Erosão, corrosão, erosão-corrosão e cavitação do aço ABNT 8550 nitretado a plasma / Erosion, Corrosion, Erosion-Corrosion and Cavitation of ABNT 8550 Plasmanitrided Steel

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DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

O aço ABNT 8550 é utilizado na construção de rotores de bombas multifásicas para exploração de petróleo em águas oceânicas profundas, o que justifica um estudo visando o aumento da resistência ao desgaste e à corrosão deste material. Neste trabalho, foram analisadas amostras nitretadas do aço ABNT 8550 com ênfase na resistência à erosão, corrosão, erosão associada à corrosão, e cavitação. Adicionalmente, foram avaliadas amostras nitretadas com deposição adicional de revestimentos aplicados por PVD. O procedimento experimental incluiu: a) produção e caracterização de diferentes tipos de amostras, variando-se a microestrutura do material de base (martensita revenida e ferritaperlita) e os principais parâmetros de nitretação; b) testes de corrosão em água do mar sintética sem escoamento (parada); c) a construção e avaliação de um aparato para simular a erosão e a corrosão, além da ação conjunta destes fenômenos, e d) a realização de testes de cavitação pelo método de vibração ultra-sônica. Os resultados de caracterização das amostras mostraram que um maior tempo de nitretação e maior teor de nitrogênio resultam em maiores espessuras de camadas nitretadas. Com relação à dureza máxima dessas camadas, notou-se um decréscimo desse parâmetro com o aumento do tempo de tratamento das amostras nitretadas com mistura de 5% de N2; em atmosferas com 76% de N2, a dureza máxima se manteve constante. A microestrutura do material base não influenciou de forma significativa na espessura da camada nitretada, nem no perfil de dureza das amostras. A combinação de revestimentos PVD com nitretação em amostras sem camada branca resultou num conjugado com boa adesividade e elevada dureza. A nitretação e a aplicação de revestimentos de CrN e AlCrN melhoram significativamente as características eletroquímicas do aço ABNT 8550 em água do mar, reduzindo potencial e corrente de corrosão. A presença de camada branca em amostras nitretadas melhora ligeiramente o desempenho em corrosão, em comparação com o da zona de difusão. A infra-estrutura projetada e construída para a realização dos ensaios de erosão e erosão-corrosão permitiu avaliar os diferentes materiais selecionados neste trabalho. Amostras beneficiadas e recozidas do aço ABNT 8550 apresentam a mesma taxa de erosão e um mecanismo de desgaste do tipo dútil. A taxa de desgaste das amostras nitretadas é sistematicamente menor que a observada em amostras sem nitretação. O aspecto frágil da camada branca foi observado através da maior taxa de desgaste na incidência normal das partículas erosivas. Em ângulos rasos, a camada branca tem maior resistência à erosão que a zona de difusão. A taxa de desgaste (em g/g) dos revestimentos de CrN e AlCrN é significativamente menor que a de amostras nitretadas. Considerando a relação taxa de desgaste/espessura das camadas produzidas, as amostras nitretadas com camada branca possuem um desempenho equivalente aos dos revestimentos. O melhor desempenho é da zona de difusão, de espessura maior. Nas condições de teste empregadas, não houve sinergia nos resultados de erosão-corrosão de todos os materiais testados. A nitretação melhora a resistência à cavitação do aço ABNT 8550, todavia, sugere-se que a camada branca seja evitada devido a sua característica frágil. O revestimento de AlCrN, por sua vez, apresentou o melhor desempenho à cavitação, tanto com relação ao CrN, quanto em relação ao aço nitretado. Em geral, a microestrutura ferrítica-perlítica nitretada apresenta indicativo de melhor desempenho quanto à cavitação, quando comparado com o da martensítica.

ASSUNTO(S)

erosão cavitação desgaste mecânico abnt 8550 steel corrosion erosion cavitation nitretação erosão-corrosão tribologia materiais - erosão aço abnt 8550 corrosão engenharia mecanica aço nitriding erosion-corrosion

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