AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX: PROPRIEDADES E APLICAÇÃO

Apresentação em tema: "AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX: PROPRIEDADES E APLICAÇÃO"— Transcrição da apresentação:

1 AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX: PROPRIEDADES E APLICAÇÃO
Dr. Eng. SERGIO MAZZER ROSSITTI (1) Eng. MAURO MAZZER ROSSITTI (2) _____________(1)(2) GRUPOMETAL AÇO INOXIDÁVEL E LIGAS ESPECIAIS

2 HISTÓRICO Aços Inoxidáveis – descobertos início século XX
1912 – austeníticos (ex CF8M - etc) e martensíticos (ex CA6NM - etc) 1920 – ferríticos (ex CB30 - etc) 1927 – duplex (ex CD4MCu - etc)

3 HISTÓRICO BRASIL Início de utilização – só nos anos 80 (desconhecimento + dificuldades na fabricação) Ainda não fabrica chapas de duplex

4 DEFINIÇÃO O que é um Aço Inoxidável Duplex?
Microestrutura Duplex constituída por duas fases em proporções aproximadamente iguais Ferrita () + Austenita ( )

5 DEFINIÇÃO O que é um Aço Inoxidável Superduplex?
PREn > 40 = Superduplex PREn = Pitting Resistance Equivalent number ASTM: PREn = %Crlivre + 3,3(%Mo ) + 16(%N) LITERATURA: PREn = %Crlivre + 3,3(%Mo +0,5%W) (%Cu) +16(%N) sendo Crlivre = %Cr - 14,5(%C)

6 COMPOSIÇÃO QUÍMICA ASTM A890/995 CR NI Mo N Outros PREn ASTM 1A CD4MCu
25 5 2 - 3 Cu 31,6 3A 0,20 34,8 4A (SS 2377) 22 3 35,1 5A (SS 2328) 7 4,5 43,0 6A 3,5 0,25 0,7 Cu/ 0,7 W 40,6 SS 2324 6 1,5 30,0 CF8M (austenítico) 19 9,5 2,5 27,3 CA6NM (martensítico) 12 4 0,7 14,3

7 PROPRIEDADES MECÂNICAS
LR LE A J DUREZA (HB) 1A 690 485 16 3A 655 450 25 4A 620 415 45(-46C) NORSOK <271 NORSOK 5A 515 18 <301 NORSOK <265 NACE(antiga) 6A <247 NACE(antiga) SS2324 600 400 260 CF8M 205 30 180 CA6NM 760 550 15 27(-73 C) 280

8 RESISTÊNCIA À CORROSÃO
Martensítico (ex CA6NM) Austenítico (ex CF8M) DUPLEX Generalizada Boa resistência (sob condições moderadas) Boa resistência Pitting (localizada) É susceptível Depende da Composição (PREn CF8M=27) Baixa Susceptibilidade Fresta Depende da Composição Intercristalina Isento Trinca por corrosão sob tensão É susceptível. E também a fragilidade induzida por hidrogênio É susceptível principalmente em T>80C

9 RESISTÊNCIA AO DESGASTE HIDROABRASIVO E CAVITAÇÃ0
É comparável ao do aço inox martensítico CA6NM. Porém é superior quando o meio contém altos teores de cloreto e/ou PH ácido graças à maior resistência a pitting e PH de ativação mais baixo.

10 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Em geral, onde o peso dos equipamentos é importante em substituição aos inoxidáveis austeníticos, (ex. uma espessura de 40mm pode ser reduzida a 20mm mantendo-se a mesma margem de segurança) Nos ambientes corrosivos encontrados nos diversos segmentos, por exemplo:

11 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Industria Química
PREN APLICAÇÃO ~25 (23%Cr s/ Mo) Tubulação 30-36 (22%Cr) Bombas – Ventiladores –Centrífugas – Tanques – Bobinas de fusão enxofre 32-40 (25%Cr) Colunas de fracionamento e reatores de uréia, agitadores >40 (25%Cr- Superduplex) Tubulação de evaporação de sal

12 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Petroquímica
PREN APLICAÇÃO ~25 (23%Cr s/ Mo) Reatores tubulares com estrutura em aço carbono 30-36 (22%Cr) Unidades de dessalinização, dessulfuração e destilação 32-40 (25%Cr) Colunas de fracionamento e reatores de uréia, agitadores >40 (25%Cr- Superduplex) Tubulação de evaporação de sal

13 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Geração de energia (nuclear–fóssil)
PREN APLICAÇÃO ~25 (23%Cr s/ Mo) Re-aquecedores, aquecedores de água de alimentação 30-36 (22%Cr) Tubos de injeção de alta velocidade em poços geotérmicos 32-40 (25%Cr) Trocadores de calor e sistemas em condições geotérmicas ou salmouras >40 (25%Cr- Superduplex)

14 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Petróleo e gás (on-offshore)
PREN APLICAÇÃO ~25 (23%Cr s/ Mo) Resfriadores, tubulação, linhas de escoamento 30-36 (22%Cr) Estrutura de tochas, tubulação de perfuração (H2S+CO2) 32-40 (25%Cr) Bombas de transporte de gás ácido, bombas de injeção de água salgada >40 (25%Cr- Superduplex) Válvulas de bloqueio, sistemas de refrigeração com água salgada, bombas e tubulação para água de incêndio, arvores de natal ...

15 APLICAÇÃO DOS DUPLEX OFF SHORE: CL- H2S Ph<4 altas velocidades de bombeamento. Peso do equipamento é importante CUSTO DE SUPORTAÇÃO É DE USD /TONELADA NA PLATAFORMA – Fonte:SHELL

16 APLICAÇÃO – Exemplo ASTM A 995-5A Customer: PETROBRÁS Power: 3287 HP
Pump Type: GSG Total Weight: 160 tons Dimensions (total): - Length: 16 m (52,5 ft) - Width: 7 m (23 ft) - Height: 4,2 m (14 ft) Fluid: Sea Water Flow: 445 m3/h (1958 USGPM) Head: m (4770 ft)

17 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Papel e Celulose
PREN APLICAÇÃO ~25 (23%Cr s/ Mo) Digestores, pré aquecedores e evaporadores 30-36 (22%Cr) Digestores para sulfato e sulfito 32-40 (25%Cr) Digestores e pré quecedores de digestores >40 (25%Cr- Superduplex) Equipamentos de branqueamento contendo cloretos

18 APLICAÇÃO Papel e Celulose
Customer: RIPASA/SP - Papel Celulose Pump Type: NCH Application: residual water extraction Flow: m3/h Head: 24 m Power: 150 HP ASTM A995 – 3A

19 FABRICAÇÃO DOS DUPLEX Produtos Fundidos
Diferença em relação aos outros aços inoxidáveis Etapas principais do processo Controle de qualidade durante produção e no recebimento

20 PRODUTOS FUNDIDOS

21 FABRICAÇÃO Diferença fundamental : presença de fases intermetálicas (principal fase )

22 Processo de fabricação de pecas fundidas em duplex Etapas

23 FABRICAÇÃO - Elaboração da Liga

24

25

26 Processo de fabricação de pecas fundidas em duplex Etapas

27 FABRICAÇÃO - Microestruturas no estado bruto de fundição

28 FABRICAÇÃO - Rebarbação - Corte de Canais
Microestrutura repleta de fase  - frágil

29 FABRICAÇÃO - Corte de Canais

30 FABRICAÇÃO – Tratamento térmico

31 FABRICAÇÃO Tratamento térmico - Solubilização

32 Microestrutura SS 2324

33 Processo de fabricação de pecas fundidas em duplex Etapas

34 FABRICAÇÃO – Solda ZONA TERMICAMENTE AFETADA NA SOLDA

35 FABRICAÇÃO – Solda

36 FABRICAÇÃO –Dureza X Fase 

37 CONTROLE DE QUALIDADE COMPOSIÇÃO QUÍMICA (norma)
ENSAIOS MECANICOS (resistência / tenacidade) PREN (resistência a corrosão) DUREZA (presença de intermetálicos) METALOGRAFIA (relação austenita/ferrita) ENSAIO DE CORROSÃO (presença de intermetálicos e resistência à corrosão)

38 CONSIDERAÇÕES FINAIS Em função das propriedades, o consumo de duplex e superduplex vai aumentar Fabricação destes aços exige conhecimento aprofundado de metalurgia Só atender à norma de AQ e PM não garante desempenho do material Devem ser considerados a experiência e o histórico de fornecimento do fundidor

39 AÇO INOXIDÁVEL DUPLEX: PROPRIEDADES E APLICAÇÃO
Dr. Eng. SERGIO MAZZER ROSSITTI (1) Eng. MAURO MAZZER ROSSITTI (2) _____________(1)(2) GRUPOMETAL AÇO INOXIDÁVEL E LIGAS ESPECIAIS

40 Porosidades em fundidos
Origem Metal Quanto menor teor de carbono na liga mais propensão a porosidade (ex: ferro fundido – aço carbono – aço inox) Desoxidação Limpeza das panelas de transferência

41 Porosidades em fundidos
Origem Molde Reação metal/molde – resina de aglomeração da areia reage com o metal líquido com evolução de bolhas Ar preso durante o enchimento do molde Saída obstruída dos gases de combustão da resina dos machos