composição química - amostra #1
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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 ............................