seção 8 - corrosão a quente
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ME220 - TÓPICOS AVANÇADOS DE DESEMPENHO DE TURBINAS A GÁSCorrosão a Quente
Andressa Boschetti
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Definição: corrosão acelerada, resultante da presença de
sais contaminantes como Na2SO4, NaCl e V2O5, os quais
formam depósitos fundidos danificando os óxidos protetores
de superfícies metálicas.
Corrosão a Quente
Importância: sistemas de turbinas a gás, motores de
foguetes, fornos e sistemas petroquímicos de altas
temperaturas.
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Sulfato de sódio: agente corrosivo.
2NaCl + SO3 + ½O2 Na2SO4 + Cl2
2NaCl + SO3 + H2O Na2SO4 + 2HCl
2NaCl + SO2 + O2 Na2SO4 + Cl2
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Mecanismo de corrosão a quente
desgaste da camada do óxido protetor, permitindo o acesso
direto de sais fundidos à superfície do substrato.
Desgaste: erosão, estresse térmico, corrosão-erosão, reações
químicas.
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Mecanismo de corrosão a quente
Período de incubação:
dissolução da camada de óxido por um processo de fluxo
salino;
penetração do sal fundido causando danos mecânicos.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente induzida por compostos de vanádio
pentóxido de vanádio (V2O5);
vanadatos de sódio se formam com baixos pontos de fusão(535C);
Na2SO4 + V2O5 2NaVO3 + SO3
dissolução ácida de óxidos protetores como Cr2O3 e Al2O3.
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente - formas de ataque:
Tipo I ( high-temperatura hot corrosion – HTHC)
Tipo II ( low-temperatura hot corrosion – LTHC)
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Parâmetros:
composição da liga e condições termomecânicas;
composição dos contaminantes e velocidade de fluxo;
temperatura e ciclos de temperaturas;
composição e velocidade do gás;
processos de erosão.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
conhecida desde 1950;
oxidação extremamente rápida, temperatura:
850-950C,
na presença de sulfato de sódio; condensação dos sais de metais alcalinos sobre a
superfície metálica;
outras impurezas (vanádio, fósforo, chumbo e cloretos):
misturas de sais com menores temperaturas de fusão.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
Aparência macroscópica: descamações do metal e mudanças
na coloração (tons verdes devido a formação de NiO);
Aparência microscópica: a morfologia é caracterizada pela
sulfidação e desgastes das camadas de óxido protetoras.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
Dividida em 4 estágios progressivos:
Estágio 1:
leve rugosidade da superfície metálica – deslocamento
localizado do óxido protetor;
nenhum esgotamento do elemento de liga do substrato
(cromo) e nem perda da integridade mecânica.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
Estágio 2:
rugosidade da superfície mais evidente – descolamento
contínuo do óxido protetor;
esgotamento do elemento de liga começa neste estágio;
integridade mecânica ainda não é afetada.
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
Estágio 3:
a oxidação da base metálica tem profundidade significante,
afetando a integridade mecânica.
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo I
Estágio 4:
ataques catastróficos com profundas penetrações dentro do
material;
perdas da estrutura do material.
Corrosão a Quente
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Corrosão a quente – Tipo I
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃOCorrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo II
conhecida desde 1970;
temperatura: 650-800C;
formação de pits na superfície metálica -
combinação de Na2SO4 e alguns constituintes da liga,
formando eutéticos com temperaturas de fusão mais
baixas. Análise microscópica: sem sulfidação ou
esgotamento do elemento de liga.
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo II
Exemplos:
Ligas ricas em Co: eutético CoSO4- Na2SO4
temperatura de fusão é 540C
Superligas de Ni: eutético NiSO4- Na2SO4
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Corrosão a quente – Tipo II
Corrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃOCorrosão a Quente
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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Prevenção da corrosão a quente
Proteção de metais e ligas com camadas de óxidos protetores.
Características do óxido protetor:
• Boa aderência;
• Alto ponto de fusão;
• Boa elasticidade em altas temperaturas;
• Baixa condutividade elétrica ou baixo coeficiente de difusão para íons
metálicos ou O2.
Corrosão a QuenteCorrosão a Quente
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Prevenção da corrosão a quente
FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃO
Exemplo: filmes de aluminatos formam uma camada de óxido
densa e bem aderente que controla a difusão de elementos de
liga e de espécies corrosivas dentro do substrato.
O metal e o óxido devem possuir coeficientes de expansão
térmica similares.
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Identificação da corrosão a quente
Micrografia óptica
MEV
EDS
Raios X
Cromatografia de íons
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