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Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica Heloisa Furtado DTE Área de Metalurgia.

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1 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica Heloisa Furtado DTE Área de Metalurgia

2 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Heloisa Cunha Furtado – D.Sc;Heloisa Cunha Furtado – D.Sc; Maurício Barreto Lisboa – D.Sc;Maurício Barreto Lisboa – D.Sc; Wagner Ferreira Lima - M.Sc;Wagner Ferreira Lima - M.Sc; Glaucio Rigueira – M.Sc;Glaucio Rigueira – M.Sc; Bruno Cardoso – M.ScBruno Cardoso – M.Sc Fernanda dos Santos - Eng a ;Fernanda dos Santos - Eng a ; Josélio Sena Buarque;Josélio Sena Buarque; Michel Bernard Simonson;Michel Bernard Simonson; Roberta SantanaRoberta Santana PesquisadoresLaboratório ÁREA DE METALURGIA METALURGIA

3 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA

4 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 LISTA DE EQUIPAMENTOS Investimento: 5 milhões de reais desde 2003 Microscópios 2 Microscópios óticos de Bancada 2 Microscópios óticos de campo 1 Microscópio Confocal Laser 1 Microscópio Estéreo 2 MEV 1 MET Ensaios Mecânicos Microdurimetro Durômetro de campo Durômetro Universal Durômetro Shore Nanodurômetro Máquinas de Fluência 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 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 ENSAIOS SERVIÇOSPESQUISA 3 %33%64% LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA % do tempo de ocupação ATIVIDADES METALURGIA

6 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 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; NATUREZA DOS SERVIÇOS

7 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 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 Fragilização por Hidrogênio Sobretorque de 10% quebra a arruela Fadiga Material fora de especificação (aço inoxidável austenítico) Fadiga

8 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE E CÁLCULO DA VIDA REMANESCENTE EM USINAS TÉRMICAS Início: Avaliação de Integridade Estrutural Evolução: Cálculo da Vida Remanescente Projetos de Pesquisa CLIENTES: CLIENTES: CEMIG, CGTEE, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, ELETROBRÁS, TRACTEBEL Saldo desde 1993: 58 Avaliações de Integridade Estrutural 10 Projetos de Pesquisas Força de LeiMinistério do TrabalhoNorma NR13

9 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Cálculo da Vida Remanescente através de modelos matemáticos Resultados dos Ensaios não Destrutivos Estimativa da Vida X ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA Envelhecimento de Materiais em Altas Temperaturas Monitoração e Diagnóstico em tempo Real

10 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 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) 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

11 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Diatérmica PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL Temperatura Pressão Temperatura Pressão Larson – Miller Log б = T(C + log t) Monitermo Taxa de deformaçãp Monkman e Grant Log t R + m logέ = C Turbodiag Temperatura Pressão Taxa de deformação Vibração Fluência + Fadiga

12 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Tubos PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL

13 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL

14 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 PRODUTO PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL

15 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Telas de Saída: Temperatura, Pressão, Potência, Vida Remanescente PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL

16 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Cálculo da Vida Remanescente através de modelos matemáticos Resultados dos Ensaios não Destrutivos Estimativa da Vida X ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA Envelhecimento de Materiais em Altas Temperaturas Monitoração e Diagnóstico em tempo Real

17 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 CRITÉRIO DE NEUBAUER E WEDEL PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS CRITÉRIO DE TOFT E MARSDEN A B C D E F

18 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 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 PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS

19 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços bainíticos Materiais Térmicas ( ) Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de precipitados e dureza Equipamento-Alvo: Caldeira Bainítico (2008) PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS Carbovida ( ) Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação de Carbonetos Fe-W ( ) Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W Equipamento-Alvo: Caldeira

20 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Aço 2,25Cr-1Mo (3.000hs de Operação) Aço 2,25Cr-1Mo ( hs de Operação) Microscópio Eletrônico de Transmissão PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS

21 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010  Identificação através do MET da seqüência de precipitação de carbonetos para aços ferríticos: M 3 C M 3 C + M 2 C M 23 C 6 M 6 C M 7 C 3 M2CM2CM6CM6C Presença predominante de M 6 C e M 23 C 6 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. PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS

22 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | nm M7C3M7C3 M 23 C 6 M6CM6C Contorno de grão Pp 09 OBJETIVO  Desenvolvimento de metodologia para quantificação dos carbonetos PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS

23 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Metodologia para MET 1.Preparação de réplicas de extração dos corpos de prova ensaiados; 2Observação de campo das réplicas em Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) e identificação dos precipitados nele contidos através de EDS; 3Registro dos campos através de fotos; 4Tratamento de imagem no Programa Adobe Photoshop CS2 das fotos já digitalizadas e atribuição de uma cor para cada tipo de precipitado; 5Contagem da área total (em pixels) de cada precipitado, através do programa Image Pro 4.5, no campo observado; 6Cálculo da fração volumétrica relativa de cada tipo de precipitado. PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS

24 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços bainíticos Materiais Térmicas ( ) Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de precipitados e dureza Equipamento-Alvo: Caldeira Bainítico (2008) PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS Carbovida ( ) Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação de Carbonetos Fe-W ( ) Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W Equipamento-Alvo: Caldeira

25 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 AÇOS BAINÍTICOS META Desenvolver uma metodologia de avaliação de aços bainíticos semelhante ao critério de Toft e Marsden para aços ferrítico-perlíticos Avaliação de degradação de aços 2,25Cr1Mo com microestrutura bainítica operando sob fluência

26 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010


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