Estudo da resistência à corrosão a baixa e alta temperatura de revestimentos PVD depositados em uma superliga de níquel
Corrosion problems and failure mechanisms in many components used in oil refineries, such as Hot Gas Expanders, are the subjected of study. The cause of failure of these parts is mainly due to material degradation because it is inserted in a corrosive atmosphere, due to significant sulfur concentrat...
| Autor principal: | Biava, Giovany |
|---|---|
| Formato: | Dissertação |
| Idioma: | Português |
| Publicado em: |
Universidade Tecnológica Federal do Paraná
2020
|
| Assuntos: | |
| Acesso em linha: |
http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4715 |
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riut-1-47152020-02-19T06:00:58Z Estudo da resistência à corrosão a baixa e alta temperatura de revestimentos PVD depositados em uma superliga de níquel Study of the low and high temperature corrosion resistance of PVD coatings in a nickel superalloy Biava, Giovany Pukasiewicz, Anderson Geraldo Marenda https://orcid.org/0000-0002-1108-7151 http://lattes.cnpq.br/8067497377630922 Jambo, Hermano Cezar Medaber http://lattes.cnpq.br/7402779887977714 Torres, Ricardo Diego https://orcid.org/0000-0001-8133-8844 http://lattes.cnpq.br/1785660993979014 Souza, Gelson Biscaia de https://orcid.org/0000-0003-2347-1609 http://lattes.cnpq.br/5713328883437778 Pukasiewicz, Anderson Geraldo Marenda Ricardo Diego https://orcid.org/0000-0002-1108-7151 http://lattes.cnpq.br/8067497377630922 Corrosão e anticorrosivos Eletroquímica Revestimentos Ligas de níquel Corrosion and anti-corrosives Electrochemistry Coatings Nickel alloys CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Engenharia/Tecnologia/Gestão Corrosion problems and failure mechanisms in many components used in oil refineries, such as Hot Gas Expanders, are the subjected of study. The cause of failure of these parts is mainly due to material degradation because it is inserted in a corrosive atmosphere, due to significant sulfur concentrations and other oxidizing agents, also due to the working temperatures of the equipment, which range from 650 to 760° C. Several types of coatings are found in literature that are feasible under the conditions of the equipment, in order to mitigate the effects of corrosion at both high and room temperature. Thus, the present study aimed to evaluate the behavior of thin coatings deposited by the technique of physical vapor deposition (PVD) against corrosion phenomena at both high and room temperature, as a component in the aggressive environment where they are applied. The results strategy to improve the performance of coated of electrochemical corrosion tests showed that the three proposed coatings have the ability to protect the substrate in the following order of protection: TiAlN, CrN, AlCrN, with AlCrN being the most protective. However, at elevated temperatures CrN coatings were fully consumed and the substrate was attacked, while TiAlN and AlCrN coatings were not fully consumed and AlCrN coatings had the lowest corrosion rate values, and based on X-ray diffraction (XRD) results along with scanning electron microscopy (SEM) analysis aided by dispersive energy spectroscopy (EDS) analysis showed that AlCrN coating was the one with the lowest oxidation levels. Based on the obtained results, it is possible to see that the AlCrN PVD coatings appeared as the best alternative to the corrosion phenomena, at high and low temperatures, under the analyzed conditions. Os problemas de corrosão e os mecanismos de falha observados em componentes utilizados em refinarias de petróleo, tais como, Expansores de Gás Quente (Hot Gas Expanders), são objeto de estudo. A causa de falha desses componentes ocorre principalmente devido a degradação do material por estar inserido em uma atmosfera corrosiva, devido às concentrações significativas de enxofre e entre outros agentes oxidantes, e também por causa das temperaturas de trabalho do equipamento, que estão compreendidas em uma faixa que varia de 650 até 760°C. Na literatura são encontrados diversos tipos de revestimentos que se mostram viáveis nas condições do equipamento, com o intuito de mitigar os efeitos da corrosão tanto em altas temperaturas como em temperatura ambiente. Dessa forma, o presente estudo buscou avaliar o comportamento de revestimentos finos depositados pela técnica de deposição física a vapor (PVD), frente aos fenômenos de corrosão tanto em altas temperaturas como em temperatura ambiente, como uma estratégia de melhorar o desempenho de componentes revestidos no ambiente agressivo onde são aplicados. Os resultados de ensaios de corrosão eletroquímica mostraram que os três revestimentos propostos têm a capacidade de proteger o substrato, na seguinte ordem de proteção: TiAlN, CrN, AlCrN, sendo o AlCrN o mais protetor. Entretanto, em temperaturas elevadas os revestimentos do tipo CrN foram totalmente consumidos e o substrato foi atacado, já os revestimentos de TiAlN e AlCrN não foram totalmente consumidos sendo que o de AlCrN foi o que apresentou os menores valores de taxa de corrosão, e com base nos resultados de difração de raios X (DRX) juntamente com as análises por microscopia eletrônica por varredura (MEV) auxiliada pela análise por espectroscopia de energia dispersiva (EDS) mostraram que esse revestimento foi o que sofreu os menores níveis de oxidação. Com base nos resultados obtidos, é possível constatar que os revestimentos PVD do tipo AlCrN foram os que se mostraram como a melhorar alternativa frente aos fenômenos de corrosão, tanto em altas como em baixas temperaturas, nas condições analisadas. 2020-02-14T19:36:02Z 2020-02-14T19:36:02Z 2019-10-28 masterThesis BIAVA, Giovany. Estudo da resistência à corrosão a baixa e alta temperatura de revestimentos PVD depositados em uma superliga de níquel. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. http://repositorio.utfpr.edu.br/jspui/handle/1/4715 por openAccess application/pdf Universidade Tecnológica Federal do Paraná Ponta Grossa Brasil Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica UTFPR |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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Português |
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Corrosão e anticorrosivos Eletroquímica Revestimentos Ligas de níquel Corrosion and anti-corrosives Electrochemistry Coatings Nickel alloys CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Engenharia/Tecnologia/Gestão |
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Corrosão e anticorrosivos Eletroquímica Revestimentos Ligas de níquel Corrosion and anti-corrosives Electrochemistry Coatings Nickel alloys CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA Engenharia/Tecnologia/Gestão Biava, Giovany Estudo da resistência à corrosão a baixa e alta temperatura de revestimentos PVD depositados em uma superliga de níquel |
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Corrosion problems and failure mechanisms in many components used in oil refineries, such as Hot Gas Expanders, are the subjected of study. The cause of failure of these parts is mainly due to material degradation because it is inserted in a corrosive atmosphere, due to significant sulfur concentrations and other oxidizing agents, also due to the working temperatures of the equipment, which range from 650 to 760° C. Several types of coatings are found in literature that are feasible under the conditions of the equipment, in order to mitigate the effects of corrosion at both high and room temperature. Thus, the present study aimed to evaluate the behavior of thin coatings deposited by the technique of physical vapor deposition (PVD) against corrosion phenomena at both high and room temperature, as a component in the aggressive environment where they are applied. The results strategy to improve the performance of coated of electrochemical corrosion tests showed that the three proposed coatings have the ability to protect the substrate in the following order of protection: TiAlN, CrN, AlCrN, with AlCrN being the most protective. However, at elevated temperatures CrN coatings were fully consumed and the substrate was attacked, while TiAlN and AlCrN coatings were not fully consumed and AlCrN coatings had the lowest corrosion rate values, and based on X-ray diffraction (XRD) results along with scanning electron microscopy (SEM) analysis aided by dispersive energy spectroscopy (EDS) analysis showed that AlCrN coating was the one with the lowest oxidation levels. Based on the obtained results, it is possible to see that the AlCrN PVD coatings appeared as the best alternative to the corrosion phenomena, at high and low temperatures, under the analyzed conditions. |
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Universidade Tecnológica Federal do Paraná |
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2020 |
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BIAVA, Giovany. Estudo da resistência à corrosão a baixa e alta temperatura de revestimentos PVD depositados em uma superliga de níquel. 2019. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Tecnológica Federal do Paraná, Ponta Grossa, 2019. |
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