Uma equipe de pesquisa da Universidade do Estado do Arizona divulgou novos insights sobre a corrosão por tensão intergranular (SCC), uma causa ambiental de falha prematura em estruturas projetadas, incluindo pontes, aeronaves e usinas de geração de energia nuclear.

A pesquisa, Dissociando o papel da tensão e da corrosão na fissuração intergranular de ligas nobres, lançado hoje em Materiais da Natureza , aborda a suposição de que SCC intergranular é o resultado da presença simultânea de uma tensão de tração e corrosão, e demonstra que as funções de tensão e corrosão podem ser dissociadas, ou pode agir de forma independente.

"A descoberta é o culminar de cerca de 30 anos de trabalho neste tipo de problema de corrosão por tensão, "disse o pesquisador principal Karl Sieradzki, professor de ciência de materiais e engenharia da ASU. "Agora temos uma visão de como novas ligas podem ser projetadas para evitar essa forma de falha induzida por corrosão sob tensão."

Quando os metais são expostos a sais contendo água, a resistência do metal pode ser seriamente comprometida e levar a falhas inesperadas. Um exemplo de falha de SCC é o gasoduto Kinder Morgan de 2003 em Tucson, AZ.

O paradigma convencional para a compreensão das condições SCC é a presença simultânea de um nível suficiente de tensão de tração, um ambiente corrosivo e um material suscetível.

A pesquisa desafia este ponto de vista e ilustra que a presença simultânea de estresse e um ambiente corrosivo não é um requisito para SCC, e que pode ocorrer se a corrosão ocorrer primeiro e o material for subsequentemente submetido a tensões.

Além de Sieradzki, os autores do artigo incluem Nilesh Badwe, Xiying Chen, Erin Karasz, e Ariana Tse da ASU e Daniel Schreiber, Matthew Olszta, Nicole Overman e Stephen Bruemmer do Pacific Northwest National Laboratory. A pesquisa foi apoiada pelo Departamento de Energia dos EUA.

A equipe examinou o comportamento de um modelo de laboratório de liga de prata-ouro, que imita o comportamento de corrosão de ligas de engenharia importantes, como os aços inoxidáveis ​​e ligas à base de níquel usados ​​em usinas nucleares.

Corrosão nessas ligas de engenharia, como no modelo de liga de prata-ouro, resulta na formação de orifícios de tamanho nanométrico dentro da camada corroída. De acordo com Sieradzki, o parâmetro chave que determina a ocorrência de SCC rápido é a adesão entre a camada corroída e a liga não corroída. Usando as técnicas de escala atômica de microscopia eletrônica de alta resolução e tomografia de sonda atômica, junto com caracterizações estatísticas, a equipe determinou que a necessidade aparente da presença simultânea de tensão e corrosão existe devido às mudanças morfológicas dependentes do tempo que afetam a adesão.

Desde que a adesão adequada entre as camadas seja mantida, uma rachadura que começa com a camada corroída pode penetrar na liga não corroída. Isso significa que pode haver um componente mecânico significativo para a corrosão sob tensão que não pode ser identificado por nenhuma medição de corrosão. O resultado é que uma medição de corrosão pode subestimar a taxa de SCC por fatores multiplicativos de 10 ou mais.

“Em usinas nucleares, A manutenção do SCC e o desligamento da planta são baseados na experiência anterior com reatores de design semelhante, "Sieradzki explicou." Embora não estejamos construindo novas usinas nucleares nos EUA, essas descobertas devem desencadear a busca por novos, ligas resistentes à corrosão que podem ser usadas para peças de reposição em fábricas existentes e em outras aplicações estruturais importantes. "