Gerson Ortiz1, Fernando Rizzo1,2, Mauricio Monteiro2, Axel Kranzmann3,
Wencke Schulz3,Marianne Nofz3,Regine Sojref3.
1Pontifícia Universidade Católica do Rio de Janeiro, PUC-Rio, 22451-900 (Brazil)
2Instituto Nacional de Tecnologia, Av Venezuela 82, Rio de Janeiro, RJ, 21081-312 (Brazil)
3Bundesanstalt fur Materialforschung und –prufung (BAM), Berlin, Germany
Avaliação da eficácia da alumina como revestimento
do aço P92 na corrosão em altas temperaturas
H2O
CO2
Cinzas
Enxofre
Processo de Oxicombustão de uma planta de geração de energia
1cm
3cm
Amostras Revestimento
2
13
4
5
6
Revestimento de alumina (Al2O3) por
Sol-Gel, 650ºC/ 30 min
Oxidação
Temperatura de 650ºC
Tempo de 2000h
Pressão de 80 Bar
Fluxo de 0,03m/sCaracterização
✓Microscópio óptico Olympus DP72
✓MEV ISPECT S50/FEI
✓EDS: Edax software Genesis
✓Estereoscópio OLYMPUS
DP25/SZX16
% VOLUMEN
CO2
60
H2O
30
O2
2
SO2
1
N2
7
Nódulos Camada
interna
Camada
Externa
INTRODUÇÃO MATERIAIS E METODOS
Neste trabalho, foi avaliada a eficácia de um revestimento de Al2O3na proteção do aço P92 quando
exposto a uma atmosfera composta por uma mistura de gases típica do processo de oxicombustão a uma
temperatura de 650 oCpor 2000 h.
Além disso, riscos foram realizados na superfície das amostras revestidas antes dos testes de oxidação.
Desta forma, foi possível avaliar o efeito de eventuais danos causados no revestimento de alumina
durante a operação do trocador de calor.
Superfície do aço p92 oxidado com o gás
oxicombustão. magnificação de 200X. Secção transversal MEV
RESULTADOS
CONCLUSÕES
Resina
Al2O3Fe-Cr-Al
5,25m
Risco
Recobrimento de Alumina Al2O3
Risco 1 Risco 2
Resina
Fe-9%Cr
❑Oaço P92 com recobrimento de alumina (Al2O3) via sol-gel apresentou significativa
redução na taxa de corrosão em comparação com oaço sem revestimento.
❑Apesar da presença de CO2na atmosfera, não foi observado em nenhum caso a a
formação de carbonetos no interior do material
❑Para as condições de trabalho investigadas, o recobrimento de alumina pode resultar
num significativo aumento da vida útil para aços empregados em ambientes a altas
temperaturas em atmosferas contendo CO2e H2O.
❑O risco feito propositalmente na superfície do material com recobrimento de alumina,
promoveu a formação de óxidos ricos em Cr (espinélio) abaixo da região danificada. A
formação do FeCr2O4-espinelio não comprometeu a resistência à corrosão, pois não
houve formação de óxido externo, que poderia acelerar o processo de degradação do
material. Uma hipótese para esta proteção seria a formação de uma camada
nanométrica de Cr2O3na interface, que impediria a difusão de íons Fe para o exterior.
❑Em regiões onde o risco foi mais profundo, houve formação de óxido de ferro na parte
superior, porém sem afetar a resistência à corrosão para o tempo e temperatura
investigados.
❑Os resultados obtidos sugerem que recobrimentos de alumina por sol gel oferecem uma
boa proteção para aços Fe-Cr utilizados em aplicações a altas temperaturas em
atmosferas ricas em CO2- H2O
AGRADECIMENTOS
Os autores agradecem ao CNPq, PUC-Rio, INT e ao Bundesanstalt für Materialforschung und -
prüfung (BAM) pelo apoio ao projeto.
Mapeamento MEV/EDS da seção transversal
do aço P92 oxidado a 650ºC por 2000h
Caracterização metalográfica da seção
transversal das camadas de óxido formadas
em aço P92 a 650ºC por 2000h
Aço P92 com recobrimento de Al2O3 e oxidada
a 650ºC por 2000h. Operando a 20 kV,
Vista superficial amostra com recobrimento de
alumina Al2O3 (MEV)
Mapeamento MEV/EDS da seção transversal do aço P92 oxidado a 650ºC por 2000h numa atmosfera de
oxicombustão. Camada de alumina na superficie.
Aço P92 com recobrimento de alumina e
riscado antes da oxidação a 650ºC por 2000h
numa atmosfera de oxicombustão
Aço P92 com recobrimento de alumina e riscado antes da
oxidação a 650ºC por 2000h
FeCr2O4-espinelo
Resina Risco 1
FeCr2O4-espinelo
Resina Risco 2
Amostra do aço P92 oxidada a 650ºC por
2000h. Camada interna rica em cromo,
camada externa rica em ferro.
Aço P92 oxidado a 650ºC por 2000h. Camada
interna rica em cromo, camada externa rica em ferro.
P1
P2
P3
Mapeamento MEV/EDS da seção transversal do aço P92 oxidado a 650ºC por 2000h numa atmosfera de oxicombustão.
P1 P2 P3
Gás oxicombustão
FeCr2O4-espinelío
Superfície Original
Superfície Original
Fe2O3
Fe3O4
Fe-9%Cr
Fe-9%Cr
Resina
Resina
Fe-9%Cr
Fe-9%Cr
Fe-9%Cr