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

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

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

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

5 DEFINIÇÃO n O que é um Aço Inoxidável Superduplex? PREn > 40 = Superduplex PREn > 40 = Superduplex PREn = Pitting Resistance Equivalent number PREn = Pitting Resistance Equivalent number ASTM: PREn = %Cr livre + 3,3(%Mo ) + 16(%N) ASTM: PREn = %Cr livre + 3,3(%Mo ) + 16(%N) LITERATURA: PREn = %Cr livre + 3,3(%Mo +0,5%W) + 2(%Cu) +16(%N)sendo Cr livre = %Cr - 14,5(%C) LITERATURA: PREn = %Cr livre + 3,3(%Mo +0,5%W) + 2(%Cu) +16(%N)sendo Cr livre = %Cr - 14,5(%C)

6 COMPOSIÇÃO QUÍMICA ASTMA890/995 CRNIMoNOutros PREn ASTM 1A CD4MCu Cu 31,6 3A25520,2034,8 4A (SS 2377) 22530,2035,1 5A (SS 2328) 2574,50,2043,0 6A2573,50,25 0,7 Cu/ 0,7 W 40,6 SS ,530,0 CF8M (austenítico) 199,52,5-27,3 CA6NM (martensítico) 1240,7-14,3

7 PROPRIEDADES MECÂNICAS LRLEAJ DUREZA (HB) 1A A A (-46C) NORSOK <271 NORSOK 5A (-46C) NORSOK <301 NORSOK <265 NACE(antiga) 6A (-46C) NORSOK <301 NORSOK <247 NACE(antiga) SS CF8M CA6NM (-73 C) 280

8 RESISTÊNCIA À CORROSÃO 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 É susceptível Depende da Composição Baixa Susceptibilidade IntercristalinaIsento Depende da Composição Isento Trinca por corrosão sob tensão É susceptível. E também a fragilidade induzida por hidrogênio É susceptível principalmente em T>80C Baixa Susceptibilidade

9 RESISTÊNCIA AO DESGASTE HIDROABRASIVO E CAVITAÇÃ0 n É comparável ao do aço inox martensítico CA6NM. n 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 n 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) n Nos ambientes corrosivos encontrados nos diversos segmentos, por exemplo:

11 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Industria Química PRENAPLICAÇÃO ~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 PRENAPLICAÇÃO ~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) PRENAPLICAÇÃO ~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) PRENAPLICAÇÃO ~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 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 Customer: PETROBRÁS Pump Type: GSG Dimensions (total): - Length: 16 m (52,5 ft) - Width: 7 m (23 ft) - Height: 4,2 m (14 ft) Total Weight: 160 tons Power: 3287 HP Head: 1454 m (4770 ft) Flow: 445 m 3 /h (1958 USGPM) Fluid: Sea Water APLICAÇÃO – Exemplo ASTM A 995-5A

17 APLICAÇÃO DOS DUPLEX Papel e Celulose PRENAPLICAÇÃO ~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 Pump Type: NCH Application: residual water extraction APLICAÇÃO Papel e Celulose APLICAÇÃO Papel e Celulose Customer: RIPASA/SP - Papel Celulose Flow: 1200 m 3 /h Head: 24 m Power: 150 HP ASTM A995 – 3A

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

20 PRODUTOS FUNDIDOS

21 FABRICAÇÃO n 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 ZONA TERMICAMENTE AFETADA NA SOLDA FABRICAÇÃO – Solda

35

36 FABRICAÇÃO –Dureza X Fase FABRICAÇÃO –Dureza X Fase % fase

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

38 CONSIDERAÇÕES FINAIS n Em função das propriedades, o consumo de duplex e superduplex vai aumentar n Fabricação destes aços exige conhecimento aprofundado de metalurgia n Só atender à norma de AQ e PM não garante desempenho do material n 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) Eng. MAURO MAZZER ROSSITTI (2) _____________(1)(2) GRUPOMETAL AÇO INOXIDÁVEL E LIGAS ESPECIAIS

40 Porosidades em fundidos n Origem Metal 1. Quanto menor teor de carbono na liga mais propensão a porosidade (ex: ferro fundido – aço carbono – aço inox) 2. Desoxidação 3. Limpeza das panelas de transferência

41 Porosidades em fundidos n Origem Molde 1. Reação metal/molde – resina de aglomeração da areia reage com o metal líquido com evolução de bolhas 2. Ar preso durante o enchimento do molde 3. Saída obstruída dos gases de combustão da resina dos machos


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