Steel corrosion of carbon steel AISI 1020 in NaCl solutions using optical microscopy in situ

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) According to recent information from the World Corrosion Organization, annually, approximately 2.2 trillion of global GDP is spent on corrosion-related damage. These expenses are almost the GDP of the seventh world economy in 2015, India. Corrosion-related problems occur in different materials and in various industrial sectors such as automobile, shipbuilding, petrochemical, oil companies. One important source of corrosion in the industry is presence of chloride in aqueous solutions. This work presents a study of the corrosion of carbon steel AISI 1020 in aqueous NaCl solution from 0.1 and 0.25 mol/L at temperatures of 25° and 45° C. The steel corrosion was investigated using open circuit potential measurements (Eoc), and polarization curves (PC) coupled to optical microscopy in situ. Thus, the influence of these two factors was evaluated by the interpretation of the effects using a factorial design. From the images of the temporal series obtained by optical microscopy in situ carried during the polarization curves, it was possible to analyze the behavior and characteristics of the corrosion process, such as the average corrosion potential, corrosion rate, eroded fraction, and quantifying the maximum diameter of the pits. Through the obtained results, it is possible to observe the direct influence of concentration and temperature of the corrosion process in the carbon steel AISI 1020, with the increase in the amount of corroded pits and the eroded fraction. It is possible to observe that the corrosion process starts by individual pits, which is converted to mass propagated pits known as pit colony. The development of individual pits was relatively fast, with less than 200 seconds and a maximum diameter up to 600 μm containing area of around 2 x 10^5 μm^2. De acordo com informações recentes da Organização Mundial de Corrosão, cerca de 2,2 trilhões de dólares (3% do PIB mundial) são gastos, a cada ano, com os danos relacionados à corrosão. Este valor é próximo do PIB da sétima economia do mundo em 2015, a Índia. Problemas relacionados à corrosão estão presentes e ocorrem em diferentes materiais e em diversos setores industriais, como por exemplo, automobilístico, naval, petroquímico, petrolífero. Um importante meio causador de corrosão no segmento industrial é o meio salino com a presença de íons cloreto. Em virtude desta importância, este trabalho apresenta o estudo de corrosão do aço carbono AISI 1020 em solução aquosa de NaCl com concentrações de 0,10 e 0,25 mol.L-1 em temperaturas de 25° e 45°C. A corrosão do aço foi investigada por meio de medidas de potencial de circuito aberto (Eca) e curvas de polarização (CP) acoplada a microscopia óptica in situ. Assim, a influência destes dois fatores foi avaliada pela interpretação das interações e efeitos principais dentro dos experimentos usando o planejamento fatorial. A partir das séries temporais de imagens obtidas pela microscopia óptica in situ realizadas durantes as curvas de polarização, foi possível analisar o comportamento e características do processo de corrosão, determinando as principais informações, tais como o potencial médio de corrosão, taxa de corrosão, fração corroída, quantidade e o diâmetro máximo dos pites. Por meio dos resultados obtidos podemos constatar a influência direta da concentração e da temperatura no processo corrosivo do aço carbono AISI 1020, com o aumento na quantidade de pites e na fração corroída. Podemos observar que o processo corrosivo inicia por corrosão por pites individuais, logo em seguida, os mesmos propagam-se em massa o qual chamamos de colônia de pites. O crescimento individual dos pites foram relativamente rápidos, menor que 200 s e com diâmetro máximo na faixa até 600 µm.