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

  • Pgina 2 de 129

    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.

  • Pgina 3 de 129

    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 ............................