CCT – Temperatura crítica de corrosão por frestas de aços inoxidáveis e ligas de níquel

CCT (Temperatura Crítica de Fresta)A temperatura crítica de corrosão em frestas, ou temperatura crítica de corrosão em frestas, é um parâmetro utilizado para avaliar a resistência de aços inoxidáveis, aços duplex e superduplex e ligas de níquel ao início da corrosão em frestas sob condições específicas de teste. Este parâmetro é particularmente importante em ambientes com cloretos, pois mesmo um material com alta resistência à corrosão por pite pode sofrer danos localizados em frestas.
As áreas típicas com risco de corrosão por frestas incluem áreas sob juntas, arruelas, depósitos e contaminantes, em juntas flangeadas e sobrepostas, sob cabeças de parafusos e em qualquer lugar onde se crie um espaço estreito que restrinja a livre troca da solução com o ambiente.
A CCT não é uma constante física de um material, nem a temperatura máxima de operação permitida. É o resultado de um teste realizado de acordo com um procedimento específico. Portanto, ao comparar valores de CCT, o método de teste, o ambiente, a preparação da superfície e a geometria e pressão do elemento que cria a folga devem sempre ser levados em consideração.

O que significa CCT?

A temperatura crítica de corrosão por fresta (TCF) define a temperatura mais baixa na qual se observa o início da corrosão por fresta sob as condições de um determinado método de ensaio, atendendo aos critérios especificados no procedimento de ensaio. Quanto maior o valor da TCF obtido em condições comparáveis, maior a resistência do material ao início desse tipo de corrosão.
No entanto, isso não significa que o material seja incondicionalmente resistente abaixo do valor CCT em todas as instalações. As condições reais de operação podem diferir significativamente das condições de laboratório em termos de concentração de cloreto, pH, potencial eletroquímico, oxigenação, geometria da fratura, fluxo, sedimentos, microrganismos e tempo de exposição.

Por que uma folga aumenta o risco de corrosão?

Os aços inoxidáveis e muitas ligas de níquel devem sua resistência à corrosão a uma fina camada passiva que se forma na superfície. Em um ambiente aberto, o oxigênio e as condições químicas adequadas promovem a manutenção e a reconstrução dessa camada. Em uma fresta estreita, a situação pode ser completamente diferente.
A troca limitada de solução entre o interior da fratura e o ambiente circundante cria um ambiente localmente diferente. À medida que o processo progride, podem ocorrer consumo de oxigênio, aumento da concentração de íons cloreto e redução do pH. As condições dentro da fratura tornam-se cada vez mais agressivas e podem levar à perda da passividade do material.
Uma vez iniciado um processo estável, a corrosão pode desenvolver-se localmente sob uma vedação ou depósito, enquanto a superfície adjacente e livremente acessível do mesmo componente permanece intacta. É por isso que a corrosão por frestas é particularmente perigosa – o seu desenvolvimento pode permanecer invisível durante um longo período durante uma inspeção de rotina da instalação.

CCT vs. CPT – qual a diferença?

CPT (Temperatura Crítica de Corrosão por Pite) descreve a temperatura crítica para o início da corrosão por pite em um teste específico, enquanto CCT (Temperatura Crítica de Fresta) Refere-se ao início da corrosão em uma fenda criada artificialmente. Ambos os parâmetros se referem à corrosão localizada, mas não descrevem exatamente o mesmo fenômeno.
Na prática, o CCT costuma ser menor que o CPT para o mesmo material testado em um sistema comparável. Isso ocorre porque a fenda cria condições locais mais agressivas do que aquelas encontradas na superfície livremente acessível do material.

Parâmetro	CPT	CCT
Nome completo	Temperatura crítica de corrosão por pite	Temperatura crítica da fenda
Tipo de corrosão	corrosão	fenda
Local de iniciação	superfície livre	área da fenda
Unidade	° C	° C
Dependência típica	geralmente mais alto	geralmente mais baixo
Importância prática	resistência superficial ao início da corrosão por pite	resistência de áreas protegidas, conexões e áreas sob sedimentos

Como se determina a CCT?

Uma das principais normas utilizadas para avaliação laboratorial da resistência à corrosão por pite e por fresta é a ASTM G48 . Esta norma utiliza um ambiente altamente oxidante com cloreto contendo cloreto de ferro(III) e inclui vários métodos de ensaio distintos.

Na norma ASTM G48 atual, os métodos C e E são usados para determinar a temperatura crítica de corrosão por pite, enquanto os métodos D e F são usados para determinar a temperatura crítica de corrosão em fresta. O método D destina-se à determinação da TCC de ligas à base de níquel e ligas contendo cromo, enquanto o método F é usado para determinar a TCC de aços inoxidáveis.

ASTM G48	Tipo de estudo
Método A	Teste de resistência à corrosão por pite em cloreto de ferro(III)
Método B	Teste de resistência à corrosão por frestas em cloreto de ferro(III)
Método C	Determinação por CPT de ligas à base de níquel e ligas contendo cromo
Método D	Determinação da CCT de ligas à base de níquel e ligas contendo cromo
Método E	Determinação CPT de aços inoxidáveis
Método F	Determinação da CCT de aços inoxidáveis

Nos ensaios CCT, elementos que criam trincas controladas são fixados à superfície da amostra. Isso é importante porque a geometria da trinca e a força de fixação influenciam as condições entre a superfície da amostra e o elemento gerador de trinca. Portanto, valores obtidos utilizando diferentes procedimentos, forças de fixação ou elementos geradores de trinca não devem ser comparados acriticamente.

Comparação da CCT de aços inoxidáveis e ligas de níquel selecionados.

Os valores abaixo demonstram a escala das diferenças entre os materiais, mas devem ser interpretados apenas em conjunto com o método de ensaio. Dados comparativos particularmente bem documentados estão disponíveis para ensaios em solução acidificada de 6% de FeCl₃ e para os procedimentos da norma ASTM G48. As diferenças entre fornecedores para o mesmo grau de pureza podem resultar, entre outros fatores, de procedimentos diferentes, preparação da superfície, formação de fendas e composição específica da fusão.

coisas	EN / UNS	CCT [°C]	Condições/método
316L	1.4404 / S31603	0	acidificado com 6% de FeCl₃, ASTM G48
904L	1.4539/N08904	aproximadamente 10–15*	FeCl₃, valores que dependem do procedimento de teste
Duplex 2205	1.4462 / S32205	aproximadamente 20*	FeCl₃, valores comparativos
Super Dúplex 2507	1.4410 / S32750	aproximadamente 50*	FeCl₃, valores comparativos
254 SMO	1.4547 / S31254	30-35	acidificado com 6% de FeCl₃ / ASTM G48; o resultado depende do procedimento utilizado.
Liga 625	2.4856/N06625	25-45**	ASTM G48; a faixa mostra o efeito do procedimento e como a lacuna é criada.
Liga C-276	2.4819/N10276	42,5-55**	ASTM G48 / acidificado com 6% de FeCl₃; dependendo do procedimento

* Estes valores visam ilustrar as diferenças entre os grupos de aço; não devem ser considerados propriedades garantidas de um produto específico. ** Para ligas de níquel, as diferenças entre os valores publicados demonstram claramente o impacto do procedimento de teste específico. Por exemplo, os dados da Alleima para o método D/Método F da norma ASTM G48 apresentaram valores diferentes dependendo do método utilizado para criar e pressurizar a trinca.
A comparação revela um padrão muito importante. O popular aço 316L apresenta resistência relativamente baixa à iniciação de corrosão por frestas em testes agressivos com cloretos. Com o aumento do teor de cromo, molibdênio e nitrogênio, essa resistência pode aumentar significativamente. Aços 6Mo, aços superduplex e ligas de níquel adequadamente selecionadas estão entre os materiais com resistência significativamente maior à corrosão localizada.

Por que o CCT geralmente é menor que o CPT?

A diferença entre CPT e CCT decorre principalmente das condições químicas específicas criadas dentro da trinca. Em uma superfície aberta, o material permanece em contato com o ambiente circundante, enquanto que dentro da trinca, a troca de solução é limitada.
A concentração de oxigênio pode diminuir, a concentração de cloreto pode aumentar e o ambiente local pode se tornar ácido. Como resultado, a camada passiva pode perder estabilidade em temperaturas inferiores às necessárias para iniciar a corrosão por pite estável na superfície livre.
Por exemplo, os dados de Haynes obtidos em FeCl₃ acidificado a 6% mostram para o aço 316L uma temperatura crítica de corrosão por pite (CPT) de cerca de 15 °C e uma temperatura crítica de corrosão por fresta (CCT) de cerca de 0 °C; para o aço 254 SMO, cerca de 60 °C e 30 °C, respectivamente; para a liga 625, cerca de 100 °C e 40 °C; e para a liga C-276, cerca de 150 °C e 55 °C. Isso demonstra que uma resistência muito alta à corrosão por pite não significa automaticamente uma resistência igualmente alta à corrosão por fresta.

A influência da geometria da folga na corrosão

Nem todas as fissuras representam o mesmo risco. Sua largura, profundidade, a proporção entre a área da superfície interna e externa da fissura e o grau de restrição da troca de fluidos são fatores importantes.
Na prática, as condições perigosas podem incluir:

sob as juntas de flange,
sob arruelas e cabeças de parafusos,
em conexões sobrepostas,
sob depósitos minerais e produtos processados,
sob biofilme e contaminantes biológicos,
em locais onde elementos metálicos entram em contato com plásticos ou elastômeros,
em juntas de construção insuficientemente limpas.

Por essa razão, a resistência de uma estrutura à corrosão por frestas não pode ser avaliada apenas com base na classe do aço. O projeto da junta, a qualidade da execução e a limpeza da superfície são igualmente importantes.

A influência da composição química no CCT

Chrom é o principal responsável pela formação e estabilidade da camada passiva. molibdênio melhora significativamente a resistência à corrosão localizada em ambientes com cloretos, enquanto azoto É um elemento de liga particularmente importante em aços duplex, superduplex e austeníticos de alta liga.
O alto teor desses elementos é um dos motivos para a resistência significativamente maior dos aços 6Mo e superduplex em comparação com os aços padrão 304L e 316L. No entanto, a composição química por si só não explica tudo. A resistência real também é influenciada pela microestrutura, precipitação de fases intermetálicas, tratamento térmico, soldagem e condição da superfície.

CCT e PREN

O PREN (Número Equivalente de Resistência à Corrosão por Pite) é uma ferramenta útil para comparar inicialmente a resistência de ligas à corrosão localizada em ambientes com cloretos. Para aços inoxidáveis, a seguinte relação é frequentemente utilizada:

PREN = %Cr + 3,3 × %Mo + 16 × %N

Um aumento no PREN geralmente está associado a um aumento na resistência à corrosão por pite e em frestas, mas o CCT não pode ser calculado diretamente a partir dos valores de PREN. O PREN é baseado principalmente na composição química, enquanto os resultados do CCT também dependem da microestrutura, do acabamento superficial e das condições detalhadas do teste.
Para materiais de níquel de alta liga, equações modificadas também são usadas para levar em conta outros elementos, incluindo o tungstênio. Portanto, comparar o PREN clássico de aços inoxidáveis com valores calculados para ligas de níquel requer cautela.

Influência da superfície e da soldagem no CCT

A preparação da superfície pode impactar significativamente os resultados dos testes de resistência à corrosão por frestas. Rugosidade, carepa, descoloração da solda, contaminação por ferro e resíduos de usinagem podem criar áreas propícias à corrosão localizada.
A norma ASTM G48 observa que a preparação da superfície pode afetar significativamente os resultados dos testes. Isso significa que os valores obtidos para amostras de laboratório retificadas ou gravadas nem sempre refletem com precisão o desempenho do componente real.
A soldagem também pode alterar a microestrutura do material e a composição química local da camada superficial. Isso é particularmente importante em aços duplex e superduplex, onde ciclos térmicos inadequados podem levar a alterações desfavoráveis no equilíbrio de fases ou à formação de precipitados que reduzem a resistência à corrosão.
Após a soldagem, é importante também remover adequadamente os óxidos e a descoloração causada pelo calor e, quando necessário, realizar a decapagem e a passivação apropriadas.

CCT, juntas e conexões de flange

As juntas flangeadas são um dos locais clássicos de corrosão por frestas. O espaço entre o metal e a junta pode reter eletrólito e limitar sua troca com o ambiente. Condições semelhantes podem ocorrer sob arruelas, fixadores e em juntas metal-plástico.
Portanto, ao projetar sistemas que operam em água do mar, salmoura ou outros meios contendo cloretos, é importante considerar não apenas a resistência do próprio material, mas também a geometria da estrutura. Limitar o número de frestas, permitir a drenagem do fluido, eliminar depósitos e selecionar vedações apropriadas pode ser tão importante quanto selecionar um aço de qualidade superior.

A temperatura crítica de compressão (CCT) determina a temperatura máxima de operação de um material?

Não. A CCT é uma temperatura crítica determinada em um teste laboratorial específico e não deve ser considerada um limite direto da temperatura operacional segura.
A norma ASTM G48 é um teste acelerado projetado principalmente para comparar a resistência de materiais ao início da corrosão localizada em um ambiente altamente agressivo com cloretos. A norma enfatiza que esses testes não podem determinar diretamente o comportamento do material em ambientes sem cloretos ou a taxa de propagação da corrosão localizada.
Por exemplo, um material com uma CCT específica em uma solução de FeCl₃ em laboratório pode se comportar de maneira completamente diferente em água do mar, em uma solução diluída de NaCl ou em um meio de processo real. Seu comportamento será determinado simultaneamente pela temperatura, concentração de cloreto, pH, potencial, fluxo, sedimentos, geometria da fratura e tempo de exposição.

CCT na seleção prática de materiais

Ao projetar equipamentos expostos a cloretos, é importante analisar a CCT juntamente com outros parâmetros e informações do material. De particular importância são:

o tipo e a composição química real do material,
PREN,
CPT e CCT determinados por um método comparável,
concentração de cloreto,
temperatura de operação,
pH e potencial eletroquímico do meio ambiente,
presença de selos, juntas sobrepostas e depósitos,
condição da superfície,
tecnologia de soldagem e tratamento pós-soldagem,
Possibilidade de limpeza e inspeção do elemento durante o funcionamento.

Em estruturas com numerosas fraturas, a análise CPT isoladamente pode não ser suficiente. Nesses casos, a CCT pode ser um parâmetro de comparação mais exigente e relevante na prática.

Como reduzir o risco de corrosão por frestas?

A proteção mais eficaz não depende apenas do uso de materiais cada vez mais ligados. O projeto adequado do dispositivo também é crucial. Frestas estreitas devem ser eliminadas sempre que possível, juntas sobrepostas devem ser substituídas por juntas soldadas adequadamente, armadilhas para líquidos e sedimentos devem ser evitadas e as superfícies devem ser fáceis de limpar.
Em ambientes particularmente agressivos, podem ser necessários aços superduplex, aços austeníticos 6Mo ou ligas de níquel apropriadas. No entanto, a seleção final deve ser baseada em uma análise das condições reais de operação, e não apenas em um único valor de PREN, CPT ou CCT.
CCT – Temperatura Crítica de Fresta – é a temperatura crítica de início da corrosão por frestas, determinada sob condições de teste definidas. Este parâmetro é particularmente importante em sistemas que operam em ambientes com cloretos e que contenham juntas, flanges, sobreposições, depósitos ou outras áreas formadoras de frestas.
A resistência à corrosão por frestas (CCT) geralmente é menor que a resistência à corrosão por pite (CPT) porque um ambiente local muito mais agressivo pode se desenvolver dentro da fresta do que na superfície livre do material. Portanto, uma alta resistência à corrosão por pite não garante uma resistência igualmente alta à corrosão por frestas.
Ao comparar materiais, o método pelo qual a CCT foi determinada deve sempre ser verificado. Valores obtidos por procedimentos diferentes não devem ser considerados diretamente equivalentes, e a CCT por si só não deve ser interpretada como a temperatura máxima de operação permitida do material.