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Título: Avaliação comparativa dos "linings" dos aços AISI 444 e AISI 316L para aplicação em torres de destilação de petróleo
Título em inglês: Benchmarking "linings" of AISI 444 and AISI 316L for application in petroleum distillation towers
Autor(es): Guimarães, Rodrigo Freitas
Orientador(es): Farias, Jesualdo Pereira
Coorientador(es): Miranda, Hélio Cordeiro
Palavras-chave: Ciência dos materiais
Corrosão
Aço inoxidável
Data do documento: Jun-2005
Citação: GUIMARÃES, R. F. (2005)
Resumo: Os elevados teores de enxofre dos petróleos processados nas unidades de refino atacam o “clad” de aço AISI 405 ou 41OS, expondo o aço estrutural ao meio corrosivo. A recuperação da região desgastada é feita pela aplicação de um “lining” de aço AISI 316L. Embora o aço AISI 316L garanta uma boa resistência à corrosão naftênica, surgem trincas na zona afetada pelo calor da solda (ZAC) após um determinado período de operação da unidade, associadas a problemas metalúrgicos na ZAC e aos esforços de dilatação e contração do conjunto “lining” e parede da torre. Uma alternativa seria a aplicação de um “lining” de aço AISI 444 que tem resistência à corrosão comparável à do aço AISI 316L e coeficiente de expansão térmica mais próximo do coeficiente do próprio material da torre. Contudo, ainda não são conhecidos os efeitos sobre o desempenho deste aço nas condições de operação da torre. Assim, neste trabalho estudou-se a viabilidade da aplicação de um “lining” de aço AISI 444 para a recuperação da torre de destilação em substituição ao aço AISI 316 L. Para tanto, foram avaliadas as condições de fragilização do aço AISI 444 na temperatura máxima da torre (em torno de 400oC) e na temperatura de 475oC, através da medição da dureza Brinell e do ensaio de impacto Charpy-V. Corpos de prova de aço AISI 444 e AISI 316L soldados sobre chapas de aço ASTM A516 Gr60 foram submetidos a ciclos de Fadiga Térmica e, após cada ciclo (20 ao todo), passaram por uma inspeção para verificar a existência de trincas. Logo após foi feita a caracterização microestrutural da ZAC. Também foram retiradas amostras após os ensaios de Fadiga Térmica para serem submetidas a tratamentos em petróleo na temperatura de 300oC. Após o tratamento em petróleo, as amostras passaram por uma avaliação no microscópio eletrônica de varredura. Foram medidas as massas dos corpos provocada pelo ambiente corrosivo. Os resultados indicam que a submissão do aço AISI 444 ao tratamento térmico, nas temperaturas de 400 e 475oC, causa a fragilização do mesmo e um aumento da temperatura de transição dúctil frágil para valores acima de 30oC, mas abaixo de 60oC. Os aços AISI 316L e AISI 444 não apresentaram trincas após os ensaios de Fadiga Térmica e nem após o tratamento em petróleo. O uso do aço AISI 444 pode representar uma redução nos custos nas paradas das torres de destilação uma vez que este apresentou menores taxas de corrosão que o aço AISI 316L.
Abstract: The corrosive substances contents of the heavy crude oils degrade the internal covering of the distillation towers and expose the structural steel to the corrosive environment. The degraded region is recovered by application of AISI 316L austenitic stainless steel by SMAW process. Even the AISI 316L stainless steel application ensure a good naphthenic corrosion resistance, occurs cracks on heat affected zone (HAZ). This cracks are associated by metallurgical problems in HAZ and by difference in thermal coefficients of expansion. An alternative to this problem would be the application of AISI 444 ferritic stainless steel which has corrosion resistance comparable to the AISI 316L austenitic stainless steel and thermal expansion coefficient similar to the coefficient of the structural steel of the distillation tower. In this work, the application of the of AISI 444 ferritic stainless steel for recover of distillation tower was studied. For this, mechanical behavior, microstructure and corrosion resistance was evaluated. In first analysis, Brinell hardness and subsize Charpy V-notch impact tests in specimens of AISI 444 ferritic stainless steel were perfomed. In second analysis, Thermal fatigue experiments were realized in two types of stainless steel (AISI 316L and AISI 444) welded over ASTM A516 Gr60 plates. Samples were heat treated and immersed in heavy crude oil at 300oC. Optical microscopy, scanning electron microscopy and energy dispersive of X-ray were used to characterize the microstructure and corroded surface. The results indicates that the thermal treatment cause the embrittlement in the AISI 444 ferritic stainless. Cracks after thermal fatigue and oil treatment in the AISI 316L and AISI 444 stainless. Cracks after thermal fatigue and oil treatment in the AISI 316L and AISl 316L and AISI 444 stainless stell were not verified. The AISI 444 ferritic stainless steel is more resistant to the corrosion than AISI 316L austenitic stainless steel. The AISI 444 ferritic stainless steel can be used in the recovery of distillation towers.
Descrição: GUIMARÂES, R. F. Avaliação comparativa dos "linings" dos aços AISI 444 e AISI 316L para aplicação em torres de destilação de petróleo. 2005. 109 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2005.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/3672
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