Fracture toughness evaluation of supermartensitic stainless steel submitted to cathodic protection in seawater environment

Abstract

Os aços inoxidáveis supermartensíticos (AIS) vêm sendo aplicados em linhas de condução na indústria de petróleo e gás aparecendo como uma alternativa aos aços inoxidáveis duplex e aos aços carbono com uso de inibidores. Estes aços exibem maiores propriedades de tenacidade, resistência à corrosão e soldabilidade quando comparados aos aços inoxidáveis martensíticos convencionais. Porém, quando protegidos catodicamente em água do mar estes aços podem ser suscetíveis à fragilização por hidrogênio devido ao carregamento com hidrogênio. O presente estudo avalia a tenacidade à fratura do AIS submetido à proteção catódica em água do mar em um potencial de “super-proteção” do aço utilizando a técnica de step loading com incremento de carregamento. Os resultados mostram uma significante queda na tenacidade à fratura do aço no ambiente estudado.

Supermartensitic stainless steels (SSS) have been applied in oil and gas industries for flowline material as an alternative for both duplex stainless steels and carbon steels with inhibitor. SSS show greater toughness, corrosion resistance and weldability properties when compared to conventional martensitic stainless steels. However, when protected cathodically in seawater environment they can be susceptible to hydrogen embrittlement due to hydrogen charging. The present study evaluates the fracture toughness of SSS submitted to cathodic protection in seawater environment at a potential of steel “over-protection”. Incrementally step loading technique was used in the SSS fracture toughness evaluation. The results show a significant drop in the fracture toughness of steel in the studied environment.