LIGAS DE INCONEL APLICADAS À TANQUES CRIOGÊNICOS

  

  

LIGAS DE INCONEL APLICADAS À TANQUES CRIOGÊNICOS  [pic 1]

Laíne Barbosa Henriques, laí[e-mail]1  Luan Lenke de Paula, [e-mail]1 Rosana Guidi Rigotti, [e-mail]1 

1Instituto Federal do Espírito Santo-Campus São Mateus, Rodovia BR NORTE 101-Norte –KM 58, Bairro Litorâneo, São Mateus-ES  

 

Resumo:  A seleção de materiais no desenvolvimento de equipamentos é essencial, errar na escolha pode acarretar sérias consequências, como falhas na operação, aumento de custo, entre outras, visando isso, é necessário um estudo complexo do material que deve ser apropriado para uma determinada aplicação, que no presente estudo são instalações criogênicas, mais especificamente tanques criogênicos. Pesquisa de caráter exploratório descritiva, como um resumo da bibliografia visando provar a aplicabilidade da liga de Inconel 718 aplicadas às instalações criogênicas, limitações do material, limitações de usinagem, uma análise de possíveis falhas e compará-las aos outros materiais também utilizados na área, que cresce cada vez mais hoje em dia. 

  

Palavras-chave: Tanques criogênicos, ligas de níquel, inconel 718.   

  

1. INTRODUÇÃO  

  

Seleção de materiais no desenvolvimento de produtos e equipamentos é uma tarefa primordial. Falhas na escolha de um material pode levar a um aumento de custo e/ou problemas de falha em operação ou execução. Portanto, durante o desenvolvimento de um determinado produto ou equipamento é necessário selecionar um material apropriado frente a diferentes requisitos do produto e propriedades dos materiais, assim como o ambiente que estará exposto e condições de trabalho.  

A necessidade de selecionar materiais é uma prática realizada quase que diariamente pelas empresas que desenvolvem ou aprimoram seus produtos. É estimado que haja mais de 80.000 tipos de materiais no mundo incluindo vários tipos de ligas metálicas e não-metálicas (Chatterjee, et al, 2011). Com este grande número de materiais disponíveis, necessidades específicas para cada projeto fazem do processo de seleção de materiais um desafio. A seleção do melhor material envolve um grande número de fatores, como os requisitos funcionais do produto, as propriedades dos materiais que especificam estes requisitos, o custo e o processo de fabricação (Ljungberg, et al, 2003; Deng, 2007). A escolha do material errado frequentemente envolve alto custo e pode levar a falha do produto, logo os projetistas precisam identificar e selecionar o material adequado para cada produto para se ter o menor custo com desempenho específico para cada aplicação.  

  

1. Criogenia e instalações criogênicas  

   

A criogenia é um estudo tecnológico para a produção de temperaturas muito baixas (abaixo de −150°C, de −238°F ou de 123 K), principalmente até à temperatura de ebulição do nitrogênio líquido ou ainda mais baixas, e o comportamento dos elementos e materiais nessas temperaturas sendo que a tecnologia usada explora os efeitos de transferência térmica entre um agente e o meio. Instalações criogênicas são responsáveis por armazenar, manter, transportar e entre outras funções nesses estudos.  

Segundo Dalpiaz (2010) tanques criogênicos são equipamentos projetados de maneira especial e focados para acondicionarem fluídos criogênicos, isto é, fluídos que passam por liquefação em temperaturas entre -150ºC e -273º à pressão atmosférica. De maneira básica um recipiente criogênico se constitui num vaso de paredes duplas com um sistema de isolamento térmico entre elas.

Esses recipientes possuem a capacidade de diminuir a um mínimo admissível o processo de transferência de calor do ambiente para o líquido armazenado. Essa transferência de calor possibilita um aumento na pressão dentro do recipiente.

Caso não seja liberado o vapor ocasionado na transferência de calor, o tanque pode chegar a se romper.  

Conforme coloca Campos (2011) o tanque criogênico tem a finalidade de armazenar gases como oxigênio nitrogênio, entre outro, porque são especialmente projetados para armazenar gás líquido a temperatura abaixo de zero. Este fato se deve ao fato de que o armazenando o gás na forma líquida ocupa muito menos volume do que na fase gasosa.  

 

1. Ligas de INCONEL  

    

O uso de ligas metálicas não ferrosas nas indústrias teve aumento significativo e de grande importância, e com isso, a necessidade do estudo dessas ligas e suas propriedades se torna essencial para conhecer exatamente as propriedades das mesmas e assim, como realizar procedimentos para melhorá-las e aplicá-las em suas respectivas áreas de uso.   

Materiais selecionados para o uso no mercado aeroespacial e plantas de geração de energia e em instalações criogênicas, apresentam, em geral, estrutura cristalina de face centrada (CFC), possuem elevada resistência mecânica, boa resistência à fadiga e fluência, boa resistência à corrosão e contínua operacionalidade em uma grande faixa de temperatura. Superligas à base de níquel constituem uma importante classe de materiais de engenharia, por combinarem elevada resistência mecânica à alta temperatura com excelente resistência à oxidação, o que as tornaram especialmente destinadas a aplicações em alta temperatura, notadamente na construção de turbinas a jato (Perepezko, 2009).  

O níquel é um dos mais importantes metais usados na engenharia. Além de extensa aplicação como elemento de liga em aços e outras ligas, o níquel puro e suas ligas têm características importantes, responsáveis pela sua ampla utilização. Ligas à base de níquel representam um amplo espectro de propriedades e importante gama de aplicações. Como o processamento metalúrgico do níquel é muito semelhante ao do aço, é comum que as mesmas instalações que produzem aços especiais produzam ligas à base de níquel.