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Estruturas de concretoA utilização do aço inoxidável em estruturas de concreto estárelecionada a diminuição da sua vida út...
Estudar o uso de aços inoxidáveis como armadura(meio alcalino), sendo dado enfoque à influência do Mo nasua resistência à ...
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Pastilhas e corpos de prova de concreto:Pastilhas dos aços foram produzidas pela UGITECH emcondições altamente controladas...
Ensaios em soluções:Solução simulada de água de poros de concreto:• adição de 3,5 % de NaCl e;• pH 10 (concreto carbonatad...
Ensaios em concreto:Após a concretagem e cura dos corpos de prova (CPs) deconcreto, estes foram expostos ao gás carbônico ...
Exposição em câmara climáticaExposição emsolução salina
Monitoramento do OCP e, ao término dos ensaios, levantamento dascurvas de polarização em 2 corpos de prova de cada aço com...
Resultados em soluçãosimilada de água de poros
Potencial de quebra em valorbem superior ao potencialcalculado de oxirredução deoxigênio. Para os aços 3 % e2 % de Mo o po...
Potencial de quebra em valorinferior ao potencial calculadode oxirredução de oxigênio(400 mV) indicando a formaçãode pites...
Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram acorrosão dos aços austeníticos .Aço sem Mo, formação de pites vi...
Potencial de quebra em valorbem superior ao potencialcalculado de oxirredução deoxigênio (270 mV) para ambosos aços. O aço...
Potencial de quebra inferior aopotencial oxirredução deoxigênio (400 mV) para ambosos aço, sendo isso maisexpressivo (200 ...
Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram a corrosãodos aços ferríticos, tendo em ambos pites de diâmetro m...
Em ambas as soluções, o potencial de quebra foi praticamente igual ousuperior ao do oxigênio, sendo a faixa de potencial d...
Resultados em concreto
Aços inoxidáveis austenítico – monitoramento do Potencialde corrosão (4 CPs)2o cicloNo gráfico, observa-se que, no 1 ciclo...
2o cicloNo gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve uma clara tendência demanutenção de valores elevados de potencial pa...
2o cicloHouve oscilações nodecorrer do ensaio paratodos os CPs ecomportamentodistintos entre si.No gráfico, observa-se que...
As curvas de polarização obtidas apresentaramcomportamentos distintos para cada corpo de prova de difícilinterpretação e n...
Aços inoxidáveis austenítico – exame visual das pastilhas,após fratura do concreto0 %, 1 % e 2 % de Mo, corrosão na fresta...
Aços inoxidáveis ferríticos – exame visual das pastilhas, apósfratura do concreto0 % de Mo, corrosão na fresta em todos os...
Aços inoxidáveis dúplex – exame visual das pastilhas, apósfratura do concreto0 % de Mo, sem corrosão na fresta em 2 CPs3 %...
ConclusõesEnsaios em soluções alcalinas:pH 10:Houve influência positiva da adição de Mo nos aços inoxidáveisausteníticos, ...
Ensaios em concreto (pH 10):A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadasentre a resina e as pastilhas dos aç...
A ocorrência de corrosão em fresta em ambos os ensaios(em solução e em concreto) indicou a necessidade deestabelecimento d...
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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO MOLIBDÊNIO NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS, AUSTENÍTICOS E DÚPLEX EM SOLUÇÃO SIMULADA DE ÁGUA DE PORO E EM CONCRETO (INTERCORR_2012_artigo_093)

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To ensure long service life of concrete structures, corrosion protection techniques carbon steel rebars or their replacement for greater corrosion resistant alloys. The latter has been used abroad in concrete structures exposed to high aggressive environments, especially in the presence of chloride ions. In this paper, the use of stainless steel rebars is studied, focusing the influence of molybdenum on the pitting corrosion resistance in concrete contaminated with chloride ions. Stainless steel samples were prepared in a laboratory with and without the addition of molybdenum. The chemical composition of these steels was selected based on the chemical composition of commercial stainless steels. Ferritic, austenitic and lean duplex stainless steels were studied. The lean duplex stainless steels are today a cheap alternative for concrete rebars. Coupons were exposed to alkaline solutions simulating carbonated and noncarbonated concrete pore water both with an addition of 3.5 % sodium chloride. The performance of the steels was measured through anodic polarization curves. To validate the results obtained in pore solutions, tests with the steels embedded in carbonated concrete contaminated with chloride ions were also conducted. However, these tests were not successful because the occurrence of crevice corrosion between the stainless steel coupons and the resin used to delimit the coupon surfaces. The tests in chloride contaminated alkaline solutions clearly showed the positive influence of the molybdenum in the pitting corrosion resistance of the studied steels.

Para assegurar vida útil longa às estruturas de concreto, é cada vez mais frequente a adoção de técnicas de proteção contra corrosão das armaduras de aço-carbono ou a sua substituição por outras ligas de maior resistência à corrosão. Estas ligas vêm sendo usadas, no estrangeiro, em estruturas de concreto expostas a elevada agressividade, especialmente na presença de íons cloreto. Neste trabalho, foi estudado o uso de aços inoxidáveis como armadura, sendo dado enfoque à influência do molibdênio na sua resistência à corrosão por pite em concreto contaminado com íons cloreto. Para tanto, amostras de aços inoxidáveis, com e sem adição de molibdênio, foram preparadas em laboratório baseado na composição química de aços comerciais. Aços inoxidáveis ferrítico, austenítico e dúplex, incluindo lean dúplex, foram estudados. Estes últimos são uma alternativa econômica para aplicação em concreto. Esses aços foram expostos a soluções alcalinas simulando água de poros de concreto carbonatado e não carbonatado, ambas com adição de 3,5 % de cloreto de sódio. O desempenho dos aços foi verificado por meio de curvas de polarização anódicas. Para validar os resultados, ensaios em concreto também foram realizados, no entanto, estes ensaios foram prejudicados pela ocorrência de corrosão em fresta entre as pastilhas dos aços e a resina usada para li

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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DO MOLIBDÊNIO NA RESISTÊNCIA À CORROSÃO DE AÇOS INOXIDÁVEIS FERRÍTICOS, AUSTENÍTICOS E DÚPLEX EM SOLUÇÃO SIMULADA DE ÁGUA DE PORO E EM CONCRETO (INTERCORR_2012_artigo_093)

  1. 1. Estudo da influência do molibdênio na resistência àcorrosão de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos edúplex em solução simulada de água de poro e emconcretoThiago J. Mesquita a, Adriana de Araujob, ZehbourPanossian b, Ricardo P. Nogueira c,Alberto S. DiasJunior b, David R. Neves Filho b, Sócrates C. S. Dias ba cb
  2. 2. Porque o estudo do Molibdênio (Mo) em aço inoxidável? Porqueem meio alcalino?Utilização do aço inoxidável em condições potencialmente prejudiciais aoseu desempenho (meios alcalinos):- petroquímica- processamento de alimentos- estruturas de concreto etc …O preço do aço inoxidável édeterminado pelos custo dasligas, especialmente do níquel(Ni) e molibdênio (Mo).Há um número restrito de estudos neste meio, peranteo seu crescente uso (no exterior) comoarmadura, incluindo a nova classe lean dúplex (baixaadição de Mo e de Ni).
  3. 3. Estruturas de concretoA utilização do aço inoxidável em estruturas de concreto estárelecionada a diminuição da sua vida útil pela corrosão prematurade sua armadura de aço-carbono. A contaminação do concreto comíons cloreto é muitas vezes a causa principal dessa corrosão.O uso de armaduras de aço inoxidável pode assegurar e elevar a vidaútil de estruturas expostas. O aço inoxidável tem maior resistência àcorrosão por pite (Epit) do que o aço-carbono.
  4. 4. Estudar o uso de aços inoxidáveis como armadura(meio alcalino), sendo dado enfoque à influência do Mo nasua resistência à corrosão por pite em concreto contaminadocom íons cloreto.Objetivos do trabalho:Imersão em soluções alcalinas simulando água deporos de concreto. Avaliação do desempenho por meio decurvas de polarização anódicas. Validação dosresultados por meio de ensaios em concreto.Resumo da metodologia:
  5. 5. Aços inoxidáveis estudados:MaterialElementosPREnC Si Mn Ni Cr Mo N Al SAustenítico18Cr12Ni 0,025 0,594 1,012 12,067 17,999 0%- 0,004 0,023 0,0033 13 18,3818Cr12Ni1Mo 0,028 0,513 0,990 12,060 17,859 1%- 1,000 0,024 0,0031 13 21,5418Cr12Ni2Mo 0,020 0,515 1,048 12,080 17,879 2%- 1,968 0,019 0,0032 12 24,6818Cr12Ni3Mo 0,028 0,571 1,018 11,995 18,003 3%-2,989 0,029 0,0036 15 28,33Ferrítico18Cr 0,028 0,492 1,056 0,003 18,108 0%-0,004 0,029 0,0024 15 18,5918Cr3Mo 0,029 0,533 1,076 0,005 18,018 3%-3,01 0,028 0,0023 14 28,39Dúplex23Cr4,6Ni(lean)0,029 0,58 1,031 4,569 22,968 0%-0,015 0,175 0,0024 12 25,8223Cr4,6Ni3Mo 0,029 0,559 0,981 4,56 22,97 3%-3,004 0,186 0,003 13 35,86
  6. 6. Pastilhas e corpos de prova de concreto:Pastilhas dos aços foram produzidas pela UGITECH emcondições altamente controladas de modo a se obter, paracada classe de aço, a mesma composição base, variando-se apenas o teor de Mo.Embutimento da PastilhaFio de cobre de contato elétricoAs pastilhas e parte do fio decontato elétrico foram embutidas afrio em resina epóxi, ficando a área(1,77 cm2) da sua face inferiorexposta ao meio.Preparação de 10 corpos deprova de concretoconvencional (7 cm diâmetroe 3 cm de altura) para cadaamostra de aço .
  7. 7. Ensaios em soluções:Solução simulada de água de poros de concreto:• adição de 3,5 % de NaCl e;• pH 10 (concreto carbonatado) e pH 12 (concreto íntegro).Obs:• saturada das soluções com oxigênio por meio deborbulhamento de ar atmosférico por uma hora.• temperatura mantida em 25 C, com exceção para o açodúplex que foi mantida em 75 C.
  8. 8. Ensaios em concreto:Após a concretagem e cura dos corpos de prova (CPs) deconcreto, estes foram expostos ao gás carbônico (CO2) ea contaminação com íons cloreto.Obs:• exposição à câmara climática = temperatura 25 C,umidade relativa 65 % e insuflação de 2 % de CO2..• imersão parcial na solução salina = 35 g/L de NaCl emágua destilada.• 8 dias na câmara e 114 dias na imersão, seguindo, 36 diasna câmara e imersão até a obtenção de potenciaisindicativos de estado ativo de corrosão (2 ciclos).
  9. 9. Exposição em câmara climáticaExposição emsolução salina
  10. 10. Monitoramento do OCP e, ao término dos ensaios, levantamento dascurvas de polarização em 2 corpos de prova de cada aço com OCP maisnegativos. Se necessário, um terceiro, ou mais, seria polarizado,quando as curvas obtidas fossem diferentes entre si. Em seguida,exame visual das pastilhas polarizada e não-polarizadas.Ensaio em solução salina:Levantamento das curvas de polarização anódina após 1 h de imersãodos aços nas soluções.Medidas eletroquímicas:Ensaio em concreto:Para ajudar a interpretação dos resultados da polarização anódica, foiestimado o potencial de equilíbrio da reação de oxirredução do oxigêniodissolvido em meio alcalino: pH 10 = 400 mV (ECS) e pH 12 = 270 mV(ECS).Velocidade de varredura de 1 mV/s, iniciando em 0,03 mV abaixo do OCP(Ecorr). O potencial de quebra ou de pite (Epit) foi medido quando a densidadede corrente atingiu 100 µA/cm2.
  11. 11. Resultados em soluçãosimilada de água de poros
  12. 12. Potencial de quebra em valorbem superior ao potencialcalculado de oxirredução deoxigênio. Para os aços 3 % e2 % de Mo o potencial foi maiselevado.Esses resultados indicam que em concreto integro os aços inoxidáveisausteníticos (com e sem Mo) não estão suscetíveis à corrosão por pite.A quebra de passivação verificada é devido à acidificação do meio,resultante da reação de evolução do oxigênio.Aços inoxidáveis austeníticos
  13. 13. Potencial de quebra em valorinferior ao potencial calculadode oxirredução de oxigênio(400 mV) indicando a formaçãode pitesAços inoxidáveis austeníticosEsses resultados indicam que em concreto carbonatado (pH 10) econtaminado com íons cloreto, os aços inoxidáveis austeníticos (com esem Mo) estão suscetíveis à corrosão por pite.
  14. 14. Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram acorrosão dos aços austeníticos .Aço sem Mo, formação de pites visualizaçãocom aumento reduzido (200 x).Aço com 3 % de Mo, formação de pitesmuitos pequenos, visíveis somentecom grande aumento (2000 x).
  15. 15. Potencial de quebra em valorbem superior ao potencialcalculado de oxirredução deoxigênio (270 mV) para ambosos aços. O aço com 3 % de Moapresentou maior faixa depotencial de estado passivo.Esse resultado indica que em concreto integro os aços inoxidáveisferríticos (com e sem Mo) não estão suscetíveis à corrosão por pite.A quebra de passivação verificada é devido à acidificação do meio.Aços inoxidáveis ferríticos
  16. 16. Potencial de quebra inferior aopotencial oxirredução deoxigênio (400 mV) para ambosos aço, sendo isso maisexpressivo (200 mV) para o açosem Mo.Aços inoxidáveis ferríticosEsse resultado indica que em concreto carbonatado (pH 10) e contaminadocom íons cloreto, os aços inoxidáveis ferríticos estudados estãosusceptível a corrosão por pite, sendo o aço ferrítico sem Mo maissusceptível do que o aço com Mo.
  17. 17. Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram a corrosãodos aços ferríticos, tendo em ambos pites de diâmetro maior do que 20 µm.Esses pites propagaram-se com maior intensidade do que os formados nasuperfície dos aços austeníticos. Este fato pode ser associado à presençade níquel nos aços austeníticos, além de sua estrutura notoriamente demaior resistência à corrosão que os ferríticos.Aço inoxidável ferríticosem MoAço inoxidável ferríticocom 3 % de Mo
  18. 18. Em ambas as soluções, o potencial de quebra foi praticamente igual ousuperior ao do oxigênio, sendo a faixa de potencial de passivação maiorpara os aços com 3 % de Mo.Esses resultados indicam que os aços inoxidáveis duplex estudados nãosão susceptíveis à corrosão por pite em solução de água de poros tantocarbonatado como não carbonatado.Aços inoxidáveis dúplex
  19. 19. Resultados em concreto
  20. 20. Aços inoxidáveis austenítico – monitoramento do Potencialde corrosão (4 CPs)2o cicloNo gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve para o aço austenítico com3 % de Mo uma clara tendência de manutenção de valores elevados depotencial (mais positivos), sendo este diminuído posteriormente, no 2 ciclo.Houve oscilações nodecorrer do ensaio paratodos os CPs ecomportamentodistintos entre si.
  21. 21. 2o cicloNo gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve uma clara tendência demanutenção de valores elevados de potencial para a maioria dos CPs. No 2ciclo, houve grande abaixamento do potencial de corrosão, sendo isso maisexpressivo do aço inoxidável sem Mo do que para o com 3 % de Mo.Houve oscilações nodecorrer do ensaio paratodos os CPs ecomportamentodistintos entre si.Aços inoxidáveis ferríticos – monitoramento do Potencial decorrosão (4 CPs)
  22. 22. 2o cicloHouve oscilações nodecorrer do ensaio paratodos os CPs ecomportamentodistintos entre si.No gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve uma tendência maior deabaixamento do potencial de corrosão para o aço com 3 % de Mo do quepara o aço sem Mo. No 2 ciclo, o inverso ocorre.Aços inoxidáveis dúplex – monitoramento do Potencial decorrosão (4 CPs)
  23. 23. As curvas de polarização obtidas apresentaramcomportamentos distintos para cada corpo de prova de difícilinterpretação e nenhuma correlação com as curvas obtidas emsoluções simuladas de água de poros. Por isso, não sãoapresentadas neste trabalho.Diante disso, resolveu-se fraturar e inspecionar todos oscorpos de prova, os polarizados e os não polarizados,sendo observado.......
  24. 24. Aços inoxidáveis austenítico – exame visual das pastilhas,após fratura do concreto0 %, 1 % e 2 % de Mo, corrosão na fresta em todos os corpos deprova3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 3 CPsCom a remoção de todas aspastilhas da resina, observou-secorrosão no fio de cobre de contatoelétrico, o que deve explica adiferença de comportamento dascurvas de potencial entre CPs
  25. 25. Aços inoxidáveis ferríticos – exame visual das pastilhas, apósfratura do concreto0 % de Mo, corrosão na fresta em todos os corpos de prova3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 2 CPsCorrosão no fio de cobre de contatoelétrico.
  26. 26. Aços inoxidáveis dúplex – exame visual das pastilhas, apósfratura do concreto0 % de Mo, sem corrosão na fresta em 2 CPs3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 5 CPsCorrosão no fio de cobre de contatoelétrico.Corrosão no fio de cobre de contatoelétrico.
  27. 27. ConclusõesEnsaios em soluções alcalinas:pH 10:Houve influência positiva da adição de Mo nos aços inoxidáveisausteníticos, ferríticos e dúplex.Os aços sem Mo e de baixo teor apresentaram menores valores depotencial de quebra de passivação, com incidência de pites decorrosão.Houve uma diferença do potencial de pite entre os aços austeníticos,ferríticos e dúplex, com e sem Mo, da ordem de torno 100 mV (SCE),200 mV (SCE), 400 mV (SCE), respectivamente.pH12:O efeito do Mo não foi tão evidente.Cabe mencionar que durante os ensaios, alguns CPs de todos osaços estudados apresentaram a comentada corrosão na fresta,sendo estes desprezados, não sendo apresentados neste trabalho.
  28. 28. Ensaios em concreto (pH 10):A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadasentre a resina e as pastilhas dos aços inoxidáveis e no fio decobre impossibilitou a sua avaliação quanto à resistência àcorrosão por pite.A avaliação da corrosão em fresta entre os diferentes tiposde aço em estudo, possibilitou verificar uma tendência demaior resistência à corrosão dos aços com adição de Mo.Além disso, verificou-se uma tendência de maior resistênciaà corrosão dos aços dúplex com 3 % de Mo em relação aosausteníticos e ferríticos.
  29. 29. A ocorrência de corrosão em fresta em ambos os ensaios(em solução e em concreto) indicou a necessidade deestabelecimento de uma metodologia de preparo decorpos de prova para os ensaios eletroquímicos. Estanecessidade é maior para os estudos do comportamentodos aços inoxidáveis em concreto, pois neste meio aocorrência de corrosão em frestas só é percebida após otérmino do ensaio, quando da fratura dos corpos deprova. Esses ensaios serão realizados em paralelo aodesenvolvimento de uma nova norma europeia paracaracterização de aços inoxidáveis para aplicação emconcreto.

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