To ensure long service life of concrete structures, corrosion protection techniques carbon steel rebars or their replacement for greater corrosion resistant alloys. The latter has been used abroad in concrete structures exposed to high aggressive environments, especially in the presence of chloride ions. In this paper, the use of stainless steel rebars is studied, focusing the influence of molybdenum on the pitting corrosion resistance in concrete contaminated with chloride ions. Stainless steel samples were prepared in a laboratory with and without the addition of molybdenum. The chemical composition of these steels was selected based on the chemical composition of commercial stainless steels. Ferritic, austenitic and lean duplex stainless steels were studied. The lean duplex stainless steels are today a cheap alternative for concrete rebars. Coupons were exposed to alkaline solutions simulating carbonated and noncarbonated concrete pore water both with an addition of 3.5 % sodium chloride. The performance of the steels was measured through anodic polarization curves. To validate the results obtained in pore solutions, tests with the steels embedded in carbonated concrete contaminated with chloride ions were also conducted. However, these tests were not successful because the occurrence of crevice corrosion between the stainless steel coupons and the resin used to delimit the coupon surfaces. The tests in chloride contaminated alkaline solutions clearly showed the positive influence of the molybdenum in the pitting corrosion resistance of the studied steels. Para assegurar vida útil longa às estruturas de concreto, é cada vez mais frequente a adoção de técnicas de proteção contra corrosão das armaduras de aço-carbono ou a sua substituição por outras ligas de maior resistência à corrosão. Estas ligas vêm sendo usadas, no estrangeiro, em estruturas de concreto expostas a elevada agressividade, especialmente na presença de íons cloreto. Neste trabalho, foi estudado o uso de aços inoxidáveis como armadura, sendo dado enfoque à influência do molibdênio na sua resistência à corrosão por pite em concreto contaminado com íons cloreto. Para tanto, amostras de aços inoxidáveis, com e sem adição de molibdênio, foram preparadas em laboratório baseado na composição química de aços comerciais. Aços inoxidáveis ferrítico, austenítico e dúplex, incluindo lean dúplex, foram estudados. Estes últimos são uma alternativa econômica para aplicação em concreto. Esses aços foram expostos a soluções alcalinas simulando água de poros de concreto carbonatado e não carbonatado, ambas com adição de 3,5 % de cloreto de sódio. O desempenho dos aços foi verificado por meio de curvas de polarização anódicas. Para validar os resultados, ensaios em concreto também foram realizados, no entanto, estes ensaios foram prejudicados pela ocorrência de corrosão em fresta entre as pastilhas dos aços e a resina usada para li

1. Estudo da influência do molibdênio na resistência à
corrosão de aços inoxidáveis ferríticos, austeníticos e
dúplex em solução simulada de água de poro e em
concreto
Thiago J. Mesquita a, Adriana de Araujob, Zehbour
Panossian b, Ricardo P. Nogueira c,Alberto S. Dias
Junior b, David R. Neves Filho b, Sócrates C. S. Dias b
a cb

2. Porque o estudo do Molibdênio (Mo) em aço inoxidável? Porque
em meio alcalino?
Utilização do aço inoxidável em condições potencialmente prejudiciais ao
seu desempenho (meios alcalinos):
- petroquímica
- processamento de alimentos
- estruturas de concreto etc …
O preço do aço inoxidável é
determinado pelos custo das
ligas, especialmente do níquel
(Ni) e molibdênio (Mo).
Há um número restrito de estudos neste meio, perante
o seu crescente uso (no exterior) como
armadura, incluindo a nova classe lean dúplex (baixa
adição de Mo e de Ni).

3. Estruturas de concreto
A utilização do aço inoxidável em estruturas de concreto está
relecionada a diminuição da sua vida útil pela corrosão prematura
de sua armadura de aço-carbono. A contaminação do concreto com
íons cloreto é muitas vezes a causa principal dessa corrosão.
O uso de armaduras de aço inoxidável pode assegurar e elevar a vida
útil de estruturas expostas. O aço inoxidável tem maior resistência à
corrosão por pite (Epit) do que o aço-carbono.

4. Estudar o uso de aços inoxidáveis como armadura
(meio alcalino), sendo dado enfoque à influência do Mo na
sua resistência à corrosão por pite em concreto contaminado
com íons cloreto.
Objetivos do trabalho:
Imersão em soluções alcalinas simulando água de
poros de concreto. Avaliação do desempenho por meio de
curvas de polarização anódicas. Validação dos
resultados por meio de ensaios em concreto.
Resumo da metodologia:

5. Aços inoxidáveis estudados:
Material
Elementos
PREn
C Si Mn Ni Cr Mo N Al S
Austenítico
18Cr12Ni 0,025 0,594 1,012 12,067 17,999 0%- 0,004 0,023 0,0033 13 18,38
18Cr12Ni1Mo 0,028 0,513 0,990 12,060 17,859 1%- 1,000 0,024 0,0031 13 21,54
18Cr12Ni2Mo 0,020 0,515 1,048 12,080 17,879 2%- 1,968 0,019 0,0032 12 24,68
18Cr12Ni3Mo 0,028 0,571 1,018 11,995 18,003 3%-2,989 0,029 0,0036 15 28,33
Ferrítico
18Cr 0,028 0,492 1,056 0,003 18,108 0%-0,004 0,029 0,0024 15 18,59
18Cr3Mo 0,029 0,533 1,076 0,005 18,018 3%-3,01 0,028 0,0023 14 28,39
Dúplex
23Cr4,6Ni
(lean)
0,029 0,58 1,031 4,569 22,968 0%-0,015 0,175 0,0024 12 25,82
23Cr4,6Ni3Mo 0,029 0,559 0,981 4,56 22,97 3%-3,004 0,186 0,003 13 35,86

6. Pastilhas e corpos de prova de concreto:
Pastilhas dos aços foram produzidas pela UGITECH em
condições altamente controladas de modo a se obter, para
cada classe de aço, a mesma composição base, variando-
se apenas o teor de Mo.
Embutimento da Pastilha
Fio de cobre de contato elétrico
As pastilhas e parte do fio de
contato elétrico foram embutidas a
frio em resina epóxi, ficando a área
(1,77 cm2) da sua face inferior
exposta ao meio.
Preparação de 10 corpos de
prova de concreto
convencional (7 cm diâmetro
e 3 cm de altura) para cada
amostra de aço .

7. Ensaios em soluções:
Solução simulada de água de poros de concreto:
• adição de 3,5 % de NaCl e;
• pH 10 (concreto carbonatado) e pH 12 (concreto íntegro).
Obs:
• saturada das soluções com oxigênio por meio de
borbulhamento de ar atmosférico por uma hora.
• temperatura mantida em 25 C, com exceção para o aço
dúplex que foi mantida em 75 C.

8. Ensaios em concreto:
Após a concretagem e cura dos corpos de prova (CPs) de
concreto, estes foram expostos ao gás carbônico (CO2) e
a contaminação com íons cloreto.
Obs:
• exposição à câmara climática = temperatura 25 C,
umidade relativa 65 % e insuflação de 2 % de CO2..
• imersão parcial na solução salina = 35 g/L de NaCl em
água destilada.
• 8 dias na câmara e 114 dias na imersão, seguindo, 36 dias
na câmara e imersão até a obtenção de potenciais
indicativos de estado ativo de corrosão (2 ciclos).

9. Exposição em câmara climática
Exposição em
solução salina

10. Monitoramento do OCP e, ao término dos ensaios, levantamento das
curvas de polarização em 2 corpos de prova de cada aço com OCP mais
negativos. Se necessário, um terceiro, ou mais, seria polarizado,
quando as curvas obtidas fossem diferentes entre si. Em seguida,
exame visual das pastilhas polarizada e não-polarizadas.
Ensaio em solução salina:
Levantamento das curvas de polarização anódina após 1 h de imersão
dos aços nas soluções.
Medidas eletroquímicas:
Ensaio em concreto:
Para ajudar a interpretação dos resultados da polarização anódica, foi
estimado o potencial de equilíbrio da reação de oxirredução do oxigênio
dissolvido em meio alcalino: pH 10 = 400 mV (ECS) e pH 12 = 270 mV
(ECS).
Velocidade de varredura de 1 mV/s, iniciando em 0,03 mV abaixo do OCP
(Ecorr). O potencial de quebra ou de pite (Epit) foi medido quando a densidade
de corrente atingiu 100 µA/cm2.

11. Resultados em solução
similada de água de poros

12. Potencial de quebra em valor
bem superior ao potencial
calculado de oxirredução de
oxigênio. Para os aços 3 % e
2 % de Mo o potencial foi mais
elevado.
Esses resultados indicam que em concreto integro os aços inoxidáveis
austeníticos (com e sem Mo) não estão suscetíveis à corrosão por pite.
A quebra de passivação verificada é devido à acidificação do meio,
resultante da reação de evolução do oxigênio.
Aços inoxidáveis austeníticos

13. Potencial de quebra em valor
inferior ao potencial calculado
de oxirredução de oxigênio
(400 mV) indicando a formação
de pites
Aços inoxidáveis austeníticos
Esses resultados indicam que em concreto carbonatado (pH 10) e
contaminado com íons cloreto, os aços inoxidáveis austeníticos (com e
sem Mo) estão suscetíveis à corrosão por pite.

14. Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram a
corrosão dos aços austeníticos .
Aço sem Mo, formação de pites visualização
com aumento reduzido (200 x).
Aço com 3 % de Mo, formação de pites
muitos pequenos, visíveis somente
com grande aumento (2000 x).

15. Potencial de quebra em valor
bem superior ao potencial
calculado de oxirredução de
oxigênio (270 mV) para ambos
os aços. O aço com 3 % de Mo
apresentou maior faixa de
potencial de estado passivo.
Esse resultado indica que em concreto integro os aços inoxidáveis
ferríticos (com e sem Mo) não estão suscetíveis à corrosão por pite.
A quebra de passivação verificada é devido à acidificação do meio.
Aços inoxidáveis ferríticos

16. Potencial de quebra inferior ao
potencial oxirredução de
oxigênio (400 mV) para ambos
os aço, sendo isso mais
expressivo (200 mV) para o aço
sem Mo.
Aços inoxidáveis ferríticos
Esse resultado indica que em concreto carbonatado (pH 10) e contaminado
com íons cloreto, os aços inoxidáveis ferríticos estudados estão
susceptível a corrosão por pite, sendo o aço ferrítico sem Mo mais
susceptível do que o aço com Mo.

17. Imagens (MEV) dos aços da solução com pH 10, confirmaram a corrosão
dos aços ferríticos, tendo em ambos pites de diâmetro maior do que 20 µm.
Esses pites propagaram-se com maior intensidade do que os formados na
superfície dos aços austeníticos. Este fato pode ser associado à presença
de níquel nos aços austeníticos, além de sua estrutura notoriamente de
maior resistência à corrosão que os ferríticos.
Aço inoxidável ferrítico
sem Mo
Aço inoxidável ferrítico
com 3 % de Mo

18. Em ambas as soluções, o potencial de quebra foi praticamente igual ou
superior ao do oxigênio, sendo a faixa de potencial de passivação maior
para os aços com 3 % de Mo.
Esses resultados indicam que os aços inoxidáveis duplex estudados não
são susceptíveis à corrosão por pite em solução de água de poros tanto
carbonatado como não carbonatado.
Aços inoxidáveis dúplex

19. Resultados em concreto

20. Aços inoxidáveis austenítico – monitoramento do Potencial
de corrosão (4 CPs)
2o ciclo
No gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve para o aço austenítico com
3 % de Mo uma clara tendência de manutenção de valores elevados de
potencial (mais positivos), sendo este diminuído posteriormente, no 2 ciclo.
Houve oscilações no
decorrer do ensaio para
todos os CPs e
comportamento
distintos entre si.

21. 2o ciclo
No gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve uma clara tendência de
manutenção de valores elevados de potencial para a maioria dos CPs. No 2
ciclo, houve grande abaixamento do potencial de corrosão, sendo isso mais
expressivo do aço inoxidável sem Mo do que para o com 3 % de Mo.
Houve oscilações no
decorrer do ensaio para
todos os CPs e
comportamento
distintos entre si.
Aços inoxidáveis ferríticos – monitoramento do Potencial de
corrosão (4 CPs)

22. 2o ciclo
Houve oscilações no
decorrer do ensaio para
todos os CPs e
comportamento
distintos entre si.
No gráfico, observa-se que, no 1 ciclo, houve uma tendência maior de
abaixamento do potencial de corrosão para o aço com 3 % de Mo do que
para o aço sem Mo. No 2 ciclo, o inverso ocorre.
Aços inoxidáveis dúplex – monitoramento do Potencial de
corrosão (4 CPs)

23. As curvas de polarização obtidas apresentaram
comportamentos distintos para cada corpo de prova de difícil
interpretação e nenhuma correlação com as curvas obtidas em
soluções simuladas de água de poros. Por isso, não são
apresentadas neste trabalho.
Diante disso, resolveu-se fraturar e inspecionar todos os
corpos de prova, os polarizados e os não polarizados,
sendo observado.......

24. Aços inoxidáveis austenítico – exame visual das pastilhas,
após fratura do concreto
0 %, 1 % e 2 % de Mo, corrosão na fresta em todos os corpos de
prova
3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 3 CPs
Com a remoção de todas as
pastilhas da resina, observou-se
corrosão no fio de cobre de contato
elétrico, o que deve explica a
diferença de comportamento das
curvas de potencial entre CPs

25. Aços inoxidáveis ferríticos – exame visual das pastilhas, após
fratura do concreto
0 % de Mo, corrosão na fresta em todos os corpos de prova
3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 2 CPs
Corrosão no fio de cobre de contato
elétrico.

26. Aços inoxidáveis dúplex – exame visual das pastilhas, após
fratura do concreto
0 % de Mo, sem corrosão na fresta em 2 CPs
3 % de Mo, sem corrosão na fresta em 5 CPs
Corrosão no fio de cobre de contato
elétrico.
Corrosão no fio de cobre de contato
elétrico.

27. Conclusões
Ensaios em soluções alcalinas:
pH 10:
Houve influência positiva da adição de Mo nos aços inoxidáveis
austeníticos, ferríticos e dúplex.
Os aços sem Mo e de baixo teor apresentaram menores valores de
potencial de quebra de passivação, com incidência de pites de
corrosão.
Houve uma diferença do potencial de pite entre os aços austeníticos,
ferríticos e dúplex, com e sem Mo, da ordem de torno 100 mV (SCE),
200 mV (SCE), 400 mV (SCE), respectivamente.
pH12:
O efeito do Mo não foi tão evidente.
Cabe mencionar que durante os ensaios, alguns CPs de todos os
aços estudados apresentaram a comentada corrosão na fresta,
sendo estes desprezados, não sendo apresentados neste trabalho.

28. Ensaios em concreto (pH 10):
A ocorrência de corrosão preferencial nas frestas formadas
entre a resina e as pastilhas dos aços inoxidáveis e no fio de
cobre impossibilitou a sua avaliação quanto à resistência à
corrosão por pite.
A avaliação da corrosão em fresta entre os diferentes tipos
de aço em estudo, possibilitou verificar uma tendência de
maior resistência à corrosão dos aços com adição de Mo.
Além disso, verificou-se uma tendência de maior resistência
à corrosão dos aços dúplex com 3 % de Mo em relação aos
austeníticos e ferríticos.

29. A ocorrência de corrosão em fresta em ambos os ensaios
(em solução e em concreto) indicou a necessidade de
estabelecimento de uma metodologia de preparo de
corpos de prova para os ensaios eletroquímicos. Esta
necessidade é maior para os estudos do comportamento
dos aços inoxidáveis em concreto, pois neste meio a
ocorrência de corrosão em frestas só é percebida após o
término do ensaio, quando da fratura dos corpos de
prova. Esses ensaios serão realizados em paralelo ao
desenvolvimento de uma nova norma europeia para
caracterização de aços inoxidáveis para aplicação em
concreto.