Title

INTERAÇÃO DO HIDROGÊNIO NO AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX 2205 ENVELHECIDO APÓS LAMINAÇÃO A FRIO

HYDROGEN INTERACTION IN STAINLESS STEEL DUPLEX 2205 AGED AFTER COLD ROLLING

Authorship

Fernandes, Loyslene Rabelo; Alves, Davi Silva; Claeys, Lisa; Depover, Tom; Verbeken, Kim; Santos, Dagoberto Brandão

Fernandes, Loyslene Rabelo

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Alves, Davi Silva

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Claeys, Lisa

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Depover, Tom

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Verbeken, Kim

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Santos, Dagoberto Brandão

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DOI

10.5151/2594-5327-33353

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Abstract

Os aços inoxidáveis duplex (AID) possuem boas propriedades mecânicas da ferrita com a resistência a corrosão da austenita. São bastante empregados na indústria petroquímica, de papéis e nuclear. Porém, são suscetíveis à fragilização por hidrogênio (H2). Amostras de AID 2205 foram recebidas na condição de recozimento de homogeneização (1100ºC por 300 s e resfriamento em água). Em seguida, foram laminadas a frio e recozidas a 1100ºC por 2 h e a 850ºC por 24 h. Foram então carregadas com H2. Análises de extração por fusão foram aplicadas para quantificar o hidrogênio no aço. Testes de tração in situ com carregamento de H2 simultâneo foram usados para avaliar a fragilização provocado por esse elemento. Completando as análises de H2, foram construídos espectros de dessorção térmica. A microestrutura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura, difração de elétrons retroespalhados (EBSD), difração de raios-x e microscopia eletrônica de transmissão. Na condição envelhecida o foram identificadas as fases sigma, chi e carboneto. O AID apresentou uma redução de ductilidade considerável, alcançando 5% de alongamento já no estado envelhecido. O carregamento de hidrogênio não alterou essa condição. A extração por fusão revelou um teor de hidrogênio na microestrutura de até 50 wppm para a condição recozida, enquanto para a amostra envelhecida foi de 10 wppm. Apesar da alta fração volumétrica de fases intermetálicas e carregamento com H2, as superfícies de fratura foram caracterizadas como microcavidades e intergranulares.

Duplex stainless steels (DSS) possess good mechanical properties of ferrite with the corrosion resistance of austenite. They are heavily employed in the petrochemical, paper and nuclear industries. However, they are susceptible to hydrogen embrittlement (H2). Samples of DSS 2205 type were received in the condition of homogenization annealing (1100C for 300 s and cooling in water). They were cold rolled and annealing at 1100C for 2 h and 850C for 24 h. They were then loaded with H2. Melt extraction analyses were applied to quantify the hydrogen in the steel. In situ tensile tests with simultaneous H2 loading were used to evaluate the embrittlement caused by this element. Completing the H2 analysis, thermal desorption spectra were constructed. The microstructure was characterized by scanning electron microscopy, back scatter electron diffraction (EBSD), X-ray diffraction and transmission electron microscopy. In the aged condition the sigma, chi and carbide phases were identified. The DSS presented a considerable reduction of ductility, reaching 5% of elongation already in the aged state. The hydrogen charging has not altered this condition. Fusion Extraction revealed hydrogen content in the microstructure of up to 50 wppm for the annealed condition, while for the aged sample was 10 wppm. Despite the high volume fraction of intermetallic phases and loading with H2, the fracture surfaces were characterized as microvoids coalescence and intergranular.

Keywords

Aço inoxidável duplex; fragilização por hidrogênio; absorção de hidrogênio; difusidade do hidrogenio

Duplex stainless steel; hydrogen embrittlement; hydrogen absorption; hydrogen diffusivity; brittle f