Resistência à corrosão do Hastelloy B2: Desempenho em ácido clorídrico, ácido sulfúrico e ambientes redutores

A resistência à corrosão do Hastelloy B2 baseia-se numa composição com elevado teor de níquel e molibdénio, desenvolvida principalmente para ambientes químicos fortemente redutores. Também conhecida como Liga B2, UNS N10665 e Werkstoff 2.4617, a liga oferece uma resistência excecional ao ácido clorídrico, ao gás cloreto de hidrogénio, a muitas condições de ácido sulfúrico e a determinadas soluções de ácido fosfórico, acético e outros ácidos redutores. Ao contrário das ligas da família C que contêm crómio, a Hastelloy B2 apresenta uma resistência muito limitada a produtos químicos fortemente oxidantes. Os iões férricos, os iões cúpricos, o cloro livre, o ácido nítrico e outros contaminantes oxidantes podem causar um ataque rápido. A seleção correta do material requer, portanto, um controlo preciso de toda a química do processo, da temperatura, da concentração e do nível de contaminação.

Visão geral da resistência à corrosão do Hastelloy B2

O Hastelloy B2 é uma liga de níquel-molibdénio reforçada por solução sólida, concebida para ambientes redutores severos. O seu elevado teor de molibdénio proporciona uma forte resistência ao ácido clorídrico e a outros ácidos não oxidantes, em amplas gamas de concentrações.

A liga é utilizada em reactores químicos, tubagens de transporte de ácidos, permutadores de calor, bombas, válvulas, evaporadores, equipamento de destilação e sistemas de cloreto de hidrogénio. Pode também ser escolhida para aplicações com ácido acético, intermediários farmacêuticos, processamento de produtos químicos orgânicos e serviços de redução de ácido sulfúrico.

A B2 não é uma liga universalmente resistente à corrosão. O seu baixo teor de crómio significa que não desenvolve a mesma película passiva rica em crómio que se encontra na C22, na C276 ou no aço inoxidável. Esta característica melhora o seu desempenho face a ácidos redutores, mas limita a resistência a produtos químicos oxidantes e a contaminantes oxidantes.

A escolha do material deve, por isso, responder a uma questão importante: o processo manter-se-á redutor durante a produção normal, o arranque, o encerramento, a limpeza e em condições de operação anormais? Se for possível a entrada de oxigénio, cloro, iões férricos ou ácido nítrico no sistema, uma liga de níquel da família C poderá ser mais segura.

Composição química e o seu papel na resistência à corrosão

Elemento	Conteúdo típico, peso %	Papel no comportamento de corrosão
Níquel	Saldo	Proporciona uma matriz dúctil e resistência a muitos produtos químicos redutores
Molibdénio	26.0–30.0	Oferece uma excelente resistência ao ácido clorídrico e a outros meios redutores
Ferro	2,0 no máximo	Restrito para preservar a resistência aos ácidos redutores
Crómio	Aproximadamente 1,0 no máximo	Mantido a um nível baixo; limita a resistência a ambientes oxidantes
Cobalto	1,0 no máximo	Elemento residual controlado
Carbono	0,02 no máximo	Controlado para reduzir a precipitação prejudicial
Silício	0,10 no máximo	Com controlo da estabilidade da soldadura e da microestrutura
Manganês	1,0 no máximo	Controlo do processamento e da desoxidação

O elevado teor de molibdénio é a característica distintiva do Hastelloy B2. O molibdénio melhora a resistência aos ácidos redutores e ajuda a proteger a liga em ácido clorídrico em amplas gamas de concentrações e temperaturas.

O teor muito baixo de crómio explica por que razão a liga B2 não é adequada para muitos produtos químicos oxidantes. Normalmente, o crómio forma uma película protetora de óxido, mas o aumento do teor de crómio pode reduzir o desempenho das ligas de níquel-molibdénio em determinados ácidos fortemente redutores. A liga B2 é, portanto, especializada, em vez de ser amplamente universal.

Resistência a ambientes redutores

O Hastelloy B2 apresenta o melhor desempenho em ambientes redutores ou não oxidantes. Estas condições incluem ácido clorídrico, cloreto de hidrogénio, ácido sulfúrico redutor, determinadas soluções de ácido fosfórico e vários ácidos orgânicos.

Os ambientes redutores apresentam um baixo potencial de oxidação e, normalmente, não permitem a formação das películas passivas estáveis características dos aços inoxidáveis ricos em crómio. Nestas condições, o B2 depende das suas propriedades químicas de níquel-molibdénio, em vez da passivação do crómio.

A liga pode apresentar taxas de corrosão muito inferiores às do aço inoxidável 316L, do aço inoxidável duplex e de muitas ligas que contêm crómio em ambientes com ácido clorídrico concentrado. No entanto, pequenas quantidades de contaminação oxidante podem alterar esta vantagem.

Resistência à corrosão pelo ácido clorídrico

A resistência ao ácido clorídrico é uma das principais razões pelas quais se opta pelo Hastelloy B2. Esta liga apresenta um bom desempenho em diversas concentrações de ácido clorídrico, incluindo condições em que o aço inoxidável e muitas ligas de níquel-crómio sofrem um ataque rápido.

As aplicações típicas incluem reatores de ácido clorídrico, recipientes de armazenamento, tubagens de transferência, bombas, válvulas, equipamento de destilação, sistemas de recuperação de ácido e permutadores de calor.

A temperatura continua a ser um fator importante. As reações de corrosão aceleram-se geralmente à medida que a temperatura aumenta, e as condições de ebulição podem ser mais severas do que a exposição à temperatura ambiente. A concentração também pode variar devido à evaporação ou à diluição.

Os contaminantes oxidantes requerem uma atenção especial. O cloreto férrico, o cloreto cúprico, o cloro dissolvido, o hipoclorito e o oxigénio podem aumentar a taxa de corrosão. Um processo descrito simplesmente como “ácido clorídrico” pode não ser adequado para o B2 se estiverem presentes iões oxidantes significativos.

Resistência à corrosão por ácido sulfúrico

O Hastelloy B2 apresenta uma forte resistência a muitas condições de ácido sulfúrico redutor. O seu desempenho depende da concentração do ácido, da temperatura, da aeração e das impurezas.

O ácido sulfúrico diluído pode ser fortemente corrosivo devido à sua condutividade, enquanto o ácido concentrado pode tornar-se cada vez mais oxidante. A opção B2 é a mais vantajosa quando o ácido sulfúrico se mantém redutor e os contaminantes oxidantes são controlados.

As aplicações podem incluir equipamento de transferência de ácido, reactores, recipientes de armazenamento e sistemas de recuperação. No caso de ácido quente ou concentrado, os dados relativos à corrosão devem abranger a combinação exata de concentração e temperatura.

Se o processo puder passar para condições de ácido sulfúrico fortemente oxidantes, o C22 ou o C276 poderão constituir uma opção mais equilibrada. A decisão deve ter em conta os produtos químicos utilizados no arranque, no encerramento e na limpeza, e não apenas a produção normal.

Resistência aos ácidos fosfórico e acético

Ácido fosfórico

O Hastelloy B2 pode oferecer boa resistência a soluções de ácido fosfórico puro ou redutor. O ácido fosfórico industrial produzido por processo húmido pode conter fluoretos, cloretos, ácido sulfúrico, compostos de ferro e outras impurezas oxidantes.

Quando existem contaminantes oxidantes, o C22 ou o C276 podem proporcionar um desempenho mais fiável. Recomenda-se a realização de ensaios reais com o líquido de processo no caso de fluxos contaminados provenientes da produção de fertilizantes e de ácido fosfórico.

Ácido acético

O B2 apresenta, em geral, uma excelente resistência ao ácido acético, especialmente em condições redutoras. Pode ser considerado para reactores de ácido acético, sistemas de destilação, linhas de transferência e equipamento de química orgânica.

Os catalisadores, os cloretos, o oxigénio dissolvido e outros ácidos orgânicos podem alterar o comportamento de corrosão. A mistura completa do processo deve ser analisada antes da seleção final.

Resistência ao gás cloreto de hidrogénio

O Hastelloy B2 apresenta uma elevada resistência ao gás cloreto de hidrogénio em condições redutoras devidamente controladas. Pode ser utilizado em equipamentos de geração de gás, linhas de transferência, absorvedores, reatores e ligações de processo.

O cloreto de hidrogénio seco e o cloreto de hidrogénio húmido não constituem o mesmo ambiente corrosivo. A humidade pode produzir ácido clorídrico concentrado na superfície do metal, enquanto a contaminação por oxigénio ou cloro pode tornar o condensado mais oxidante.

Entre as variáveis importantes contam-se:

• Temperatura do gás
• Nível de água e ponto de orvalho
• Concentração de oxigénio
• Teor de cloro livre
• Condensação durante o arranque e o desligamento
• Velocidade do fluxo e erosão
• Depósitos e zonas de estagnação

As zonas de condensação são frequentemente mais corrosivas do que o gás em si. A temperatura mais baixa da parede e as características químicas previstas do condensado devem ser tidas em conta na análise dos materiais.

Resistência à corrosão por pite e por fenda

O Hastelloy B2 oferece uma forte resistência ao ataque localizado em muitos ambientes redutores com cloretos e ácidos. O seu elevado teor de molibdénio melhora a resistência à corrosão por pite e à corrosão em fendas quando o processo se mantém redutor.

A sua resistência à corrosão localizada não é tão estável em condições oxidantes como a do C22 ou do C276. Os contaminantes oxidantes podem causar corrosão em fendas, sob depósitos ou perto de interfaces vapor-líquido.

A conceção do equipamento deve minimizar:

• Fendas nas juntas
• Juntas sobrepostas
• Pernas pesadas
• Ligações roscadas para processos
• Depósitos e sólidos em suspensão
• Soldaduras irregulares ou incompletas
• Áreas que não conseguem escoar a água completamente

Uma baixa taxa média de corrosão não prova que não haja ataque localizado. As inspeções e os ensaios devem procurar especificamente por danos do tipo «pits» e em fendas.

Resistência à fissuração por corrosão sob tensão

O Hastelloy B2 apresenta, em geral, uma forte resistência à fissuração por corrosão sob tensão induzida por cloretos, em comparação com os aços inoxidáveis austeníticos comuns. Esta característica é útil em ambientes ácidos e com presença de cloretos, onde o equipamento soldado ou conformado a frio retém tensão de tração residual.

A fissuração por corrosão sob tensão requer um material suscetível, um ambiente específico e tensão de tração. Embora o B2 reduza a suscetibilidade em muitos ambientes redutores, condições invulgares que envolvam oxidantes, substâncias cáusticas, compostos de enxofre ou altas temperaturas exigem uma avaliação individual.

A tensão residual pode resultar da soldadura, da conformação, da maquinagem, do endireitamento ou da montagem. Procedimentos de soldadura qualificados e um processo de fabrico controlado reduzem o risco de fissuras e de deformação.

Resistência à corrosão a diferentes temperaturas e concentrações

A temperatura e a concentração devem ser consideradas em conjunto. Um ensaio à temperatura ambiente com ácido diluído não permite prever o desempenho em condições de funcionamento com ácido concentrado a altas temperaturas.

Condições de funcionamento	Comportamento geral do B2	Orientações para a seleção
Diluir o ácido redutor à temperatura ambiente	De um modo geral, excelente	Confirmar que as impurezas oxidantes se mantêm em níveis baixos
Ácido redutor concentrado à temperatura ambiente	Frequentemente excelente	Analisar os dados relativos à corrosão em função da concentração
Ácido clorídrico quente	Forte resistência em diversas condições	Verificar as condições de ebulição e a contaminação
Ácido sulfúrico quente	Eficaz em condições redutoras	Evite aplicar dados relativos a ácidos redutores a ácidos oxidantes
Interface vapor-líquido	Potencialmente mais agressivo do que o líquido a granel	Avaliar a entrada de oxigénio e a composição química do condensado
Gás a alta temperatura	Específico para a aplicação	Análise da composição do gás, da oxidação e da estabilidade de fase

A temperatura local da parede pode ser superior à temperatura do líquido em massa junto aos aquecedores, evaporadores e superfícies dos permutadores de calor. A evaporação também pode concentrar impurezas contra o metal.

Limitações em ambientes oxidantes

A principal limitação do Hastelloy B2 é a fraca resistência a produtos químicos fortemente oxidantes e a contaminantes oxidantes. O seu baixo teor de crómio não proporciona a mesma estabilidade da película passiva que o C22 ou o C276.

As espécies oxidantes potencialmente nocivas incluem:

• Ácido nítrico
• Cloreto férrico
• Cloreto de cobre
• Cloro livre
• Hipocloritos
• Cloratos
• Peróxidos
• Elevado teor de oxigénio dissolvido
• Catalisadores oxidantes fortes

Mesmo pequenas quantidades de iões férricos ou cúpricos podem alterar o comportamento da corrosão. A contaminação pode provir das matérias-primas, da corrosão a montante, dos produtos químicos de limpeza, das correntes de processo recicladas ou de fugas de ar.

O B2 não deve ser selecionado quando o potencial de oxidação do processo for incerto ou puder variar durante o funcionamento. Uma liga que contenha crómio, como a C22 ou a C276, proporciona normalmente um equilíbrio mais seguro em ambientes mistos, tanto oxidantes como redutores.

Tabela de resistência à corrosão do Hastelloy B2

Química ou ambiente	Resistência geral	Consideração importante
Ácido clorídrico	Excelente	Controlar a contaminação por íons férricos, cúpricos e cloro
Gás de cloreto de hidrogénio	Excelente a muito bom	Analisar a humidade, o oxigénio e a condensação
Ácido sulfúrico redutor	Excelente a muito bom	Verificar a concentração e a temperatura
Ácido fosfórico	Excelente em condições redutoras	Os contaminantes industriais podem alterar o desempenho
Ácido acético	Excelente	Revisão dos catalisadores, cloretos e oxigénio
Ácido fórmico	Muito bom	Confirmar condições de alta concentração
Soluções redutoras de cloreto	Muito bom	Os iões oxidantes podem causar corrosão localizada
Ácido nítrico	De má qualidade ou inadequado	Substância química fortemente oxidante
Cloreto férrico	Limitado ou inadequado	Contaminante fortemente oxidante
Cloreto de cobre	Limitado ou inadequado	Pode causar corrosão rápida
Cloro líquido	Limitada	As ligas da família C são, em geral, as preferidas
Hipoclorito de sódio	Insuficiente ou condicional	Ambiente fortemente oxidante
Água do mar	Condicional	O oxigénio e a atividade biológica tornam-no oxidante
Fluxos de ácidos mistos	Específico para a aplicação	Qualquer componente oxidante pode influenciar a seleção

Hastelloy B2 vs. B3, C22 e C276

Material	Principal ponto forte	Limitação principal ou nota de seleção
Hastelloy B2	Excelente resistência ao ácido clorídrico e aos ácidos redutores	Resistência à oxidação limitada e menor estabilidade térmica do que o B3
Hastelloy B3	Excelente resistência aos ácidos redutores, com estabilidade térmica melhorada	Ainda com limitações no que diz respeito a produtos químicos fortemente oxidantes
Hastelloy C22	Excelente equilíbrio em ambientes oxidantes, redutores e com cloretos	Pode não atingir o desempenho da família B em todas as condições de ácido redutor puro
Hastelloy C276	Ampla resistência a ácidos redutores, a produtos químicos diversos e ao cloreto	É mais versátil do que o B2, mas a composição e o custo diferem

O Hastelloy B3 foi desenvolvido para melhorar a estabilidade térmica e as características de fabrico do B2, mantendo simultaneamente uma elevada resistência aos ácidos redutores. É frequentemente considerado para novos equipamentos quando é necessária uma liga da família B.

O C22 e o C276 contêm uma quantidade significativa de crómio e são mais adequados para fluxos de processo que contenham contaminantes oxidantes. O B2 pode continuar a ser o material preferido quando a composição química for claramente redutora e a resistência ao ácido clorídrico for o requisito principal.

Aplicações do Hastelloy B2 em ambientes corrosivos

Processamento de ácido clorídrico

Os reatores, os reservatórios de armazenamento, as tubagens, as bombas, as válvulas e os permutadores de calor podem utilizar o B2 quando os contaminantes oxidantes são rigorosamente controlados.

Sistemas de cloreto de hidrogénio

Os geradores de gás, as linhas de transferência, os absorvedores e as ligações de processo podem utilizar o B2 em aplicações com cloreto de hidrogénio seco ou húmido, após a análise completa das características químicas do gás e do condensado.

Equipamento para ácido sulfúrico

O B2 pode ser selecionado para sistemas de transferência, armazenamento, reação e recuperação de ácido sulfúrico.

Produção de produtos químicos orgânicos

O ácido acético, determinados ácidos orgânicos, intermediários farmacêuticos, corantes e produtos químicos especializados podem implicar condições de processo redutoras adequadas à categoria B2.

Equipamento de vácuo e destilação

Os evaporadores, condensadores, colunas e reaquecedores podem utilizar B2 quando se procede à redução de vapores ácidos e estão presentes condensados.

Processamento farmacêutico

O B2 pode ser utilizado em equipamentos específicos de reação e transferência em que sejam manuseados ácidos redutores e em que os produtos químicos de limpeza oxidantes sejam excluídos ou cuidadosamente controlados.

Perguntas frequentes sobre a resistência à corrosão do Hastelloy B2

A que substâncias químicas é que o Hastelloy B2 é resistente?
O Hastelloy B2 é altamente resistente ao ácido clorídrico, ao gás cloreto de hidrogénio, a muitas soluções redutoras de ácido sulfúrico e a determinados ácidos fosfóricos, acéticos e orgânicos. A sua adequação depende da temperatura, da concentração e da ausência de contaminantes oxidantes.

O Hastelloy B2 é adequado para produtos químicos oxidantes?
Em geral, não. O B2 tem um baixo teor de crómio e uma resistência limitada ao ácido nítrico, ao cloreto férrico, ao cloreto cúprico, ao cloro livre, aos hipocloritos e a outros produtos químicos fortemente oxidantes. O C22 ou o C276 são normalmente mais adequados quando existem agentes oxidantes.

Qual é a diferença entre o Hastelloy B2 e o B3?
Ambas são ligas de níquel-molibdénio concebidas para a redução de ácidos. A B3 foi desenvolvida com uma estabilidade térmica e características de fabrico melhoradas, reduzindo o risco de fragilização durante a soldadura e a exposição a temperaturas elevadas, ao mesmo tempo que preserva uma forte resistência ao ácido clorídrico.