DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE CORROSÃO DOS AÇOS AISI 1020, 304L, 316L E SAF

4.2.1 DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE CORROSÃO DOS AÇOS AISI 1020, 304L, 316L E SAF 2205 NO EFLUENTE E NAS SOLUÇÕES DE NAOH, H2SO4 E H2O2 EM CONDIÇÕES ESTACIONÁRIAS

No estudo foram ensaiados aços AISI 1020, 304L e SAF 2205 cedidos pela empresa, retirados de material de estoque para manutenção e de aço AISI 316L proveniente de amostra da tubulação da planta de ultrafiltração.

Para confecção dos eletrodos foram cortados corpos de prova de cada metal em pedaços de cerca de 5 x 10 x 3 mm. As regiões de metal base, zona fundida e zona termicamente afetada foram separadas a partir do tubo de aço 316L, sendo delimitadas visualmente. Cada corpo de prova foi medido utilizando um micrômetro para determinação das áreas superficiais de cada eletrodo. Na face oposta foi feito um corte para fixar o fio de cobre responsável pela conexão na célula eletroquímica. Em seguida os corpos de prova foram embutidos em resina epóxi (LOCTITE®- DUREPÓXI) ou em resina de poliéster insaturada de marca RHAI®, sendo adicionadas 20 gotas de catalisador para 100 ml da resina e um tempo de cura de 24 horas, configurando-se como os eletrodos de trabalho.

Os eletrodos foram ensaiados em uma célula eletroquímica de três eletrodos, sendo utilizado como contra-eletrodo um fio de platina na forma de espiral cuja área geométrica foi de 6,28 cm2; um eletrodo de referência do tipo calomelano saturado (ECS) e o eletrodo de trabalho. Quando utilizadas soluções de peróxido de hidrogênio como eletrólito, o contra-eletrodo de platina foi substituído por um contra- eletrodo de grafite.

Para cada ensaio a célula eletroquímica, com capacidade de 30 mL, foi preenchida com um eletrólito e os três eletrodos foram mergulhados nas soluções, em condições estacionárias, a 250C e aeradas. Foram utilizados como eletrólitos o próprio efluente a ser tratado na planta de UF fornecido pela empresa, e soluções dos compostos utilizados como soluções de limpeza, sendo o NaOH e o H2SO4

preparados a partir de reagente grau P.A. e o peróxido de hidrogênio preparado a partir de amostra de reagente para uso industrial fornecido pela empresa a uma concentração de 35%. As concentrações das soluções utilizadas nos ensaios são mostradas na tabela 4.1. As concentrações usadas para as soluções de NaOH,

H2SO4 e H2O2 foram empregadas na planta de ultrafiltração durante os

procedimentos de lavagem, exceto para o H2SO4 0,1 mol/L que foi utilizado como

padrão de comparação. A temperatura dos eletrólitos foi mantida constante em 250C pela circulação de água por uma camisa de termostatização da célula eletroquímica, através de um banho termostatizante da marca Brookfield, modelo TC 501.

Tabela 4.1 - Concentrações das soluções utilizadas nos ensaios eletroquímicos.

Soluções Concentrações

Efluente Conforme fornecido pela empresa

H2SO4 0,012 mol/L H2SO4 0,1 mol/L NaOH 500 mg/L H2O2 5,0 g/L H2O2 10,0 g/L Fonte: O Autor.

Para cada ensaio o eletrodo a ser usado foi lixado com lixa 600, lavados com água destilada e seca em papel macio e neutro e imediatamente colocado na célula eletroquímica e conectado para o início do ensaio. Esse procedimento foi repetido para cada eletrodo em estudo nos diferentes eletrólitos citados na tabela 4.1.

A célula eletroquímica foi conectada a um potenciostato/galvanostato da marca AUTOLAB, modelo PGSTAT30, como pode ser visto na figura 4.1.

Figura 4.1 - Célula eletroquímica conectada ao Potenciostato/galvanostato utilizados nos estudos de corrosão.

Para a determinação das taxas de corrosão foi utilizado o método eletroquímico, seguindo a norma ASTM G 59-97. Isto é, inicialmente era determinado o potencial de corrosão do eletrodo em função do tempo em determinado eletrólito. Logo após, era efetuada a polarização linear de +/- 10 mV, em torno do potencial de corrosão (Ecorr), através do potenciostato/galvanostato,

sendo determinada a resistência de polarização do sistema ensaiado (Rp). Em seguida eram efetuadas as polarizações anódicas e catódicas de +/- 150 mV, para determinação das constantes de Tafel, anódicas e catódicas (βa e βc)

respectivamente. Esse procedimento foi repetido para cada eletrodo em estudo nos diferentes eletrólitos.

Com os parâmetros determinados nos ensaios eletroquímicos e utilizando as equações (13), (16) e (17) foram calculadas as taxas de corrosão em mm/ano dos materiais metálicos submersos na fase líquida dos eletrólitos.

Para a utilização da equação 17, é necessário conhecer o peso atômico, a densidade do material e a área superficial do eletrodo ensaiado. Como os aços são ligas metálicas, foi determinado um peso atômico ponderado para os principais elementos formadores da liga. Esses dados constam na tabela 4.2:

Tabela 4.2 - Valores de peso atômico, densidade e área dos eletrodos usados para os cálculos das taxas de corrosão por metal

Metal Peso atômico (ponderado) g/mol Densidade g/cm3 Área do eletrodo cm2 Aço AISI 1020[2] 55,36 7,86 0,089 Aço AISI 304L[2] 55,59 7,90 0,084

Aço AISI 316L [1] (metal base) 56,26 8,0 0,131

Aço AISI 316L[1] (ZAC) 56,26 8,0 0,192

Aço AISI 316L[1] (zona fundida) 56,29 8,0 0,103

Aço duplex[2] SAF 2205 56,84 8,0 0,140

Fonte: O Autor.

Notas: [1] calculados a partir dos valores da Tabela 5.1.

[2]

calculados a partir dos valores de: SILVA, A.B.M. da. Estudo de corrosão dos aços 1020, inoxidáveis e dúplex SAF 2205 em planta de evaporação do licor de cozimento do processo Kraft em indústria de celulose e papel. 113f. Dissertação (Mestrado em Ciência e Engenharia de Materiais), UEPG: 2013.

4.2.2 DETERMINAÇÃO DAS TAXAS DE CORROSÃO DOS AÇOS AISI 1020 E 316L NO EFLUENTE E EM H2SO4 0,012 MOL/L APÓS PRÉ-TRATAMENTO

EM NAOH 500 MG/L

O pré-tratamento foi realizado mergulhando o eletrodo lixado em lixa 600 mesh, lavado com água destilada e seco, em um copo de béquer com solução de NaOH 500 mg/L em temperatura ambiente. Foram estipulados para o pré-tratamento os tempos de 15 e 30 minutos, com base nos tempos médios de lavagem química na planta de UF. Completado este tempo, o eletrodo foi retirado da solução, lavado com água destilada e seco usando papel macio e neutro para ser introduzido na célula eletroquímica para as medições dos parâmetros eletroquímicos da corrosão, conforme descrito no item 4.2.

Foram utilizados como eletrólitos na célula eletroquímica o efluente cedido pela empresa e a solução de H2SO4 0,012mol/L, isoladamente.