mat al-5 caldeiras materiais

7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais

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CaldeirasCaldeiras --22

materiaismateriais

Curso de inspeCurso de inspeoo


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Comportamento dos materiaisComportamento dos materiais


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Ensaio de traEnsaio de traooLimite de resistncia e Tenso de escoamentoLimite de resistncia e Tenso de escoamento


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Ensaio de traEnsaio de traoo

11--SolicitaSolicitao ato at o limiteo limite

elelstico:stico:

apaps descarregamentos descarregamento

no hno h deformadeformao residualo residual

22--Material apresentaMaterial apresenta

comportamento elcomportamento elsticosticolinearlinear

33--DeformaDeformao uniforme aoo uniforme ao

longo do corpo de provalongo do corpo de prova

44--SolicitaSolicitao co cclica:clica: pode ocorrer falha porpode ocorrer falha por

fadiga se solicitado acimafadiga se solicitado acima

do limite de fadigado limite de fadiga


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11--SolicitaSolicitao entre oso entre os

limites ellimites elstico e destico e de

resistnciaresistncia

DeformaDeformao plo plsticastica

permanente appermanente apss

descarregamentodescarregamento

22--DeformaDeformao uniformeo uniforme

ao longo do corpo deao longo do corpo de

provaprova

33--SolicitaSolicitao co cclicaclica

resultarresultar em fadiga comem fadiga com

poucos ciclospoucos ciclos


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11--SolicitaSolicitao acima do limiteo acima do limite

de resistnciade resistncia

DeformaDeformao plo plsticastica

localizadalocalizada

22--NucleaNucleao eo e coalecimentocoalecimento

de defeitosde defeitos

33--RupturaRuptura


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fratura inicia internamentefratura inicia internamente


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Tenso admissTenso admissvel no regime elvel no regime elsticostico

A tenso admissA tenso admissvelvel

um valor abaixo doum valor abaixo do

limite ellimite elsticostico

A Tenso admissA Tenso admissvel novel no

regime elregime elsticostico funfunoo

dede SySy ouou SuSu


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VariaVariao das propriedades do material como das propriedades do material com

a temperaturaa temperatura

SySy ee SuSu variam em funvariam em funo da temperaturao da temperatura

Quanto maior a temperatura menor os valores deQuanto maior a temperatura menor os valores de SySy ee SuSu


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Fluncia =Fluncia = CreepCreep Em temperatura elevada oEm temperatura elevada o

material apresentamaterial apresenta

deformadeformao conto contnua sobnua sobcarga constantecarga constante

ApAps um determinados um determinado

intervalo de tempo ocorreintervalo de tempo ocorre

a rupturaa ruptura


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Fluncia =Fluncia = CreepCreep Quanto maior as tenses e/ou temperatura :Quanto maior as tenses e/ou temperatura :

menor o tempo para rupturamenor o tempo para ruptura


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Fluncia =Fluncia = CreepCreep Temperatura de teste 600C (1110F)Temperatura de teste 600C (1110F)

VVrios nrios nveis de tensoveis de tenso

Quanto maior a tenso aplicada menor o tempo para rupturaQuanto maior a tenso aplicada menor o tempo para ruptura


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CaracterCaracterstica da flunciastica da fluncia Liga ALLiga AL--5.105.10MgMg testado a 260Ctestado a 260C--60X60X

TrincaTrinca intergranularintergranular

Deslizamento dos contornos de groDeslizamento dos contornos de gro


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Aspecto da falha por fluncia em funAspecto da falha por fluncia em funo do no do nvel devel de

tenso aplicadatenso aplicadaAAo 1,25%Cro 1,25%Cr--1,0Mo1,0Mo

Temperatura constante 565C e variando a tensoTemperatura constante 565C e variando a tenso

Tenso de 324Tenso de 324 MPaMPa

ReduReduo deo de rea 84,5%rea 84,5% Poucas trincasPoucas trincas intergranularesintergranulares


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tenso aplicadatenso aplicadaAAo 1,25%Cro 1,25%Cr--1,0Mo1,0Mo

Temperatura constante 565CTemperatura constante 565Ce variando a tensoe variando a tenso

Tenso de 207Tenso de 207 MPaMPa ReduReduo deo de rea 58,7%rea 58,7%

Menor a tenso aplicadaMenor a tenso aplicada

Menor a reduMenor a reduo deo de rearea

Mais trincasMais trincas

intergranularesintergranulares


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tenso aplicadatenso aplicada

AAo 1,25%Cro 1,25%Cr--1,0Mo1,0Mo

Temperatura constante 565C eTemperatura constante 565C evariando a tensovariando a tenso

Tenso de 152Tenso de 152 MPaMPa ReduReduo deo de rea 27,8%rea 27,8%

Menor a tenso aplicadaMenor a tenso aplicada

Menor a reduMenor a reduo deo de rearea

Mais trincasMais trincas intergranularesintergranulares


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tenso aplicadatenso aplicada

AAo 1,25%Cro 1,25%Cr--1,0Mo1,0Mo

Falha por fluncia com pequena reduFalha por fluncia com pequena reduo dao da

espessura da seespessura da seo rompidao rompida OuOu -- Fratura com lFratura com lbios grossosbios grossos

Fluncia com baixo nFluncia com baixo nvel de tenses aplicadasvel de tenses aplicadas

ouou Falha por fluncia com grande reduFalha por fluncia com grande reduo dao da

espessura da seespessura da seo rompidao rompida

OuOu -- Fratura com lFratura com lbios finosbios finos Fluncia com elevado nFluncia com elevado nvel de tensesvel de tenses

aplicadasaplicadas


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Temperatura de inTemperatura de incio de flunciacio de fluncia

TmTmtemperatura mtemperatura mdia de fuso em Kdia de fuso em K

Ligas de AlumLigas de Alumnio 205C aprox. 0,54nio 205C aprox. 0,54TmTm Ligas de Titnio 315C aprox. 0,36Ligas de Titnio 315C aprox. 0,36TmTm

AAos baixa liga 370C aprox. 0,49os baixa liga 370C aprox. 0,49TmTm

InoxInox austenaustenticosticos 540C aprox. 0,56540C aprox. 0,56TmTm Ligas a base de:Ligas a base de:

NiquelNiquel ou Cobalto 650C aprox. 0,4ou Cobalto 650C aprox. 0,4--0,450,45TmTm

Metais e ligas refratMetais e ligas refratrias 980Crias 980C


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Temperatura de inTemperatura de incio de flunciacio de fluncia

Em geral a fluncia ocorre nos metais e ligas emEm geral a fluncia ocorre nos metais e ligas em

temperaturas ligeiramente acima da temperatura detemperaturas ligeiramente acima da temperatura derecristalizarecristalizaoo

Nesta temperatura osNesta temperatura os tomos tem mobilidade suficientetomos tem mobilidade suficiente

para permitir o rearranjo da estruturapara permitir o rearranjo da estrutura


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Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da

temperaturatemperatura

AAo carbonoo carbono

Comportamento elComportamento elstico 350Cstico 350C

Acima de 350C hAcima de 350C h redureduoonos limites de escoamento enos limites de escoamento eresistnciaresistncia

O material poderO material poder apresentarapresentarruptura ao longo do temporuptura ao longo do tempo

mesmo submetido a tensesmesmo submetido a tensesabaixo do limite deabaixo do limite deescoamentoescoamento

Ou seja, Acima de 350C podeOu seja, Acima de 350C podeocorrer falha por fluncia.ocorrer falha por fluncia.

O tempo para ocorrncia daO tempo para ocorrncia dafalha por fluncia depende dafalha por fluncia depende datenso aplicadatenso aplicada


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Na regio de transiNa regio de transio, operando na ou abaixo da tensoo, operando na ou abaixo da tensoadmissadmissvel praticamente no hvel praticamente no h possibilidade de flunciapossibilidade de fluncia

O tempo para ocorrer a falhaO tempo para ocorrer a falha muito longo comparado com a vidamuito longo comparado com a vidado equipamentodo equipamento


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temperatura Atemperatura Aoo CrCr--MoMo

11--ComportamentoComportamento

elel

stico atstico at

440C440C


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22--Regime de transiRegime de transioode 440C a 500Cde 440C a 500C

Operando na ou abaixoOperando na ou abaixoda tenso admissda tenso admissvelvelpraticamente no hpraticamente no h

possibilidade de flunciapossibilidade de fluncia

O tempo para ocorrer aO tempo para ocorrer afalhafalha muito longomuito longocomparado com a vidacomparado com a vida

do equipamentodo equipamento


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33--ComportamentoComportamentoplplstico acima de 500Cstico acima de 500C

Falha por fluncia aoFalha por fluncia aolongo do tempolongo do tempo

O tempo para ocorrer aO tempo para ocorrer afalha por flunciafalha por fluncia

depende da tensodepende da tensoaplicadaaplicada

Maior a tenso menor oMaior a tenso menor otempo para falhatempo para falha


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temperatura atemperatura ao inoxido inoxidvelvel


elel

stico atstico at

560C560C


plplsticosticofalha porfalha por

fluncia acima defluncia acima de

575C575C


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CritCritrios para determinarios para determinao das tenseso das tenses

admissadmissveisveis

CritCritrio ASMErio ASME

Leva emLeva emconsideraconsideraoo

0,250,25SuSu e 0,666Sye 0,666Sy

Tenso de rupturaTenso de ruptura

por fluncia empor fluncia em100.000 horas100.000 horas

Tenso para umaTenso para umadeformadeformao deo de

0.01% em 10000.01% em 1000horashoras


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ASME - SEO II-D tenses admissveis e

propriedades fsicas - atualmente


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Valores mValores mnimos enimos e

mmdios (dios (averageaverage)) Valores estatValores estatsticossticos

devido a dispersodevido a disperso

dos resultados dosdos resultados dostestestestes


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais ASME SECTION II DASME SECTION II D

Materials PropertiesMaterials Properties

Subpart 1 Stress TablesSubpart 1 Stress Tables


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 11--ComposiComposio quo qumica nominalmica nominal


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 22--Forma do produtoForma do produto

WldWld -- tubo com costuratubo com costura

SmlsSmls -- tubo sem costuratubo sem costura


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 33--NNmero da especificamero da especificaoo

ASTM AASTM A--178 e ASME SA178 e ASME SA--178178


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Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 44--PP--NoNo ee GG--NoNo para definir tratamento tpara definir tratamento trmico aprmico apss

soldagemsoldagem


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SASA--178178 PP--NoNo 11 andand GG--NoNo 11

ASMEASME -- I Power BoilerI Power Boiler

Tempo e temperatura do tratamento tTempo e temperatura do tratamento trmicormico


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continuacontinuaoo 55--Limites de resistncia e escoamentoLimites de resistncia e escoamento

66--Temperatura limite de utilizaTemperatura limite de utilizao do material para cada seo do material para cada seo doo do

ccdigodigo


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continuacontinuaoo 77--Cartas para projeto com presso externaCartas para projeto com presso externa

88--NotasNotasobservaobservaes sobre a utilizaes sobre a utilizao do materialo do material


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Exemplos das notas da tabela de tensesExemplos das notas da tabela de tenses

admissadmissveis do ASMEveis do ASME secsec II DII D

Notas G4,G10 e S1Notas G4,G10 e S1

D d b i i


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continuacontinuaoo 99--Tenso admissTenso admissvel de projeto em funvel de projeto em funo dao da



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Tenses admissTenses admissveis em funveis em funo dao da



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Materiais para tubos de caldeiraMateriais para tubos de caldeira

BABCOKBABCOK


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Locais tLocais tpicos de utilizapicos de utilizao e composio e composio quo qumicamica

BABCOKBABCOK


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Materiais e condiMateriais e condio de projeto de uma caldeirao de projeto de uma caldeira

M t i i diM t i i di d j t d ld i d j t d m ld i


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M i i diM i i di d j d ld i d j d ld i


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Materiais tMateriais tpicos de projetopicos de projeto


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ResumoResumo

Material sujeito a solicitaMaterial sujeito a solicitaes ces cclicas abaixo do limite elclicas abaixo do limite elsticosticopoderpoder falhar se as tenses aplicadas estiverem acima do limite defalhar se as tenses aplicadas estiverem acima do limite defadiga.fadiga.

Material submetido a tenses acima do limite elMaterial submetido a tenses acima do limite elstico apresentamstico apresentamdeformadeformaes permanentes. Neste caso se o carregamento fores permanentes. Neste caso se o carregamento foraplicado de forma caplicado de forma cclica a falha por fadiga ocorrerclica a falha por fadiga ocorrer em poucosem poucosciclos.ciclos.

O intervalo de tempo necessO intervalo de tempo necessrio para ocorrer falha por flunciario para ocorrer falha por flunciadepende da temperatura e da tenso aplicada.depende da temperatura e da tenso aplicada.

Quanto maior a temperatura ou a tenso aplicada menor o tempoQuanto maior a temperatura ou a tenso aplicada menor o tempopara ruptura por flunciapara ruptura por fluncia

Quanto menor a tenso aplicada menorQuanto menor a tenso aplicada menor a redua reduo de espessurao de espessurano ponto de ruptura por flunciano ponto de ruptura por fluncia

Ruptura por fluncia com acentuada reduRuptura por fluncia com acentuada reduo da espessurao da espessura indicativo de tenses aplicadas elevadasindicativo de tenses aplicadas elevadas


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ResumoResumo

AAo carbono e baixa liga podem apresentar falha por fluncia parao carbono e baixa liga podem apresentar falha por fluncia paratemperatura acima de 350 C.temperatura acima de 350 C.

Em geral a fluncia ocorre nos metais e ligas em temperaturasEm geral a fluncia ocorre nos metais e ligas em temperaturasligeiramente acima da temperatura de recristalizaligeiramente acima da temperatura de recristalizao. Nestao. Nestatemperatura ostemperatura os tomos tem mobilidade suficiente para permitir otomos tem mobilidade suficiente para permitir orearranjo da estrutura.rearranjo da estrutura.

Para definir a tenso admissPara definir a tenso admissvel no ASME so consideradas asvel no ASME so consideradas asseguintes tenses:seguintes tenses:

ST ouST ou SuSu -- Limite de resistncia do materialLimite de resistncia do material

SYSY -- Limite deLimite de escomaentoescomaento do materialdo material

SRSR -- Tenso que provoca a ruptura por fluncia em 100.000 horasTenso que provoca a ruptura por fluncia em 100.000 horas

SCSC -- Tenso que produz uma deformaTenso que produz uma deformao de 0,01% em 1000 horaso de 0,01% em 1000 horas

Consultar ASMEConsultar ASME sectionsection IIII partpart A, B , CA, B , C andand DD -- Para obterPara obterinformainformaes sobre as propriedades dos materiais a utilizar noses sobre as propriedades dos materiais a utilizar nosprojetos de caldeiras e vasos de pressoprojetos de caldeiras e vasos de presso


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ResumoResumo

A maioria das partes de uma Caldeira de potnciaA maioria das partes de uma Caldeira de potncia(Power Boiler) so normalmente projetadas no regime(Power Boiler) so normalmente projetadas no regime

elelstico e construstico e construdas basicamente com adas basicamente com ao carbono.o carbono.Para estas partes a temperatura do materialPara estas partes a temperatura do material muitomuitoprprxima da temperatura de saturaxima da temperatura de saturao dao da gua nagua napresso de operapresso de operao. Esta temperatura normalmenteo. Esta temperatura normalmente inferior a 370 C.inferior a 370 C.

As partes normalmente projetadas dentro do regimeAs partes normalmente projetadas dentro do regimeplplstico e portanto sujeitas a fluncia so:stico e portanto sujeitas a fluncia so:superaquecedoressuperaquecedores,, dessuperaquecedoresdessuperaquecedores eereaquecedoresreaquecedores

Para partes de caldeira sujeitas a fluncia soPara partes de caldeira sujeitas a fluncia sonormalmente utilizados anormalmente utilizados aosos CC--MoMo,, CrCr--MoMo e ae aososinxidinxidveisveis ((CrCr--NiNi).).


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Fim da segunda parteFim da segunda parte

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