View
216
Download
0
Category
Preview:
Citation preview
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
1/53
CaldeirasCaldeiras --22
materiaismateriais
Curso de inspeCurso de inspeoo
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
2/53
Comportamento dos materiaisComportamento dos materiais
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
3/53
Ensaio de traEnsaio de traooLimite de resistncia e Tenso de escoamentoLimite de resistncia e Tenso de escoamento
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
4/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
5/53
Ensaio de traEnsaio de traoo
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
6/53
Ensaio de traEnsaio de traoo
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
7/53
Ensaio de traEnsaio de traoo
fratura inicia internamentefratura inicia internamente
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
8/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
9/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
10/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
11/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
12/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
13/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
14/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
15/53
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 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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
16/53
Aspecto da falha por fluncia em funAspecto da falha por fluncia em funo do no do nvel devel de
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
17/53
Aspecto da falha por fluncia em funAspecto da falha por fluncia em funo do no do nvel devel de
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
18/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
19/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
20/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
21/53
Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da
temperaturatemperatura
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
22/53
Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da
temperatura Atemperatura Aoo CrCr--MoMo
11--ComportamentoComportamento
elel
stico atstico at
440C440C
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
23/53
Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da
temperatura Atemperatura Aoo CrCr--MoMo
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
24/53
Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da
temperatura Atemperatura Aoo CrCr--MoMo
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
25/53
Resistncia dos materiais em funResistncia dos materiais em funo dao da
temperatura atemperatura ao inoxido inoxidvelvel
11--ComportamentoComportamento
elel
stico atstico at
560C560C
22--ComportamentoComportamento
plplsticosticofalha porfalha por
fluncia acima defluncia acima de
575C575C
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
26/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
27/53
ASME - SEO II-D tenses admissveis e
propriedades fsicas - atualmente
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
28/53
Valores mValores mnimos enimos e
mmdios (dios (averageaverage)) Valores estatValores estatsticossticos
devido a dispersodevido a disperso
dos resultados dosdos resultados dostestestestes
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
29/53
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
30/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
31/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais ASME SECTION II DASME SECTION II D
Materials PropertiesMaterials Properties
Subpart 1 Stress TablesSubpart 1 Stress Tables
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
32/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 11--ComposiComposio quo qumica nominalmica nominal
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
33/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
34/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 33--NNmero da especificamero da especificaoo
ASTM AASTM A--178 e ASME SA178 e ASME SA--178178
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
35/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais 44--PP--NoNo ee GG--NoNo para definir tratamento tpara definir tratamento trmico aprmico apss
soldagemsoldagem
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
36/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
37/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
38/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
39/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
40/53
Dados sobre os materiaisDados sobre os materiais
continuacontinuaoo 99--Tenso admissTenso admissvel de projeto em funvel de projeto em funo dao da
temperaturatemperatura
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
41/53
Tenses admissTenses admissveis em funveis em funo dao da
temperaturatemperatura
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
42/53
Materiais para tubos de caldeiraMateriais para tubos de caldeira
BABCOKBABCOK
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
43/53
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
44/53
Locais tLocais tpicos de utilizapicos de utilizao e composio e composio quo qumicamica
BABCOKBABCOK
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
45/53
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
46/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
47/53
Materiais e condiMateriais e condio de projeto de uma caldeirao de projeto de uma caldeira
M i i diM i i di d j d ld i d j d ld i
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
48/53
Materiais e condiMateriais e condio de projeto de uma caldeirao de projeto de uma caldeira
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
49/53
Materiais tMateriais tpicos de projetopicos de projeto
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
50/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
51/53
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
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
52/53
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).).
7/23/2019 Mat Al-5 CALDEIRAS Materiais
53/53
Fim da segunda parteFim da segunda parte
Recommended