Notas de Aula - Análise de Falha Prof. Tanaka - Corrosão

Notas de Aula - Análise de Falha Prof. Tanaka - Corrosão

FluênciaFluênciaFluência Fluência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

FluênciaFluência

1834 Vicat primeira experiência 1834 - Vicat primeira experiência

Queimadoresde turbinas: 1.300 -1.400 K

Maioriados materiais: 0,4 a 0,65 Tfusão< T < T fusão

Slidíl1500K Super ligasde níquel: ~1.500 K dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Primeira escultura fundida no Brasil (1783)Primeira escultura fundida no Brasil (1783) dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Narciso Ninfa Eco

Temperatura de operaçãoTemperatura de operação dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Tensão par ruptura em 1.0 hTensão par ruptura em 1.0 h dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Materiais para uso aeroespacialMateriais para uso aeroespacial dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Curva de fluênciaCurva de fluência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Limite inferior para elevadas temperaturasLimite inferior para elevadas temperaturas

Te mperaturaTe mperatura

MetalMetal Temperatura Temperatura

LigadealumínioLigadealumínio205205Liga de alumínioLiga de alumínio205205

Liga de titânioLiga de titânio315315

Aço e aço baixa ligaAço e aço baixa liga370370

Aços austeníticos para elevadas temperaturasAços austeníticos para elevadas temperaturas 540540Aços austeníticos para elevadas temperaturasAços austeníticos para elevadas temperaturas 540540

Ligas de níquel e cobalto para elevadas temperaturasLigas de níquel e cobalto para elevadas temperaturas640640 Metais e ligas refratáriasMetais e ligas refratárias980 980 --15401540 dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Estampagem a quenteEstampagem a quente dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Componentes da turbina a gásComponentes da turbina a gás dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Palhetas de turbinaPalhetas de turbina

Elevada tensão Baixa tensão dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

FluênciaFluência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Acidentes em reatores nuclearesAcidentes em reatores nucleares dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Esquema do acidente do núcleo do Esquema do acidente do núcleo do reactorreactorTMITMI--2 dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Rupture 316 L 107 MPaRupture 316 L 107 MPa dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

MecanismosMecanismos

Tensão intermediária

Alta temperatura Nabarro(1948) Hering (1950)

Fluência difusional dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Difusão contorno de grão

Cisalhamento intergranularCisalhamento intergranular dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

AlAl--5Mg 5Mg --260 260 C 60XC 60X

Baixa tensãoBaixa tensão

Alta temperaturaAlta temperatura

Bi t tBi t t Alta temperaturaAlta temperatura

(Nabarro(Nabarro- -Hering)Hering) Baixa temperaturaBaixa temperatura

(Coble)(Coble)

Tensão Fonte discordância

Sumidouro aplicada

Discordâncias

Sumidouro discordância

Marca de referência

Marca de r eferência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br e ê ca

Mapa de fluênciaMapa de fluência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Mapa de fluência Mapa de fluência --NiNi dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Mapa de fluênciaMapa de fluência dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Niquel puro Niquel puro --efeito tamanho do grãoefeito tamanho do grão dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Ni Ni xxMAR M200MAR M200 dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

PrevençãoPrevenção

Solidificação Direcional dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Desenvolvimento de palheta de turbinaDesenvolvimento de palheta de turbina dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Desenvolvimento de palheta de turbinaDesenvolvimento de palheta de turbina dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Desenvolvimento de palheta de turbinaDesenvolvimento de palheta de turbina dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Parada de equipamentoParada de equipamento

IPT # EUA *Tipo de corrosão

-27,5Generalizada IPTEUATipo de corrosão

* * 685 paradas 14,014,3Pite

378 por corrosão

**COLLINS, J. A. & MICHAEL, L. M. Mat. Perf.12(6): 1-15, 1973 -5,6Outros dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Seminário Bras. Aços Inox . ABM, 1989. Anais. p. 17-36.

Shell -Feira mundial, Bruxelas (1932)

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750 kg of iron750 kg of iron hs bhas been corroded dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo (prejuízo) da corrosão

País Custo anual(bilhões)% do PIBEvitável

% Ano Referência

Alemanha

Ocidental

AustráliaU$ 2#

U$ 276@

IndiaU$ 0,32--1960 [RAJAGOPALAN, 1962]

JapãoU$ 9,2#

KuwaitU$ 15,2181987 [AL-KHARAFI, AL-HASHEM &

MARTOUK, 1995]

Reino Unido £ 1,365 3,5 - 1970 [HOAR, 1971] dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

# - custo indireto não incluido @-superior a U$ 550 bilhões se incluir custos indiretos

Prejuízos da corrosão Prejuízos da corrosão --EUAEUA dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Highway BridgesHighway Bridges

Gas & LiquidGas & Liquid TransmissionTransmission PipelinesPipelines

WaterwaysWaterways

& Ports& Ports AirportsAirports

Motor Motor

VehiclesVehicles TeleTele-- communicationcommunication

Chemical,Chemical, Petrochemical, Petrochemical, PharmaceuticalPharmaceutical

PipelinesPipelines communicationcommunication

ShipsShips

PetroleumPetroleum RefiningRefining

HazardousHazardous

DrinkingDrinking WaterWater

& Sew er& Sew er El ect ri ca lEl ect ri ca l

Pulp & PaperPulp & Paper

MaterialsMaterials TransportTransport

& Sewer& Sewer Sy stemsSy stems ect caect ca

UtilitiesUtilities Railroad CarsRailroad Cars

Hazmat StorageHazmat Storage

Oil & GasOil & Gas

Exploration &Exploration &

AircraftAircraft RailroadsRailroads ElectronicsElectronics

HomeHome AppliancesAppliances

GasGas Exploration &Exploration &

ProductionProduction

AircraftAircraft

RailroadsRailroads ElectronicsElectronics GasGas

DistributionDistribution dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

AgriculturalAgricultural DefenseDefenseMiningMining

FoodFood

ProcessingProcessing

Nuclear Waste Nuclear Waste StorageStorage

Custo corrosãoCusto corrosão dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo anualCusto anual dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo anualCusto anual dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo anualCusto anual dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo anualCusto anual dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Custo anualCusto anual dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

O que é corrosão?O que é corrosão? dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Interação material Interação material --meiomeio

Pd tPd t

MaterialMaterial

MeioMeio →→

Pro dutoPro duto dada ;; ΔΔG interaçãointeração

ΔΔG==zero zero → → EQUILÍBRIOEQUILÍBRIO ΔΔG<<zero zero →→CORROSCORROSÃOÃO

ΔΔG> zero > zero → → ATRITO e ATRITO e DESGASTEDESGASTE dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Como ocorre a corrosão?Como ocorre a corrosão? dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Mecanismo da corrosãoMecanismo da corrosão dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Corrosão generalizadaCorrosão generalizada

MeMe anódicaaçãoRe aln

RT 0 catódicaaçãoRe

2 H aln

H aln dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Tendência a corrosãoTendência a corrosão

TC > zero TC > zero ––poderá coroerpoderá coroerpp

TC = ZERO TC = ZERO ––equilíbrioequilíbrio TC<zeroTC<zero––imuneàcorrosãoimuneàcorrosãoTC zero TC zero imune à corrosãoimune à corrosão dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Nobreza de metaisNobreza de metais--termodinâmicotermodinâmico

1O uro 3P latina ó4R ódio 8P rata 13 Cobre13 Cobre 21 Níquel 25 Ferro 27 Molibdênio 32 Zinco 3 Nióbio3 Nióbio 35 Cromo 39 Alumínio 41 Titânio 43 Magnésio dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

POURBAIX, M. POURBAIX, M. Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous SolutionsAtlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions . Houston, NACE, 1966. P. 80. Houston, NACE, 1966. P. 80

PassivaçãoPassivação

Hidrólise do produto de corrosão

MeMe

H n n OHMeOO2 nHn n OH

MeOO2 nHMe dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Nobreza de metaisNobreza de metais--ativo/passivoativo/passivo

1O uro 3 Platina

Nióbio 2 3 Platina

4 Ródio 8P rata 13 Cobre

Nióbio 2

Ouro 4

Platina 6

Titânio 7 13 Cobre

21 Níquel 25 Ferro 27 Molibdênio

Titânio 7

Prata 14

Cobre 16

Alumínio 19 27 Molibdênio

Cromo 21

Ferro 28

Níquel 29 Zinco 37

Molibdênio 38

POURBAIX, M.POURBAIX, M. Atl f El t h i l E ilib i i A S l tiAtl f El t h i l E ilib i i A S l ti H t NACE 1966 P 80H t NACE 1966 P 80 dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Atlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous SolutionsAtlas of Electrochemical Equilibria in Aqueous Solutions. Houston, NACE, 1966. P. 80. Houston, NACE, 1966. P. 80

PassivaçãoPassivação dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

Torre de DeliTorre de Deli dktanaka@usp.brdktanaka@usp.br

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