Corrosão em juntas soldadas em aços inoxidáveis AISI 304 e AISI 316L, em processo de destilaria de álcool (Etanol)

Abstract

Os aços inoxidáveis austeniticos, entre eles os aços AISI 304 e AISI 316 são utilizados em equipamentos para os processos de Destilarias de Álcool (Etanol) devido à sua boa resistência à corrosão em temperaturas elevadas. Contudo, estes materiais estão sujeitos à sensitização (deficiência em cromo na região vizinha ao contorno de grão) quando expostos a temperaturas entre 450 e 850°C, durante a operação ou processos de produção do álcool. A sensitização torna o equipamento suscetível aos processos de corrosão intergranular, por pite e sob tensão, principalmente em regiões de juntas soldadas, reação esta favorecida em temperaturas elevadas e ácidos presentes na composição química de certos componentes deste processo como o vinho. No intuito de investigar o quanto o processo de produção do álcool (etanol) pode agredir em termos de corrosão os aços inoxidáveis nas regiões de junta soldada, foram realizados ensaios de corrosão. Os corpos de prova AISI 304 e 316 retirados de uma junta soldada pelo processo SMAW (Eletrodo revestido) foram submetidos ao a uma simulação muito próxima em que acontece na fabricação do Álcool (Etanol), mantido em temperatura de ebulição em torno de 100 a 110°C, realizado pelo ensaio de Strauss procedimento segundo norma ASTM A 262, em solução de água e H2SO4 (Ácido Sulfúrico) pH1, um dos componentes ácidos mais agressivos presentes na composição química do vinho (principal produto para produção do etanol extraido da cana de açúcar e outros componentes químicos). Foram alcançados resultados interessantes mostrando o quanto a solução ácida agride as juntas soldadas e o metal de base formando pites generalizados em toda região dos corpos de prova. Em outro ensaio, os corpos de prova também foram submetidos a um tempo de permanecia em solução de H2SO4 (Ácido Sulfúrico) pH 1, em temperatura ambiente. Através de ensaios metalográficos nos corpos de prova, observou-se que as mesmas mostraram, a curto prazo, são pouco atacadas pela solução ácida em temperatura ambiente não alterando assim a microestrutura tanto do metal de base como na região da solda. Observando os corpos de prova em que foi realizado o ensaio de tração, comparando amostras em condições normais e amostras que foram submetidos ao ensaio por imersão em temperatura ambiente, todos os corpos de prova se romperam na região da solda.

The austenitic stainless steels in AISI 304 and AISI especially 316 is used in equipment for Distilleries of alcohol (ethanol) due to its good resistance to corrosion at high temperature. However, these materials are subject to the sensitization (chromium deficiency in the region adjacent to the grain boundary) at temperatures between 450 and 850 C, while operating or production processes alcohol. The sensitization makes the equipment susceptible to intergranular corrosion, pit and under tension, especially in regions of welded joints, this reaction, favored at high temperatures and acids present in the chemical composition of certain components such as wine, formed by the interaction of acidic compounds. In order to investigate how the production process of alcohol (ethanol) can affect in terms of corrosion stainless steels in welded joint, corrosion tests were carried out. The specimen 304 and AISI 316 from a welded joint by SMAW was submitted to a simulation very similar to what happens in the manufacture of alcohol (ethanol), maintained at boiling temperature around 100° to 110° C, conducted by Strauss test procedure according to standard ASTM A 262, in solution of water and H2SO4 (Sulphuric Acid) pH1, one of the most aggressive acids components present in the chemical composition of wine (main product for production of ethanol extracted from sugar cane and other chemical components). Interesting results has been achieved showing how much the acid solution attacks the welded joints and basic metal forming Pits generalized throughout the region of specimen. In another test, the samples were also subjected the samples to a time remained in solution of H2SO4 (sulfuric acid) pH 1 at room temperature. Through metallographic tests of the specimens, it was observed that the samples have shown that the short term acid solution at room temperature almost does not harm the microstructure of both the base metal and the weld region. Watching the specimen that traction test, comparing normal samples and samples that were tested by immersion at room temperature, all specimens broke in weld area.