AVALIAÇÃO DA BIOCORROSÃO DO AÇO DUPLEX 2205 EM SISTEMA SALINO

ISBN 978-85-85905-23-1

Área

Materiais

Autores

Cordeiro Antunes de Araújo, L. (UFMA) ; da Silva Ribeiro, P.R. (UFMA) ; Reznik, L.Y. (UFRJ) ; Soares Lutterbach, M.T. (INT) ; Camporese Sérvulo, E.F. (UFRJ)

Resumo

Este trabalho teve como objetivo avaliar a resistência do aço duplex 2205 em ambiente salino na presença de microrganismos considerados os principais promotores da biocorrosão. Para isso, foram realizados ensaios microbiológicos e eletroquímicos em ambiente salino na presença e ausência de microrganismos. Os dados eletroquímicos mostraram que os microrganismos influenciaram nos resultados de potenciais, nas densidades de corrente do aço duplex quando comparados aos resultados quando os mesmos estavam ausentes. Estes resultados sugerem que embora o aço duplex seja resistente a corrosão, o mesmo não é imune a corrosão e que os microrganismos podem intensificar a degradação deste material.

Palavras chaves

Biocorrosão; Aço Duplex; Bactérias

Introdução

A corrosão induzida microbiologicamente (ou biocorrosão) é um processo de degradação dos materiais metálicos promovida pelos microrganismos [1]. Conhecer esses processos ocasionados por microrganismos se tornam importante, uma vez que a corrosão vem ocasionando prejuízos (por exemplo, perdas/contaminação de produtos, paralização de sistemas para trocas de peças, contaminação ambiental, etc) a variados segmentos industriais. Mediante estes fatos, torna-se imperativo utilizar materiais resistentes a corrosão, monitorar os processos corrosivos para que seja possível prevê problemas e se tome medidas de prevenção a acidentes. Os materiais de aço duplex são materiais resistente a corrosão por possuírem boas propriedades físicas, sendo possível serem utilizados em diversos setores industriais (petróleo, petroquímica, celulose, por exemplo). Em sua constituição química contém alta concentração de Ni, Mo e Cr (principalmente Cr) o que lhe confere a capacidade de formar uma camada protetora conhecida como camada passiva (e permanece no estado passivo em diversos meios aos quais é submetido), o que lhe dar certa resistência em ambientes corrosivos[2,3]. No entanto, apesar da sua resistência a corrosão, este tipo de material não está imune a esta. Em alguns ambientes podem sofrer ataques de íons agressivos (íon cloreto por exemplo)o que pode romper a camada passiva, ocasionando corrosão localizada (formação de pites). Face ao exposto, o presente trabalho teve como objetivo avaliar a resistência do aço inoxidável duplex à corrosão em ambiente salino na presença microrganismos considerados promotores da biocorrosão.

Material e métodos

Neste trabalho, o material metálico utilizado consistiu em corpos de prova (CPs) de aço duplex 2205 retangulares. Para análises microbiológicas, a área dos CPs retangulares foi de aproximadamente 11 cm². Já para os ensaios eletroquímicos, os CPs foram conectados a um fio de cobre, embutido em resina epóxi, deixando área exposta de aproximadamente 2 cm². Imediatamente antes do uso, os CPs foram polidos com lixas, de granulometria 120 e 600, sendo a seguir cuidadosamente lavados com água destilada para retirar qualquer resíduo proveniente das lixas e posteriormente com álcool etílico com o objetivo de desengordurar a superfície. Ao final, a superfície dos CPs foram secas com jato de ar quente. Os ensaios foram conduzidos em uma cuba de vidro de 1 L com 800 mL do eletrólito, onde foram dispostos os CPs tanto para testes microbiológicos quanto para ensaios eletroquímicos, na presença e ausência dos grupos microbianos. Os ensaios microbiológicos consistiram em quantificação celular pela técnica do Número Mais Provável (NMP) segundo Abelho (2013) [4] sobre as populações bacterianas no biofilme. Já os efeitos no processo corrosivo foram avaliados por técnicas eletroquímicas tais como, medidas de potencial de circuito aberto e polarização. As medições de potenciais de circuito aberto foram realizadas com um multímetro portátil de bancada. As análises de polarização foram realizadas com auxílio do equipamento AUTOLAB PGSTAT 30, no software NOVA versão 1.11. As curvas de polarização foram obtidas com velocidade de varredura (V/s) de 0,00033 na direção de -800 mV a +1500 mV.

Resultado e discussão

Os resultados microbiológicos revelaram que no biofilme (Tabela 1) estavam presentes os cinco grupos bacterianos promotores da biocorrosão (bactérias heterotróficas aeróbias-BHA, produtoras de ácido aeróbias-BPAA e anaeróbias- BPAAn, precipitante do ferro-BPF e redutoras de sulfato-BRS). Os resultados também mostraram que as BHA estavam em maior quantidade (variando entre 10³ a 10⁷ células/mL), BRS em menor número (10 ²células/mL) e os demais grupos tiveram variação entre 10 ³ a 10 ⁶células/mL. A aderência dos microrganismos a superfícies sólidas é facilitada por diferentes fatores, dentre os quais, se destacam a rugosidade e a composição química do material [4]. A elevada densidade de microrganismos sésseis(no biofilme) é um parâmetro de relevância para a ocorrência da biocorrosão, sobretudo quando coexistem espécies microbianas diversas [5]. Os dados eletroquímicos, na presença e ausência de microrganismos, mostraram que houve queda dos potenciais de circuito aberto (Eca) já nas primeiras 24 horas (Tabela 2). A diminuição dos valores de Eca pode estar atrelada a presença de íons agressivos como o íon cloreto presente no eletrólito que ataca a superfície metálica [6]. Detectou-se também que os Eca se mantiveram mais baixos quando os microrganismos estavam presentes, provavelmente devido a desestabilização da camada passiva e formação do biofilme na superfície [1]. Os ensaios de polarização (Figura 1) permitiram analisar as instabilidades nas curvas e variações nas densidades de corrente ao longo do tempo, a complexa dinâmica ocorrente sobre a superfície metálica devido à formação/desestabilização de película passiva e presença de metabolitos oriundos dos microrganismos.

Concentração celular dos grupos bacterianos e Potencial de Circuito Aberto (mVECS) com o tempo obtidos para o aço duplex.


Curva de Polarização para os ensaios conduzidos com Aço Duplex

Conclusões

•Os grupos bacterianos (BHA, BPAA, BPAAn e BRS) foram capazes de colonizar as superfícies dos corpos de prova de aço duplex 2205; •Os resultados de Eca permaneceram mais baixos na presença de microrganismos, provavelmente em consequência da desestabilização e formação do biofilme na superfície metálica; •Os ensaios de polarização revelaram instabilidades nas densidades de corrente principalmente no sistema onde os grupos bacterianos estavam presentes, possivelmente em consequência da elevada concentração de íons cloreto concomitante com a formação do biofilme e metabólitos gerados.

Agradecimentos

À Fundação de Amparo à Pesquisa e Desenvolvimento Científico do Maranhão (FAPEMA) e à Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES).

Referências

[1] Videla, H.A. Biocorrosão, biofouling e biodeterioração de materiais, 1a ed. São Paulo: Ed. Edgard Blucher Ltda, p.148. 2003.

[2] Heino, S.; Karlsson, B. Cyclic deformation and fatigue behaviour of 7Mo–0.5N superaustenitic stainless steel—stress–strain relations and fatigue life , Acta Materialia, 2001, 49, 339.

[3] Llola, R.J.; Hanninen, H. E.; Ullakko, K.M. Mechanical Properties of Austenic High-nitrogen Cr-Ni and Cr Mn Steel at Low Temperatures, ISIJ International 1996, 36, 873.

[4] An, Y. H.; Skowronski, P. General Considerations for Studying Bacterial Adhesion to Biomaterials. In: An, Y. H., Friedman, R. J. eds. Handbook of Bacterial Adhesion: Principles, Methods and Applications. Totowa, NJ, Humana Press Inc., 2000, 1, 121.

[5] King, R. A.; Miller, J. D. A. Corrosion by the Sulphate-reducing Bacteria. Nature 1971, 233, 491.

[6] Moradi, M.; Song, Z.; Yang, L.; Jiang, J.; He, J. Effect of marine Pseudoalteromonas sp. on the microstructure and corrosion behavior of 2205 duplex stainless steel. Corrosion Science 2014, 84, 103.