SUSCETIBILIDADE À CORROSÃO SOB TENSÃO POR SULFETO DE AÇOS INOXIDÁVEIS DUPLEX UNS S32205 PRODUZIDOS POR METALURGIA DO PÓ E LAMINAÇÃO A QUENTE

Abstract

Duplex stainless steels (DSS) are an interesting alternative for equipment materials that need to operate in H2S-containing environments due to their properties. However, duplex stainless steel compositions can be susceptible to environmentally assisted corrosion (EAC). Low strain rate tests are used to evaluate resistance to EAC, including hydrogen embrittlement and sulfide stress corrosion cracking. In these applications, the operating limits of DSS are not clearly defined and vary according to manufacturing processes. Parts can be produced by conventional forming processes, such as rolling, or by more advanced processes, such as powder metallurgy with hot isostatic pressing (PM-HIP). PM-HIP can be used for complex geometries without machining or with minimal operations, also called the near-net shape process. The microstructure of DSS consists of approximately equal parts ferrite (δ) and austenite (γ). While the solidification structure of duplex stainless steel is typically isotropic, the appearance of the two phases in the final product reveals the direction of processing. When steel is produced by rolling, the austenite islands become elongated in the rolling direction, even if a solution treated. Steel produced by PM-HIP has an isotropic, homogeneous microstructure without preferential orientations. In this study, hot-rolled DSS and PM-HIP DSS with similar compositions were compared in terms of susceptibility to sulfide stress corrosion cracking in saline solutions with three pH levels (3.5, 4.5, and 5.5). Both materials can be classified as UNS S32205 and were sourced from tubes and billets. The steels were solution treated at 1060°C for 1 hour and water quenched to room temperature. Susceptibility parameters were evaluated by slow strain rate tensile tests (SSRT). The results showed that both materials embrittlement in solutions with lower pH, but in the solution with pH 5.5, the hot rolled material exhibited ductile behavior during fracture, while the PM-HIP was more brittle. This can be attributed to the microstructural characteristics of the material, such as grain size and spacing between austenite islands.Os aços inoxidáveis duplex (AIDs) são uma alternativa interessante para os materiais dos equipamentos que precisam operar em ambientes contendo H2S devido às suas propriedades. Ainda assim, composições de aço inoxidável duplex podem ser suscetíveis à corrosão assistida por ambiente (EACs). Ensaios de baixa taxa de deformação são utilizados para avaliar a resistência à EAC, incluindo fragilização por hidrogênio e corrosão sob tensão por sulfeto. Nestas aplicações, os limites de operação dos AIDs não são claramente definidos e variam de acordo com os processos de fabricação. Peças podem ser produzidas por processos de conformação convencionais, como a laminação, ou por processos mais avançados, como a metalurgia do pó com prensagem isostática a quente (PM-HIP). A PM-HIP pode ser utilizada para geometrias complexas sem usinagem ou com operações mínimas, sendo também chamado de processo near-net shape. A microestrutura dos AIDs consiste aproximadamente em partes iguais de ferrita (δ) e austenita (γ). Enquanto a estrutura de solidificação do aço inoxidável duplex é tipicamente isotrópica, a aparência das duas fases no produto final revela a direção do processamento. Quando o aço é produzido por laminação, as ilhas de austenita tornam-se alongadas na direção da laminação, mesmo que seja aplicado um tratamento térmico de solubilização. O aço produzido por PM-HIP apresenta microestrutura isotrópica, homogênea e sem orientações preferenciais. Neste trabalho, um AID laminado a quente e um AID PM-HIP com composição semelhante foram comparados quanto à suscetibilidade à corrosão sob tensão por sulfetos em soluções salinas com três níveis de pH (3,5; 4,5 e 5,5). Ambos os materiais podem ser classificados como UNS S32205 e foram provenientes de tubos e tarugos. Os aços foram solubilizados a 1060°C por 1 hora e resfriados em água até a temperatura ambiente. Os parâmetros de suscetibilidade foram avaliados por ensaios de tração com baixa taxa de deformação (BTD). Os resultados mostraram que ambos os materiais sofreram fragilização em soluções com pH mais baixo, mas na solução com pH 5,5, o material laminado a quente apresentou comportamento dúctil durante a fratura, enquanto o PM-HIP foi mais frágil. Isso pode ser atribuído às características microestruturais do material, como o tamanho de grão e o espaçamento entre as ilhas de austenita.