ensaios eletroquímicos, por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os tipos de acabamentos superficiais estudados foram: desengraxamento, jateamento e acabamento do processo final de fabricação (sem tratamento). Foi também construído um circuito fechado para estudar o efeito do acabamento superficial na resistência à corrosão sob condições mais próximas das encontradas na prática. O efeito do tratamento de recozimento do tubo em atmosfera inerte, que causa a recristalização da microestrutura e eliminação dos resíduos de óleo lubrificante, também foi avaliado. Os resultados indicaram que o mecanismo de corrosão em soluções com teores de cloreto entre 0,06 mol L-1 e 0,12 mol L-1 correspondeu ao de ataque localizado, enquanto que para a concentração de 0,6 mol L-1 prevaleceu o ataque generalizado. Os resultados do estudo do efeito do acabamento superficial indicaram que os tratamentos que reduzem o teor de carbono na superfície são benéficos à resistência à corrosão, mas este não é o único fator que afeta a resistência à corrosão. Outras características superficiais resultantes do tratamento da superfície também devem ser consideradas. Por exemplo, embora o jateamento cause a diminuição do teor de carbono na superfície dos tubos, o aumento de rugosidade produzido por este acabamento pode resultar em uma menor resistência à corrosão. Os tratamentos superficiais que produziram superfície com maiores resistências à corrosão foram aqueles que também produziram superfícies com menores teores de carbono, a saber, desengraxe e recozimento. / Copper tubes manufactured with C12200 ASTM (99.9% Cu-0015-0040% P) are used worldwide for potable water transport. The largest number of leakages in these tubes is due to pitting, usually related to the water quality, associated to the presence of chloride ions originated from water disinfecting treatment. The literature on the effect of chloride on the corrosion of copper pipelines is controversial. The finishing of the copper tubes inner might also influence pitting corrosion. The lubricating oils used in the manufacture of copper tubes contain carbon and a deleterious film might form during annealing. The objective of this study is to investigate the effect of sodium chloride content and the inner surface finishing of copper tubes used for water transport (ABNT/NBR-13206) on their corrosion resistance. The study was carried out by electrochemical tests in naturally aerated sodium chloride solutions at various concentrations, at 25 °C. The tubes inner surface was observed previous to and after the electrochemical tests by scanning electron microscopy (SEM). The effects of the following surface finishing were investigated: degrease, sand blasting, annealing and the surface without treatment. A loop was built to simulate the operational conditions of the tubes. Results indicated that the corrosion mechanism in chloride solutions with concentrations between 0.06 mol L-1 and 0.12 mol L-1 was localized attack, whereas in the 0.6 mol L-1 solution, generalized attack was the predominant mechanism. The results the surface finishing investigation indicated that the treatments that leads to carbon content reduction are beneficial to corrosion resistance. However, other features must also be considered. For instance, although sand blasting reduces the carbon content on the tubes surface, the increase in roughness due to this treatment decreases the corrosion resistance. The surface treatments that resulted in increased corrosion resistance were those that also resulted in lower carbon levels at the surface, namely degreasing and annealing.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta dissertação é modelado computacionalmente o processo de corrosão por pites em aço inoxidável. Foi implementado um programa computacional que modela a distribuição da concentração local de espécies agressivas, o grau de dano do filme passivo, a suscetibilidade a pites e a distribuição dos pites, com base no modelo de PUNCKT et al. [2004]. Como uma contribuição desta dissertação foi considerada uma dependência entre a concentração local de espécies agressivas e a corrente anódica simulada. Também foi considerada, como outra contribuição do presente trabalho, a existência de pites estáveis e o efeito determinístico decorrente das regiões de inclusões de MnS em aços inoxidáveis. A geração de pites sobre uma superfície metálica é modelada usando um processo randômico de nucleação de pites, e a solução do modelo matemático permite a visualização da superfície corroída. / In the present work a computational model of the pitting corrosion process in stainless steal is developed. A computational program was implemented for the determination of the distribution of the local concentration of aggressive species, the degree of the passive film damage, the susceptibility of pitting and the pitting distribution, based on the PUNCKT et al. [2004] model. As a contribution of the present work dependence between the local concentration of aggressive species and the simulated anodic current is considered. It was also considered, as another contribution, the existence of stable pits and the deterministic effect of regions of MnS inclusions in stainless steel. The generation of pits over a metallic surface is modeled using a random process of pits nucleation, and the mathematical model solution gives the corroded surface visualization.

Made available in DSpace on 2014-06-11T19:34:59Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 2004Bitstream added on 2014-06-13T20:27:46Z : No. of bitstreams: 1 ribeiro_rb_dr_guara.pdf: 6899626 bytes, checksum: 243c390b34b8f55eaccd7334a877efe4 (MD5) / Este projeto de pesquisa teve como objetivo estudar toda evolução que governa o crescimento, distribuição e classificação dos pites em aços inoxidáveis austeníticos ABNT 304 e 310S obtidos no estado como recebido e tratados, submetidos a diferentes tempos de exposição em névoa salina. A originalidade deste trabalho baseou-se no desenvolvimento de uma técnica para caracterização morfológica e da corrosão localizada associando com os aspectos de descrição de formas, tamanho, parâmetros específicos e populacionais. O aço inoxidável 304 apresentou morfologia irregulares > região de transição A> cônicos >hemisféricos > região de transição B, sendo que irregulares e região de transição A em maiores quantidades no sistema. Na liga tratada a cada tempo de exposição, a quantidade de pites é da mesma ordem, ou seja, região de transição A, irregulares, cônicos, hemisféricos, região de transição B, sendo que os pites na região de transição A e irregulares estão presentes em maior quantidades no sistema. O aço inoxidável 310S, como recebido, exibiu a seguinte morfologia: pites hemisféricos > região de transição A > região de transição B > irregulares > cônicos, sendo que os pites estão presentes em maiores quantidades em: hemisféricos e região de transição A. A quantidade de pites na liga tratada a cada tempo de exposição é da mesma ordem: região de transição B > hemisféricos > região de transição A > cônicos >irregulares. O aço inoxidável 304 apresentou maior resistência à corrosão por pite do que o aço inoxidável 310S, e também diferenças na distribuição, classificação e mediana dos tamanhos dos pites, conforme os resultados obtidos na avaliação estatística da superfície e perfis dos mesmos. / This research project has had as objective to study all evolution that governs the growth, distribution and classification of pits in ABNT 304 and 310S austenitic stainless steels obtained in the state as receveid and treated, submitted to different times of exposition in saline mist. The originality of this work has been based on the development of a technique for morphologic characterization and of located corrosion associating with the shape description, size specific and population parameters. The 304 stainless steel has presented the following morphology: irregular > transition region A > conic > hemispherical > transition region B, in which irregular and transition region A > are in larger amounts in the system. In the treated alloy at each exposition time, the pits amount is at the same order, in other words, transition region A, irregular, conic, hemispherical, transition region B, in which the pits in the transtion region A and irregular are present in larger amounts in the system. The 310S stainless steel, as receveid, has exhibited the following morphology: hemispherical pits > transition region A > transtion region B > irregular > conic, in which the pits are present in large amounts in: hemispherical pits and transition region A. The pits amount in the treated alloy at each time of exposition has the same order: transition region B > hemispherical > transition region A > conic> irregular. The 304 stainless steel has presented pit corrosion resistance larger than the 310S stainless steel, and also differences in the distribution, classification and pits sizes medium, according to the results obtained in the statistical evaluation of their surface and profiles.

Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico / Nesta dissertação é modelado computacionalmente o processo de corrosão por pites em aço inoxidável. Foi implementado um programa computacional que modela a distribuição da concentração local de espécies agressivas, o grau de dano do filme passivo, a suscetibilidade a pites e a distribuição dos pites, com base no modelo de PUNCKT et al. [2004]. Como uma contribuição desta dissertação foi considerada uma dependência entre a concentração local de espécies agressivas e a corrente anódica simulada. Também foi considerada, como outra contribuição do presente trabalho, a existência de pites estáveis e o efeito determinístico decorrente das regiões de inclusões de MnS em aços inoxidáveis. A geração de pites sobre uma superfície metálica é modelada usando um processo randômico de nucleação de pites, e a solução do modelo matemático permite a visualização da superfície corroída. / In the present work a computational model of the pitting corrosion process in stainless steal is developed. A computational program was implemented for the determination of the distribution of the local concentration of aggressive species, the degree of the passive film damage, the susceptibility of pitting and the pitting distribution, based on the PUNCKT et al. [2004] model. As a contribution of the present work dependence between the local concentration of aggressive species and the simulated anodic current is considered. It was also considered, as another contribution, the existence of stable pits and the deterministic effect of regions of MnS inclusions in stainless steel. The generation of pits over a metallic surface is modeled using a random process of pits nucleation, and the mathematical model solution gives the corroded surface visualization.

[pt] Atualmente, pesquisas envolvendo metais e suas ligas têm como um de seus objetivos o controle microestrutural, como forma de aprimorar as propriedades de interesse, para as aplicações desejadas. Um fator importante que possui influência nas propriedades dos materiais policristalinos são os tipos, e distribuições de contornos de grãos e/ou de fase. A aplicação de processos que envolvam altas temperaturas, como tratamentos térmicos ou processos de soldagem, podem levar a transformações de fase, as quais modificam a cristalografia, composição química, distribuição e tamanho dos grãos. Os aços inoxidáveis duplex são ligas bifásicas constituídas de proporções aproximadamente iguais de ferrita e austenita pertencentes ao sistema Fe-Cr-Ni. Essa estrutura bifásica combina elevada resistência, boa tenacidade e excelente resistência à corrosão. Devido à essas excelentes propriedades são utilizadas em vários setores industriais como: indústrias químicas, petroquímicas, de petróleo e gás, e de construção naval. Incrementos na concentração de Cr e Ni nestes aços levam a formação de duas novas classes, os aços super e hiper duplex, cujas propriedades são semelhantes aos aços duplex, porém superiores. Neste caso, devido ao aumento no teor dos elementos de liga os processos de soldagem podem levar a formação de fases intermetálicas e/ou precipitados, as quais são deletérias as propriedades dos aços, facilitando o processo de corrosão. Muitas das transformações no estado sólido que ocorrem nos aços, seguem determinadas relações de orientação cristalográfica. Essas relações descrevem as interfaces de baixa energia que determinam os processos de nucleação e crescimento de novas fases. Portanto a determinação das relações de orientação presente nos aços duplex, super-duplex e hiper-duplex, a partir de transformações de fase obtidas em condições de equilíbrio e paraequilíbrio foram estudadas com a intenção de correlacionar com a susceptibilidade à corrosão por pites. Foram estudados os aços UNS S32205, UNS S32750 e UNS S33207, respectivamente pertencendo as classes duplex, super e hiperduplex A determinação das relações de orientação e fração de fases foi obtida por difração de elétrons retroespalhados (Electron Backscattering Diffraction - EBSD). A composição química das fases foi obtida por Espectroscopia de Energia Dispersiva (Energy Dispersion Spectroscopy - EDS). Estes dados foram correlacionados com os resultados obtidos após testes de corrosão ASTM G-48. Para todos os aços se observa a tendência do aumento da relação de orientação KS após submissão aos ciclos térmicos. No entanto, para as condições estudadas não foi encontrada uma correlação clara entre a presença da orientação KS com a formação de pites na ferrita. / [en] Currently, research involving metals and their alloys has microstructural control as one of its objectives, to improve the properties of interest, for the desired applications. An important factor that influences the properties of polycrystalline materials are the types and distributions of grain and/or phase boundaries. The application of processes involving high temperatures, such as heat treatments or welding processes, can lead to phase transformations, which modify the crystallography, chemical composition, distribution and size of the grains. Duplex stainless steels are biphasic alloys made up of approximately equal proportions of ferrite and austenite belonging to the Fe-Cr-Ni system. This two-phase structure combines high strength, good toughness and excellent corrosion resistance. Due to these excellent properties, they are used in various industrial sectors such as: chemical, petrochemical, oil and gas, and shipbuilding industries. Increases in the concentration of Cr and Ni in these steels lead to the formation of two new classes, super and hyper duplex steels, whose properties are like duplex steels, but superior. In this case, due to the increase in the content of alloying elements, the welding processes can lead to the formation of intermetallic phases and/or precipitates, which are deleterious to the properties of the steels, facilitating the corrosion process. Many of the solid-state transformations that occur in steels follow certain crystallographic orientation relationships. These relationships describe the lowenergy interfaces that determine the processes of nucleation and growth of new phases. Therefore, the determination of orientation relationships presents in duplex, super-duplex and hyper-duplex steels, from phase transformations obtained under equilibrium and paraequilibrium conditions, were studied with the intention of correlating with the susceptibility to pitting corrosion. The UNS S32205, UNS S32750 and UNS S33207 steels were studied, respectively belonging to the duplex, super and hyperduplex classes. of the phases was obtained by Energy Dispersion Spectroscopy (EDS). These data were correlated with the results obtained after ASTM G-48 corrosion tests. For all steels, there is a trend towards an increase in the KS orientation ratio after submission to thermal cycles, however no clear correlation between the presence of the KS orientation and the formation of pits in the ferrite was found.