Investigação da relação entre a suscetibilidade ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HIC) e parâmetros de resistência à corrosão de tubos de aços ARBL graus API 5L X65 e X80

Abstract

Actualmente, la mayor parte de la energía consumida en el mundo proviene de fuentes como el carbón, el petróleo y el gas natural. En las últimas décadas, el aumento en la demanda de petróleo y gas natural ha resultado en un gran aumento en el uso de tubos de acero para transportar estos productos a largas distancias. Los aceros de baja aleación de alta resistencia (HSLA) producidos de acuerdo con el estándar API 5L son atractivos para estas aplicaciones porque tienen buenas propiedades mecánicas y soldabilidad combinadas con bajos costos. Sin embargo, en estas aplicaciones, los materiales están expuestos a medios corrosivos con altos niveles de H2S, lo que los hace susceptibles al daño causado por el hidrógeno. Entre ellos, uno de los más importantes es el craqueo inducido por hidrógeno (HIC). En este trabajo, se investigó la resistencia a la corrosión y HIC de dos aceros API 5L X65, cuyas composiciones difieren principalmente con respecto a sus contenidos de Mn y Nb, y un acero API 5L X80 comercial en la solución A del estándar NACE TM0284-2011. La evaluación de la resistencia a la corrosión se llevó a cabo en solución aireada naturalmente o desaireada sin y con saturación con H2S mediante pruebas de potencial de circuito abierto, curvas de polarización potenciodinámica y espectroscopía de impedancia electroquímica (EIS). El análisis microestructural por microscopía óptica (OM) y la microscopía electrónica de barrido (SEM) se realizaron para correlacionar la microestructura con los dos parámetros investigados. Los análisis OM y SEM mostraron que los dos aceros API 5L X65 tienen inclusiones distribuidas uniformemente en una matriz ferrítica con islas de perlita degeneradas y microconstituyentes M/A (martensita / austenita) en los límites del grano de perlita. A su vez, el acero API 5L X80 presentó una matriz ferrítica con microconstituyentes M/A e inclusiones de forma redonda e irregular en mayor número y distribuidas irregularmente. Los resultados de las pruebas electroquímicas mostraron que, para los tres aceros, la resistencia a la corrosión disminuye significativamente en presencia de H2S. Por otro lado, las pruebas de EIS mostraron un aumento en la resistencia a la corrosión con tiempo de inmersión en todos los medios, lo que probablemente se deba a la formación de productos de corrosión insolubles que precipitan en las superficies de los aceros. Todos los ensayos mostraron que los dos aceros API 5L X65 son más resistentes a la corrosión que el acero API 5L X80. Los ensayos HIC mostraron que los dos aceros API 5L X65 no son susceptibles a este tipo de falla, a diferencia del acero API 5L X80. En este último, se formaron grietas en la parte central e inferior (interior) de la muestra suministrada como un tubo. El análisis de la ruta de propagación del crack mostró la presencia de inclusiones ricas en Mn y S, lo que indica que desempeñan un papel clave en el mecanismo de craqueo. Los resultados de todas las pruebas de corrosión mostraron que el acero experimental API 5L X65 producido por CBMM con bajos contenidos de Mn y altos niveles de Nb exhibió una resistencia a la corrosión ligeramente mayor que el acero comercial API 5L X65, lo que indica que esta composición es prometedora para aplicaciones de medios ácidos.