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Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica
Heloisa Furtado
DTE
Área de Metalurgia
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010
•Heloisa Cunha Furtado – D.Sc;Heloisa Cunha Furtado – D.Sc;
•Maurício Barreto Lisboa – D.Sc;Maurício Barreto Lisboa – D.Sc;
•Wagner Ferreira Lima - M.Sc;Wagner Ferreira Lima - M.Sc;
•Glaucio Rigueira – M.Sc;Glaucio Rigueira – M.Sc;
•Bruno Cardoso – M.ScBruno Cardoso – M.Sc
•Fernanda dos Santos - EngFernanda dos Santos - Engaa;;
•Josélio Sena Buarque;Josélio Sena Buarque;
•Michel Bernard Simonson;Michel Bernard Simonson;
•Roberta SantanaRoberta Santana
PesquisadoresPesquisadores LaboratórioLaboratório
ÁREA DE METALURGIA
METALURGIA
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LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA
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LISTA DE EQUIPAMENTOS
Investimento: 5 milhões de reais desde 2003
Microscópios2 Microscópios óticos de Bancada2 Microscópios óticos de campo1 Microscópio Confocal Laser1 Microscópio Estéreo
2 MEV1 MET
Ensaios MecânicosMicrodurimetroDurômetro de campoDurômetro UniversalDurômetro ShoreNanodurômetroMáquinas de Fluência
Raio X
Difratômetro de Raios-XAnalizador de ligas portátil
Preparação de amostrasIsometIon MillingTripod com politrizTenupolPlasma Cleaning
Inspeção de CampoUltra-somUltra-som phase rayVideoscópio
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ENSAIOS SERVIÇOS PESQUISA
3 % 33% 64%
LABORATÓRIO DEMETALOGRAFIA
% do tempo de ocupação% do tempo de ocupação
ATIVIDADESATIVIDADES
METALURGIA
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• Análises periciais ou análises de falhas;
• Avaliação de integridade estrutural e determinação da vida residual em termelétricas e plantas de cogeração;
• Qualificação, desenvolvimento ou melhoria de componentes, materiais e ligas para eficientização de equipamentos elétricos;
NATUREZA DOS SERVIÇOSNATUREZA DOS SERVIÇOS
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Análise de Falhas em Materiais Utilizados em Equipamentos Elétricos
0 5 10 15 20Energy (keV)
0
200
400
600
800
1000
Counts
Cu
S
Cu
Cu
•Identificação das causas das falhas e proposição de soluções de problemas encontrados em materiais utilizados em equipamentos elétricos. Exemplos de resultados obtidos com estas análises:
CASO 1. Falha em reator da subestação de Marabá-PA
CASO 2. Falha de um espaçador-amortecedor da LT – 500kV Ibiúna-Batéias
CASO 3. Falha compressor da Usina de Bongi - Recife
Fragilização por HidrogênioSobretorque de 10% quebra a arruela
FadigaMaterial fora de especificação
(aço inoxidável austenítico)
Fadiga
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AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE E CÁLCULO DA AVALIAÇÃO DE INTEGRIDADE E CÁLCULO DA VIDA REMANESCENTE EM USINAS TÉRMICASVIDA REMANESCENTE EM USINAS TÉRMICAS
Início:Início: Avaliação de Integridade EstruturalAvaliação de Integridade Estrutural
Evolução:Evolução: Cálculo da Vida RemanescenteCálculo da Vida Remanescente
Projetos de Projetos de PesquisaPesquisa
CLIENTES:CLIENTES: CEMIG, CGTEE, CHESF, FURNAS, ELETRONORTE, ELETROBRÁS, TRACTEBEL
Saldo desde 1993:Saldo desde 1993:58 Avaliações de Integridade Estrutural58 Avaliações de Integridade Estrutural10 Projetos de Pesquisas10 Projetos de Pesquisas
Força de LeiMinistério do TrabalhoNorma NR13
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Cálculo da Vida Remanescente através de modelos
matemáticos
Resultados dos Ensaios não Destrutivos
Estimativa da Vida
X
ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA
Envelhecimento de Materiais em Altas
Temperaturas
Monitoração e Diagnóstico em
tempo Real
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Previsão da Vida Remanescente de Componentes de Turbinas a Vapor a partir da Monitoração em Tempo
Real de Grandezas Específicas
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas
Termelétricas com Foco na Monitoração em Tempo Real da
Taxa de Deformação
Equipamento-Alvo: Tubulações Principais
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas Termelétricas a partir da
Monitoração em Tempo Real de Temperatura e Pressão
Equipamento-Alvo: Caldeira/Reaquecedor
Diatérmica(2004-2006)
Monitermo(2007/2010)
Turbodiag(2007/2011)
PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Filosofia: os algorítmos matemáticos do cálculo da vida remanescente são tão mais precisos quanto mais próximos da realidade forem os dados de entrada
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Diatérmica
PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Temperatura
PressãoTemperatura
Pressão
Larson – Miller
Log б = T(C + log t)
Monitermo Taxa de deformaçãp
Monkman e Grant Log tR+ m logέ = C
Turbodiag
Temperatura
Pressão
Taxa de deformação
Vibração
Fluência + Fadiga
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Tubos
PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO
E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
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PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO
E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
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PRODUTO
PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO
E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
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Telas de Saída: Telas de Saída: Temperatura, Temperatura, Pressão, Pressão, Potência, Potência, Vida RemanescenteVida Remanescente
PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO
E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010
Cálculo da Vida Remanescente através de modelos
matemáticos
Resultados dos Ensaios não Destrutivos
Estimativa da Vida
X
ORIGEM DAS LINHAS DE PESQUISA
Envelhecimento de Materiais em Altas
Temperaturas
Monitoração e Diagnóstico em
tempo Real
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CRITÉRIO DE NEUBAUER E WEDEL
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
CRITÉRIO DE TOFT E MARSDEN
AA
BB
CC
DD
EE
FF
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OBSERVAÇÃO:
O critério de Toft e Marsden não se aplica a todos os materiais e em alguns casos é muito conservador.
OBJETIVO
Desenvolver uma metodologia menos conservadora para prever o grau de degradação dos aços que trabalham em altas temperaturas
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas
Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos
Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços
bainíticos
Materiais Térmicas(1999-2004)
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de
precipitados e dureza
Equipamento-Alvo: Caldeira
Bainítico(2008)
PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS
Carbovida(2004-2008)
Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação
de Carbonetos
Fe-W (2002-2006)
Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W
Equipamento-Alvo: Caldeira
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Aço 2,25Cr-1Mo (3.000hs de Operação)
Aço 2,25Cr-1Mo (100.000hs de Operação)
Microscópio Eletrônico de Transmissão
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
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Identificação através do MET da seqüência de precipitação de carbonetos para aços ferríticos:
M 3 C M 3 C + M 2 C M 23 C 6 M 6 C
M 7 C 3
M2C M6C
Presença predominante
de M6C e M23C6
Indicação de fim de vida útil do componente por fluência
A seqüência de precipitação de carbonetos é um caminho menos conservador para a avaliação de danos estruturais.
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
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200nm
M7C3
M23C6
M6C
Contorno de grão Pp 09
OBJETIVO
Desenvolvimento de metodologia para quantificação dos carbonetos
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
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Metodologia para MET
1. Preparação de réplicas de extração dos corpos de prova ensaiados;
2 Observação de campo das réplicas em Microscópio Eletrônico de Transmissão (MET) e identificação dos precipitados nele contidos através de EDS;
3 Registro dos campos através de fotos;
4 Tratamento de imagem no Programa Adobe Photoshop CS2 das fotos já digitalizadas e atribuição de uma cor para cada tipo de precipitado;
5 Contagem da área total (em pixels) de cada precipitado, através do programa Image Pro 4.5, no campo observado;
6 Cálculo da fração volumétrica relativa de cada tipo de precipitado.
PROJETOS COM ORIGEM EM ENVELHECIMENTO DE MATERIAIS EM ALTAS TEMPERATURAS
Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos de Usinas
Termelétricas com Foco nos Aços Bainíticos
Equipamento-Alvo: Componentes confeccionados com aços
bainíticos
Materiais Térmicas(1999-2004)
Previsão da Vida Remanescente de Equipamentos do estudo de
precipitados e dureza
Equipamento-Alvo: Caldeira
Bainítico(2008)
PROJETOS COM ORIGEM NO ENVELHECIMENTO DOS MATERIAIS
Carbovida(2004-2008)
Estimativa da Vida Remanescente de Aços Ferríticos tomando como base a Seqüência de Precipitação
de Carbonetos
Fe-W (2002-2006)
Verificação do desempenho a fluência da liga Fe-W
Equipamento-Alvo: Caldeira
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AÇOS BAINÍTICOS
META
Desenvolver uma metodologia de avaliação de aços bainíticos semelhante ao critério de Toft e Marsden para aços
ferrítico-perlíticos
Avaliação de degradação de aços 2,25Cr1Mo Avaliação de degradação de aços 2,25Cr1Mo com microestrutura bainítica operando sob com microestrutura bainítica operando sob
fluênciafluência
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OBRIGADO!OBRIGADO!
[email protected]@cepel.br