Selecao de Materiais Para Ambiente Corrosivos

8/16/2019 Selecao de Materiais Para Ambiente Corrosivos

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Seleção de Materiais para Ambientes CoAlan Cardoso e Paula Motooka


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Agenda

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Aços Inoxidáveis

Influência dos elementos químicos e das propriedades mec

nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD

Sanicro 28

Trocadores de Calor


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Inoxidabilidade

5

Fina camada superficial de Cr 2O3o % Cr min = 11%

o invisívelo aderente

o capacidade de se auto-regenerar

Função Proteger o metal de base

Melhora a resistência à corrosão e as propriedades mecânicas:Si, Al, Ce, Mo, Nb entre outros.

Cr, Mo, Si e Nb Estrutura ferrítica

Ni, C, N e o Mn Estrutura austenítica


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Aços Ferríticos

6

• Classes: 409, 410, 430...

• Teor de Cr : de 10,5 a 30%

• Ferromagnético

• Moderada ductibilidade

o Aprox. 20% alongamento

• Baixa resistência ao impacto – frágil a temperaturas baixas

• Baixa ductibilidade na ZTA por conta do crescimento de grão

• Elementos ferritizantes: Cr, Mo, Si, Ti, Ta e Nb


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Aços Austeniticos

7

• Série 300 = 304, 316, 310...

• 8-10% Ni produzem austenita

• Não magnético

• Excelente ductibilidade

o Aprox. 40% de elongação

• Boa resistência ao impacto

o Dúctil em baixas temperaturas

• Ótima soldabilidade

• Elementos austenitizantes: Ni, C, N


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Estruturas Cristalinas

8

Cúbico de corpocentrado (CCC)

Cúbido de facecentrada (CFC)

Ferrita Austenita

DUPLEX


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Aços Duplex

9

• Estrutura austeno-ferrítica (~50% cada)

• Ligas duplex Fe-Cr-Ni-Mo:

o SAF 2304, SAF 2205, SAF 2507, SAF 2707.

• Alto limite de escoamento (aprox. 2x ferríticos)

• Boa ductibilidade – along. 30%

• Boa resistência ao impacto• Boa soldabilidade

• Excelente resistência à corrosão


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Agenda

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Aços Inoxidáveis


nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD

Sanicro 28

Trocadores de Calor


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Influência dos elementos químicos

%Cr eq = %Cr + %2(%Si) + 1.5(%Mo) + 5(%V) + 5.5(%Al) + 1.75(%Nb) + 1.5(%Ti) + 0.75(%W)

%Nieq = %Ni + %Co + 30(%C) + 25(%N) + 0.5(%Mn) + 0.3(%Cu)

Diagrama de SFonte: Autor

Sourmail, 2012


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Influência do processo

Diagrama Pseudobinário Fe-Cr-Ni.Fonte: Revista Escola de Minas vol. 61, nº 4,

Ouro Preto, 2008.


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FERRÍTICO AUSTENÍTICarbon steel

Cr

13Cr 304(L)+ Ni

316(L)

+ Mo

904L+ Cr, N

254SMO

+ N

SAF2304

SAF2205

SAF2507

+ Cr, Mo, N, Ni

DUPLEX

A evolução dos aços inoxidáveis moder


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Efeito do Trabalho a Frio

SAF2205 Dureza

Encruame

Tamanho de G


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Por que aços inoxidáveis Duplex?

Resistência à Corrosão

+

Propriedades Mecânicas

Material R M (Mpa) R E (0.2%) (Mpa) Along. (%) Dureza PREN

AISI 430 517 310 30 82 (HRB) 17

AISI 316L 517 220 50 79 (HRB) 24

SAF 2507 800 - 1000 550 25 (107) (HRB) >42


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Propriedades mecânicas

• Comparação de propriedades mecânicas


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Dilatação Térmica por °C (20-100 °

A

DUPLEX

HYPER DUPLEX

AÇO CARBONO

0 5 10 15

x10-6


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Agenda

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Aços Inoxidáveis


nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD

Sanicro 28

Trocadores de Calor


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Corrosão Intergranular

O que fazer para evitar?

o Evitar - 550 e 900°C

o Baixo teor de carbono (grau L)

o Estabilizadores - Ti e Nb

o Alta taxa de resfriamento

o Tratamento térmico posterior a soldagem


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Corrosão por erosão

• Os aços duplex comparados comos aços austeníticos, tem maiorresistência à erosão, devido àssuperiores propriedadesmecânicas que possuem.


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Corrosão sob tensão

• Ponto fraco dos in

Austeníticos (série 3• Temp > 60 °C

• Ocorre sob tensão

aplicada ou tensões

• Meios corrosivos C

• Curto tempo até a

C ã b t ã


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Autoclave

pressão total 100 bar

solução neutra de Cl-

8 ppm de oxigênio

duração = 1000 horas

http://lh3.ggpht.com/-6GSIBeX_Ld4/UKesFSWutWI/AAAAAAAADYU/vZBAR_izqgg/s1600-h/clip_image024%25255B3%25255D.png


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Corrosão por Pite• Mecanismo de corrosão localizada muitocomum

• Afetado por• Concentração de cloretos

• Potencial, meio oxidante ou redutor• Teor de oxigênio presente no meio• pH

• Os elementos de liga Cr, Mo e N

melhoram a resistência a corrosão por piteda liga

C ã Pit El t d


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Corrosão por Pite – Elementos de

Positiva

• Cr

• Mo

•N

Proteção Regular Formação da

camada passiva

PRE = %Cr + 3,3%Mo +


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• Corrosão por pite

Resistência à corrosão• CORROSÃO EM AÇOS INOXIDÁVEIS:

Mecanismo da corrosão por pite.Fonte: SANDVIK STEEL, 1999.

• Principal mecanismo de corrosão em ambientes ricos em cloretos

• Ataque corrosivo localizado

• Inicia-se preferencialmente em falhas da camada passiva


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PRE = % Cr + 3.3 x % Mo + 16 x % N

316L 904L SAF 2304 SAF 2205 SAF 2507

ASTM G48B at 80 °C

Resistência à corrosão


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Corrosão por fresta• Mecanismo semelhante à corrosão por pite

• Afetado por:o Geometria da fresta

o Material do formador da fresta

o Razão entre áreas do catodo e anodo

• Comum em:o Conexões

o

Juntas sobrepostaso Bandejamento

o Junção Tubo-espelho


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Temperaturas críticas (CPT and CCT)


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Pitting Resistance Equivalent (PRE)

• Número PRE: utilizado para comparar a resistência a corrosão por pitemateriais

• Como calcular?

*Esta é a fórmula geral, adotada pela grande maioria das instituições

• Por que Cr, Mo and N?o Aumentam a resistência à corrosão por pite

• Como utilizar?o Quanto maior o PRE, maior a resistência à corrosão por pite!

PRE = %Cr + 3,3 * %Mo + 16 * %N

E i l t d R i tê i Pit


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Equivalente de Resistência a Pite

PRE = %Cr + 3,3x(%Mo) + 16x(%N)

Sandvik AISI / UNS %Cr %Mo %N PRE3R12 304L 18 - - 183R60 316L 17 2,2 - 24SAF 2304 S 32304 23 0,3 0,1 24 3R64 317L 18,5 3,1 - 292RK65 (904L) N 08904 20 4,5 - 35

SAF 2205 S 31803 22 3,1 0,2 35SANICRO28 N 08028 27 3,5 - 38254 SMO S 31254 20 6 0,2 40 SAF 2507 S 32750 25 4 0,3 >42SAF 2707HD S 32707 27 5 0,4 >48

Obs: os valores de PRE indicados são nominais, não mínimos

Agenda


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Agenda

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Aços Inoxidáveis


nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD

Sanicro 28

Trocadores de Calor

SAF 2 0 HD


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SAF 2707HD

• Evolução do SAF 2507

• Resistência à corrosão por fresta

• Resistência mecânica

• Meios em que se diferencia do SAF 2507

o Água do mar (meios contendo alto teor de cloreto)

o Ácido fosfórico

o Ácidos orgânicos

Comparativo


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ComparativoComposição química e propriedades mecânicas

Composição quím ica

Liga UNS No. Cr Ni Mo N

SAF 2507 S32750 25 7 4 0.3

SAF 2707 HD S32707 27 6.5 4.8 0.4

Prop riedades mecânicas

Liga Dureza (max)

SAF 2507 32 HRC

SAF 2707 HD 34 HRC

Resistência à corrosão


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es stê c a à co osãoPite e Fresta

Liga Cr Mo N PRESAF 2507 25 4 0.3 43

SAF 2707 HD 27 4.8 0.4 4



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Autoclave

pressão total 100 barsolução neutra de Cl-

8 ppm de oxigênio

duração = 1000 horas

CPT and CCT

http://lh3.ggpht.com/-6GSIBeX_Ld4/UKesFSWutWI/AAAAAAAADYU/vZBAR_izqgg/s1600-h/clip_image024%25255B3%25255D.png


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CPT and CCT Standard G48

Material CPT (oC) CCT (oC) PRE

SAF 2707HD > 95 70 >48

Alloy C 276 > 85 45 68

Alloy C 22 > 85 75 65

Alloy 625 > 85 35 51

SAF 2507 75 50 43

254 SMO 75 45 43

SANICRO 28 45 N/A 38

SAF 2205 35 20 35

2RK65 (904L) 30 N/A 35

Ácido Clorídrico


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Ácido Clorídrico

2.5% HCl, corrosão generalizada - 50 graus

0

0,2

0,4

0,6

0,8

1

1,2

SAF 2707HD SAF 2507

T a x a d e c o r r o

s ã o m m / a n o

Corrosão generalizada

o Resistência à corrosão é superior ao SAF 2507 em ácidos redutores c

Considerações sobre a aplicação do SAF 2


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Considerações sobre a aplicação do SAF 2

• Aplicação de SAF 2707 HD

o

Subsituição do SAF 2205 ou SAF 2507

• Benefícios

o Resistência à corrosão por pite e fresta

o Resistência mecânica superior => Diminuição da espessura de parede

o Existem casos com necessidade de tubos de espessura de parede 2,1

o Dureza mais elevada

Agenda


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Agenda

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Aços Inoxidáveis


nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD

Sanicro 28

Trocadores de Calor

Sanicro 28


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Sanicro 28

• Liga super austenítica para várias aplicações

o

27% Cr, 31% Ni, 3,5% Mo.

• Upgrade da liga 2RK65 (904L)

• Altíssima resistência a corrosão em Ácidos Fortes

• Alta resistência a corrosão intergranular e sob tensão

• Ótima resistência a corrosão localizada (pite, fresta)

• Boa soldabilidade

Ácidos Orgânicos


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Ácidos Orgânicos

SAF 2507 eSAF 2707s/ ataque

50% ácido acético

Taxa de corrosão mm/ano

Ácido Fórmico


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Ácido Fórmico

• Diagrama de isocorrosão 0.1 mm/yr

(4 mpy)

• Solução aerada

• Condição estática

• Exposição de 1+3+3 dias.

Resistência à corrosão – Sanicro 28 x 316L


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Resistência à corrosão – Sanicro 28 x 90


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48Diagrama de isocorrosão 0,1 mm/ano – Solução desaerada

Agenda


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g

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Aços Inoxidáveis


nos materiais

Corrosão

SAF 2707HD Sanicro 28

Trocadores de Calor

Soldagem, Expansão e Soldagem/Expan


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Tipos de junção:

o Soldagem

o Expansão

o Soldagem/Expansão

Dependem das necessidades

o Corrosividade

o Temperatura

o Pressão

o Tensões

o É possível a soldagem dos materiais

g p g p

Soldagem, Expansão e Soldagem/Expan


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Soldagem

o

Meios extremamente corrosivoso Alta temperatura

o Altas pressões

Expansão

o Mais fácil e mais barata

o Aumenta a resistência da junção

o Diminui a chance de corrosão por fresta

Expansão - Resistência Mecânica


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Expansão Resistência Mecânica

• Para expandir um tubo, deve-se ultrapassar a zona de defoelástica, e entrar na plástica

• Limite de Escoamento:


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Obrigado!Paula Motooka

Tel: +55 11 5696-5656Cel: +55 11 98690-6460

E-mail: [email protected]

Alan CardosoTel: +55 11 5696-6806

Cel: +55 11 97185-2291

E-mail: [email protected]

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SANDVIK MATERIALS TECHNOLOGY

Alan CardosoEngenheiro de Aplicações

[email protected] (11) 9 7185 2291(11) 5696 6806

www.smt.sandvik.com

Paula MotooEngenheira de Aplicaç

paula.motooka@sand(11) 9 8690 6460(11) 5696 5656

www.smt.sandvik

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