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http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35013| Título: | Avaliação da corrosão intergranular na região da solda de um casco de trocador de calor de aço inoxidável AISI 304 |
| Título(s) alternativo(s): | Evaluation of intergranular corrosion in the welding region of an AISI 304 stainless steel heat exchanger shell |
| Autor(es): | Alves, Nathalia Lopes |
| Orientador(es): | Higa, Silvia Midori |
| Palavras-chave: | Aço austenítico Aço - Corrosão Localização de falhas (Engenharia) Resistência de materiais Austenitic steel Steel - Corrosion Fault location (Engineering) Strength of materials |
| Data do documento: | 27-Ago-2024 |
| Editor: | Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
| Câmpus: | Londrina |
| Citação: | ALVES, Nathalia Lopes. Avaliação da corrosão intergranular na região da solda de um casco de trocador de calor de aço inoxidável AISI 304. 2024. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia de Materiais) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Londrina, 2024. |
| Resumo: | Trocadores de calor do tipo carcaça e tubo são utilizados para resfriamento de hidroperóxido de cumeno na produção de fenol na indústria química. Esses componentes são fabricados em aço inoxidável austenítico AISI 304, por ser uma liga amplamente aplicada em ambientes corrosivos devido a sua alta resistência a corrosão e resistência mecânica a temperaturas elevadas. Entretanto, esse material pode se tornar susceptível à corrosão intergranular em certas condições de operação e de fabricação quando sensitizado. Durante uma inspeção de parada no processo de produção de fenol de uma indústria química, foi constatado a falha no casco do trocador de calor por meio do ensaio de inspeção Eddy Current. Na análise inicial do componente foi detectada a presença de pites e na sequência uma amostra do casco do trocador foi retirada para a realização da análise de falha, objetivo principal deste trabalho. Para isso, foram realizados diversos ensaios, incluindo inspeção visual para avaliar a amostra, análise fractográfica para examinar a fratura do material e análise por meio de microscopia óptica para identificar possíveis áreas de sensitização. Adicionalmente, foi realizada uma análise de composição química utilizando EDS (Espectroscopia de Dispersão de Energia) para determinar possíveis concentrações de cromo nos contornos dos grãos e identificar o tipo de aço inoxidável. Por fim, um ensaio de dureza foi realizado para verificar se o material apresentava sinais de fragilização. Os resultados obtidos evidenciaram a ocorrência de corrosão intergranular em decorrência do agravamento do fenômeno de sensitização do aço AISI 304. Foram identificadas regiões de sensitização com distintas classificações, de acordo com a norma ASTM A 262, em todos os corpos de prova retirados da amostra do casco. Além da ocorrência de corrosão intergranular, que causou a falha do tubo, durante as análises por microscopia óptica foi possível identificar defeitos da solda TIG (GMAW), entretanto, esses defeitos não comprometeram o funcionamento do material. Os valores de microdureza mostraram que, apesar de fragilizado pela corrosão intergranular, o material apresentou dureza padrão quando comparado ao da literatura. |
| Abstract: | Shell and tube heat exchangers are used for cooling cumene hydroperoxide in the production of phenol in the chemical industry. These components are manufactured in AISI 304 austenitic stainless steel, an alloy widely used in corrosive environments due to its high corrosion resistance and mechanical strength at high temperatures. However, this material can become susceptible to intergranular corrosion under certain operating and manufacturing conditions when sensitized. During a shutdown inspection in the phenol production process of a chemical industry, a failure in the heat exchanger shell was detected by means of the Eddy Current inspection test. The initial analysis of the component detected the presence of pits and then a sample of the exchanger shell was taken for failure analysis, which is the main objective of this work. For this purpose, several tests were performed, including visual inspection to evaluate the sample, fractographic analysis to examine the fracture of the material and analysis by means of optical microscopy to identify possible areas of sensitization. Additionally, a chemical composition analysis was performed using EDS (Energy Dispersion Spectroscopy) to determine possible chromium concentrations in the grain boundaries and identify the type of stainless steel. Finally, a hardness test was performed to verify whether the material showed signs of embrittlement. The results obtained showed the occurrence of intergranular corrosion due to the worsening of the sensitization phenomenon of AISI 304 steel. Sensitization regions with different classifications were identified, according to ASTM A 262, in all test specimens taken from the hull sample. In addition to the occurrence of intergranular corrosion, which caused the tube failure, during the optical microscopy analyses it was possible to identify defects in the TIG (GMAW) welding; however, these defects did not compromise the functioning of the material. The microhardness values showed that, despite being embrittled by intergranular corrosion, the material presented standard hardness when compared to that in the literature. |
| URI: | http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/35013 |
| Aparece nas coleções: | LD - Engenharia de Materiais |
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