Causas e contramedidas da corrosão por decapagem de flanges de aço inoxidável 304

Resumo: O cliente adquiriu recentemente um lote de flanges de aço inoxidável 304, que deveriam ser decapadas e passivadas antes do uso. Como resultado, bolhas apareceram na superfície dos flanges de aço inoxidável após serem colocados no tanque de decapagem por mais de dez minutos. Depois que os flanges foram retirados e limpos, foi encontrada corrosão. Para descobrir a causa da corrosão dos flanges de aço inoxidável, evitar que problemas de qualidade voltem a ocorrer e reduzir perdas econômicas. O cliente nos convidou especialmente para ajudá-lo na análise de amostragem e inspeção metalográfica.

Primeiro, deixe-me apresentar o flange de aço inoxidável 304. Possui boa resistência à corrosão, resistência ao calor e propriedades mecânicas de baixa temperatura. É resistente à corrosão na atmosfera e resistente a ácidos. É amplamente utilizado em projetos de dutos de fluidos, como petróleo e indústria química. Como parte importante da conexão da tubulação, tem as vantagens de fácil conexão e uso, mantendo o desempenho de vedação da tubulação e facilitando a inspeção e substituição de uma determinada seção da tubulação.

Processo de inspeção

1. Verifique a composição química: Primeiro, faça uma amostra do flange corroído e use um espectrômetro para determinar diretamente sua composição química. Os resultados são mostrados na figura abaixo. Comparado com os requisitos técnicos da composição química do aço inoxidável 304 em ASTMA276-2013,o teor de Cr na composição química do flange com falha é inferior ao valor padrão.

2. Inspeção metalográfica: Uma amostra de seção transversal longitudinal foi cortada no local de corrosão do flange com falha. Após o polimento, nenhuma corrosão foi encontrada. Inclusões não metálicas foram observadas sob um microscópio metalográfico e a categoria de sulfeto foi classificada como 1,5, a categoria de alumina foi classificada como 0, a categoria de sal ácido foi classificada como 0 e a categoria de óxido esférico foi classificada como 1,5; a amostra foi atacada com solução aquosa de cloreto férrico e ácido clorídrico e observada em microscópio metalográfico de 100x. Verificou-se que os grãos de austenita no material eram extremamente irregulares. O grau de tamanho de grão foi avaliado de acordo com GB/T6394-2002. A área de grão grosso pode ser classificada como 1,5 e a área de grão fino pode ser classificada como 4,0. Ao observar a microestrutura da corrosão próxima à superfície, pode-se descobrir que a corrosão começa na superfície do metal, concentra-se nos limites dos grãos da austenita e se estende até o interior do material. Os limites dos grãos nesta área são destruídos pela corrosão e a resistência da ligação entre os grãos é quase completamente perdida. O metal severamente corroído forma pó, que é facilmente raspado da superfície do material.

3. Análise abrangente: Os resultados dos testes físicos e químicos mostram que o teor de Cr na composição química do flange de aço inoxidável é ligeiramente inferior ao valor padrão. O elemento Cr é o elemento mais importante que determina a resistência à corrosão do aço inoxidável. Pode reagir com o oxigênio para produzir óxidos de Cr, formando uma camada de passivação para evitar a corrosão; o teor de sulfeto não metálico no material é alto, e a agregação de sulfetos em áreas locais levará a uma diminuição na concentração de Cr na área circundante, formando uma área pobre em Cr, afetando assim a resistência à corrosão do aço inoxidável; observando os grãos do flange de aço inoxidável, verifica-se que seu tamanho de grão é extremamente irregular, e os grãos misturados desiguais na organização são propensos a formar diferenças no potencial do eletrodo, resultando em microbaterias, que levam à corrosão eletroquímica em a superfície do material. Os grãos mistos grossos e finos do flange de aço inoxidável estão principalmente relacionados ao processo de deformação por trabalho a quente, que é causado pela rápida deformação dos grãos durante o forjamento. A análise da microestrutura da corrosão próxima à superfície do flange mostra que a corrosão começa na superfície do flange e se estende para o interior ao longo do limite de grão da austenita. A microestrutura de alta ampliação do material mostra que há mais terceiras fases precipitadas no limite de grão da austenita do material. As terceiras fases reunidas no limite do grão são propensas a causar depleção de cromo no limite do grão, causando tendência à corrosão intergranular e reduzindo bastante sua resistência à corrosão.

Conclusão

As seguintes conclusões podem ser tiradas das causas da corrosão por decapagem de flanges de aço inoxidável 304:

1. A corrosão dos flanges de aço inoxidável é resultado da ação combinada de múltiplos fatores, dentre os quais a terceira fase precipitada no contorno de grão do material é a principal causa de falha do flange. Recomenda-se controlar rigorosamente a temperatura de aquecimento durante o trabalho a quente, não exceder a temperatura limite superior da especificação do processo de aquecimento do material e resfriar rapidamente após a solução sólida para evitar permanecer na faixa de temperatura de 450°C-925°C por muito tempo para evitar a precipitação de partículas da terceira fase.
2. Os grãos misturados no material são propensos à corrosão eletroquímica na superfície do material, e a taxa de forjamento deve ser rigorosamente controlada durante o processo de forjamento.
3. O baixo teor de Cr e o alto teor de sulfeto no material afetam diretamente a resistência à corrosão do flange. Ao selecionar materiais, deve-se prestar atenção à seleção de materiais com qualidade metalúrgica pura.