composição química - amostra #1

UNIVERSIDADE NOVA DE LISBOA

FACULDADE DE CINCIAS E TECNOLOGIA

DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECNICA E INDUSTRIAL

SOLDABILIDADE DO AO 12Cr1MoV

Por: Srgio Paulo Marques Alentado

Dissertao apresentada na Faculdade de Cincias e Tecnologia da Universidade

Nova de Lisboa para a obteno do grau de Mestre em Engenharia da Soldadura

Orientador Cientfico: Prof. Dr. Francisco Manuel Braz Fernandes

2010

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Agradecimentos

Gostaria de agradecer ao meu orientador cientfico, Prof. Dr. Francisco Manuel Braz

Fernandes pela sua ajuda, partilha de conhecimento, disponibilidade e orientao na

elaborao desta tese de mestrado.

Gostaria tambm de agradecer minha esposa e filha pela fora que me deram, pela

compreenso e apoio nos momentos mais difceis.

Gostaria de agradecer ao Prof. Joo Pedro Veiga pela disponibilidade e apoio na realizao

do ensaio de caracterizao de composio qumica do material 12Cr1MoV.

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Resumo

Com uma economia crescente em larga escala nos ltimos anos, a China torna-se assim

economicamente vivel para o fornecimento de produtos siderrgicos entre eles os aos de

baixa liga para funcionamento a alta temperatura. Esta dissertao apresenta um estudo

sobre a soldabilidade do ao 12Cr1MoV de acordo com a norma GBT 713:2009 aplicado

nas condutas e reactor de uma unidade de desnitrificao.

Foi efectuado um estudo dos materiais adequados construo em causa face s

condies de servio e que diferem do ao indicado principalmente ao nvel da

soldabilidade, dificuldades operatrias do soldador e, consequentemente, eventuais defeitos

de soldadura.

So realadas as dificuldades existentes na qualificao de procedimentos de soldadura

decorrentes da falta de enquadramento deste material nos agrupamentos de materiais

utilizado na Europa de acordo com a norma ISO/TR 15608:2005, a dificuldade em obter

consumveis de soldadura apropriados ao material de base em questo e a inexistncia de

cdigo ou norma de construo que defina as condies de pr-aquecimento e tratamento

trmico aps soldadura aplicveis.

Por fim, foram analisados os resultados das qualificaes de procedimento de soldadura

efectuadas, os resultados dos ensaios no destrutivos na montagem, nomeadamente

medies de durezas, ensaios por ultra-sons e lquidos penetrantes.

.

Palavras-Chave: 12Cr1MoV; Soldadura; Ao para altas temperaturas; Resistncia

fluncia; Desnitrificao; Denox

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Abstract

With a large scale economy growth in the last years, China has become economically viable

for the supply of steel products particularly low-alloy steel for high temperature services. This

document presents a study regarding the weldability of 12Cr1MoV steel according the

Chinese standard GBT 713:2009 applied in ducts and casing of a denitrification unit.

It is performed a study of adequate materials that should be used in this type of construction

regarding operating conditions and that are different from the chosen material mainly

regarding the weldability, welder operation difficulties and therefore possible welding defects.

This study refers the also the difficulties in the procedure qualification records approval due

to absence of this material in the material grouping used in Europe according ISO/TR

15608:2005, the difficulty to obtain proper welding consumables for the used base material

and the inexistence of construction code or standard to define the conditions for pre-heating

and post weld heat treatment.

Finally it were also analyzed the results obtained in procedure qualification records approvals

and non destructive testing at site, mainly by hardness testing, ultrasonic testing and dye

penetrant testing.

Keywords: 12Cr1MoV; Welding; High temperature steels; Creep resistance; Denitrification;

Denox

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Simbologia e Notaes

Alongamento

a Espessura do provete

AC Corrente alternada

ASME American society of mechanical engineers

Energia absorvida em ensaio de impacto, tipo V em Joules

b Largura do provete calibrado

b1 Largura das cabeas de amarrao

D Dimetro do puno

DC Corrente contnua

DCEP Corrente contnua com elctrodo ligado ao plo positivo

DRX Difraco por raios X

EN Norma Europeia

END Ensaios no destrutivos

EPS Especificao de procedimento de soldadura

EPSp Especificao preliminar de procedimento de soldadura

Fe- Ferrite alfa

Fe- Ferrite delta

GB Norma da repblica da China

HV Ensaio de dureza Vickers

ISO - International organization for standardization

J-L045 Posio de soldadura com progresso descendente em tubo posicionado a 45

l Distncia entre suportes [mm]

LC Comprimento do provete calibrado [mm]

LO Comprimento de referncia [mm]

LS Largura mxima da soldadura aps maquinagem [mm]

LT Comprimento total do provete [mm]

MB Material de base

MD Metal depositado

MF Material fundido

MIG/MAG Soldadura com proteco gasosa e fio elctrodo slido contnuo

NP Norma portuguesa

PC Posio de soldadura horizontal

PF Posio de soldadura com progresso em vertical ascendente

PG Posio de soldadura com progresso em vertical descendente

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pH potencial de hidrognio

PQR Registo de qualificao de procedimento de soldadura

r raio de concordncia

Tenso de cedncia em Newton por milmetro quadrado

Tenso de rotura em Newton por milmetro quadrado

s Espessura da chapa em milmetros

SCR - Selective catalytic reduction

SER Soldadura por elctrodos revestidos

SGS Socit Gnrale de Surveillance

- Temperatura

Tm Temperatura de fuso do material

TTT Diagrama tempo-temperatura-transformao

t Espessura em milmetros

ZTA Zona termicamente afectada

111 - Processo de soldadura por elctrodos revestidos (ISO 4063:2009)

114 - Processo de soldadura por fios fluxados auto protegidos (ISO 4063:2009)

136 - Processo de soldadura por fios fluxados com proteco gasosa activa (ISO 4063:2009)

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ndice de Matrias

1. Objectivos e estrutura da dissertao ...................................................................... 13

1.1. Motivao ............................................................................................................................... 13

1.2. Objectivos ............................................................................................................................... 13

1.3. Estrutura da dissertao ......................................................................................................... 13

2. Introduo ................................................................................................................... 14

2.1. Processos de reduo de emisses poluentes para a atmosfera ........................................... 14

2.2. Princpio de funcionamento da unidade de desnitrificao ................................................... 15

2.3. Escolha do material de base ................................................................................................... 16

2.4. Propriedades dos aos para altas temperaturas .................................................................... 17

2.4.1. Elementos de liga .......................................................................................................... 20

2.4.2. Tamanho do gro .......................................................................................................... 20

2.4.3. Tratamentos trmicos ................................................................................................... 21

2.4.4. Deformao plstica prvia (encruamento) ................................................................. 18

2.5. Fenmenos de rotura na soldadura dos aos para altas temperaturas ................................. 21

2.6. Comportamento da junta soldada a altas temperaturas ....................................................... 26

2.7. Qualificao de procedimentos de soldadura ........................................................................ 27

2.8. Pr-aquecimento e tratamento trmico ps soldadura ......................................................... 28

2.9. Especificaes preliminares de procedimento de soldadura ................................................. 32

3. Materiais e mtodos experimentais ........................................................................... 33

3.1. Caractersticas do material em estudo ................................................................................... 33

3.2. Ensaios ao material de base ................................................................................................... 35

3.3. Qualificao de procedimentos de soldadura ........................................................................ 42

3.3.1. Material de base e seu enquadramento na norma ISO/TR 15608:2005 [21] ............... 54

3.3.2. Processos de soldadura utilizados na construo ......................................................... 56

3.3.3. Consumveis de soldadura utilizados ............................................................................ 58

3.3.4. Pr-aquecimento e tratamento trmico ps soldadura ............................