p Tubos de aço enferrujam e eventualmente quebram. Para prevenir desastres, companhias petrolíferas e outros criaram modelos de computador para prever quando a substituição é necessária. Mas se os próprios modelos derem errado, eles podem ser modificados apenas por meio da experiência, um problema caro se a detecção chegar tarde demais. p Agora, pesquisadores do Sandia National Laboratories, o Centro de Nanotecnologias Integradas do Departamento de Energia e o Centro de Pesquisa Aramco em Boston, descobriram que uma forma particular de corrosão em nanoescala é responsável por diminuir de forma imprevisível a vida útil dos tubos de aço, de acordo com um artigo publicado recentemente em Natureza de Degradação de Materiais Diário.

p Usando microscópios eletrônicos de transmissão, que disparam elétrons através de alvos para tirar fotos, os pesquisadores conseguiram localizar a raiz do problema em uma junção tripla formada por um grão de cementita - um composto de carbono e ferro - e dois grãos de ferrita, um tipo de ferro. Esta junção se forma com freqüência durante a maioria dos métodos de fabricação de tubos de aço.

p Átomos de ferro escorregando

p Os pesquisadores descobriram que a desordem interfacial na estrutura atômica dessas junções triplas tornou mais fácil para a solução corrosiva remover os átomos de ferro ao longo dessa interface.

p No experimento, o processo corrosivo parou quando a junção tripla foi consumida pela corrosão, mas a fenda deixada para trás permitiu que a solução corrosiva atacasse o interior do aço.

p “Pensamos em uma possível solução para formar novos tubos, com base na mudança da microestrutura da superfície do aço durante o forjamento, mas ainda precisa ser testado e ter uma patente registrada se funcionar, "disse a investigadora principal de Sandia, Katherine Jungjohann, autor de artigos e microscopista líder. "Mas agora achamos que sabemos onde está o maior problema."

p O cientista pesquisador sênior da Aramco, Steven Hayden, acrescentou:"Esta foi a primeira observação em tempo real do mundo da corrosão em nanoescala em um material do mundo real - aço carbono - que é o tipo de aço mais comum usado em infraestrutura em todo o mundo. identificamos os tipos de interfaces e mecanismos que desempenham um papel na iniciação e progressão da corrosão localizada do aço. O trabalho já está sendo traduzido em modelos usados ​​para evitar catástrofes relacionadas à corrosão, como colapso de infraestrutura e quebras de dutos. "

p Para imitar a exposição química do tubo no campo, onde o caro, microscópios delicados não podiam ser movidos, amostras de tubos muito finos foram expostos em Sandia a uma variedade de produtos químicos conhecidos por passar por oleodutos.

p O pesquisador e autor de artigos de Sandia, Khalid Hattar, colocou uma amostra seca no vácuo e usou um microscópio eletrônico de transmissão para criar mapas dos tipos de grãos de aço e sua orientação. da mesma forma que um piloto de avião pode usar uma câmera para criar mapas de áreas agrícolas e estradas, exceto que os mapas de Hattar tinham resolução de aproximadamente 6 nanômetros.

p "Ao comparar esses mapas antes e depois dos experimentos de corrosão líquida, uma identificação direta da primeira fase que caiu das amostras pôde ser identificada, essencialmente identificando o elo mais fraco na microestrutura interna, "Hattar disse.

p O pesquisador Sandia e autor do artigo Paul Kotula disse:“A amostra que analisamos foi considerada um aço de baixo carbono, mas tem inclusões de carbono relativamente alto de cementita que são os locais de ataques de corrosão localizados.

p "Nossos microscópios eletrônicos de transmissão foram uma peça fundamental deste trabalho, nos permitindo criar uma imagem da amostra, observar o processo de corrosão, e fazer microanálise antes e depois da corrosão ocorrida para identificar o papel desempenhado pelos grãos de ferrita e cementita e o produto da corrosão. ”

p Quando Hayden começou a trabalhar na pesquisa de corrosão, ele disse, "Fiquei assustado com o quão complexa e mal compreendida a corrosão é. Isso ocorre principalmente porque experimentos realistas envolveriam a observação de materiais complexos como o aço em ambientes líquidos e com resolução em nanoescala, e a tecnologia para realizar tal feito havia sido desenvolvida apenas recentemente e ainda não era aplicada à corrosão. Agora estamos otimistas de que o trabalho futuro no Sandia e no Centro de Nanotecnologias Integradas nos permitirá repensar os processos de fabricação para minimizar a expressão das nanoestruturas suscetíveis que tornam o aço vulnerável a mecanismos de decomposição acelerada. "

p Caminho invisível de corrosão localizada

p A corrosão localizada é diferente da corrosão uniforme. Este último ocorre em massa e é altamente previsível. O primeiro é invisível, criando um caminho observável apenas em seu ponto final e aumentando as taxas de corrosão em massa, tornando mais fácil para a corrosão se espalhar.

p "Uma melhor compreensão dos mecanismos pelos quais a corrosão inicia e progride nesses tipos de interfaces no aço será a chave para mitigar as perdas relacionadas à corrosão, "de acordo com o jornal.