Orientador : Profº Augusto José A. Buschinelli, Dr. Ing
Coorientadora: Profª. Ana Sofia Clímaco Monteiro de Oliveira, Ph D
RESUMO
A erosão por cavitação deteriora componentes em serviço, tais como partes metálicas de bombas de água, válvulas e, em especial, pás de turbinas hidráulicas, sendo nesse último caso responsável por elevados prejuízos, ligados tanto aos custos da manutenção direta, como sobretudo às enormes perdas devido à interrupção na geração de energia elétrica. As pás de turbinas hidráulicas necessitam, portanto serem protegidas para que apresentem um maior tempo de operação e, um maior intervalo entre as intervenções de manutenção. Atualmente a principal solução consiste no revestimento superficial do substrato, em geral de aço carbono ou baixa-liga, pelo depósito de um material mais nobre por soldagem Dentre os materiais aplicados para revestimentos incluem-se aços inoxidáveis austeníticos, destacando-se os aços inoxidáveis ao Co, e ligas à base de Co, no entanto esses últimos são mais sensíveis a trincas, difíceis de esmerilhar e de mais alto custo. Nesse contexto este trabalho buscou formular, depositar e avaliar aços inoxidáveis ao Fe-Cr-Mn-Si-N, depositados pelo processo PTA, que tem como uma de suas principais características a grande flexibilidade na formulação e deposição de novas ligas. A resistência à erosão por cavitação avaliada segundo a norma ASTM G 32-85, ao lado da microestrutura caracterizada por microscopia ótica e MEV, da composição química determinada por ASS, da análise das fases presentes nos revestimentos antes e após a erosão por cavitação avaliadas no EDX, da qualidade da superfície dos depósitos avaliados por END, serviram como critérios para avaliar os revestimentos depositados. Verificou-se que os revestimentos apresentaram boa soldabilidade (sem trincas de solidificação, baixa porosidade, boa molhabilidade, bom acabamento superficial), baixo custo de produção e especialmente a liga L03* (0,03%C; 0,35% N; 13,2%Cr; 11,8% Mn; 2,8%Si; bal %Fe), dureza e resistência à erosão por cavitação bem próxima as principais ligas comerciais destinadas a essa função.
ABSTRACT
The cavitation erosion deteriorates various components as water pumps, valves and, in special, the blades of hydraulic turbines, in this case being responsible for high economical losses associated to direct maintenance costs and above all due to the enormous loss of electric power generation. That for turbine blades requires a special surface protection in order to maximize their life-time in service and also to extend the interval between periodical
maintenances. Until now the most important solution consists in the hardfacing of the substrate, usually fabricated in carbon steel or low-alloyed steel, by depositing by welding a more noble material. Among the usually applied coating materials are the austenitic stainless steels, particularly high Co-alloyed stainless steels, and Co alloys (stellites), whereby these have as handicap the high susceptibility to weld solidification cracking, the difficult finishing by grinding and the very high cost. In this context this work had the purpose to design and to evaluate Fe-Cr-Mn-Si-N stainless steels, as deposited by PTA, a weld process which has as advantageous characteristic, the flexibility in the selection of the filler metal as power material. The cavitation erosion resistance was evaluated using the vibratory ultrasonic test acording ASTM G32-85. The microstruture was analyzed by means of optical, and scanning microscopy; chemical composition was determined by ASS and the nature of phases present in the coatings – before and after cavitation – was estimated by EDX. Besides that the surfacial quality as examined by NDT, the hardness and the feasibility of finishing by grinding, where all criteria of evaluation of the welded coatings. It was verified that the coatings deposited by PTA had good weldability (free from solidification cracks, low porosity, good wetability, good surfacial finishment), low production cost and in particular the alloy L03* (0,03%C; 0,35% N; 13,2%Cr; 11,8% Mn; 2,8%Si; bal %Fe), hardness and cavitation erosion resistance quite near the most resistant commercial alloys.
REFERÊNCIA:
RIBEIRO, H. O. Desenvolvimento de Ligas para Revestimentos por PTA Resistentes à Cavitação. 2007. 145 f. Tese (Doutorado em Ciências e Engenharia de Materiais) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, Universidade Federal de Santa Catarina, Florianópolis, 2007.