Estudo da resistência à corrosão do aço inoxidável ferrítico AISI 444 para aplicação como biomaterial

Tese (Doutorado em Tecnologia Nuclear)

Estudo experimental do comportamento à fratura frágil em aços estruturais ferríticos e aplicações à determinação da curva mestra.

Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre o comportamento à fratura frágil de aços estruturais ferríticos, ASTM A285 Gr C e ASTM A515 Gr 65. Os resultados deste trabalho ampliam a base de dados de propriedades mecânicas utilizadas nas análises de integridade de estruturas pressurizadas tais como vasos de pressão e tanques de armazenamento construídos com esta classe de material. O trabalho tem por objetivo também avaliar a aplicabilidade de corpos de prova de dimensões reduzidas, PCVN, na determinação da temperatura de referência, T0, por meio da metodologia da Curva Mestra, a qual define a dependência da tenacidade à fratura do material em função da temperatura. Os ensaios de tenacidade à fratura foram conduzidos utilizando-se corpos de prova solicitados em flexão três pontos com geometria SE(B), PCVN e PCVN com entalhe lateral, extraídos de chapas laminadas. Os resultados dos ensaios foram obtidos em termos de integral J no momento da instabilidade, denotados por Jc. Dados adicionais de resistência à tração e de Impacto Charpy convencional também foram obtidos para caracterizar o comportamento mecânico dos aços utilizados. Os resultados mostraram uma forte influência da geometria dos corpos de prova sobre os valores de Jc, evidenciada pela grande variação nos valores de tenacidade à fratura.

Adesão de linhagem selvagem de Streptococcus thermophilus em superfície de aço inoxidável e efeitos da higienização na sua remoção

A wild strain of Streptococcus thermophilus isolated from pasteurized milk was evaluated using an experimental model with respect to its adhesion onto stainless steel surfaces and its behaviour when submitted to cleansing and sanification. In milk, the adhesion of the microorganism on to stainless steel surfaces was studied after 6 hours of contact at 45°C with agitation, and after a cleansing process involving cleaning stages with alkaline and acid detergents followed by sanification, in order to evaluate the resistance of the adhered cells. The microorganism adhered to stainless steel surfaces producing a cell load of 10(4) CFU/cm². After alkaline cleansing, no adhered cells were detected but 6 CFU/cm² were still detected on the surfaces after acid cleansing. Cleansing, followed by sanification with sodium hypochlorite, was sufficient to reduce the load of wild S. thermophilus on the stainless steel surfaces to non-detectable levels. The experimental model proved adequate for the study indicating that the wild microorganism S. thermophilus produces biofilms on stainless steel surfaces. Alkaline cleansing remove more that 99.9% of the adhered cells. The few cells adhered on the surface are removed by acid cleansing demonstrating the need to use different steps and types of detergent for efficient cleansing. The best results for the removal of these biofilms are obtained by using alkaline cleansing followed by acid cleaning, this procedure being more efficient when complemented by sanification with sodium hypochlorite.

A corrosão do aço inoxidável austenítico 304 em biodiesel

As distribuidoras de combustíveis utilizam containers de aço inoxidável para o armazenamento de biocombustíveis, entretanto, na literatura, há poucos relatos sobre os aspectos corrosivos desse aço em biodiesel. O objetivo desse trabalho é estudar o comportamento corrosivo do aço inoxidável austenítico 304 na presença de biodiesel, não lavado e lavado com soluções aquosas de ácido cítrico, oxálico, acético e ascórbico 0,01 mol L-1e comparar com os resultados obtidos para o cobre (ASTM D130). Empregaram-se técnicas como: espectrometria de absorção atômica (EAA) e microscopia óptica (MO). Os resultados de EAA mostraram uma baixa taxa de corrosão para o aço inoxidável, os elementos de liga estudados foram Cr, Ni e Fe, a maior taxa observada foi para o cromo, 1,78 ppm/dia em biodiesel não lavado ou lavado. As MO do aço 304, quando comparados com as do cobre, comprovaram a baixa taxa de corrosão para o sistema aço 304/biodiesel, entretanto comprovaram que, tanto o aço 304, quanto o cobre, sofrem corrosão em amostras de biodiesel.

Estudo da corrosão e inibição dos aços carbono AISI 1010, inoxidável AISI 316 e duplex UNS S31803 em meio de solução de íons cloreto

O comportamento da corrosão e inibição à corrosão dos aços carbono AISI 1010, inox AISI 316 e duplex UNS S31803 foi estudado em meio de solução de íons cloreto à 3,0% (m/v), na ausência e presença do benzimidazol e imidazol como inibidores. A caracterização química e morfológica dos aços foi realizada por meio das técnicas de espectrometria de emissão ótica, difração de raios X (DRX), microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura (MEV) e energia dispersiva de raios X (EDX). As análises eletroquímicas foram realizadas através das técnicas de polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica. As análises de DRX e de metalografia mostraram as fases presentes em cada aço, sendo o aço AISI 1010 composto pela fase ferrita, o aço AISI 316 pelas fases de FeNi e Cr e o aço UNS S31803 pelas fases austenita e ferrita. Além disso, a metalografia e as análises de MEV e EDX permitiram identificar regiões e certos elementos presentes nos aços que propiciam à ocorrência da corrosão, tais como inclusões. Os inibidores foram testados em diferentes concentrações (25 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 500 ppm e 1000 ppm) para os três aços, através das curvas de polarização e impedância eletroquímica, e verificou-se que para todas as concentrações houve aumento da resistência à corrosão dos aços. Pelas curvas de polarização verificou-se que o benzimidazol proporcionou aos aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803, eficiências de inibição de cerca de 51%, 71% e 75%, respectivamente. Enquanto que o imidazol apresentou eficiência de cerca de 73%, 95% e 86%, respectivamente. Os resultados de impedância eletroquímica mostraram que as eficiências de inibição do benzimidazol foram de aproximadamente 52%, 73% e 71%, respectivamente, para os aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803. E por sua vez, o imidazol apresentou eficiências de aproximadamente 96% para os aços AISI 1010 e AISI 316 e 85% para o aço UNS S31803. O teste de perda de massa mostrou que para o aço AISI 1010 tanto o benzimidazol quanto e o imidazol inibiram a corrosão, sendo que reduziram a corrosão em cerca de 17% e 24%, respectivamente. Nas análises das curvas de polarização em estudos com a água do mar observou-se que os inibidores foram menos eficientes do que em meio de solução de cloreto. O benzimidazol obteve eficiências de cerca de 14%, 50% e 33%, respectivamente, para os aços AISI 1010, AISI 316 e UNS S31803. Enquanto que o imidazol apresentou eficiências de aproximadamente 21%, 59% e 34%, respectivamente. Em todas as análises eletroquímicas e análise de perda de massa, o imidazol se mostrou o melhor inibidor para os aços estudados.

Análise e dimensionamento de elementos estruturais de aço inoxidável

Tradicionalmente, o aço inoxidável não tem sido utilizado na Construção como material estrutural corrente devido ao seu elevado custo, sendo normalmente a sua utilização motivada por condicionalismos arquitetónicos e estéticos. Contudo, nos últimos anos, com a introdução dos Eurocódigos e do conceito de materiais sustentáveis, o interesse na utilização deste material em estruturas correntes de Engenharia Civil tem vindo a aumentar consideravelmente. Esta dissertação tem como objetivo, com base na compilação bibliográfica descritiva das características do aço inoxidável como material estrutural, discutir o processo de verificação da segurança, de acordo com o Eurocódigo 3, de elementos de aço inoxidável apresentando exemplos práticos de dimensionamento. Do presente estudo verificou-se que a aplicabilidade do aço inoxidável como material estrutural corrente, embora seja possível através da norma europeia respetiva (Eurocódigo 3 - Parte 1-4) é ainda muito limitada pois este Eurocódigo é demasiado conservativo para esse material e por isso ineficiente. Assim, para um dimensionamento económico, é necessário que seja aproveitada a plasticidade inerente do material e que se proceda a uma revisão da norma europeia, de modo a refletir as diferenças do aço inoxidável em relação ao aço carbono, como proposto pelo método da resistência contínua.

Estudo comparativo randomizado do implante de Stent de aço inoxidável recoberto por carbono semelhante ao diamante versus não recoberto em pacientes com doença arterial coronariana

OBJETIVO: Comparar as taxas de reestenose e de eventos cardíacos maiores em um e seis meses pós-implante de stents recobertos com CSD com os não-recobertos. MÉTODOS: Estudo comparativo, prospectivo, randomizado, de 180 pacientes com diagnóstico de insuficiência coronária, submetidos a implante de stent recoberto com CSD (Phytis®) ou stent não-recobertos (Penta®), no período de janeiro de 2003 a julho de 2004. Foram critérios de inclusão: lesão de novo com porcentual de estenose em diâmetro > 50% em artéria coronária com diâmetro de referência > 2,5 mm e < 4 mm e extensão < 20 mm; e de exclusão: lesões localizadas no TCE, bifurcações, oclusões crônicas e reestenose intra-stent. RESULTADOS: As características basais dos grupos foram clinica e angiograficamentemente semelhantes. O sucesso do procedimento foi obtido em 98,9% dos pacientes nos dois grupos. Ocorreu uma morte cardíaca na fase hospitalar em cada grupo. O diâmetro de referência e o ganho agudo foram maiores no grupo Penta® (3,21±0,37 mm vs 3,34±0,8 mm, p=0,02 e 2,3±0,5 vs 2,49±0,5, p=0,009, respectivamente). O seguimento angiográfico aos seis meses mostrou taxas semelhantes de reestenose (24,3% vs 21,8%, p=0,84) e de eventos cardíacos maiores (16,8% vs 17,5%, p=1). CONCLUSÃO: Os stents recobertos com CSD não apresentaram resultados superiores em relação aos stents não-recobertos.

Reação de geração de oxigênio em eletrodos de Mn2O3 suportados em aço inoxidável

A study of the kinetics of oxygen evolution in alkaline conditions from ceramic films of Mn2O3 supported on stainless steel was carried out. This study has been done through the determination of transfer coefficients, Tafel slopes and exchange currents using potentiodynamic and quasi-potentiostatic measurements. The activation energy was determined as a function of the overpotential and, additionally, the electrode active surface was estimated. The results are consistent with data already published for other electrodes, implying that the methods used in this work were reliable and precise.

Construção e aplicação de eletrodo de aço inoxidável UNS S31254 como eletrodo indicador em titulações condutimétricas

UNS S31254 SS electrodes have been built to substitute platinum in conductimetric titrations. The electrodes were tested in both acid-basic titration (chloridric acid and sodium hydroxide) and precipitation titration (sodium chloride and argentum nitrate as titrant). The practical application was exemplified from conductimetric tritations of HF ¾ HNO3 mixtures used in metalurgical industry to passivate stainless steels. The results were compared with those obtained using commercial platinum electrodes. The equivalent volumes obtained were comparable within 3% experimental error. Its application depends on the nature of electrolyte. These results have shown that stainless steel, less expensive than platinum (about three order of magnitude), can substitute platinum electrodes in routine analyses and didactic laboratories.

Adesão de linhagem selvagem de Streptococcus thermophilus em superfície de aço inoxidável e efeitos da higienização na sua remoção

Linhagem selvagem de Streptococcus thermophilus isolada de leite pasteurizado foi avaliada em modelo experimental quanto a adesão em superfície de aço inoxidável e comportamento frente à limpeza e sanificação. Em leite, a adesão do microrganismo em aço inoxidável foi estudada em 6h de contato a 45°C sob agitação e uma higienização com detergentes alcalino e ácido seguida de sanificação foi utilizada para avaliação do comportamento das células aderidas frente à higienização. Esse microrganismo aderiu a essa superfície produzindo uma carga de 10(4)UFC/cm². Após a limpeza alcalina não foram detectadas células aderidas; em seguida a limpeza ácida 6 UFC/cm² ainda foram detectadas. A sanificação com hipoclorito de sódio, após a limpeza, foi suficiente para reduzir a carga de S. thermophilus selvagem aderida ao aço inoxidável. O modelo experimental mostrou-se adequado para o estudo, indicando que a cultura selvagem de Streptococcus thermophilus é produtora de biofilme em superfície de aço inoxidável. A limpeza da superfície de aço inoxidável por detergência alcalina remove mais que 99,9% das células aderidas. Pequenos números de células remanescentes são removidos na detergência ácida o que demonstra a necessidade das diferentes etapas e tipos de detergentes para a eficiência da limpeza. Melhores resultados na remoção desse biofilme são alcançadas com detergência alcalina seguida de detergência ácida e mais eficientemente quando se utiliza uma sanificação complementar com hipoclorito de sódio.

Migração de minerais de panelas brasileiras de aço inoxidável, ferro fundido e pedra-sabão (esteatito) para simulantes de alimentos

Os utensílios culinários podem liberar alguns componentes inorgânicos durante a cocção de alimentos. A migração destes pode ser interessante desde que ocorra em quantidades adequadas às necessidades nutricionais do usuário ou não existam implicações toxicológicas. Foi avaliada a migração de metais (Fe, Mg, Mn, Cr, Ni, Ca, Zn, Pb, Cd e Hg) por espectrometria de emissão óptica, utilizando ácidos láctico e acético como simulantes do alimento em panelas de aço inoxidável (304), ferro fundido (GG-10) e pedra-sabão (esteatito), durante 15 cocções seqüenciais. O comportamento da migração durante cinco ciclos de estocagem a 22ºC também foi estudado. Análise de regressão dos dados revelou que, em função do uso, as panelas de inox apresentam redução da migração de metais de forma rápida, enquanto as de pedra-sabão mostram um declínio suave na migração, contrastando com as de ferro, que apresentam aumento na migração de Fe e Mn com o uso contínuo. Em nenhum utensílio foi observada a liberação de metais pesados, como Pb, Cd ou Hg.

Influência da velocidade de circulação do leite na adesão de Pseudomonas aeruginosa sobre aço inoxidável

A influência da velocidade de circulação do leite na adesão bacteriana de Pseudomonas aeruginosa foi avaliada em teste de uso simulado por meio de um modelo de circuito de processamento de leite. O circuito é composto por uma tubulação de aço inoxidável AISI 304, com 1,9 cm de diâmetro e 5,8 m de comprimento, além de um tanque de 25 L, utilizado como reservatório do produto e das soluções sanitizantes. O reservatório foi acoplado a uma bomba centrífuga de ½ HP, para impulsionar o alimento ou soluções de higienização pelo sistema equipado com cupons de prova em aço inoxidável nas formas cilíndrica, cotovelo 90º e T. As velocidades de circulação foram de 0,5, 1,0 e 1,5 m.s-1, correspondentes a fluxo turbulento com número de Reynolds de 14.000, 28.000 e 42.000, respectivamente. Quando se utilizou velocidade de 0,5 m.s-1, permaneceram aderidas à superfície 10,7% das células. Já nas velocidades e 1,0 e 1,5 m.s-1 as porcentagens de adesão foram de 5,36 e 4,9%, respectivamente, o que demonstra uma menor remoção de células aderidas à medida que o fluxo diminui, permitindo assim que mais células permaneçam aderidas na linha de produção, o que pode favorecer a formação de biofilmes.

Formação de biofilme em aço inoxidável por Aeromonas hydrophila e Staphylococcus aureus usando leite e diferentes condições de cultivo

O objetivo desta pesquisa consistiu em avaliar a formação de biofilme em aço inoxidável por Aeromonas hydrophila e Staphylococcus aureus usando leite e diferentes condições de cultivo. As variáveis em estudo consistem no cultivo monoespécie e combinado, dos referidos microrganismos e nas temperaturas de 4, 7 e 18 °C. Recipientes contendo 1000 mL de leite, densidade populacional de 10(5) UFC.mL-1 de cada microrganismo e 10 cupons de aço inoxidável (10 × 20 mm) foram lacrados e armazenados, sob agitação de 60 rpm, por um período de 10 dias. As análises ocorreram a cada 48 horas. Células sésseis de A.hydrophila e S. aureus foram enumeradas através do plaqueamento seletivo em ágar m-Aeromonas selective e Baird-Parker, respectivamente. Estudos sobre o tempo de geração, enumeração de células planctônicas e observação dos cupons através da microscopia eletrônica de varredura foram conduzidos. S. aureus, em monocultivo, formou biofilme a 18 °C e a 7 °C. Para 4 °C, foi observado um processo de adesão. A presença de A. hydrophila reduziu o desempenho de S. aureus. Nesta condição de cultivo multiespécie houve formação de biofilme a 18 °C. A. hydrophila, tanto em monocultivo quanto em presença de S. aureus, formou biofilme em todas as condições pesquisadas.

Caracterização da incorporação da escória de aço inoxidável em materiais cerâmicos quanto a imobilização de cromo

O volume de escória de aço inoxidável produzida a partir do forno elétrico a arco é elevado, e trazendo este fato para dentro do desenvolvimento sustentável, surge a necessidade de estudar a sua reciclagem e reutilização como instrumento de fundamental importância para o controle e minimização dos problemas ambientais, e deste modo resolver o seu problema de armazenagem. O objetivo deste trabalho foi analisar a mobilidade de cromo presente na composição da escória de aço inoxidável, quando esta é utilizada como matéria-prima para a confecção de material cerâmico, afim de avaliar o risco de contaminação ambiental que estes novos materiais podem causar durante o seu ciclo de vida. Houve a necessidade do estudo, principalmente, porque a escória apresenta cromo em sua composição, e em função disto envolve toda a problemática ambiental que resíduos de cromo provocam. As ferramentas utilizadas para este estudo foram os ensaios de lixiviação e solubilização baseados nas Normas Brasileiras para material granular, NBR 10005 e NBR 10006, respectivamente, e ensaio baseado na Norma Holandesa para material monolítico, NEN 7345, para corpos cerâmicos com percentuais de escória de 10%, 20% e 30% em peso. Os parâmetros utilizados para avaliação do comportamento deste material foram as diferentes granulometrias da amostra e diferentes soluções acidificantes. As diferentes granulometrias foram obtidas através de quebra aleatória ou cortes em local pré-determinado. Este parâmetro de avaliação foi aplicado nos ensaios baseados nas Normas Brasileiras As diferentes soluções acidificantes, ácido nítrico ou ácido acético, foram utilizadas como parâmetro de avaliação no ensaio baseado na Norma Holandesa. A periculosidade do resíduo foi determinada através da análise química dos extratos resultantes dos ensaios e posterior comparação com a concentração máxima dos componentes estabelecida na NBR 10004. Os resultados mostraram que a escória de aço inoxidável é resíduo não-inerte; o cromo presente na escória está na forma trivalente, podendo ser parcialmente oxidado a cromo hexavalente durante o processamento cerâmico; a granulometria, e conseqüente área superficial, é fator determinante para os ensaios de lixiviação e solubilização; e os dois ácidos utilizados apresentam grandes diferenças na extração dos constituintes, o que indica que os resultados são diferentes conforme a norma de lixiviação utilizada para a avaliação da mobilidade dos constituintes do resíduo.

Caracterização da resistência a corrosão de camadas obtidas por nitretação a plasma e deposição física de vapor sobre aço inoxidável AISI 316 L

A técnica de revestimento duplex combina dois processos: o tratamento de nitretação a plasma da superfície e a deposição de uma camada via PVD. O processo de nitretação a plasma sob condições controladas pode produzir a chamada “fase S” sem a presença de nitretos de cromo, o que confere ao aço tratado maior dureza e melhor resistência à corrosão. Os revestimentos de nitreto de titânio melhoram a dureza superficial do material, porém defeitos e poros podem expor o substrato ao meio. Este trabalho consiste no estudo da resistência à corrosão do aço inoxidável austenítico AISI 316L revestido com camada duplex em meio contendo cloretos. As camadas nitretadas a plasma foram obtidas pelo processo de nitretação iônica e os revestimentos Ti/TiN foram obtidos pelo processo de deposição física de vapor assistida por plasma (PAPVD). Os corpos de prova foram inicialmente avaliados por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e a composição das fases foi identificada por difração de raios-x (DRX). A dureza foi avaliada por nanoidentação e a rugosidade superficial também foi medida. Os testes de resistência à corrosão foram feitos por voltametria cíclica (VC) e os ensaios de corrosão acelerada em câmara de névoa salina. A amostra nitretada a 400°C por 4 horas e mistura gasosa de 5%N2- 95%H2 apresentou o melhor desempenho de resistência à corrosão em meio contendo cloretos. A resistência à corrosão foi associada à estrutura obtida após o tratamento por nitretação a plasma e deposição física de vapores (PVD).