Análise dos aspectos metalúrgicos do aço ASTM SA - 516 Gr 60 utilizado em caldeiras submetido à fadiga térmica
Autor: Eder Hermes Bicharra (Currículo Lattes)
Resumo
O aço ASTM SA - 516 é utilizado em caldeiras de vapor de baixa e média temperatura e pressão, aplicado em um componente de caldeiras denominado espelho. Este quando exposto a temperaturas elevadas, devido aos gases provenientes da queima do combustível pode apresentar degradação. Ao inspecionar este componente em uma periodicidade especificada por norma, podem ser detectadas falhas. Dentre os principais mecanismos de falhas encontradas nos materiais utilizados em caldeiras, podem ser citados fluência, corrosão, quando sujeitos à ação dos gases de combustão e / ou às condições de oxidação do vapor, fadiga térmica entre outros. Este trabalho tem como objetivo avaliar o efeito da fadiga térmica no aço ASTM SA - 516 Gr 60 utilizado em caldeiras. Após caracterização do aço verificou que este atende as especificações exigidas por norma, apresentando uma microestrutura composta por Ferrita e Perlita. Um equipamento para a realização dos ensaios de fadiga térmica foi projetado e fabricado no presente trabalho. Os ensaios foram realizados em condições de transferência de calor, originando temperaturas entre 750 ºC a 850 ºC na superfície, a partir de chama oxidante produzida por gases oxigênio e acetileno. O arrefecimento foi realizado com água, sendo as amostras submetidas a inúmeros ciclos de aquecimento e resfriamento originando fadiga térmica. Após a realização dos ensaios cíclicos, as amostras foram caracterizadas com a utilização das técnicas de microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura (MEV), microssonda EDS, microdureza Vickers e analise macroestrutural. As microestruturas detectadas nas zonas afetadas pelo calor (ZAC) foram basicamente Ferrita, colônias de Perlita e Martensita não revenida, na região do substrato não se detectou anisotropia ou variações significativas. Quanto à análise do tamanho de grão austenítico, observou-se um refinamento apresentando tamanho de grão 12 ASTM, considerado como extrafino. Os valores mais elevados de microdureza ocorreram na superfície afetada diretamente pelo calor devido ao aquecimento em temperaturas intercrítica e de austenitização com posterior resfriamento por água. Quando comparando a média do tamanho das trincas encontrada nas amostras verificou-se um aumento de aproximadamente 310% entre a amostra submetida ao menor ciclo (250) em comparação a amostra submetido ao maior número de ciclo (750).