| Resumo: |
Fornos petroquímicos constituem a parte mais importante da indústria de derivados de petróleo. São nesses fornos que se processam as reações químicas imprescindíveis ao processamento dos produtos que constituem nosso cotidiano, como os fertilizantes, polímeros, produtos farmacêuticos e alimentícios. Devido ao caráter fortemente endotérmico dos processos, associado a reações catalíticas provocada numa mistura reacional de vapor de água com hidrocarbonetos (caso da reforma para obtenção de hidrogênio) ou craqueamento por pirólise (processo de pirólise), estes fornos são continuamente aquecidos. Com o objetivo de aumento de produção e produtividade, os fornos têm sido submetidos a condições de temperatura e pressão cada vez mais extremas. Nos fornos de pirólise, adicionalmente tem-se aumentado consideravelmente a velocidade do fluido e para tanto têm tido as seções transversais dos condutos diminuídas levando a um aumento das tensões de trabalho. Além disso, paradas e partidas desses fornos têm se mostrado um elemento crucial na operação. É comum que durante a parada desses fornos se detecte fragilização desse material após certo tempo de serviço à temperatura de trabalho. Quedas significativas nos valores de alongamento têm sido reportadas sendo que em algumas situações, componentes apresentam valores nulos de alongamento à temperatura ambiente quando ensaios mecânicos são efetuados em corpos de prova retirados dos mesmos. Devido a essa fragilização, com conseqüente diminuição nos valores de alongamento, operações de reparo por soldagem têm se mostrado freqüentemente impraticáveis resultando no sucateamento do componente. Nesse trabalho caracterizou-se a fragilização ocorrida no material 20Cr32Ni+Nb que é usado nos coletores de saída de fornos que embora operem em temperaturas mais baixas, estão sujeitos também aos mesmos requisitos de pressão do forno. Para melhor caracterizar o material em estudo, um tubo centrifugado foi analisado tomando-se o cuidado de extrair corpos de prova em regiões que propiciassem microestrutura reprodutível. Para garantir que os corpos de prova fossem submetidos a temperaturas e tempos similares com boa precisão, estes foram envelhecidos em equipamento de ensaios de fluência, porém sem aplicação de tensão. Os corpos de prova envelhecidos foram então ensaiados com tração à temperatura ambiente e o alongamento da fratura foi registrado, evidenciando a fragilização. A região da cabeça do corpo de prova foi examinada por metalografia óptica e por microscópio eletrônico de varredura (MEV). As fraturas foram igualmente examinadas no microscópio eletrônico de varredura. Os resultados obtidos na microscopia ótica, com e sem ataque, bem como no MEV não evidenciaram quaisquer alterações microestruturais significativas que justificassem a alteração do comportamento mecânico com o envelhecimento. Análises fratográficas também não evidenciaram alteração significativa no mecanismo de fratura que ocorre pela nucleação de micro-cavidades (dimples). Adicionalmente procurou-se comprovar ou rejeitar a hipótese de que a fragilização seria causada ela precipitação de um intermetálico frágil em contorno de grão: a chamada fase G (um silicieto misto de nióbio e níquel com estequiometria Ni16Nb6Si7, estrutura cúbica de faces centradas e parâmetro de rede a0 = 1,13nm). A análise dos resultados não evidencia fase nova, nem uma mudança de modo de fratura de trans para intergranular, que poderiam comprovar uma influência da fase G no processo de fragilização (ao menos até o limite de resolução das técnicas experimentais aqui empregadas). |
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