Campus Salvador Dissertações - Salvador
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metadata.dc.type: Dissertação
Título: Desempenho das ligas ASTM A179, AISI 316 e SAF 2205 em sistema de água de refrigeração sujeito a corrosão sob depósito: um estudo aplicado a trocadores de calor com feixe helicoidal
Autor(es): Batista, Ariane Candido
metadata.dc.creator: Batista, Ariane Candido
metadata.dc.contributor.advisor1: Cavalcanti, Luiz Antonio Pimentel
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Farias, Claudia Teresa Teles
metadata.dc.contributor.referee1: Cavalcanti, Luiz Antonio Pimentel
metadata.dc.contributor.referee2: Farias, Cláudia Teresa Teles
metadata.dc.contributor.referee3: Souza, Carlos Augusto de
metadata.dc.contributor.referee4: Macedo, Ruza Gabriela Medeiros de Araújo
metadata.dc.description.resumo: A corrosão em equipamentos industriais constitui um dos principais desafios para a confiabilidade e a segurança operacional em plantas de processo. Em sistemas de troca térmica, a combinação de condições operacionais severas, características do fluido de processo e materiais metálicos pode favorecer mecanismos localizados de degradação. Nesse contexto, a corrosão sob depósito destaca-se por sua natureza silenciosa e acelerada, exigindo atenção especial em estratégias de monitoramento, inspeção e mitigação. Com isso, este trabalho aborda a corrosão sob depósito em trocadores de calor de serpentina helicoidal instalados em uma planta petroquímica no Polo de Camaçari. O equipamento, fabricado em aço carbono ASTM A179 e integrado ao sistema de segurança térmica das bombas de recirculação de uma caldeira de recuperação, apresenta histórico recorrente de falhas por perfuração em intervalos inferiores a três anos — significativamente abaixo do período regulamentar de inspeção (72 meses). Essas falhas, responsáveis por paradas não programadas da caldeira, foram atribuídas à corrosão localizada sob incrustações formadas pela água de refrigeração. A metodologia envolveu a caracterização do ambiente operacional, análise físico-química da água de refrigeração e ensaios de corrosão sob depósito em potencial estático, utilizando célula de três eletrodos e depósitos artificiais. Foram aplicadas técnicas eletroquímicas, como Potencial de Circuito Aberto (OCP), polarização potenciodinâmica com extrapolação de Tafel, ensaios de imersão estática e caracterização superficial por microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados confirmaram que o aço carbono ASTM A179 apresentou maior suscetibilidade e taxas de corrosão na presença de depósito (0,4241 mm/ano). O aço inoxidável AISI 316 exibiu comportamento intermediário, com ataque localizado e perda parcial de passividade. Já o aço duplex SAF 2205 demonstrou desempenho superior, com taxa mínima de corrosão (0,0062 mm/ano), baixa degradação superficial e elevada estabilidade passiva. Com base na expectativa de vida útil ampliada (219,9 anos para o SAF 2205 versus 1,6 anos para o ASTM A179) e na análise de custo-benefício que privilegia a confiabilidade operacional, o aço duplex SAF 2205 foi identificado como a liga mais adequada e economicamente viável para a substituição dos trocadores de calor avaliados.
Resumo: Corrosion in industrial equipment is one of the main challenges to reliability and operational safety in process plants. In heat‑exchange systems, the combination of severe operating conditions, process‑fluid characteristics, and metallic materials can promote localized degradation mechanisms. In this context, under‑deposit corrosion stands out due to its silent and accelerated nature, requiring special attention in monitoring, inspection, and mitigation strategies. Accordingly, this study addresses under‑deposit corrosion in helical‑coil heat exchangers installed in a petrochemical plant located in the Camaçari Complex. The equipment, manufactured from ASTM A179 carbon steel and integrated into the thermal safety system of the recirculation pumps of a recovery boiler, has shown a recurring history of perforation failures at intervals of less than three years—significantly below the regulatory inspection period (72 months). These failures, responsible for unplanned boiler shutdowns, were attributed to localized corrosion beneath scale deposits formed by the cooling water. The methodology involved the characterization of the operational environment, physicochemical analysis of the cooling water, and under‑deposit corrosion tests under static potential using a three‑electrode cell and artificial deposits. Electrochemical techniques were applied, such as Open Circuit Potential (OCP), potentiodynamic polarization with Tafel extrapolation, static immersion tests, and surface characterization by scanning electron microscopy (SEM). The results confirmed that ASTM A179 carbon steel exhibited higher susceptibility and corrosion rates in the presence of deposits (0.4241 mm/year). AISI 316 stainless steel showed intermediate behavior, with localized attack and partial loss of passivity. Duplex stainless steel SAF 2205 demonstrated superior performance, with a minimal corrosion rate (0.0062 mm/year), low surface degradation, and high passive stability. Based on the significantly extended expected service life (219.9 years for SAF 2205 versus 1.6 years for ASTM A179) and a cost–benefit analysis favoring operational reliability, duplex stainless steel SAF 2205 was identified as the most suitable and economically viable alloy for replacing the evaluated heat exchangers.
Palavras-chave: Corrosão sob depósito
Corrosão sob depósito
Trocadores de calor helicoidais
Trocadores de calor helicoidais
Ensaios eletroquímicos
Ensaios eletroquímicos
Aço inoxidável
Aço inoxidável
Aço duplex
Aço duplex
Under-deposit corrosion
Under-deposit corrosion
Helical heat exchangers
Helical heat exchangers
Electrochemical tests
Electrochemical tests
Stainless steel
Stainless steel
Duplex steel
Duplex steel
Equipment reliability
Equipment reliability
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Editor: Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia
metadata.dc.publisher.initials: IFBA
metadata.dc.publisher.department: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais(PPGEM)
metadata.dc.publisher.program: Mestrado Profissional em Engenharia de Materiais (PPGEM)
Citação: BATISTA, A. C. Desempenho das ligas ASTM A179, AISI 316 e SAF 2205 em sistema de água de refrigeração sujeito a corrosão sob depósito: um estudo aplicado a trocadores de calor com feixe helicoidal. 2026. 84 f. Dissertação (Mestrado) - Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia, Salvador, 2026.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/us/
URI: https://repositorio.ifba.edu.br/jspui/handle/123456789/1165
Data do documento: 2-Fev-2026
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