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Melhore as hastes do seu Compressor

por

Heinz P. Bloch Para TECÉM - tecem.com.br – 05.10.2013

Nas últimas décadas, a aspersão térmica HVOF (High Velocity Oxigen Fuel),

processo de revestimento de oxigênio de alta velocidade, alcançou aceitação

comercial. Depois de fazer incursões em aplicações de turbinas a gás, esses

revestimentos puros, densos, duros e altamente aderentes, são agora cada vez

mais encontrados em tais componentes como hastes de compressor.

Sistemas de aspersão térmica envolvida no processo. Ambos, HVOF e seu

antecessor, o sistema “D-Gun”, são sistemas de aspersão térmica, pois têm

muitos pontos fortes em comum. Ambos operam em altas taxas de deposição e

deixam revestimentos altamente aderentes de 0,002 - 0,020 polegadas (0,05-0,5

mm) de espessura por camada. Qualquer sistema é bastante flexível e irá

depositar virtualmente qualquer matéria-prima que possa ser fundida.

O princípio de funcionamento por trás da pulverização térmica é para produzir

uma temperatura suficientemente elevada para fundir praticamente qualquer

coisa, desde metais até cerâmicas e, e em seguida, explodir o metal derretido

para fora da câmara de uma pistola de aplicação, para o componente de metal

a ser revestido. Quanto mais rápido o material fundido deixa a câmara, menos

tempo leva para ser contaminado pelo oxigênio da atmosfera durante o caminho

que necessita para percorrer até a superfície do alvo e maior o seu impacto.

Altas velocidades de impacto, aumentam a densidade, a dureza, a uniformidade,

a coesão e a aderência do revestimento. Os principais sistemas de HVOF

incluem Jetcote de Thermodyne, CDS do Grupo Sulzer, TopGun da UTP,

Diamante Jet da Perkin Elmer e muitos outros.

Uma versão modificada e mais avançado de HVFO é um sistema chamado

HVLF, que significa High Velocity Liquid Fuel. Ele usa querosene líquido, que é

mais econômico e mais seguro do que gases explosivos pressurizados. Quando

o querosene líquido atinge a câmara de combustão quente, vaporiza e aumenta

a pressão da câmara em cerca de 120 psi (8,44kgf/cm²). Esta pressão

relativamente elevada aumenta a velocidade das partículas para valores tão

altos como 3900 ft/s (1188 m/s). O pó é alimentado do na pistola abaixo da frente

da chama e a pressão menor "puxa" essa alimentação para a chama.

Composições de revestimento para cada aplicação. Uma série de materiais

de revestimento está disponível para as hastes de pistão. Esses incluem

carbonetos de tungsténio de propriedades diferentes. Dependendo da

informação antecipada da condição de serviço da haste do compressor, uma

empresa de revestimento experiente irá recomendar o carboneto de tungstênio

mais adequado e a composição da liga mais adequada para uma determinada

aplicação.

Por exemplo, um revestimento de um representante com a combinação de 83

por cento de carboneto de tungstênio , com 17 por cento de cobalto foi aplicada

com uma espessura média de 0,037 polegadas (0,94mm). Sua força de ligação

excedeu 8.000 psi (562,5 kgf/cm²) e sua porosidade aparente ficou abaixo de

0,25 por cento . Em uma dureza média de revestimento de 67 RC, a aplicação

na área desgaste da selagem das hastes de pistão de compressor , sem dúvida

será benéfica.

Documentando o procedimento de reparo . Você deve esperar de uma

empresa experiente que lhe ofereça os seus procedimentos de reparo para

análise e comparação. Um dos principais fornecedores , com sede em Houston

- Fusion Inc. ( tel. 713-691-6547 ) , procederá normalmente com uma seqüência

passo-a-passo adequada. Em termos gerais , uma tal sequência incorpora:

• Verificar a haste quanto à linearidade, quantidade de desgaste, danos

à parte roscada, ajuste do pistão, dureza na seção de selgem /

raspador , etc;

• Documentar a condição "como recebido" em um esboço;

• Retificar as áreas de selagem e anel raspador pelo menos ½ polegada

em cada extremidade das zonas abaixo da medida, de modo a

remover danos e desgaste. As arestas do entalhe devem ser

configuradas com um raio para evitar a formação de locais com

concentração de tensão.

• Documentar a dureza da superfície antes do revestimento.

• Se a haste foi endurecido ou nitretatada , a retífica deve penetrar nesta

camada até que a dureza do substrato original seja atinigida. Os testes

de dureza devem ser realizados e documentados;

• Inspecionar a haste com partículas magneticas para verificar a ausência

de trincas ao longo dela;

• Desmagnetizar a haste para um nível residual não superior a 2 Gauss; • Aquecer a haste em um forno a 400 º F (204,4ºC) durante quatro horas

e deixar que resfrie lentamente para remover os gases residuais.

• Protejer com fita todas as superfícies , exceto aquelas que devem ser

retificadas;

• Fazer o jateamento com grão de óxido de alumínio para proporcionar

um acabamento superficial de 200-350 RMS antes de iniciar as

operações de revestimento;

• Fazer a deposição de carboneto de tungstênio nas áreas de selagem

com HVLF ( 3,300-3,900 ft/s de velocidade de partículas ) .Usando uma

câmera termográfica ou termômetro infravermelho, voltado diretamente

para o ponto de impacto, verificar que a temperatura da haste não

exceda 350 graus F (177ºC) durante esta operação;

• Aplicar o revestimento de modo a conseguir um diâmetro 0,010-0,015

polegadas (0,254 – 0,381 mm) maior do que o especificado acabado

(pós–retífica) de diâmetro;

• Colocar um bilhete indicando como os materiais serão pulverizados no

substrato da haste. Enviar esse bilhete para o comprador para

avaliação e acompanhamento.

• Fazer a retífica final com disco de diamante e afiar o diamante , de

modo a obter na retífica os valores acordados para acabamento em

RMS. ( Nota da Ref.1 : Acabamento melhor do que 8 RMS pode não

ser desejado já que o óleo vai aderir a ele);

• Fazer o polimento em todos os sulcos (rasgos) de alívio e raios de

concordância;

• Fazer ensaio de líquido penetrante para verificação de indícios de

bolhas, descamação , trincas , fissuras ou “pittings”;

• Proteja a área revestida com uma PTFE ( " Teflon" ) ou selante epóxi

adequado;

• Identificar haste por tipagem no topo e fornecer relatório , incluindo:

Dados dimensionais indicados em um esboço;

Resultados do teste de Magnaflux;

Esboço dimensional indicando "Como recebido" e após retífica

final

Comprimentos primentos e espessuras de revestimento,

mostrados no esboço

Tipo de revestimento e número de lote - identificar propriedades

materiais;

Acabamento final RMS documentado com fita profilômetrica.

Deve notar-se que várias empresas de revestimento não-OEM (Original

Equipment Manufacturer – Fabricante Original do Equipamento) competentes

nos Estados Unidos, também estão produzindo hastes novas para os

fornecedores de OEM. O material de base para estas hastes é tipicamente AISI

4140, embora AISI 4340 também seja utilizado para serviços de gás natural e

hastes maiores do que 4 polegadas de diâmetro (100mm). Para evitar o falhas

por corrosão sob tensão, o fabricante da haste normalmente presta muita

atenção ao valor de dureza de materiais de base em serviços de gás natural

contendo H2S (ácido sulfídrico).

Referência 1:

H.P. Bloch and J.J.Hoefner, “Reciprocating Compressors,” Gulf Publishing Company, Houston, Texas, 1996 ----------------------------------------------------------------------------------------------------------

Figura 1 – Diagrama esquemático do HVOF - High Velocity Oxygen Fuel que utiliza combustível líquido. (Ref. Sulzer)

Figura 2 – HVOF – High Velocity Oxigen Fluid - Equipamento para Revestimento Térmico (ref. Sulzer) Heinz P. Bloch is a Consulting Engineer in Westminster, Colorado. He has over 50 years of experience and advises process plants worldwide on failure analysis, reliability improvement and maintenance cost avoidances topics. Of his 18 books, three were updated and re-issued in 2006: “A Pratical Guide to Compressor Technology” Wiley & Sons (ISBN 0-471-72793-8); “Maximizing Machinery Uptime”, Gulf Professional Publishing, (ISBN-10:0-7506-7752-2); and “Pump User’s Handbook: Life Extension”, Fairmont Publishing Company, (ISBN 0-88173-517-5). His latest books are “Pump Wisdom”, Wiley & Sons, 2012 (ISBN 978-1-118-04123-9), and “Compressors: How to Increase Reliability and Availability”, McGraw Hill, 2012, (ISBN 978-0-07-177287-7).