Seção 8 - Corrosão a quente

ME220 - TÓPICOS AVANÇADOS DE DESEMPENHO DE TURBINAS A GÁSCorrosão a Quente

Andressa Boschetti

Corrosão a Quente

ME220 - TÓPICOS AVANÇADOS DE DESEMPENHO DE TURBINAS A GÁS

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.

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Sulfato de sódio: agente corrosivo.

2NaCl + SO3 + ½O2 Na2SO4 + Cl2

2NaCl + SO3 + H2O Na2SO4 + 2HCl

2NaCl + SO2 + O2 Na2SO4 + Cl2

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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.

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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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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.

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Corrosão a quente - formas de ataque:

Tipo I ( high-temperatura hot corrosion – HTHC)

Tipo II ( low-temperatura hot corrosion – LTHC)

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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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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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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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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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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.

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Estágio 3:

a oxidação da base metálica tem profundidade significante,

afetando a integridade mecânica.

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Estágio 4:

ataques catastróficos com profundas penetrações dentro do

material;

perdas da estrutura do material.

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FQ 284 – TÓPICOS DE CORROSÃOCorrosão a Quente



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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Exemplos:

Ligas ricas em Co: eutético CoSO4- Na2SO4

temperatura de fusão é 540C

Superligas de Ni: eutético NiSO4- Na2SO4

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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.

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Prevenção da corrosão a quente


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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