BR102016025088A2 - Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica - Google Patents
Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica Download PDFInfo
- Publication number
- BR102016025088A2 BR102016025088A2 BR102016025088-9A BR102016025088A BR102016025088A2 BR 102016025088 A2 BR102016025088 A2 BR 102016025088A2 BR 102016025088 A BR102016025088 A BR 102016025088A BR 102016025088 A2 BR102016025088 A2 BR 102016025088A2
- Authority
- BR
- Brazil
- Prior art keywords
- powder
- coatings
- components
- cobalt
- coating
- Prior art date
Links
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 title claims abstract description 55
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 55
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical class [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 48
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims abstract description 31
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 80
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 72
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 55
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 48
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 47
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 45
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 30
- 239000010955 niobium Substances 0.000 claims abstract description 30
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 29
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 29
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 24
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims abstract description 15
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 10
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 9
- 229910001256 stainless steel alloy Inorganic materials 0.000 claims abstract description 6
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 32
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 32
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 29
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000000446 fuel Substances 0.000 claims description 10
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 9
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 8
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 8
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 claims description 7
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 claims description 7
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000010936 titanium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 4
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N Molybdenum Chemical compound [Mo] ZOKXTWBITQBERF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011733 molybdenum Substances 0.000 claims description 3
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910000531 Co alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910000990 Ni alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000005270 abrasive blasting Methods 0.000 claims description 2
- 238000010286 high velocity air fuel Methods 0.000 claims 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims 1
- 238000005474 detonation Methods 0.000 claims 1
- 239000003973 paint Substances 0.000 claims 1
- 238000011282 treatment Methods 0.000 claims 1
- LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N vanadium atom Chemical compound [V] LEONUFNNVUYDNQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 29
- 238000011161 development Methods 0.000 abstract description 8
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 abstract description 6
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 abstract description 5
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 13
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 13
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 9
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 9
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 5
- 238000007751 thermal spraying Methods 0.000 description 5
- ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N Propane Chemical compound CCC ATUOYWHBWRKTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 4
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 4
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 4
- CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N Fe2+ Chemical compound [Fe+2] CWYNVVGOOAEACU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- 230000003313 weakening effect Effects 0.000 description 3
- 229910000943 NiAl Inorganic materials 0.000 description 2
- NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N Raney nickel Chemical compound [Al].[Ni] NPXOKRUENSOPAO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000004210 cathodic protection Methods 0.000 description 2
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 2
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 2
- 238000010790 dilution Methods 0.000 description 2
- 239000012895 dilution Substances 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 2
- 230000002401 inhibitory effect Effects 0.000 description 2
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 2
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 2
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 2
- 239000001294 propane Substances 0.000 description 2
- 239000011253 protective coating Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N vanadium Chemical compound [V]#[V] GPPXJZIENCGNKB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- XACAZEWCMFHVBX-UHFFFAOYSA-N [C].[Mo] Chemical compound [C].[Mo] XACAZEWCMFHVBX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000008186 active pharmaceutical agent Substances 0.000 description 1
- 239000002551 biofuel Substances 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 230000003749 cleanliness Effects 0.000 description 1
- 239000008199 coating composition Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000006731 degradation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910000765 intermetallic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000000314 lubricant Substances 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 150000002821 niobium Chemical class 0.000 description 1
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 1
- 230000002028 premature Effects 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 229910000601 superalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical compound [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 description 1
- UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N tungsten carbide Chemical compound [W+]#[C-] UONOETXJSWQNOL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Other Surface Treatments For Metallic Materials (AREA)
- Coating By Spraying Or Casting (AREA)
Abstract
a presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um método de prevenção contra a fragilização por hidrogênio de componentes. o método constitui a aplicação de revestimento por aspersão térmica na superfície do componente, utilizando-se como material de revestimento o metal nióbio em pó ou níquel em pó ou cobalto em pó, ou o alumínio em pó, ou o cromo em pó, ou o titânio em pó, ou ligas de aço inoxidável em pó, ou uma mistura de pós-metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio, pó de cobalto, pó de alumínio, pó de cromo, pó de titânio ou pó de aço inoxidável.
Description
(54) Título: MÉTODO DE PREVENÇÃO DA FRAGILIZAÇÃO POR HIDROGÊNIO DE COMPONENTES A PARTIR DE REVESTIMENTOS POR ASPERSÃO TÉRMICA (51) Int. Cl.: C23C 4/08 (73) Titular(es): UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO GRANDE DO SUL (72) Inventor(es): CRISTIANE DE SOUZA BRANDOLT; CELIA DE FRAGA MALFATTI; ROBERTO MOREIRA SCHROEDER;
LEANDRO CÂMARA NORONHA (57) Resumo: A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um método de prevenção contra a fragilização por hidrogênio de componentes. O método constitui a aplicação de revestimento por aspersão térmica na superfície do componente, utilizando-se como material de revestimento o metal nióbio em pó ou níquel em pó ou cobalto em pó, ou o alumínio em pó, ou o cromo em pó, ou o titânio em pó, ou ligas de aço inoxidável em pó, ou uma mistura de pósmetálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio, pó de cobalto, pó de alumínio, pó de cromo, pó de titânio ou pó de aço inoxidável.
1/9
Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de REVESTIMENTOS POR ASPERSÃO TÉRMICA
Campo da Invenção [001] A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um método de prevenção contra a fragilização por hidrogênio de componentes. O método constitui a aplicação de revestimento por aspersão térmica na superfície do componente, utilizando-se como material de revestimento o metal nióbio em pó ou níquel em pó ou cobalto em pó, ou o alumínio em pó, ou o cromo em pó, ou o titânio em pó, ou ligas de aço inoxidável em pó, ou uma mistura de pós-metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio, pó de cobalto, pó de alumínio, pó de cromo, pó de titânio ou pó de aço inoxidável. A presente invenção está relacionada à indústria de óleo e gás, indústria química e ao setor de biocombustíveis. Antecedentes da Invenção [002] Fragilização por hidrogênio é um dano que ocorre em componentes metálicos quando exposto a meios contendo hidrogênio, na qual os componentes sofrem reduções em suas propriedades mecânicas ou falhas prematuras em serviço. Um exemplo de problema que pode ser resolvido ou amenizado com este invento ocorre na indústria de óleo e gás. Os componentes neste setor (como exemplo tubulações de transporte e extração de petróleo) são expostos a ambientes agressivos que deterioram estes componentes por corrosão. para inibir a corrosão destes componentes as empresas ou empregam materiais de elevado custo, como aços inoxidáveis duplex, ou empregam soluções como proteção catódica. A proteção catódica inibe a corrosão pelo fornecimento de elétrons, contudo este fornecimento de elétrons pode levar à redução de íons H+ à Ho, levando à entrada de hidrogênio no material e consequente fragilização do componente.
[003] O presente invento vem para inibir a fragilização por hidrogênio de componentes, através da aplicação de revestimentos aspergidos nestes componentes. Nesse caso dificultaria a entrada de hidrogênio no interior do material da tubulação, inibindo então a fragilização destes materiais. outro problema que pode ser resolvido com este invento é a frequente fragilização de componentes que estão expostos a meios contendo H2S, também muito frequentemente encontrado na indústria de óleo e gás. A degradação de tubulações de transporte e extração de petróleo é um dos maiores problemas da indústria de óleo e gás atualmente, e o desenvolvimento de soluções para estas aplicações são fundamentais para o desenvolvimento deste setor.
[004] Revestimentos obtidos por aspersão térmica são versáteis, práticos e relativamente fáceis de serem aplicados. podem ser aplicados em campo, em componentes que já estão em operação, ou em fábrica, em grande escala de produção. podem ser aplicados nas mais diversas geometrias, inclusive no interior de tubulações, pois já existem pistolas para
7/24
2/9 tal aplicação. É ambientalmente limpo, sendo alvo de estudo como substituição a outros processos, como revestimentos por cromo duro. Apresenta vantagens em relação a outros processos de obtenção de revestimentos, como soldagem, já que não apresenta zona de diluição entre revestimento e substrato. Além disso, é relativamente barato em relação a outras soluções empregadas em componentes expostos a ambientes agressivos, como o uso de materiais de elevado custo. Com o uso desta tecnologia pode-se empregar materiais de tubulação mais baratos e aplicar na sua superfície, o revestimento protetor, reduzindo o custo total da tubulação.
[005] Em geral revestimentos aspergidos são voltados à proteção contra o desgaste e corrosão, também tendo aplicação contra fadiga, erosão, oxidação, entre outros. Além disso, os materiais que são aplicados em revestimentos também se diferenciam dos propostos neste experimento. Não é comum a aplicação de metais puros como material de revestimento, observa-se aplicação de intermetálicos, materiais cerâmicos puros, materiais cerâmicos misturados com materiais metálicos, que apresentam elevada dureza e por isso são empregados frequentemente contra desgaste, ou corrosão associada ao desgaste. Na literatura, como metais puros sendo aplicados por aspersão térmica, para proteção de componentes, observam-se metais como alumínio e zinco, que apresentam potenciais de redução menos nobres em relação a ferrosos (geralmente sendo estudados materiais ferrosos como substrato, sendo que eles constituem principal aplicação de componentes tais como tubulações e componentes de óleo e gás ao qual se designa o presente invento). Este tipo de aplicação é voltado para proteção contra corrosão de componentes por anodo de sacrifício. Este tipo de revestimento pode inclusive induzir à fragilização por hidrogênio do substrato, já que o fornecimento de íons promovido pelo revestimento pode levar à redução de íons H+, e consequente entrada de hidrogênio no material. Desta forma, outro diferencial deste invento, consiste na aplicação de metais com potenciais relativamente nobres em relação a materiais ferrosos (níquel, cobalto e nióbio), além de não haver mistura com materiais cerâmicos ou intermetálicos.
[006] Dentre as técnicas atualmente empregadas para inibição de fragilização por hidrogênio, a aplicação de revestimentos por aspersão térmica não é empregada, sendo este o grande diferencial deste invento.
[007] No âmbito patentário foram encontrados alguns documentos, os quais são citados a seguir:
[008] WO200172455, “Superalloy of powders with improved high temperature oxidation, corrosion and creep resistance”. O invento propõe o uso de material de revestimento contendo MCrAlY, enquanto a presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o
8/24
3/9 revestimento apresentado no pedido WO200172455 não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente invenção.
[009] US6485792, “Endurance of NiAl coatings by controlling thermal spray processing variables”. Nesse pedido, o material do revestimento constitui de NiAl, enquanto que na presente invenção, não aspergimos intermetálicos e não utilizamos alumínio. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto e além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente invenção.
[010] CN1637163, “Thermal spray powdef. O pedido CN1637163 apresenta carbeto de tungstênio na composição do pó e não é voltado à proteção contra fragilização do hidrogênio. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto e além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[011] US6383658, “Thermally sprayed coatings having an interface with controlled cleanliness”. O pedido de patente trata de um revestimento com preparação especifica da superfície, envolvendo processo de difusão, propõe o uso de material de revestimento contendo MCrAlY. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindose à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto e além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[012] WO200954412, “Powder for thermal spraying”. Esse pedido trata sobre a obtenção de um pó, e não de um revestimento. Também não é voltada para a proteção de componentes contra a fragilização por hidrogênio.
[013] US20110254230, “Coatings and powders, methods of making same, and uses thereof’. Esse pedido de patente propõe o uso de partículas de carbetos em matriz metálica de Mo, Cr e Ni. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto e além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[014] US20040101738, “Bipolar plate with metal core and corrosion-resistant layer for PEM fuel cells”. O sistema proposto nesse pedido de patente é voltado para o aumento da resistência à corrosão de placas bipolares empregadas em células a combustível. A presente
9/24
4/9 proposta de invento não é voltada para aplicação em células a combustível e tem por objetivo aumentar a resistência à fragilização por hidrogênio. Como pode ser visto no pedido US20040101738, na reivindicação 2 deste experimento, é aspergido pó à base de níquel para obtenção de um revestimento, contudo a reivindicação 2 é dependente da reivindicação 1 que é totalmente diferente da presente proposta de invento. A reivindicação 1 trata de uma placa bipolar com estrutura multicamada (na qual uma destas camadas é composta pelo material aspergido) para uma aplicação específica de células a combustíveis.
[015] WO2005118185, “Wear resistant alloy powders and coatings”. O invento propõe a obtenção de revestimentos de cromo, molibdênio carbono, a presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[016] CA2205681, “Thermal spray gun with inner passage liner and component for such gun”. O invento se refere ao projeto para uma pistola de aspersão e um componente, não trata da obtenção de um revestimento.
[017] JP2005105292, “The spray deposit and the spray deposit formation method of the stainless steel where the molybdenum is contained’. O metal de deposição é aço inoxidável, a presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[018] WO200988934, “Processes for in-situ coating of metals”. O invento se trata da aplicação de materiais intermetálicos, enquanto a presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[019] CN103184401, “Cobalt-based arc-spray cored wire”. A invenção trata do desenvolvimento de arame para aspersão. A presente proposta de invento trata sobre a obtenção de um revestimento empregando pós metálicos.
[020] CN103614686, “Method for preparing intermetallic compound composite coating through heterogeneous double-wire spraying and thermal treatmenf’. O invento trata sobre a aplicação de material intermetálico para a obtenção de revestimentos empregando material em forma de arame. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à
10/24
5/9 base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado no pedido de patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente invenção.
[021] WO2013101544, “Coating compositions, applications thereof, and methods of forming”. Este pedido de patente propõe a obtenção de revestimento em duas camadas com características específicas. A primeira camada com uma dada porosidade e a segunda camada com presença de lubrificante. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[022] US20090042056, “Oxide-forming protective coatings for niobium-based materiais”. O pedido de patente descreve a aplicação de materiais à base de nióbio como substrato, e não como revestimento. O material de revestimento nesse caso contém alumínio, silício, entre outros que não constituem o revestimento proposta na presente proposta de invento. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo do presente invento.
[023] US20130186237, “Thermal spray applications using iron based alloy powder” Nesse pedido de patente vários elementos são empregados na composição do pó de aspersão, dentre eles: carbono, cromo, tungstênio, vanádio entre outros. Além disso, essa mistura é à base de ferro. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[024] WO201408011 (US20140009872 e TW201418001), “Consumer electronics machined housing using coating that exhibit metamorphic transformation”. Nesta invenção é relatada a obtenção de um revestimento por aspersão seguido de um processo para transformação metamórfica. A presente proposta de invento emprega materiais metálicos como nióbio em pó e/ou níquel em pó e/ou cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Além disso, o revestimento apresentado na patente não é voltado para aplicação por fragilização por hidrogênio, que é o objetivo da presente proposta.
[025] WO200494685 (US20050014010), “Method to provide wear-resistant coating and related coated articles”. Nesse pedido de patente, apesar de o revestimento incluir a deposição de metal de matriz níquel, cobalto (reivindicação 2) e nióbio (reivindicação 4), é necessário a mistura desses pós com um pó de material superabrasivo, conforme a reivindicação 1
11/24
6/9 (reivindicação 4 e reivindicação 2 são dependentes da reivindicação 7). Esta mistura não é realizada na presente invenção já que se trata de revestimento metálico. A mistura de material abrasivo neste experimento comparado é voltada para aumento da resistência ao desgaste do revestimento, não sendo voltado à fragilização por hidrogênio.
Sumário da Invenção [026] A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um método de prevenção contra a fragilização por hidrogênio de componentes, a partir da aplicação de revestimento por aspersão térmica na superfície do componente.
[027] Numa realização preferencial, o processo de aspersão térmica pode ser a High Velocity Oxygen Fuel (HVOF), a plasma, à chama, sem, no entanto, restringir-se a esses processos.
[028] Numa realização preferencial, a aspersão térmica utiliza como material para revestimento, o metal nióbio em pó e/ou o metal níquel em pó e/ou o metal cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós-metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto.
[029] Numa realização preferencial, o revestimento deve ser aplicado na superfície do componente, em sua totalidade, na região em contato com hidrogênio, ou na região que contenha meio onde possa ocorrer evolução de hidrogênio.
Descrição das Figuras [030] Figura 1 - Aplicação de revestimento por aspersão térmica High Velocity Oxygen Fuel (HVOF) [031] Figura 2A - Imagem obtida por MEV em revestimentos obtidos por aspersão térmica em nióbio [032] Figura 2B - Imagem obtida por MEV em revestimentos obtidos por aspersão térmica em níquel [033] Figura 2C - Imagem obtida por MEV em revestimentos obtidos por aspersão térmica em cobalto [034] Figura 3 - Gráfico: tensão x deformação - comparativo entre o aço sem revestimento com carregamento, o aço com revestimento com carregamento e aço com revestimento sem carregamento.
Descrição Detalhada da Invenção [035] A presente invenção refere-se ao desenvolvimento de um método de prevenção contra a fragilização por hidrogênio de componentes, a partir da aplicação de revestimento por aspersão térmica (tal como aspersão HVOF, aspersão a plasma, aspersão à chama, entre outros processos de aspersão) na superfície do componente.
12/24
7/9 [036] Nesta técnica aplica-se o revestimento por aspersão térmica, utilizando-se como material de revestimento o metal nióbio em pó e/ou o metal níquel em pó e/ou o metal cobalto em pó, e/ou uma mistura de pós-metálicos constituindo-se à base de pó de níquel, ou pó de nióbio ou pó de cobalto. Para a composição dos pós de aspersão, ainda se considera a opção de uso, não limitante de metais como o ferro, cromo, vanádio, titânio, molibdênio, ligas de níquel, ligas de cromo, ligas de cobalto e ligas de aço inoxidável.
[037] O revestimento deve ser aplicado na superfície do componente, em sua totalidade, na região em contato com hidrogênio, ou na região que contenha meio onde possa ocorrer evolução de hidrogênio. O revestimento então atuará como barreira à entrada de hidrogênio.
[038] Para a obtenção deste revestimento de nióbio pode ser utilizada uma pistola Pistola DJ 2700 Sulzer Metco com alimentador de pó 9MP-DJ Sulzer Metco, cujos parâmetros estão descritos na tabela 1.
[039] Tabela 1 - Exemplo de parâmetros utilizados para obtenção do revestimento de nióbio por HVOF
| Parâmetros Utilizados | |
| Vazão de oxigênio (L.min-1) | 165 |
| Vazão de propano (L.min-1) | 144 |
| Vazão de ar comprimido (L.min-1) | 181 |
| Vazão de nitrogênio - gás de arraste (L.min-1) | 290 |
| Pressão de oxigênio (psi) | 178 |
| Pressão de propano (psi) | 116 |
| Pressão de ar comprimido (psi) | 116 |
| Pressão de nitrogênio - gás de arraste (psi) | 166 |
| Distância de aspersão (mm) | 300 |
| Taxa de deposição (g.min-1) | 41 |
| Velocidade da pistola (m.s-1) | 0,2 |
| Número de camadas | 5 |
[040] Para a obtenção dos revestimentos de níquel e cobalto foi empregado equipamento TAFA JP 5000 HP/HVOF System Modelo 5120, da fabricante PRAXAIR e uma pistola TAFA GUN Model 5220, cujos parâmetros estão descritos na Tabela 2.
[041] Tabela 2 - Exemplo de parâmetros de aspersão de revestimentos de níquel e de cobalto
13/24
8/9
| Taxa de alimentação | 76 g/min |
| Canhão | 6” |
| Pressão de oxigênio | 140 +/- 5 psi |
| Vazão de oxigênio | 2055 scfh |
| Pressão de combustível | 133 +/-5 psi |
| Vazão de combustível | 5,2 gph |
| Pressão de nitrogênio - gás de arraste | 50 psi |
| Vazão de nitrogênio - gás de arraste | 10 +/- 1 scfh |
| Pressão de ar comprimido | 116 psi |
| Velocidade do disco alimentador | 5,5 rpm |
| Distância da pistola | 300 mm |
| Inclinação da pistola | 0° |
| Velocidade de deslocamento da pistola | 19000 mm/s |
| Distância entre passes | 5 mm |
| Camada esperada | 0,2 mm |
| Número de Passes | 4 |
[042] Também, se sugere a realização de jateamento abrasivo na superfície do substrato, antes da aplicação do revestimento para aumento da rugosidade superficial e maior adesão do revestimento ao substrato.
[043] A seguir são exibidos alguns resultados que mostram as características de alguns destes revestimentos propostos, bem como a eficiência dos mesmos para o objetivo proposto. A Figura 1 mostra a aplicação de revestimento de nióbio por aspersão térmica HVOF (High Velocity Oxygen Fuel) na superfície de componente.
[044] A Figura 2 mostra uma imagem obtida por microscopia eletrônica de varredura da secção transversal de amostra revestida com nióbio (Figura 2A), com níquel (Figura 2B) e com cobalto (Figura 2C). A partir da Figura 2 observa-se que os revestimentos apresentam uniformidade, baixa presença de defeitos e não apresentam zona de diluição com o substrato (sem fusão do substrato).
[045] Para comprovar o efeito barreira do revestimento foram obtidas curvas tensão deformação em corpos de prova com e sem revestimento de nióbio, com e sem introdução forçada de hidrogênio (introdução de hidrogênio realizada com uso de circuito galvanostático catódico, onde área útil de corpo de prova é exposta a eletrólito contendo íons H+). A comparação do comportamento em tração, a partir das propriedades mecânicas do substrato, revela o efeito barreira do revestimento. O Gráfico “tensão x deformação” abaixo, exibe curvas tensão deformação do substrato de aço API 5CT P110 com revestimento de nióbio por HVOF e sem carregamento de hidrogênio (Figura 3) (curva 2); sem revestimento e com carregamento
14/24
9/9 prévio de hidrogênio (curva 3); com revestimento e com carregamento prévio de hidrogênio (curva 4).
[046] Verifica-se que o material com revestimento e com carregamento de hidrogênio apresenta uma deformação total percentual de aproximadamente 167% maior do que o material sem revestimento, mostrando melhora no comportamento em tração do substrato em presença de hidrogênio. O substrato com revestimento apresenta praticamente as mesmas propriedades mecânicas que o substrato sem presença de hidrogênio, indicando que o revestimento atuou como barreira a entrada de hidrogênio, inibindo a atuação do hidrogênio na fragilização do material.
[047] A presente invenção não limita parâmetros e equipamentos para obtenção dos revestimentos, no entanto a seguir são expostos equipamentos e parâmetros empregados para obtenção dos revestimentos de níquel, cobalto e nióbio expostos na Figura 2 e no Gráfico “tensão x deformação”, como exemplo de parâmetros a serem empregados para obtenção dos revestimentos propostos neste invento.
15/24
1/2
Claims (5)
- Reivindicações1) Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de COMPONENTES A PARTIR DE REVESTIMENTOS POR ASPERSÃO TÉRMICA, caracterizado por compreender como material de revestimento os elementos na forma metálica ou em pó de nióbio, cobalto, alumínio, cromo, titânio, cobalto ou níquel utilizados sozinhos ou em mistura de pós metálicos em quaisquer proporções ou ligas de aço inox em pó constituindo então à base de pó de ferro juntamente com cromo e/ou niquel.
- 2) Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por a mistura dos pós de aspersão compreender um ou mais de um dos seguintes metais: ferro, cromo, vanádio, titânio, molibdênio, ligas de níquel, ligas de cromo, ligas de cobalto e ligas de aço inoxidável.
- 3) Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado por o revestimento ser aplicado na superfície do componente, em sua totalidade, na região em contato com hidrogênio, ou na região que contenha meio onde possa ocorrer evolução de hidrogênio.
- 4) Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica de acordo com as reivindicações 1 - 3, caracterizado por a aspersão térmica ocorrer a partir HvoF (high velocity oxygen fuel), aspersão à plasma, aspersão à arco elétrico, aspersão a chama, aspersão por detonação (D-gun), HvAF (high velocity air fuel) ou processos de aspersão à vácuo.
- 5) Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica de16/242/2 acordo com as reivindicações 1 - 4, caracterizado por o ter uso das superfícies com ou sem a presença de tratamentos prévios como limpeza, preaquecimento, jateamento abrasivo, shot penning, pinturas, aplicação de revestimentos que não sejam revestimentos aspergidos ou aplicação de revestimentos aspergidos para outros fins (múltiplas camadas aspergidas).17/241/3
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102016025088-9A BR102016025088B1 (pt) | 2016-10-26 | Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| BR102016025088-9A BR102016025088B1 (pt) | 2016-10-26 | Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| BR102016025088A2 true BR102016025088A2 (pt) | 2018-05-29 |
| BR102016025088B1 BR102016025088B1 (pt) | 2024-04-16 |
Family
ID=
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Abioye et al. | Effect of carbide dissolution on the corrosion performance of tungsten carbide reinforced Inconel 625 wire laser coating | |
| Zeng et al. | Structure and corrosion behavior of 316L stainless steel coatings formed by HVAF spraying with and without sealing | |
| Zhao et al. | Corrosion mechanism of NiCrBSi coatings deposited by HVOF | |
| Cong et al. | Wear behavior of corroded Al-Al2O3 composite coatings prepared by cold spray | |
| Azimi et al. | Effects of silicon content on the microstructure and corrosion behavior of Fe–Cr–C hardfacing alloys | |
| Zavareh et al. | Analysis of corrosion protection behavior of Al2O3-TiO2 oxide ceramic coating on carbon steel pipes for petroleum industry | |
| Lekatou et al. | Corrosion behaviour of cermet-based coatings with a bond coat in 0.5 M H2SO4 | |
| Nair et al. | Effect of Microstructure on Wear and Corrosion Performance of Thermally Sprayed AlCoCrFeMo High‐Entropy Alloy Coatings | |
| Cinca et al. | Study of stellite-6 deposition by cold gas spraying | |
| Cinca et al. | Structural and properties characterization of stellite coatings obtained by cold gas spraying | |
| Pattnayak et al. | Development of rGO doped alumina-based wear and corrosion resistant ceramic coatings on steel using HVOF thermal spray | |
| Liang et al. | Effect of cermet interlayer on the electrochemical behavior of Cr3C2-NiCr/DLC duplex coating | |
| Shrivastava et al. | Flexural and corrosion behaviour of WC-10Co-4Cr+ Graphene sprayed on textured HSLA-steel | |
| Dong et al. | Degradation behaviour of ZrO2–Ni/Al gradient coatings in molten Zn | |
| Awasthi et al. | Corrosion characteristics of Ni-based Hardfacing alloy deposited on stainless steel substrate by laser cladding | |
| RU2489512C2 (ru) | Способ антикоррозионной обработки детали путем осаждения слоя циркония и/или циркониевого сплава | |
| BR102016025088A2 (pt) | Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica | |
| Zhang et al. | Corrosion resistance of TiAl–Nb coating on 316L stainless steel in liquid zinc | |
| BR102016025088B1 (pt) | Método de prevenção da fragilização por hidrogênio de componentes a partir de revestimentos por aspersão térmica | |
| Verdian et al. | Microstructure formation and properties of HVOF sprayed NiTi coatings prepared from amorphous/nanocrystalline NiTi powders | |
| Kumar et al. | Mitigation of chloride driven stress corrosion cracking susceptibility of 316L austenitic stainless steel using plasma sprayed TiO2 coating | |
| Pascal et al. | Electrochemical Corrosion Behavior of High Temperature Vacuum Brazed WC-Co-NiP Functional Composite Coatings | |
| Tougherghi et al. | Microstructure, Tribological, and Electrochemical Characterization of Hardfacing WC-Ni-Cr on AISI 1045 Carbon Steel Alloy | |
| Boudi et al. | ESEM evaluation of Inconel-625 thermal spray coating (HVOF) onto stainless steel and carbon steel post brine exposure after tensile tests | |
| JP2006111929A (ja) | 溶射用粉末、溶射方法及び溶射皮膜 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| B03A | Publication of a patent application or of a certificate of addition of invention [chapter 3.1 patent gazette] | ||
| B06V | Preliminary requirement: patent application procedure suspended [chapter 6.22 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B07A | Application suspended after technical examination (opinion) [chapter 7.1 patent gazette] | ||
| B09B | Patent application refused [chapter 9.2 patent gazette] | ||
| B12B | Appeal against refusal [chapter 12.2 patent gazette] | ||
| B16A | Patent or certificate of addition of invention granted [chapter 16.1 patent gazette] |
Free format text: PRAZO DE VALIDADE: 20 (VINTE) ANOS CONTADOS A PARTIR DE 26/10/2016, OBSERVADAS AS CONDICOES LEGAIS |