Área de Metalurgia Centro de Pesquisas de Energia Elétrica

Apresentação em tema: "Área de Metalurgia Centro de Pesquisas de Energia Elétrica"— Transcrição da apresentação:

1 Área de Metalurgia Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Heloisa Furtado DTE

2 ÁREA DE METALURGIA Pesquisadores Laboratório METALURGIA
Heloisa Cunha Furtado – D.Sc; Maurício Barreto Lisboa – D.Sc; Wagner Ferreira Lima - M.Sc; Glaucio Rigueira – M.Sc; Bruno Cardoso – M.Sc Fernanda dos Santos - Enga; Josélio Sena Buarque; Michel Bernard Simonson; Roberta Santana

3 LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA

4 Preparação de amostras
LISTA DE EQUIPAMENTOS Investimento: 5 milhões de reais desde 2003 Ensaios Mecânicos Microdurimetro Durômetro de campo Durômetro Universal Durômetro Shore Nanodurômetro Máquinas de Fluência Microscópios 2 Microscópios óticos de Bancada 2 Microscópios óticos de campo 1 Microscópio Confocal Laser 1 Microscópio Estéreo 2 MEV 1 MET Raio X Difratômetro de Raios-X Analizador de ligas portátil Preparação de amostras Isomet Ion Milling Tripod com politriz Tenupol Plasma Cleaning Inspeção de Campo Ultra-som Ultra-som phase ray Videoscópio

5 ATIVIDADES % do tempo de ocupação METALURGIA 3 % 33% 64% ENSAIOS
LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA ENSAIOS SERVIÇOS PESQUISA 3 % 33% 64% % do tempo de ocupação

6 NATUREZA DOS SERVIÇOS Análises periciais ou análises de falhas;
Avaliação de integridade estrutural e determinação da vida residual em termelétricas e plantas de cogeração; Qualificação, desenvolvimento ou melhoria de componentes, materiais e ligas para eficientização de equipamentos elétricos;

7 Análise de Falhas em Materiais Utilizados em Equipamentos Elétricos
Identificação das causas das falhas e proposição de soluções de problemas encontrados em materiais utilizados em equipamentos elétricos. Exemplos de resultados obtidos com estas análises: CASO 1. Falha em reator da subestação de Marabá-PA CASO 2. Falha de um espaçador-amortecedor da LT – 500kV Ibiúna-Batéias CASO 3. Falha compressor da Usina de Bongi - Recife Fadiga Fragilização por Hidrogênio Fadiga Material fora de especificação (aço inoxidável austenítico) Sobretorque de 10% quebra a arruela

8 Ministério do Trabalho Norma NR13
AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE E CÁLCULO DA VIDA REMANESCENTE EM USINAS TÉRMICAS Força de Lei Ministério do Trabalho Norma NR13 Início: Avaliação de Integridade Estrutural CLIENTES: CEMIG, CGTEE, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, ELETROBRÁS, TRACTEBEL Evolução: Cálculo da Vida Remanescente Projetos de Pesquisa Saldo desde 1993: 58 Avaliações de Integridade Estrutural 10 Projetos de Pesquisas

9 X ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA
Cálculo da Vida Remanescente através de modelos matemáticos Monitoração e Diagnóstico em tempo Real X Envelhecimento de Materiais em Altas Temperaturas Resultados dos Ensaios não Destrutivos Estimativa da Vida

10 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Filosofia: os algorítmos matemáticos do cálculo da vida remanescente são tão mais precisos quanto mais próximos da realidade forem os dados de entrada Previsão da Vida Remanescente de Componentes de Turbinas a Vapor a partir da Monitoração em Tempo Real de Grandezas Específicas Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas com Foco na Monitoração em Tempo Real da Taxa de Deformação Equipamento-Alvo: Tubulações Principais Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas a partir da Monitoração em Tempo Real de Temperatura e Pressão Equipamento-Alvo: Caldeira/Reaquecedor Diatérmica ( ) Monitermo (2007/2010) Turbodiag (2007/2011)

11 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Temperatura Pressão Larson – Miller Log б = T(C + log t) Temperatura Pressão Diatérmica Monkman e Grant Log tR+ m logέ = C Monitermo Taxa de deformaçãp Temperatura Pressão Taxa de deformação Vibração Turbodiag Fluência + Fadiga

12 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Tubos

13 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL

14 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
PRODUTO

15 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Telas de Saída: Temperatura, Pressão, Potência, Vida Remanescente

16 X ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA
Cálculo da Vida Remanescente através de modelos matemáticos Monitoração e Diagnóstico em tempo Real X Envelhecimento de Materiais em Altas Temperaturas Resultados dos Ensaios não Destrutivos Estimativa da Vida

17 CRITÉRIO DE NEUBAUER E WEDEL CRITÉRIO DE TOFT E MARSDEN
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS CRITÉRIO DE NEUBAUER E WEDEL CRITÉRIO DE TOFT E MARSDEN A D B E C F

18 PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
OBSERVAÇÃO: O critério de Toft e Marsden não se aplica a todos os materiais e em alguns casos é muito conservador. OBJETIVO Desenvolver uma metodologia menos conservadora para prever o grau de degradação dos aços que trabalham em altas temperaturas [ Slide para situações onde há mais de um autor ] Nesse tipo de situação, uma nova página se faz necessária. Os nomes dos autores entram dessa forma, um pouco maiores do que no Slide de Abertura. Aqui eles possuem corpo 20 e ficam na cor azul. O cargo entra logo abaixo, em caixa alta e corpo 12, com cada caractere separado por um espaço.

19 PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS
Materiais Térmicas ( ) Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de precipitados e dureza Equipamento-Alvo: Caldeira Fe-W ( ) Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W Equipamento-Alvo: Caldeira Bainítico (2008) Carbovida ( ) Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação de Carbonetos Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços bainíticos

20 Microscópio Eletrônico de Transmissão
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS Microscópio Eletrônico de Transmissão Aço 2,25Cr-1Mo (3.000hs de Operação) Aço 2,25Cr-1Mo ( hs de Operação)

21 PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
Identificação através do MET da seqüência de precipitação de carbonetos para aços ferríticos: M C 7 3 M C M C + M C M C M C 3 3 2 23 6 6 M2C M6C Presença predominante de M6C e M23C6 Indicação de fim de vida útil do componente por fluência A seqüência de precipitação de carbonetos é um caminho menos conservador para a avaliação de danos estruturais.

22 Desenvolvimento de metodologia para quantificação dos carbonetos
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS OBJETIVO Desenvolvimento de metodologia para quantificação dos carbonetos Contorno de grão Pp 09 200nm M7C3 M6C M23C6

23 PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
Metodologia para MET Preparação de réplicas de extração dos corpos de prova ensaiados; Observação de campo das réplicas em Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) e identificação dos precipitados nele contidos através de EDS; Registro dos campos através de fotos; Tratamento de imagem no Programa Adobe Photoshop CS2 das fotos já digitalizadas e atribuição de uma cor para cada tipo de precipitado; Contagem da área total (em pixels) de cada precipitado, através do programa Image Pro 4.5, no campo observado; Cálculo da fração volumétrica relativa de cada tipo de precipitado.

24 PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS
Materiais Térmicas ( ) Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de precipitados e dureza Equipamento-Alvo: Caldeira Fe-W ( ) Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W Equipamento-Alvo: Caldeira Bainítico (2008) Carbovida ( ) Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação de Carbonetos Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços bainíticos

25 AÇOS BAINÍTICOS Avaliação de degradação de aços 2,25Cr1Mo com microestrutura bainítica operando sob fluência META Desenvolver uma metodologia de avaliação de aços bainíticos semelhante ao critério de Toft e Marsden para aços ferrítico-perlíticos

26 OBRIGADO!