Estabilidade a alta temperatura de revestimentos de HASTELLOY C depositados por PTA

Abstract

Resumo: A Indústria Petroquímica apresenta um dos mais severos ambientes de operação envolvendo corrosão, erosão e/ou desgaste aliados a altas temperaturas, criando assim grandes desafios no desenvolvimento de materiais que atendam a estas condições. As mudanças no processo produtivo fizeram surgir a necessidade de materiais com maior resistência que os aços inoxidáveis, foi o que deu origem ao desenvolvimento das superligas. Dentre elas podemos destacar as superligas a base de Níquel, amplamente utilizadas em função de suas excelentes propriedades físicas e mecânicas. O objetivo deste estudo é avaliar a estabilidade a altas temperaturas de revestimentos obtidos pelo processo de deposição a plasma por arco transferido (PTA) de uma superliga a base de Níquel (Ni –Cr – Mo - W), da família Hastelloy C, endurecida por solução sólida. O processo PTA foi utilizado devido às inúmeras vantagens deste processo tais como baixa diluição, alta qualidade do revestimento e boa taxa de deposição, em relação aos processos de soldagem convencionais. Inicialmente, os revestimentos foram caracterizados (diluição, microestrutura, espectroscopia por dispersão de energia (EDS), microdureza Vickers e resistência ao desgaste) em função dos parâmetros de deposição: intensidade de corrente e velocidade de deposição. A influência do substrato sobre o revestimento também foi analisada. Para estudar a estabilidade a altas temperaturas, foi desenvolvido um procedimento de ensaio específico, utilizando a equação de Arrhenius, com base na relação que existe entre as variáveis tempo e temperatura, para simular a exposição dos componentes a altas temperaturas por longos períodos de tempo. Os revestimentos foram submetidos por diferentes períodos de tempo a temperaturas distintas e novamente caracterizados. Os resultados mostram que os revestimentos sofrem mudanças microestruturais significativas ao longo do tempo quando submetidos a altas temperaturas, e estas mudanças estão associadas à variação das propriedades dureza e desgaste.

Abstract: Petrochemical Industry experiences one of the most aggressive environments evolving varying degrees of high temperature corrosion, erosion, wear or even the combination of these factors. Changes in refinery process required materials more resistant than stainless steels. Superalloys arise to meet these specific working conditions. Among superalloys, Ni based alloys are widely used due to their excellent physical and mechanical characteristics. The aim of this work is to evaluate high temperature stability of a Ni-Cr-Mo-W coatings, solid solution harden, of Hastelloy C family, deposited by Plasma Transferred Arc (PTA) process. Compared to traditional welding processes, Plasma transferred arc (PTA) welding is a technique with an excellent reliability, producing deposits with low dilution, high quality and good deposition rates. Coatings were first characterized (dilution levels, microstructure, EDS, Vickers microhardness profiles and wear resistance) as a function of welding parameters current intensity and deposition rates. Substrate influence was also studied. To evaluate high temperature stability, it was necessary to develop a procedure to study high temperature behaviour, based on the relationship between time and temperature, simulating long time exposure . Coating were exposed to different temperatures for different periods of time and then characterized again. Results showed that significantly microstructural changes occurred due to high temperature exposures and these changes are responsible for the variation of microhardness measurements and wear performance.