Estudo da resistência a corrosão do aço API 5L X70 nitretado a plasma com gaiola catódica e sem gaiola catódica

Abstract

RESUMO: Os aços para produção de tubulações de petróleo e gás natural passam por processos de corrosão e desgastes ao longo dos anos. Em face dessa operação, surgem novas técnicas para evitar a perda repentina desses tubos. Com base nessa situação, procede -se o estudo no aço API 5L X70 para avaliar a sua corrosão em água do mar, e, visando aprimorar um procedimento de resistência à corrosão. Ocorreram nitretações a plasma para melhorar essa resistência no aço. Os ensaios ocorrem da seguinte forma: as amostras são obtidas a partir de um tubo de transporte de gás natural e são submetidas ao processo de nitretação a plasma nas temperaturas de 410ºC, 440ºC, 470ºC, 500ºC, durante o tempo de cinco horas, na técnica normal e com gaiola catódica, cujo potencial é de N₂ 80% e H₂ 20% para a mistura gasosa da nitretação. Após o tratamento, as amostras passam por ensaios eletroquímicos em concentração de água salgada a 3,5% de NaCl: eletroscopia de impedância (EIS) e polarização por potencial anódico para avaliar a resistência à corrosão por meio desses ensaios. Também ocorrem ensaios de raios X, dureza Vickers e ensaios metalográficos para visualizar e comprovar a formação de nitretos e camada nitretada na superfície do aço melhorando as propriedades tribológicas no aço em estudo. Após todo o aparato de ensaios, resultaram dados interessantes na faixa de temperatura de 470°C a 500°C fora da gaiola catódica. Isso constatou ser melhor faixa de temperatura para a nitretação a plasma no aço, devido aos resultados nas propriedades tipológicas e resistência à corrosão, como por exemplo o ensaio de dureza de 231 Hᵥ da matriz em média para 640 Hᵥ para amostras nitretadas, e a taxa de corrosão para a matriz 0,769 mm/ano para s amostras nitretadas 0,007 mm/ano.

ABSTRACT: The steel pipes for oil and gas go through processes of corrosion and wear over the years. Given that, in this study, there are new techniques to prevent loss of tubes. Based on this situation, conducted the study in steel API 5L X70 to evaluate their corrosion in seawater, and to improve a procedure for increased resistance to corrosion. The procedure was the treatment of plasma nitriding. The testing occurs in the following format: samples are obtained from a tube to transport natural gas, and are subjected to the plasma nitriding process at temperatures of 410°C, 440°C, 470°C, 500°C during the time five hours, with the samples inside and outside the cathodic cage, whose potential is 80% N₂ and 20% H₂ gas mixture for the nitration. After treatment, the samples undergo electrochemical tests in seawater concentration 3.5% NaCl: impedance spectroscopy (EIS) and anodic polarization potential in order to evaluate the corrosion resistance. Is also performed testing X-ray and metallographic to view and confirm the formation of nitrides and nitrided layer on the steel surface. The last test performed is the Vickers hardness, which aims measuring hardness, in the case, of the tribological properties on the steel surface. The results show interesting data in the temperature range of 470°C to 500°C, outside the cathode cage, in this condition was observed the formation a nitride layer Fe 4 N-ɣ’, favoring greater increases in corrosion resistance and hardness at the steel surface API 5L X70. Such as hardness testing of the 231 Hᵥ sample without treatment to 640 Hᵥ for samples nitrided and the corrosion rate of the sample without treatment is 0.769 mm / year , and the nitrided samples is 0.007 mm / year .