Efeito de características microestruturais na difusividade do hidrogênio em dois aços grau API X65. - Pereira, Viviam Serra Marques (2017)
Os aços de alta resistência e baixa liga são amplamente utilizados em dutos transportadores de óleo e gás e, atualmente, o desenvolvimento de novos projetos de liga e o uso de técnicas altamente avançadas de fabricação e processamento dos aços se tornaram essenciais para obtenção de estruturas que resistam aos danos provocados por H, principal motivo de falha de oleodutos e gasodutos em meios ricos em H2S. No presente trabalho, avaliou-se o efeito de características microestruturais na difusividade do H em dois aços grau API X65, com diferentes teores de Mn. Uma das chapas ainda está em fase experimental de desenvolvimento, tem baixo teor de Mn e foi produzida para aplicação em ambientes sour. A outra chapa tem alto teor de Mn, já é usada comercialmente há alguns anos e foi desenvolvida para trabalho em ambientes doces. Os dois materiais passaram por caracterização microestrutural nas três seções da chapa: longitudinal e transversal à direção de laminação e do topo da chapa (paralela à direção de laminação). Após a caracterização, amostras de cada seção dos aços foram submetidas a ensaios de permeabilidade ao H; o aço baixo Mn passou por análises de EBSD (Difração de Elétrons Retroespalhados), para determinação de textura. O aço baixo Mn tem microestrutura homogênea ao longo da espessura da chapa, composta por ferrita refinada e pequenas ilhas de perlita. O aço alto Mn, por sua vez, apresenta microestrutura heterogênea ao longo da espessura, formada por bandas de ferrita e perlita, com marcada presença de segregação central de elementos de liga. Os ensaios de permeabilidade ao H mostraram que os coeficientes de difusão efetiva do H, Deff, do aço baixo Mn são ligeiramente superiores aos do aço alto Mn. Outros dois importantes parâmetros que foram calculados para os dois aços são a concentração de H na sub-superfície do material, C0, e o número de traps por unidade de volume, Nt. Contrariando expectativas, o aço baixo Mn apresentou maiores valores de C0 e Nt do que o aço alto Mn. Ensaios preliminares de dessorção térmica realizados nos dois aços mostraram os mesmos resultados: o aço baixo Mn aprisiona mais H do que o aço alto Mn. Estes resultados contraditórios de C0 e Nt foram atribuídos à presença de nanoprecipitados de microadições de liga no aço baixo Mn, não detectáveis por microscopia óptica e eletrônica de varredura. Ainda, para os dois aços, os valores de Deff variaram em função da seção analisada da seguinte maneira: Deff longitudinal ? Deff transversal > Deff topo. Para entender melhor o comportamento anisotrópico da difusão do H nos dois aços calculou-se um novo coeficiente de difusão, que foi chamado de coeficiente de difusão no estado estacionário, Dss. O Dss considera que todos os traps do aço estão saturados, permitindo, assim que se avalie somente o efeito de obstáculos físicos à difusão do H. No aço alto Mn, o Dss variou da mesma maneira que o Deff: Dss longitudinal ? Dss transversal > Dss topo; este comportamento foi atribuído ao bandeamento presente no material. No aço baixo Mn, o Dss variou de forma diferente do Deff: Dss transversal > Dss longitudinal >= Dss topo, indicando que a difusão do H pode ser auxiliada por contornos de grão enquanto os traps estão sendo saturados, e que a textura cristalográfica pode influenciar a difusão após o estado estacionário ser atingido.