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Desenvolvimento de novos revestimentos por aspersão térmica à arco para proteção contra desgaste erosivo em trocadores de calor ar/gases

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Desenvolvimento de novos revestimentos por aspersão térmica à arco para proteção contra desgaste erosivo em trocadores de calor ar/gases

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Título Desenvolvimento de novos revestimentos por aspersão térmica à arco para proteção contra desgaste erosivo em trocadores de calor ar/gases
Autor Costa, Rodrigo Cardoso
Orientador Rocha, Alexandre da Silva
Data 2012
Nível Mestrado
Instituição Universidade Federal do Rio Grande do Sul. Escola de Engenharia. Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Minas, Metalúrgica e de Materiais.
Assunto Aspersão térmica
Ensaios de materiais
Ligas metálicas
Revestimento
Trocador de calor
[en] Ar / gases heat exchanger
[en] Arc spraying
[en] Erosive wear
[en] Thermal spray
Resumo Uma alternativa à utilização de tubos de alto custo, resistentes a erosão por partículas sólidas, nos trocadores de calor ar/gases de usinas termelétricas a carvão, é o revestimento por aspersão térmica com ligas especiais de média a alta dureza. Dentre os processos de aspersão térmica, os mais usualmente empregados para a deposição de revestimentos contra desgaste são por HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) e AS (Arc Spraying). O processo aspersão térmica a arco (AS) propicia alta produtividade devido a uma maior taxa de deposição quando comparado com os outros processos, além do custo operacional significantemente mais baixo para a fabricação de revestimentos. Neste trabalho, foram depositadas por AS quatro ligas metálicas contra o desgaste erosivo a base de carboneto de tungstênio, superligas de níquel, ligadas ao boro e aço inoxidável martensítico em comparação ao aço ASTM 178 grau A, o qual é atualmente empregado nos tubos do trocador de calor. A avaliação foi feita a partir de ensaios de erosão acelerada (norma ASTM G76), metalografia e MEV. Verificou-se que o comportamento dos revestimentos contendo grande quantidade de defeitos, principalmente porosidade, quando expostos ao desgaste acelerado numa temperatura de 370°C, apresentaram uma maior taxa de desgaste em relação ao aço ASTM A178, e que o melhor comportamento dentre as ligas analisadas foi do aço inoxidável AISI 420 aspergido, o qual apresentou aproximadamente 2% de porosidade e um mecanismo de remoção de material predominantemente dúctil.
Abstract An alternative to using tubes of expensive materials, resistant to erosion by solid particles in air-gases heat exchangers of coal power plants, is the thermal spray coatings with special alloys of medium to high hardness. Among the thermal spray processes, the most commonly employed for coatings against wear are HVOF (High-Velocity Oxyfuel), PS (Plasma Spraying) and AS (Arc Spraying). The arc thermal spray process (AS) provides high productivity, due to a higher deposition rate compared to other processes, in addition to the significantly lower operational cost. In this study four different alloys were deposited to evaluate the erosive wear resistance in comparison to the ASTM 178 Grade A steel (currently employed in the tubes of the heat exchanger): 1) with basis of tungsten carbide, 2) nickel superalloys 3) alloyed to Boron, and 4) martensitic stainless steel. The evaluation was made from accelerated erosion tests (ASTM G76), OM, SEM and Vickers micro hardness tests. It was found that the behavior of coatings containing large amounts of defects, mainly porosity, when exposed to accelerated wearing in a temperature of 370 °C showed a higher wear rate than the ASTM A178 and that the best performance among the alloys sprayed was the stainless steel AISI 420, which showed about 2% of porosity and a material removal mechanism predominantly ductile.
Tipo Dissertação
URI http://hdl.handle.net/10183/70680
Arquivos Descrição Formato
000878076.pdf (4.541Mb) Texto completo Adobe PDF Visualizar/abrir

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