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Jun 20, 2023

Papel do fósforo como elemento de microliga e seu efeito nas características de corrosão de armaduras de aço em ambiente de concreto

Relatórios Científicos volume 12,

Scientific Reports volume 12, Número do artigo: 12449 (2022) Citar este artigo

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Esta comunicação relata o efeito do fósforo (P) adicionado na faixa de microconcentração no aço sobre a cinética, mecanismo e crescimento do filme passivo em contato com concreto contaminado com cloretos. Espectroscopia de impedância eletroquímica, polarização de corrente contínua, perda de massa e técnicas de espectroscopia Raman foram usadas para chegar aos resultados. Os resultados mostraram que uma adição intencional de P no aço (0,064%) o torna mais propenso à corrosão uniforme e localizada (cerca de 1,1 e 1,7 vezes) do que o aço com baixo teor de fósforo (< 0,016%, presente como elemento residual) exposto sob umidade /condições secas em solução de poros simulados adicionada de cloreto e na ausência deste íon. Um efeito semelhante também é observado para os vergalhões embutidos nas argamassas. A identificação de produtos de corrosão formados na superfície de vergalhões de aço por espectroscopia Raman revela fases de maghemita e goethita termodinamicamente estáveis ​​na superfície de aço com baixo teor de P. Fase instável de lepidocrocita é registrada na superfície de vergalhões de aço com alto teor de fósforo. Os resultados são discutidos com evidências experimentais e pegando pistas da literatura publicada para chegar a um mecanismo plausível para esse comportamento.

Muitos elementos metálicos e não metálicos, como carbono, enxofre, manganês, cobre, vanádio, nióbio, fósforo, etc., são adicionados aos aços em faixas de microconcentração para melhorar suas propriedades. A pesquisa da literatura revela que os pesquisadores no passado descobriram que os elementos adicionados melhoravam1,2 ou deterioravam3,4,5 as propriedades dos aços. Informações muito limitadas sobre seu papel na alteração das características de corrosão, especialmente em ambientes de concreto dos aços microligados resultantes, estão disponíveis na literatura6,7,8. É mais para fósforo adicionado em aços. Este elemento segrega nos contornos de grão dos aços causando fragilidade e afetando negativamente a tenacidade à fratura3,4,5. Em vista disso, o teor de P nos aços é mantido em nível mínimo por algumas normas internacionais9. Os vergalhões embutidos no concreto sofrem carregamentos estáticos e dinâmicos durante sua vida útil. Algumas normas internacionais para aços usados ​​para laminar vergalhões, portanto, limitam o teor máximo de P na química de tais aços. Quando a soldabilidade e a ductilidade aprimorada são necessárias, os vergalhões que atendem ao padrão ASTM A7069 são especificados. ASTM A706 limita o teor de fósforo a 0,035%. Por outro lado, nos EUA e em muitos outros países, a norma ASTM A61510 é amplamente utilizada e lida com vergalhões para reforço de concreto sem limitação no teor de fósforo. A presente pesquisa enfoca este tipo de vergalhão que tem uma utilização muito maior na indústria de construção de concreto.

Sabe-se que o maior teor de P no aço melhora a resistência à corrosão atmosférica de estruturas fabricadas com esses aços1,2. Alguns fabricantes de vergalhões em certos países esperam o mesmo efeito adicionando fósforo extra nos aços usados ​​para laminar os vergalhões. Os vergalhões laminados das sucatas de aço também contêm maior teor de fósforo. A desfosforação de sucatas de aço é um processo caro e difícil de atingir o limite aceitável deste elemento. Tendo em vista os fatos acima, é importante conhecer o efeito do teor de P em vergalhões sobre sua resistência à corrosão exposta em ambientes de concreto contaminados com cloretos. A pesquisa bibliográfica revela que a adição extra de P em aços geralmente tem um efeito deteriorante em sua resistência à corrosão exposta em ambientes com alta umidade e teor de água. Kim et al.11 relataram um efeito adverso da liga de P em aço macio em sua resistência à corrosão em um sistema de dessulfuração de gás e atribuíram isso ao aumento da reação de evolução de hidrogênio. Um efeito semelhante também foi relatado por Uhlig12 e Cleary e Greene13. Windisch et al.14 encontraram efeito adverso desse elemento adicionado ao aço e testado em solução de nitrato de cálcio. Os autores atribuíram isso ao efeito desestabilizador do fosfato (gerado pela ionização do P do aço corroído) no filme semiprotetor de Fe3O4. Krautschick et al.15 relataram o efeito acelerador do P e o atribuíram à formação de uma espécie de carga negativa Pδ- que acelerou o ataque. P exibiu um efeito de aumento na corrosão sob tensão de aços em diferentes meios de teste16,17,18,19,20,21,22.