Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - CepelABM | 2010 Centro de Pesquisas de Energia Elétrica...

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica - Cepel ABM | 2010

Centro de Pesquisas de Energia Elétrica

Heloisa Furtado

DTE

Área de Metalurgia


•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


LABORATÓRIO DE METALOGRAFIA


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


ENSAIOS SERVIÇOS PESQUISA

3 % 33% 64%

LABORATÓRIO DEMETALOGRAFIA

% do tempo de ocupação% do tempo de ocupação

ATIVIDADESATIVIDADES

METALURGIA


• 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


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


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


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


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


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


Tubos

PROJETOS COM ORIGEM EM MONITORAÇÃO

E DIAGNÓSTICO EM TEMPO REAL


PRODUTO




Telas de Saída: Telas de Saída: Temperatura, Temperatura, Pressão, Pressão, Potência, Potência, Vida RemanescenteVida Remanescente




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


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


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




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



Aço 2,25Cr-1Mo (3.000hs de Operação)

Aço 2,25Cr-1Mo (100.000hs de Operação)

Microscópio Eletrônico de Transmissão



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.



200nm

M7C3

M23C6

M6C

Contorno de grão Pp 09

OBJETIVO

Desenvolvimento de metodologia para quantificação dos carbonetos



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.




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


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



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


OBRIGADO!OBRIGADO!

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