BRPI0513792B1 - Parte para um artigo de equipamento, processo para substituir uma parte, processo para produzir uma parte, artigo contendo uma parte, tubo extrator, processo para produção de um tubo extrator e aparelho para síntese de ureia - Google Patents

Abstract

partes condutoras resistentes à corrosão, e processos de substituição de partes e equipamento utilizando partes condutoras de fluido resistentes à corrosão uma parte de equipamento inclui uma primeira região condutora de fluido, incluindo um primeiro material resistente a corrosão, e uma segunda região condutora de fluido incluindo um segundo material. a primeira região e a segunda região são unidas direta e indiretamente por soldagem no estado sólido, para formar uma parte condutora de fluido unitária. um processo para substituir pelo menos uma parte condutora de fluido de equipamento é descrito, em que uma parte substituta é proporcionado, que inclui uma primeira região condutora de fluido, incluindo um primeiro material resistente a corrosão, e uma segunda região condutora de fluido incluindo um segundo material. o segundo material é substancialmente idêntico ao material de uma região do equipamento, na qual é montada a parte substituta. as primeira e segunda regiões são unidas direta ou indiretamente por soldagem no estado sólido, para formar uma parte condutora de fluido substituta unitária. a parte substituta é fixada no equipamento, por um processo compreendendo soldagem por fusão do segundo material, da segunda região da parte substituta, no material substancialmente idêntico da região de montagem do equipamento.

Description

(54) Título: PARTE PARA UM ARTIGO DE EQUIPAMENTO, PROCESSO PARA SUBSTITUIR UMA PARTE, PROCESSO PARA PRODUZIR UMA PARTE, ARTIGO CONTENDO UMA PARTE, TUBO EXTRATOR, PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM TUBO EXTRATOR E APARELHO PARA SÍNTESE DE UREIA (51) Int.CI.: B01J 19/02; F28F 11/00; F28F 19/06; F28F 9/18 (30) Prioridade Unionista: 02/08/2004 US 60/598,228, 18/02/2005 US 11/061,355 (73) Titular(es): ATI PROPERTIES LLC (72) Inventor(es): RICHARD C. SUTHERLIN; BRETT J. HERB; RONALD A. GRAHAM (85) Data do Início da Fase Nacional: 25/01/2007

PARTE PARA UM ARTIGO DE EQUIPAMENTO, PROCESSO

PARA SUBSTITUIR UMA PARTE, PROCESSO PARA PRODUZIR UMA PARTE, ARTIGO CONTENDO UMA PARTE, TUBO EXTRATOR, PROCESSO PARA PRODUÇÃO DE UM TUBO EXTRATOR E APARELHO PARA SÍNTESE DE UREIA

ANTECEDENTES DA TECNOLOGIA

CAMPO DA TECNOLOGIA

A presente descrição é dirigida a partes condutoras de fluido resistente a corrosão, e a equipamento incluindo uma ou mais dessas partes. A presente descrição é também dirigida a processos de substituição de uma ou mais partes condutoras de fluido, de um artigo de equipamento, com partes condutoras de fluido resistentes a corrosão, aperfeiçoadas. A presente descrição é ainda dirigida a artigos multicamada trabalháveis a frio, dos quais partes condutoras de fluido resistentes a corrosão podem ser formadas.

DESCRIÇÃO DOS ANTECEDENTES DA TECNOLOGIA

Vários processos e equipamentos industriais operam em pressões e temperaturas muito altas. Por exemplo, por todo o mundo, o processo em escala industrial para síntese de uréia envolve a reação de amônia e dióxido de carbono em reatores a altas pressões, a temperaturas superiores a 150°C (302°F) e pressões de aproximadamente 150 bar (15,0 MPa) . O processo é bem conhecido e descrito, por exemplo, nas patentes U.S. 4.210.600, 4.899.813, 6.010.669 e 6.412.684. No processo, amônia, que está geralmente em excesso, e dióxido de carbono são reagidos em um ou mais reatores, obtendo-se como produtos finais uma solução aquosa contendo uréia, carde 30/10/2017, pág. 7/105 bamato de amônio não transformado em uréia, e o excesso de amônia usada na síntese.

As condições mais corrosivas, durante a síntese de uréia, ocorrem quando o carbamato de amônio está nas suas concentração e temperatura mais altas. Embora essas condições ocorram na etapa mais crítica no processo, apenas relativamente poucos materiais podem suportar as condições sem experimentar uma corrosão significativa, o que pode provocar falha no equipamento. Os materiais, dos quais o equipamento para síntese de uréia tem sido fabricado, incluíram em parte, com o tempo, aço inoxidável AISI 316L, aço inoxidável INOX 25/22/2 Cr/Ni/Mo, chumbo, aço inoxidável Safurex® e zircônio.

Quando o processo de síntese de uréia foi primeiro desenvolvido, aços inoxidáveis de austenita - ferrita grau de uréia e outros graus proprietários de aço inoxidável foram usados. O equipamento de síntese inclui um extrator, tendo um atado de tubos verticais, no qual o meio de processo de uréia é decomposto e condensado. O meio de processo de uréia escoa pelo volume interno dos tubos, enquanto que vapor saturado circula e se condensa na parte externa dos tubos. O vapor de condensação proporciona a energia necessária para decompor o excesso de amônia e carbamato de amônio, dentro dos tubos, em uréia e água. O espaçamento dos tubos no extrator é mantido por folhas tubulares, que incluem furos circulares, por meio dos quais passam os tubos, e os tubos individuais são unidos a uma superfície das folhas tubulares por soldas resistentes mecanicamente.

de 30/10/2017, pág. 8/105

Poucos materiais podem suportar as condições internas e externas às quais são submetidos os tubos extratores, sem experimentar corrosão e/ou erosão significativa(s) com o tempo. A resistência a corrosão de aços inoxidáveis usados nos tubos extratores é bem dependente de se a solução de uréia nos tubos está uniforme e tranqüilamente distribuída nas superfícies dos tubos, de modo a apassivar o aço inoxidável (a solução proporciona uma parte do oxigênio apassivante). Se as superfícies internas dos tubos não forem molhadas inteira e continuamente, o aço inoxidável vai corroer. Desse modo, se a unidade de processamento for operada a uma condição de estado constante e a uma capacidade relativamente alta, os tubos de aço inoxidável vão comportar-se adequadamente. Se a unidade for operada a uma menor capacidade, no entanto, a distribuição do meio de processo de uréia, nos tubos extratores, pode ser desuniforme ou os tubos podem incluir superfícies internas não molhadas, que não são totalmente apassivadas, resultando em corrosão. Desse modo, não se verificou que os aços inoxidáveis atualmente disponíveis sejam materiais de tubos extratores confiáveis, para uso no processo de síntese de uréia.

Para abordar os problemas de corrosão experimentados com os aços inoxidáveis, há mais de 30 anos desenvolveuse equipamento para síntese de uréia fabricado de titânio. Nesse projeto, extrator blindado com titânio inclui tubos de titânio sólido ligados a folhas tubulares com blindagem de titânio. Quando esse projeto foi colocado em uso, os tubos extratores dispostos verticalmente foram submetidos a corrode 30/10/2017, pág. 9/105 são e erosão, em uma região nas vizinhanças das soldas resistentes, fundindo os tubos nas folhas de tubos extratores. A erosão e a corrosão foram também verificadas em um comprimento de 1 metro (39,4 in) dos tubos. O carbamato de amônio fica nas suas concentração e temperatura mais altas e se decompõe e se condensa nessa região, e considera-se que as erosão / corrosão ocorrem em virtude da variação brusca na direção do fluido, colisão de fluido, ou evaporação repentina nessa região. Após identificação da propensão de corrosão / erosão dos tubos extratores de titânio, o equipamento foi reprojetado, de modo que as unidades extratoras possam ser movimentadas rapidamente de extremidade a extremidade, propiciando, desse modo, que erosão / corrosão ocorram em ambas as extremidades dos tubos extratores, antes da necessidade da substituição dos tubos. Embora isso quase que dobre a vida útil dos tubos extratores, não foi uma solução permanente para os problemas de corrosão das unidades, e muitas das unidades de processamento de uréia, fabricadas com tubos extratores de titânio, têm experimentado algum grau de problemas de erosão / corrosão.

Para abordar ainda mais os problemas de erosão e corrosão experimentados nos tubos extratores de uréia, foram

introduzidos	tubos	extratores	fabricados	por	uso	de zircô-
nio, como descrito	na patente	U.S. 4.899.	813.	Em	virtude do
zircônio ser	mais	caro do que	titânio e	aço	inoxidável, os

tubos extratores equipados com zircônio primitivos foram projetados para incluir um tubo externo de aço inoxidável (geralmente, de espessura mínima de 2 mm - 0,8 in) e um rede 30/10/2017, pág. 10/105 vestimento interno tubular relativamente fino de zircônio (geralmente, de espessura mínima de 0.7 mm - 0,03 in), ligados mecanicamente (encaixe preciso) dentro do tubo de aço inoxidável. A ligação mecânica, necessária para reter o revestimento de zircônio no lugar, foi obtida por expansão do diâmetro interno do revestimento de zircônio, de modo a encaixar-se precisamente dentro do tubo externo de aço inoxidável. O tubo externo de aço inoxidável da tubulação de camada dupla de encaixe preciso resultante proporciona resistência mecânica e também reduz os custos da tubulação relativos à tubulação de zircônio sólido. O revestimento de zircônio relativamente fino proporciona uma resistência a corrosão aperfeiçoada. Zircônio foi selecionado para essa aplicação, porque apresenta excelente resistência a corrosão em meios físicos de alta temperatura, alta pressão, altamente corrosivos.

A tubulação extratora de camada dupla de encaixe preciso de aço inoxidável / zircônio foi fabricada sob condições rigorosas, para garantir melhor um encaixe mecânico muito apertado. Não obstante, a ligação mecânica das camadas provou ser uma fonte de contratempos nos tubos intencionados para longos tempos de vida útil. Em virtude da ausência de uma ligação metalúrgica entre o revestimento de zircônio resistente a corrosão e o tubo externo de aço inoxidável, existia um ligeiro vão entre o revestimento interno de zircônio e o tubo externo de aço inoxidável. Esse vão, em parte, resultou das diferentes propriedades mecânicas e físicas de zircônio e aços inoxidáveis. Por exemplo, os materiais de 30/10/2017, pág. 11/105 têm coeficientes de expansão térmica muito diferentes e, quando aquecidos, o aço inoxidável vai expandir a um maior grau do que o zircônio. Também, em virtude das propriedades dissimilares dos materiais, não podem ser soldados conjuntamente por fusão, e pode ser necessário remover uma parte do revestimento de zircônio da extremidade do tubo extrator, para soldar por fusão o tubo na folha tubular de aço inoxidável. Independentemente de como foram fabricados corretamente os tubos de aço inoxidável e os revestimentos de zircônio e de que como corretamente foram encaixados mecanicamente, verificou-se que com o tempo o meio de processo de uréia corrosivo foi capaz de infiltrar-se no pequeno vão, entre o aço inoxidável e o zircônio, resultando em corrosão na fenda e, finalmente, penetração do tubo externo de aço inoxidável. Em alguns extratores de uréia tendo esse projeto, os tubos começaram a falhar por essa razão, requerendo parada do equipamento de síntese de uréia, para reparar o problema, e resultando em custos de manutenção substanciais.

Ainda outro desenvolvimento recente é um projeto para atados de tubos extratores para síntese de uréia, incluindo tubos extratores de zircônio sólido, folhas tubulares com blindagem de zircônio e uma camada de blindagem ligada por explosivo em todas as superfícies molhadas internas. No entanto, em vista do custo do equipamento de síntese de uréia, é, tipicamente, mais barato reparar as partes corroídas do equipamento existente do que substituir o equipamento esse novo projeto resistente a corrosão. Ainda que a substituição de partes possa ser uma opção efetiva em custo, de 30/10/2017, pág. 12/105 para equipamento extrator, incluindo tubos extratores de zircônio sólido, folhas tubulares com blindagem de zircônio e uma blindagem de zircônio nas superfícies molhadas, seria vantajoso se as unidades extratoras, com blindagem de titânio, pudessem ser fabricadas com tubos extratores tendo resistência a corrosão aperfeiçoada. Isso é porque as unidades extratoras com blindagem de titânio tendem a ser significativamente mais baratas de produzir do que as unidades com blindagem de zircônio.

Conseqüentemente, seria vantajoso proporcionar um projeto aperfeiçoado para tubos extratores de equipamento de síntese de uréia. Também seria vantajoso proporcionar um processo de adaptação dos extratores existentes para equipamento de síntese de uréia a uma forma de tubos extratores substitutos resistentes a corrosão, utilizando ainda as folhas tubulares existentes para os extratores.

Mais genericamente, seria vantajoso proporcionar um projeto aperfeiçoado para partes condutoras de fluidos resistentes a corrosão, para artigos de equipamento, operando sob condições promotoras de corrosão. Além das unidades extratoras de equipamento de síntese de uréia, esses artigos de equipamento incluem, por exemplo, outro equipamento de processamento químico, unidades de condensação, e equipamento de troca térmica. Também seria vantajoso proporcionar um processo de adaptação de partes desgastadas e/ou propensas a corrosão de equipamento com partes substitutas resistentes a corrosão, em que as partes substitutas são fabricadas de materiais resistentes a corrosão, tais como, por exemplo, zirde 30/10/2017, pág. 13/105 cônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio e aços inoxidáveis.

SUMÁRIO

Para proporcionar as vantagens mencionadas acima, de acordo com um aspecto da presente descrição, um primeiro processo para substituir pelo menos uma parte condutora de fluido de um artigo de equipamento, tendo uma região de montagem, é proporcionado. O primeiro processo inclui proporcionar uma parte substituta, compreendendo uma primeira região condutora de fluido, incluindo um primeiro material resistente a corrosão, e uma segundo região condutora de fluido, incluindo um segundo material, que é idêntico ou substancialmente idêntico a um material da região de montagem. A primeira região e a segunda região são uma de unidas direta e indiretamente por soldagem no estado sólido, de modo a formar uma parte substituta condutora de fluido unitária. A parte substituta é fixada no artigo de equipamento por um processo, compreendendo a fixação do segundo material da segunda região da parte substituta na região de montagem do artigo de equipamento.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a parte substituta é selecionada de uma parte moldada cilindricamente, um tubo, um cano, um bocal, uma cabeça de barras de conexão, um conector de tubo, um conector de cano, um tubo extrator, um tubo de trocador de calor e uma parte condutora de fluido.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, o artigo de equipamento é uma unidade de exde 30/10/2017, pág. 14/105 tração de equipamento de síntese de uréia, a parte substituta é um tubo extrator, e a região de montagem é uma região de uma folha de tubos extratores.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a parte substituta é fixada no artigo de equipamento por um processo, incluindo soldagem do segundo material da segunda região, da parte substituta, na região de montagem do artigo de equipamento. Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a fixação do segundo material da segunda região na região de montagem é conduzida usando, por exemplo, uma técnica de soldagem, selecionada de soldagem autógena e soldagem por fusão usando um metal de enchimento.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a soldagem no estado sólido da primeira região de uma de, direta e indiretamente, à segunda região envolve uma técnica de soldagem no estado sólido selecionada de soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a primeira região é de um material único e a segunda região é de um material único, Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio. Em determinadas modalidade 30/10/2017, pág. 15/105 des não limitantes do primeiro processo, o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio, ligas de titânio, e aço inoxidável.

Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, a segunda região inclui uma camada interna de um material resistente a corrosão, e uma camada externa do segundo material. Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, um processo compreendendo fusão da camada interna e da camada externa forma a segunda região. Um exemplo não limitante de uma técnica, que pode ser usada para fundir as camadas interna e externa, é a ligação por extrusão. Em determinadas modalidades não limitantes do primeiro processo, ligando-se metalurgicamente a camada interna e a camada externa da segunda região forma-se a segunda região. Esse processo de ligação metalúrgica pode incluir, por exemplo, execução de pelo menos uma técnica de ligação metalúrgica selecionada de ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga. Em determinadas modalidades não limitantes, a camada interna é de um material selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio, e a camada externa é de um material selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.

De acordo com outra modalidade não limitante do primeiro processo, o artigo de equipamento é uma unidade extratora de equipamento de síntese de uréia, a parte substituta é um tubo extrator, a região de montagem é uma região de folha tubular, a primeira região da parte substituta é de 30/10/2017, pág. 16/105 zircônio, e a segunda região da parte substituta compreende uma camada interna de um material selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio, e uma camada externa de um material selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.

Em determinadas modalidades do primeiro processo, o artigo de equipamento é uma unidade extratora de artigo de equipamento, a parte substituta é um tubo extrator, a região de montagem é uma região de folha tubular, a primeira região da parte substituta é zircônio, e a segunda região da parte substituta compreende uma camada interna de um material selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio, e uma camada externa de um material selecionado de titânio e ligas de titânio. Em determinadas dessas modalidades, a camada interna é ligada metalurgicamente à camada externa por um processo que pode incluir, por exemplo, pelo menos uma técnica selecionada de ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga. Em determinadas dessas modalidades, uma região de solda, formada por soldagem no estado sólido da primeira região, direta ou indiretamente, na segunda região, é substancialmente isenta de ligas, combinando o primeiro material e o segundo material. Nas modalidades nas quais a primeira região é soldada indiretamente no estado sólido à segunda região, pelo menos um terceiro material pode ser disposto intermediário entre a primeira região e a segunda região. Esse pelo menos um terceiro material pode ser selecionado de, por exemplo, titâde 30/10/2017, pág. 17/105 nio, ligas de titânio, vanádio, ligas de vanádio, tântalo, ligas de tântalo, háfnio, ligas de háfnio, nióbio e ligas de nióbio.

De acordo com outro aspecto da presente descrição, um segundo processo é proporcionado. O segundo processo é para substituir um tubo extrator em um extrator de uma unidade de síntese de uréia com um tubo extrator substituto. O segundo processo inclui proporcionar um tubo extrator substituto, compreendendo uma primeira região condutora de fluido, incluindo um primeiro material resistente a corrosão, e uma segunda região condutora de fluido, incluindo um segundo material, que é um idêntico e substancialmente idêntico a um material do qual a folha tubular do extrator é construída. A primeira região e a segunda região são, direta ou indiretamente, unidas por soldagem no estado sólido, para formar uma parte substituta condutora de fluido unitária. Para fixar o tubo extrator substituto no extrator, o segundo material da segunda região é soldada no material idêntico ou substancialmente idêntico da folha tubular. Esse processo de soldagem pode ser, por exemplo, uma técnica de soldagem por fusão, selecionada de soldagem autógena e soldagem usando um metal de enchimento.

Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo, o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material, selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio. Os exemplos não limitantes de possíveis ligas de zircônio incluem Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys. Em dede 30/10/2017, pág. 18/105 terminadas modalidades não limitantes do segundo processo, o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.

Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo, a soldagem no estado sólido da primeira região, direta ou indiretamente, na segunda região é conduzida por uma técnica de soldagem no estado sólido, selecionada de soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, incluindo soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica. Em determinadas modalidades do segundo processo, a região da solda, formada por soldagem no estado sólido da primeira região, direta ou indiretamente, na segunda região, é substancialmente isenta de ligas do primeiro material resistente a corrosão e do segundo material.

Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo, a primeira região do tubo extrator substituto é de um material único, e a segunda região é de um material único. Alternativamente, em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo, a segunda região compreende uma camada interna de um material resistente a corrosão e uma camada externa do segundo material. Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo alternativo, a segunda região é formada por ligação por extrusão, de modo que a camada interna e a camada externa da segunda região são fundidas. Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo alternativo, a segunda região compreende de 30/10/2017, pág. 19/105 uma camada interna, de um material selecionado de zircônio e ligas de zircônio, e uma camada externa, de um material selecionado de titânio e ligas de titânio.

Em determinadas modalidades não limitantes do segundo processo, a primeira região é soldada no estado sólido indiretamente à segunda região, de modo que pelo menos um terceiro material é disposto intermediário entre a primeira região e a segunda região. Os exemplos não limitantes do pelo menos um terceiro material, disposto intermediário entre a primeira região e a segunda região, nessas modalidades não limitantes, incluem vanádio, ligas de vanádio, tântalo, li-

gas de tântalo,	háfnio,	ligas	de	háfnio, nióbio e	ligas de
nióbio.
De acordo com	mais	um	outro aspecto da	presente
descrição, uma	primeira	parte	para um tubo externo de aço

inoxidável é proporcionada. A primeira parte inclui uma primeira região condutora de fluido, incluindo um primeiro material resistente a corrosão, e uma segunda região condutora de fluido, incluindo um segundo material. A primeira região e a segunda região são uma de unidas, direta e indiretamente, por soldagem no estado sólido, para formar uma parte condutora de fluido unitária. A primeira parte pode ser, por exemplo, uma parte substituta de uma parte original para o artigo de equipamento. Os exemplos não limitantes de possíveis formas, nas quais a primeira parte pode ser proporcionada, incluem uma parte de forma cilíndrica, um tubo, um cano, um bocal, uma cabeça de barras de conexão, um conector de tubo, um conector de cano, um tubo extrator, um tubo de de 30/10/2017, pág. 20/105 trocador de calor e uma parte condutora de fluido. Os exemplos não limitantes do artigo de equipamento incluem um equipamento de processamento químico, uma unidade extratora, uma unidade de condensação e um trocador de calor.

Os exemplos não limitantes de tecnologias de soldagem no estado sólido, que podem ser usadas para soldar no estado sólido, direta e indiretamente, a primeira região à segunda região da primeira parte, incluem soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica. Em determinadas modalidades não limitantes da primeira parte, o primeiro material resistente a corrosão é um material selecionado de ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio. Os exemplos não limitantes de possíveis ligas de zircônio são Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys (graus de zircônio para usos nucleares). Também, em determinadas modalidades não limitantes da primeira parte, o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio, ligas de titânio e aço inoxidável.

Em determinadas modalidades não limitantes da primeira parte, a primeira região é soldada no estado sólido indiretamente à segunda região, de modo que pelo menos um terceiro material é disposto intermediário entre a primeira região e a segunda região. Os exemplos não limitantes do pelo menos um terceiro material, disposto intermediário entre a primeira região e a segunda região, nessas modalidades não de 30/10/2017, pág. 21/105 limitantes, incluem vanádio, ligas de vanádio, tântalo, ligas de tântalo, háfnio, ligas de háfnio, nióbio e ligas de nióbio.

Em determinadas modalidades não limitantes, a segunda região inclui uma camada interna de um material resistente a corrosão, e uma camada externa do segundo material. Em determinadas modalidades não limitantes, a segunda região da primeira parte inclui uma camada interna, de um material selecionado de zircônio e ligas de zircônio, e uma camada externa, de um material selecionado de titânio e ligas de titânio. As camadas interna e externa da segunda região podem ser, por exemplo, ligadas metalurgicamente, direta ou indiretamente, entre elas. Em uma modalidade, as camadas interna e externa são ligadas metalurgicamente diretamente, por um processo selecionado de ligação por extrusão (coextrusão), ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga. Em determinadas modalidades, a ausência de qualquer camada de interdifusão substancial, formada entre as camadas interna e externa ligadas metalurgicamente diretamente, permite que o artigo seja facilmente trabalhado a frio, durante o processo de fabricação da parte condutora de fluido.

De acordo com um outro aspecto da presente descrição, um terceiro processo é proporcionado. O terceiro processo é para substituir um tubo extrator, em um extrator de uma unidade de síntese de uréia, com um tubo extrator substituto. O terceiro processo inclui substituir um tubo extrator existente da unidade de síntese de uréia com um tubo exde 30/10/2017, pág. 22/105 trator resistente a corrosão, tendo o projeto da primeira parte descrita acima.

De acordo com ainda um outro aspecto da presente descrição, um primeiro artigo de equipamento é proporcionado. O artigo de equipamento inclui uma parte tendo o projeto da primeira parte. De acordo com determinadas modalidades não limitantes, o primeiro artigo de equipamento é um de um equipamento de processamento químico, uma unidade extratora, uma unidade de condensação e um trocador de calor. Também, de acordo com determinadas modalidades não limitantes, a primeira parte incluída no primeiro artigo de equipamento é uma de uma parte de forma cilíndrica, um tubo, um cano, um bocal, uma cabeça de barras de conexão, um conector de tubo, um conector de cano, um tubo extrator, um tubo de trocador de calor e uma parte condutora de fluido.

De acordo com um outro aspecto da presente descrição, um quarto processo é proporcionado. O quarto processo é para preparar uma parte condutora de fluido, compreendendo uma camada interna, de um material resistente a corrosão, circundando uma passagem de condução de fluido, e uma camada externa de um material diferente. Em determinadas modalidades do quarto processo, a parte condutora de fluido é formada de um artigo, incluindo uma primeira camada de zircônio ou liga de zircônio, que é diretamente ligada metalurgicamente a uma camada de titânio ou uma liga de titânio, e em que não existe qualquer camada de interdifusão significativa, entre as primeira e segunda camadas ligadas.

De acordo com mais um outro aspecto da presente de 30/10/2017, pág. 23/105 descrição, um quinto processo é proporcionado. O quinto processo é para substituição de pelo menos uma parte condutora de fluido, de um artigo de equipamento tendo uma região de montagem. O quinto processo inclui proporcionar uma parte condutora de fluido substituta, compreendendo uma camada interna, de um primeiro material resistente a corrosão, circundando uma passagem condutora de fluido pela parte condutora de fluido, e uma camada externa de um segundo material. A camada interna é uma de ligadas, direta e indiretamente, metalurgicamente à camada externa. Os exemplos não limitantes de técnicas, que podem ser usadas para ligar metalurgicamente, direta ou indiretamente, as camadas no quinto processo, incluem ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga.

Em determinadas modalidades do quinto processo, a parte substituta é fixada no artigo de equipamento por um processo, compreendendo fixar a camada externa da parte substituta na região de montagem do artigo de equipamento. Os exemplos não limitantes de processos, úteis para fixar a camada externa na região de montagem, no quinto processo, incluem soldagem, soldagem por fusão, soldagem autógena, e soldagem por fusão usando um metal de enchimento. Em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, a região de montagem inclui um terceiro material, que é um idêntico e substancialmente idêntico ao segundo material da parte substituta, e fixar a parte substituta no artigo de equipamento inclui fixar uma região da camada externa no terceiro material da região de montagem.

de 30/10/2017, pág. 24/105

A parte condutora de fluido do quinto processo mencionado acima pode ser selecionada de, por exemplo, parte de forma cilíndrica, um tubo, um tubo extrator, um tubo de trocador de calor, um cano e um bocal. Também, em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, o primeiro material resistente a corrosão é selecionado de zircônio e ligas de zircônio (tais como, por exemplo, Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys). Também, em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.

Em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, a camada interna e a camada externa são uma de ligadas, direta e indiretamente, por um processo incluindo pelo menos uma técnica selecionada do grupo consistindo de ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga. Também, em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, nenhuma camada de interdifusão substancial é produzida, quando se liga metalurgicamente, direta e indiretamente, as camadas interna e externa. Nesse caso, a parte resultante pode ser facilmente trabalhada a frio, tal como por uso de estiramento a frio ou redução de tubo a frio.

Em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo apresentado acima, o artigo de equipamento é uma unidade extratora do equipamento de síntese de uréia, a parte substituta é um tubo extrator, e a região de montagem é uma região de uma folha tubular. Também, em determinadas de 30/10/2017, pág. 25/105 modalidades não limitantes do quinto processo, o artigo de equipamento é uma unidade extratora de equipamento de síntese de uréia, a parte substituta é um tubo extrator, a região de montagem é uma região de uma folha tubular, a camada interna da parte substituta é selecionada de zircônio e uma liga de zircônio, e a camada externa da substituição é selecionada de titânio e ligas de titânio.

Em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, a fixação da parte substituta no artigo de equipamento inclui soldagem por fusão de uma região, do segundo material da camada externa, no terceiro material da região de montagem, de modo que a região da solda assim formada é substancialmente isenta de ligas tendo resistência à corrosão significativamente reduzida, em relação ao primeiro material e ao segundo material.

Em determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, a camada interna é diretamente ligada metalurgicamente na camada externa. Em outras determinadas modalidades não limitantes do quinto processo, a camada interna é indiretamente ligada metalurgicamente na camada externa, de modo que pelo menos uma camada, compreendendo um terceiro material, que é diferente do primeiro material e do segundo material, é disposta intermediária entre a camada interna e a camada externa.

De acordo com mais um outro aspecto da presente descrição, um sexto processo é proporcionado. O sexto processo é para substituir um tubo extrator, em um extrator de uma unidade de síntese de uréia, com um tubo extrator subsde 30/10/2017, pág. 26/105 tituto. O sexto processo inclui proporcionar um tubo extrator substituto, incluindo uma camada interna, de um primeiro material resistente a corrosão, circundando uma passagem condutora de fluido pelo tubo extrator, e uma camada externa de um segundo material, em que a camada interna é uma de ligadas, direta e indiretamente, metalurgicamente à camada externa, e em que o segundo material é um de idêntico e substancialmente idêntico, ligado a um material, do qual uma folha tubular do extrator é construída. O segundo material da camada externa é fixado no material idêntico ou substancialmente idêntico da folha tubular.

Em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado de zircônio e ligas de zircônio (tais como, por exemplo, Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys). Em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, o segundo material é selecionado de titânio e ligas de titânio.

De acordo com determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, a fixação do segundo material da camada externa ao material idêntico ou substancialmente idêntico da folha tubular compreende soldagem do segundo material da camada externa no material substancialmente idêntico da folha tubular. Os exemplos não limitantes de técnicas de soldagem, que podem ser usadas, incluem soldagem autógena e soldagem por fusão usando um metal de enchimento. Em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, a região da solda, formada por soldagem do segundo matede 30/10/2017, pág. 27/105 rial da camada externa no material idêntico ou substancialmente idêntico, é substancialmente isenta de ligas, tendo resistência a corrosão significativamente reduzida relativa ao segundo material.

Em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, a camada interna e a camada externa do tubo extrator são uma de ligadas metalurgicamente, direta e indiretamente, por um processo, incluindo pelo menos uma técnica selecionada de ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga. Também, em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, a camada interna é diretamente ligada metalurgicamente à camada externa, e, em determinadas modalidades, nenhuma camada de interdifusão substancial é produzida, quando a camada interna é ligada metalurgicamente à camada externa. Em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, a camada interna é indiretamente ligada metalurgicamente à camada externa, de modo que pelo menos uma camada, compreendendo um material, que é diferente do primeiro material e do segundo material, é disposta intermediária entre a camada interna e a camada externa.

De acordo com mais um outro aspecto da presente descrição, uma segunda parte para um artigo de equipamento é proporcionada. A segunda parte é selecionada de um tubo extrator e um tubo de trocador de calor, e inclui uma camada interna, de um primeiro material resistente a corrosão, circundando uma passagem condutora de fluido pela parte condutora de fluido, e uma camada externa de um segundo material, de 30/10/2017, pág. 28/105 e em que a camada interna é uma de ligadas, direta e indiretamente, metalurgicamente à camada externa. A segunda parte pode ser uma de uma parte substituta e uma parte original para o artigo de equipamento. No caso no qual a segunda parte é um tubo extrator, o artigo de equipamento pode ser, por exemplo, uma unidade extratora para o equipamento de síntese de uréia.

Como descrito, na segunda parte, a camada interna é uma de ligadas, direta e indiretamente, metalurgicamente à camada externa. Os exemplos não limitantes de técnicas, que podem ser usadas para ligar, direta e indiretamente, metalurgicamente as camadas, incluem ligação por extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga.

Em determinadas modalidades não limitantes da segunda parte, a camada interna da segunda parte é diretamente ligada metalurgicamente à camada externa. Em determinadas dessas modalidades, nenhuma camada de interdifusão substancial existe entre as camadas interna e externa diretamente ligadas metalurgicamente, o que permite que a parte resultante seja facilmente trabalhada a frio, tal como, por exemplo, estiramento a frio ou redução de tubo a frio. Em ainda outras modalidades não limitantes da segunda parte, a camada interna é indiretamente ligada metalurgicamente à camada externa, de modo que pelo menos uma camada, incluindo um terceiro material, que é diferente dos primeiro e segundo materiais, é disposto intermediário entre a camada interna e a camada externa.

de 30/10/2017, pág. 29/105

De acordo com mais outro aspecto da presente descrição, um sétimo processo é proporcionado. O sétimo processo é para a produção de uma parte condutora de fluido, compreendendo uma camada interna, de um primeiro material resistente a corrosão, circundando uma passagem condutora de fluido pela parte condutora de fluido, e uma camada externa de um segundo material. O sétimo processo inclui ligação metalúrgica das camadas interna e externa, sem produzir qualquer camada de interdifusão substancial entre as camadas interna e externa.

Em determinadas modalidades do sétimo processo, a parte produzida por ligação metalúrgica das camadas interna e externa pode ser facilmente trabalhada a frio, e, nesses casos, o processo pode incluir ainda trabalho a frio da parte intermediária. Os exemplos não limitantes de possíveis técnicas, que podem ser usadas para trabalho a frio da parte, incluem estiramento a frio, redução de tubo a frio, laminação de tubo com cilindros internos e externos, e formação em escoamento.

Em determinadas modalidades não limitantes do sétimo processo, o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado de zircônio e ligas de zircônio (tais como, por exemplo, Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys). Também, em determinadas modalidades não limitantes do sexto processo, o segundo material é selecionado de titânio e ligas de titânio.

De acordo com um outro aspecto adicional da prede 30/10/2017, pág. 30/105 sente descrição, um oitavo processo é proporcionado. O oitavo processo é para substituição de um tubo extrator em um extrator de uma unidade de síntese de uréia com um tubo extrator substituto. O oitavo processo inclui a substituição de um tubo extrator existente da unidade de síntese de uréia com um tubo extrator resistente a corrosão, tendo o projeto da segunda parte.

De acordo com um outro aspecto da presente descrição, um artigo de equipamento é proporcionado, em que o artigo de equipamento inclui a segunda parte. Os exemplos não limitantes do artigo de equipamento incluem um equipamento de processamento químico, uma unidade extratora, uma unidade de condensação e um trocador de calor.

A leitor vai considerar os detalhes e vantagens mencionados acima, bem como outros, por consideração da descrição detalhada apresentada a seguir de determinadas modalidades não limitantes dos processos, artigos e partes da presente descrição. O leitor também pode compreender essas outras vantagens e detalhes, por condução do uso dos processos, artigos e partes aqui descritos.

BREVE DESCRIÇÃO DOS DESENHOS

Os aspectos e vantagens dos processos podem ser melhor entendidos por referência aos desenhos em anexo, descritos a seguir.

A Figura 1 ilustra uma modalidade de um tubo extrator de acordo com a presente descrição, em que o tubo inclui uma primeira região condutora de fluido, fabricada de zircônio e unida por soldagem em inércia, ou outra técnica de 30/10/2017, pág. 31/105 de soldagem no estado sólido, a uma segunda região condutora de fluido, fabricada de titânio.

A Figura 2 ilustra uma disposição para montagem do tubo extrator da Figura 1 em uma superfície de blindagem de titânio de uma folha de tubo extrator e que inclui o uso de uma extremidade de tubo condutor de fluido multicamada.

A Figura 3 ilustra esquematicamente uma concretização de um processo para fabricar uma parte condutora de fluido multicamada.

A Figura 4 ilustra esquematicamente uma extremidade de um tarugo bicamada soldado, produzido como um artigo intermediário no processo da Figura 3.

A Figura 5 ilustra uma disposição para montagem de uma modalidade de tubo extrator, incluindo um tubo multicamada de acordo com a presente descrição, em uma superfície de blindagem de titânio de uma folha de tubo extrator.

A Figura 6 ilustra amostras seccionadas e não seccionadas de uma seção de tubo de zircônio, que foi soldado em inércia a uma seção de tubo de titânio.

A Figura 7 ilustra duas amostras de uma seção de tubo de zircônio soldadas em inércia em uma seção de tubo de titânio, e em que o tubo condutor de fluido de zircônio ; titânio foi trabalhado à máquina para remover rebarbas.

A Figura 8 é uma fotografia de uma seção transversal de uma interface de solda de zircônio em titânio na parede de tubo de uma amostra soldada em inércia.

A Figura 9 é uma vista em grande aumento da interface de solda mostrada na Figura 8.

de 30/10/2017, pág. 32/105

A Figura 10 é uma imagem de grande aumento de uma parte da região de interface de solda mostrada na Figura 9.

As Figuras 11 e 12 são representações esquemáticas de etapas de uma modalidade de um processo de acordo com a presente descrição, para fabricar uma parte ou seção de parte condutora de fluido multicamada.

A Figura 13 ilustra uma vista pela extremidade de um tarugo bicamada soldado, produzido como um artigo intermediário em uma das etapas do processo incluídas na Figura

12.

A Figura 14 é uma fotomicrografia da região de ligação metalúrgica de um tubo multicamada tratado termicamente, produzido por uma modalidade de um processo de acordo com a presente descrição.

DESCRIÇÃO DETALHADA DE DETERMINADAS MODALIDADES

Determinadas modalidades proporcionadas na presente descrição incluem partes condutoras de fluido resistentes a corrosão, equipamento incluindo uma ou mais dessas partes, e processos para substituir partes condutoras de fluido de equipamento sujeito a condições corrosivas e/ou erosivas, com partes substitutas condutoras de fluido resistentes a corrosão. Os exemplos do fluido incluem um gás, um líquido ou uma mistura gás / líquido. As modalidades não limitantes dessas partes incluem, por exemplo, partes tendo formas cilíndricas ou outras, tubos, canos, bocais, cabeças de barras de conexão, conectores de tubos, conectores de canos e outras partes condutoras de fluido. Determinadas modalidades não limitantes das partes condutoras de fluido incluem pelo de 30/10/2017, pág. 33/105 menos uma primeira região condutora de fluido, fabricada de pelo menos um material resistente a corrosão, tais como, por exemplo, zircônio, titânio, tântalo, nióbio, ligas de quaisquer desses metais, ou outro metal ou liga resistente a corrosão. As partes também incluem pelo menos uma segunda região condutora de fluido, incluindo um material que é composicionalmente idêntico ou composicionalmente substancialmente idêntico ao material do qual uma região de montagem existente do equipamento, no qual a parte vai ser montada, é formada. A primeira região resistente a corrosão é unida, direta ou indiretamente, à segunda região por soldagem no estado sólido, para formar uma parte condutora de fluido unitária, tal como, por exemplo, um tubo ou um cano. Essa parte pode ser fixada em um artigo de equipamento por soldagem conjunta dos materiais assemelhados da segunda região e da parte de montagem do equipamento. Os materiais assemelhados podem ser soldados por fusão, tal como, por exemplo, por soldagem autógena ou uso de metal de enchimento de soldagem, sem gerar condições nas vizinhanças da solda de fusão, que vão promover corrosão significativa.

As partes e processos descritos na presente descrição podem ser adaptados para uso com vários tipos de equipamentos de processamento químico e outros. As modalidades não limitantes desses equipamentos e as partes condutoras de fluido particulares desses equipamentos, que podem ser consideradas de acordo com a presente descrição, incluem tubulação para extratores de uréia, condensadores de carbamato e extratores bimetálicos, e tubulação e canos de trocade 30/10/2017, pág. 34/105 dor de calor para processos químicos e petroquímicos.

Uma modalidade não limitante particular, aqui descrita, é um processo de substituição de tubos extratores de titânio corroídos e/ou erodidos em equipamento de síntese de uréia, com os tubos substitutos compreendendo uma região de metal ou liga metálica resistente a corrosão, tal como uma região de zircônio ou liga de zircônio, que vai ser altamente resistente aos efeitos corrosivos / erosivos dos meios de processamento de uréia dentro dos tubos. O processo permite que as folhas tubulares com blindagem de titânio dos extratores e as extremidades do trocador sejam reutilizadas, de modo que não é necessário substituir toda a unidade extratora. O processo envolve proporcionar tubos extratores tendo: (i) uma região resistente a corrosão tubular, fabricada de, por exemplo, zircônio ou uma liga de zircônio resistente a corrosão; e (ii) pelo menos uma região de montagem tubular, fabricada de, por exemplo, titânio ou outro metal ou liga metálica, que possa ser soldado por fusão na folha tubular com blindagem de titânio do extrator, sem gerar condições nas vizinhanças da solda de fusão, que promovam corrosão ou erosão significativa. A região resistente a corrosão e a região de montagem são unidas, direta ou indiretamente, por uma técnica de soldagem no estado sólido, para formar a parte substituta condutora de fluido.

A Figura 1 é uma vista seccionada de uma modalidade não limitante de um tubo extrator 10, construído de acordo com a presente descrição. O tubo 10 pode ser, por exemplo, proporcionado como uma parte origina de uma unidade exde 30/10/2017, pág. 35/105 tratora ou, como discutido acima, pode ser usada como um tubo extrator substituto, para adaptação a uma unidade extratora existente. O tubo extrator 10 inclui uma passagem cilíndrica 12, definida pela parede contínua 13. Uma parte central da parede contínua 13 do tubo 10 é um tubo de zircônio resistente a corrosão 14. Um comprimento da tubulação de titânio 16 é soldado em inércia em cada extremidade do tubo de zircônio 14. As extremidades do tubo de zircônio 16 podem ser soldadas por fusão a uma folha tubular com blindagem de titânio na unidade extratora, sem produzir uma solda de fusão zircônio - titânio dissimilar. A Figura 2 mostra uma possível disposição para solda tubo-folha tubular, para fixar o tubo extrator 10, por um furo de tubo, em uma folha tubular 20. Deve-se entender que a configuração de montagem, mostrada na Figura 2, pode ser usada quando da fabricação inicial de um extrator, ou pode ser usada quando da substituição dos tubos extratores em um extrator existente, que está em uso. O tubo 10, que inclui uma extremidade de tubo de titânio 16, soldada em inércia na região 17 na região do tubo de zircônio 14, é disposto por um orifício na folha de blindagem de titânio 24 da folha tubular 20. As regiões 26 são regiões de aço carbono ou aço inoxidável da folha tubular 20. O tubo 10 é fixado na folha tubular 20 por uma solda resistente de titânio 28, em uma junção da extremidade do tubo de titânio 16 e da folha de blindagem de titânio 24. Desse modo, a região da solda por fusão é inteiramente de titânio, e não são geradas quaisquer ligas combinando titânio e zircônio, na região da solda por fusão.

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Como discutido abaixo, acredita-se que as ligas formadas na região da solda, quando da soldagem por fusão de metais dissimilares, tais como as ligas de zircônio - titânio formadas quando da soldagem por fusão de zircônio e titânio, tenham propensão de corroer, quando submetidas a substâncias e/ou condições corrosivas. A soldagem no estado sólido, no entanto, não gera ligas em quaisquer proporções significativas. Conseqüentemente, proporcionando-se partes condutoras de fluido tendo uma região altamente resistente a corrosão, soldada no estado sólido a uma região incluindo material, que é idêntico a uma parte de montagem do equipamento, ou que, de outro modo, não produza ligas propensas a corrosão, quando soldadas por fusão na parte de montagem, o presente processo propicia que o equipamento seja produzido ou adaptado com as partes resistentes a corrosão, sem criar condições que promovam corrosão.

Como aqui usado, soldagem no estado sólido se refere a um grupo de processos de moldagem, que produzem coalescência em temperaturas essencialmente abaixo do ponto de fusão dos materiais de base sendo unidos, sem a adição de metal de enchimento de brasagem. Os exemplos não limitantes de técnicas de soldagem no estado sólido, que podem ser usadas nas modalidades dos processos aqui descritos, incluem, por exemplo, soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito (incluindo soldagem em inércia), soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica. Essas técnicas foram usadas por muitos anos em outras aplicações e de 30/10/2017, pág. 37/105 são bem conhecidas daqueles versados na técnica. Como tal, uma discussão prolongada dessas técnicas de união não precisa ser aqui apresentada, para permitir que aqueles versados na técnica pratiquem os presentes processos.

A soldagem no estado sólido difere fundamentalmente da soldagem por fusão, na qual os materiais a serem unidos são fundidos durante o processo de união. No caso no qual os materiais soldados por fusão não são idênticos, a região da solda por fusão inclui, necessariamente, ligas dos materiais unidos. A soldagem por fusão de zircônio diretamente em titânio, por exemplo, criaria ligas que melhoram as taxas de erosão / corrosão nas vizinhanças da região da solda. A soldagem por fusão de zircônio em titânio também provocaria endurecimento por solução sólida na solda resultante, que, por sua vez, reduz a ductilidade da solda e aumenta, significativamente, a dureza da solda. A mistura de ligas resultante pela solda de zircônio em titânio inclui uma gama de misturas de ligas de zircônio - titânio (de 100% de titânio a 100% de zircônio, e todas as combinações entre elas). As composições das ligas encontradas em uma solda de zircônio em titânio dissimilar vão ter diferentes propriedades mecânicas e propriedades de corrosão, que são impossíveis de controlar adequadamente durante o processo de soldagem. Mecanicamente, as ligas de zircônio e titânio são resistência muito alta e podem apresentar dureza muito alta, que pode ser até duas vezes mais dura do que quaisquer dos metais puros apenas. Outras propriedades mecânicas, que podem ser afetadas por soldagem por fusão, são a sensibilidade de 30/10/2017, pág. 38/105 a entalhe e plasticidade. Desse modo, determinadas regiões de uma solda de fusão de zircônio / titânio pode apresentar propriedades mecânicas, que não são aceitáveis, se forem geradas pressões substanciais dentro do equipamento. Determinadas composições de ligas (regiões da mistura de solda) vão experimentar taxas de oxidação e corrosão muito altas.

Geralmente, a resistência a corrosão resultante de um metal soldado em um metal dissimilar vai ter uma resistência a corrosão muito mais baixa do que aquela de qualquer um dos metais apenas, e esse é o caso na soldagem por fusão de zircônio e titânio. Ainda que seja usado um metal de enchimento de zircônio ou titânio puro, vai haver uma área na solda, na qual existe uma liga zircônio - titânio tendo baixa resistência a corrosão, relativa a qualquer um dos metais puros apenas. Um teste de corrosão e Huey é um teste de triagem de corrosão padrão para os materiais usados nas aplicações, no qual os materiais contatam ácido nítrico e/ou uréia. Determinou-se que em um teste de corrosão de Huey, por exemplo, uma solda de fusão zircônio - titânio vai apresentar uma alta taxa de corrosão, enquanto que uma solda de titânio - titânio ou zircônio - zircônio vai apresentar uma taxa de corrosão muito baixa.

Desse modo, por soldagem no estado sólido de regiões condutoras de fluido de zircônio e titânio entre elas, e soldagem por fusão de uma ou mais das regiões dos tubos de titânio na blindagem de titânio da folha tubular, a modalidade não limitante anterior aqui descrita evita a soldagem por fusão de materiais dissimilares. Isso, por sua vez, evide 30/10/2017, pág. 39/105 ta a produção de ligas dentro das regiões de solda, tendo taxas de erosão / corrosão relativamente altas, quando expostas aos meios do processo de uréia e outras condições promotoras de corrosão dentro do extrator de uréia do equipamento de síntese de uréia. Uma melhoria significativa no tempo de vida útil do extrator recém-fabricado ou adaptado deve resultar.

Tendo em vista a sua reprodutibilidade e a fácil adaptação para fundir elementos tubulares e cilíndricos, a soldagem em inércia pode ser facilmente aplicada para formar as modalidades das partes aqui descritas. Como é conhecido na técnica, a soldagem em inércia é uma técnica de soldagem no estado sólido, que é um tipo de soldagem por atrito, no qual os materiais a serem unidos são forjados conjuntamente sem fusão deles. Na soldagem em inércia, a energia necessária para produzir a solda é suprida, basicamente pela energia cinética rotativa armazenada da máquina de soldagem. Uma das peças em trabalho é mantida em uma haste rotativa, presa em um volante de uma massa específica. A outra peça em trabalho é mantida em um dispositivo de mandril e é impedida de girar. O volante é acelerado a uma velocidade rotativa predeterminada e depois desacoplado, de modo que os componentes rotativos são livres para girar com uma energia cinética específica. No momento em que o motor de acionamento do volante é desligado, as peças em trabalho são forçadas conjuntamente com uma pressão aplicada axialmente, que, em algumas técnicas, pode ser aumentada durante o ciclo de soldagem. A energia cinética armazenada no volante rotativo é dissipada de 30/10/2017, pág. 40/105 como calor pelo atrito entre as peças em trabalho, na interface da solda, e essa grande energia localizada liga as peças em trabalho. A pressão axial é mantida até que toda a energia na massa rotativa tenha sido dissipada na solda, interrompendo, desse modo, a rotação. Durante o ciclo de soldagem, o material, que está na interface, fica plástico, em conseqüência do calor de atrito dissipado, e é forjado para fora da solda. O material plastificado remanescente é trabalhado a quente conjuntamente, para executar a soldagem. As perdas em comprimento resultante das peças em trabalho, na medida em que força é aplicada, e de material plastificado, que é forçado para fora da área de contato, são referidas como um transtorno. Na soldagem em inércia de elementos tubulares, para formar um comprimento de tubulação, ambos os diâmetros interno e externo do tubo resultante vão apresentar rebarbas, resultantes do transtorno. As rebarbas podem ser removidas por uso de técnicas de acabamento. Em virtude dos materiais unidos por soldagem em inércia não fundirem durante o processo, não ocorre formação de liga significativa, evitando-se, desse modo, os efeitos adversos que a formação de ligas tem nas propriedades mecânicas e de corrosão na zona da solda.

A soldagem em inércia pode ser usada para unir combinações metálicas consideradas normalmente como incompatíveis, tais como, por exemplo, alumínio a aço, cobre a alumínio, titânio a cobre, e ligas de níquel a aço. Em geral, quaisquer materiais metálicos, que são forjáveis, podem ser soldados por atrito, tal como soldagem em inércia, incluindo de 30/10/2017, pág. 41/105 aço martensítico, aço-ferramenta, aços-ligas e tântalo. O processo de soldagem em inércia é geralmente muito mais rápido do que a soldagem por fusão, e o processo é controlado, principalmente, por máquina, eliminando, desse modo, erro humano, de modo que a solda resultante é independente da perícia do operador. Não há também qualquer necessidade para preparação significativa da junta de soldagem, e não é necessário qualquer fio de soldar ou artigo consumível de soldagem.

A soldagem por explosão é uma técnica de soldagem no estado sólido bem conhecida, para unir materiais dissimilares, e a técnica é geralmente descrita na literatura. Os exemplos dessas descrições incluem Explosion Welding, volume 6, ASM Handbook, Welding, Brazing and Soldering (ASM Intern. 1993), páginas 705 - 718; e A. Nobili, et al., Recent Developments in Characterizations of Titanium-Steel Explosion Bond Interface, 1999 Reactive Metals in Corrosive Applications Conference Proceedings, 12 - 16 de setembro de 1999 (Sunriver, Oregon), páginas 89 - 98. Na soldagem por explosão, a energia controlada da detonação de um explosivo é usada para criar uma ligação metalúrgica entre dois ou mais materiais metálicos similares ou dissimilares. Durante a colisão em alta velocidade dos materiais, sob condições adequadas, um jato é formado entre os materiais, que varre os filmes superficiais contaminantes. Os materiais, limpos de filmes superficiais pela ação do jato, são unidos em um ponto interno, sob a influência da pressão muito alta, que é obtida próxima do ponto de colisão.

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Como aqui usado, ligação metalúrgica se refere a uma ligação entre as superfícies metálicas unidas, obtida por aplicação de pressão e/ou temperatura. A difusão dos materiais não ocorre durante a soldagem por explosão, de modo que ligas problemáticas não são geradas. A técnica é um processo de soldagem a frio, no qual os filmes superficiais contaminantes são ejetados plasticamente dos materiais de base, em conseqüência da colisão em alta pressão dos materiais.

Na modalidade precedente para tubos extratores de síntese de uréia, por exemplo, uma junta de solda blindada por explosão pode ser formada entre os segmentos de titânio e zircônio do tubo extrator substituto. Em uma modalidade desse processo, por exemplo, zircônio e titânio seriam unidos explosivamente entre eles, e um pequeno tubo seria trabalhado à máquina da chapa. O tubo seria composto de um lado de zircônio e um lado de titânio. O zircônio seria depois soldado por fusão na parte do tubo de zircônio, e o titânio seria soldado por fusão na parte do tubo de titânio. As juntas de transição do tubo blindadas por explosão são atualmente produzidas, embora o invenção não esteja ciente desses tubos tendo uma combinação metálica de zircônio - titânio.

Embora as modalidades específicas mencionadas acima sejam dirigidas para uso de tubos extratores dentro de uma unidade de síntese de uréia, em que os tubos extratores incluem uma região de zircônio e uma ou mais regiões de titânio, deve-se entender que as partes e processos aqui descritos não são assim limitados. Por exemplo, os processos de de 30/10/2017, pág. 43/105 acordo com a presente descrição podem ser adaptados, para proporcionar partes condutoras de fluido originais ou substitutas para outros tipos de equipamentos de processamento, bem como outros tipos de equipamentos, em que as partes compreendem uma primeira região, incluindo um material resistente a corrosão unido, direta ou indiretamente, a uma segunda região por uma técnica de soldagem no estado sólido, de modo que a região da solda resultante não sofra de propriedades mecânicas e/ou de corrosão reduzidas significativamente, relativas aos primeiro e segundo materiais. Um material dentro da segunda região pode ser selecionado, de modo que possa ser fixado por soldagem por fusão em uma região do equipamento de processamento químico ou outro equipamento, que seja fabricado de um material compatível. Por compatível, quer-se mencionar que o processo de soldagem por fusão não produz ligas na região da solda, tendo propriedades mecânicas e de corrosão degradadas. Um exemplo é um tubo original ou substituto para um trocador de calor, em que o tubo é fabricado de uma região resistente a corrosão e de uma segunda região, como descrito acima.

Além do mais, embora as modalidades específicas não limitantes descritas acima incluam partes condutoras de fluido soldadas no estado sólido, que têm regiões separadas, incluindo zircônio e titânio, o presente processo também pode ser aplicado em casos nos quais a região resistente a corrosão inclui uma ou mais ligas de zircônio ou outros materiais resistentes a corrosão, e/ou em que a segunda região inclui ligas de titânio ou outros materiais. Os exemplos não de 30/10/2017, pág. 44/105 limitantes de possíveis ligas de zircônio incluem, por exemplo, Zr700 (UNS R60700), Zr702 (UNS R60702), Zr705 (UNS R60705) e Zircaloys (incluindo, por exemplo, Zr-4, Zr-2 e Zr2.5Nb). Como um exemplo não limitante, considera-se que as partes construídas de acordo com a presente descrição pode ser usadas em equipamento, no qual a estrutura existente, na qual a parte condutora de fluido é fundida, é uma liga de titânio ou um aço inoxidável, em cujo caso a região correspondente da parte pode ser fabricada de uma liga de titânio ou aço inoxidável similar ou substancialmente similar, respectivamente. Na construção dessa parte, uma região incluindo a liga de titânio ou o aço inoxidável é soldada no estado sólido, direta ou indiretamente, em outra região de zircônio, liga de zircônio e/ou outro metal ou liga, proporcionando as desejadas propriedades mecânicas, de corrosão e/ou outras.

Outra possível modificação da modalidade descrita acima do processo da presente descrição é proporcionar uma extremidade ou região condutora de fluido multicamada, incluindo uma camada interna resistente a corrosão, circundando uma passagem de fluido, e uma camada externa de outro material. Como aqui usado, multicamada se refere à presença de duas ou mais camadas de diferentes materiais, ligados metalurgicamente na estrutura referida. O material resistente a corrosão da camada interna pode ser, por exemplo, zircônio, uma liga de zircônio, ou outro metal ou liga resistente a corrosão. A extremidade ou região multicamada pode ser formada por qualquer processo adequado, tal como, por exemde 30/10/2017, pág. 45/105 plo, por co-extrusão, também conhecida como ligação por extrusão, que é um processo de formação de tubulação, que é bastante familiar àqueles versados na técnica, e que é também aqui discutido. A extremidade ou região condutora de fluido multicamada pode ser soldada no estado sólido, tal como por soldagem em inércia, a uma região condutora de fluido resistente a corrosão, formada de zircônio ou outro material resistente a corrosão. Desse modo, um metal ou liga altamente resistente a corrosão é proporcionado ao longo de todo o comprimento interno da parte condutora de fluido. Se a camada externa da extremidade ou região multicamada for formada de titânio, por exemplo, pode ser soldada por fusão à blindagem de titânio de uma folha tubular de unidade extratora, sem comprometer, significativamente, as propriedades mecânicas e de corrosão do material, nas vizinhanças da solda.

Projetos de tubulações multicamada são conhecidos para blindagem nuclear, para conter pelotas de combustível. A literatura de patentes inclui processos conhecidos de camadas de ligação metalúrgica de ligas à base de zircônio, para essa aplicação particular. Por exemplo, um revestimento interno de zircônio puro fino, para um tubo de blindagem nuclear, é descrito na patente U.S. 4.200.492. O revestimento de zircônio inibe início de fissuração e propagação de fissuração de corrosão por tensão. Uma camada externa muito mais espessa de zircônio ligado constitui o material de base da blindagem e proporciona propriedades adequadas de resistência a corrosão e mecânicas. Outras patentes, tais como, de 30/10/2017, pág. 46/105 por exemplo, as patentes U.S. 5.383.228, 5.524.032 e 5.517.540, descrevem variações de opções químicas, empilhamento de camadas e processamento para blindagem de pelotas de combustível nuclear multicamada. Em uma disposição, um revestimento externo fino foi utilizado para blindagem de pelotas de combustível, para aperfeiçoar a resistência a corrosão do lado da água da blindagem. Os presentes inventores conceberam a adaptação de determinados aspectos de blindagem de combustível nuclear multicamada às modalidades das partes condutoras de fluido da presente descrição, compreendendo disposições de partes condutoras de fluido multicamada. Em contraste com determinadas modalidades das presentes partes condutoras de fluido, no entanto, as patentes mencionadas acima são dirigidas à blindagem de combustível nuclear e à ligação de camadas de ligas à base de zircônio similares, e, por exemplo, não ensinam ou sugerem a ligação metalúrgica de metais reativos dissimilares, tais como titânio e zircônio.

Como aqui mencionado, metais reativos dissimilares, tais como as ligas de titânio e zircônio, são de difícil união, devido, por exemplo, às diferenças nas suas propriedades de expansão térmica, diferenças nos tamanhos dos retículos cristalinos, e deficiências na integridade da solda, quando os materiais são ligados. A soldagem por explosão tem sido usada para ligar metalurgicamente ligas dissimilares, mas essa técnica sofre de deficiências conhecidas. Por exemplo, deformação ou adelgaçamento localizado das camadas ligadas pode ocorrer, devido à variação na força explosiva.

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Como tal, tem sido usado trabalho à máquina após a ligação, mas pode ser difícil controlar, com precisão, a espessura do revestimento interno, durante o trabalho à máquina. Também, as forças de pressão geradas, durante a soldagem por explosão, fazem com que o metal se comporte como um fluido viscoso, o que pode provocar uma fronteira ondulada entre os materiais ligados. O caráter ondulado da fronteira dificulta ou impossibilita a manutenção de uma espessura precisa do revestimento, uma vez que a extensão da fronteira pode variar significativamente. Em determinados projetos de ligação por explosivo conhecidos, por exemplo, a fronteira ondulada entre os materiais ligados varia de 0,5 mm a 1 mm (0,0197 in a 0,0394 in) pico-a-pico. A geometria das partes a serem ligadas é também um fator limitante, quando do uso de soldagem por explosão. Em determinadas técnicas de soldagem por explosão, um componente externo é circundado por explosivo, para implodir em um revestimento interno de um material dissimilar, que é suportado com uma haste, para impedir deformação para dentro além de um ponto. Nessa técnica, a espessura da parede e a resistência mecânica dos componentes externos são fatores limitantes. Em uma técnica alternativa, o explosivo é colocado dentro do diâmetro interno de um componente do revestimento, e a força do explosivo expande o revestimento interno na superfície interna de um componente externo. Nesse caso, o diâmetro interno deve ser suficientemente grande para conter explosivo suficiente, que pode impedir o uso da técnica na produção de tubos e outras partes condutoras de fluido de parede espessa, de pequeno diâmetro de 30/10/2017, pág. 48/105 interno, tais como os usados em trocadores de calor de alta pressão.

Vários processos alternativos são conhecidos para ligação metalúrgica de metais e ligas dissimilares. Por exemplo, a patente U.S. 4.518.111 proporciona um processo de duas etapas para ligação de componentes de zircônio e aço. Em uma etapa inicial, a soldagem por explosão é usada para ligar metalurgicamente os dois componentes em um tarugo. Em uma segunda etapa, uma terceira camada de aço é ligada metalurgicamente por co-extrusão no tarugo, proporcionando, desse modo, três camadas ligadas. Naturalmente, o uso de soldagem por explosão tem as limitações discutidas acima, e o uso de um processo de duas etapas de ligação das camadas aumenta os custos do produto final. A patente U.S. 5.259.547 também descreve um processo de duas etapas, incluindo uma etapa de soldagem por explosão, seguida por expansão do tarugo ligado em um mandril perfilado, para ligar metalurgicamente com precisão as camadas. Embora as partes condutoras de fluido multicamada, de acordo com a presente invenção, possam ser produzidas por uso de processos de produção de etapas múltiplas, pode haver uma vantagem de custo significativa associada com os processos de ligação de etapa única, tais como aqueles aqui descritos em detalhes.

Outra abordagem conhecida para a ligação metalúrgica de metais ou ligas dissimilares é o uso de prensagem isostática a quente (HIP), para pré-ligar componentes cilíndricos antes da ligação no estado sólido por extrusão. A patente U.S. 6.691.397 utiliza ligação por HIP, com pressão de 30/10/2017, pág. 49/105 manométrica superior a 103,4 MPa (15.000 psig) e temperatura superior a 1.093,3°C (2.000°F), por pelo menos duas horas a 24 horas. A ligações por HIP produz uma ligação metalúrgica entre os metais dissimilares, propiciando que materiais de diferentes tensões de escoamento mantenham integridade, durante extrusão a quente no tubo. Naturalmente, como discutido acima, um processo de ligação em duas etapas pode incorporar custos relativos a um processo de etapa única. Também, a formação inicial de uma ligação metalúrgica, entre os materiais, por HIP requer um tempo significativo sob pressão e a uma temperatura. Materiais dissimilares podem formar uma camada de fusão frágil nas suas interfaces, ou podem experimentar um crescimento de grão excessivo, durante aquecimento por períodos prolongados. Nenhum desses atributos é desejável, se o tubo extrudado tiver que ser, subseqüentemente, trabalhado a frio.

Uma outra abordagem para formação de uma ligação metalúrgica, entre metais ou ligas dissimilares, é descrita na patente U.S. 5.558.150, na qual uma camada de liga externa é fundida centrifugamente em uma camada interna. As camadas da fusão composta são ligadas metalurgicamente por resfriamento. O processo dessa patente é projetado para a ligação de aços e metais reativos, que requer que a fusão seja conduzida a vácuo, para impedir contaminação por oxigênio e nitrogênio da atmosfera. Além disso, a estrutura do grão dos materiais fundidos não é refinada, impedindo o trabalho a frio subseqüente.

Uma modalidade não limitante de um processo, pelo de 30/10/2017, pág. 50/105 qual partes ou porções de partes condutoras de fluido multicamada de zircônio / titânio cilíndricas, úteis na presente descrição, inclui as etapas mostradas genericamente na Figura 3, como descrito adicionalmente abaixo.

Em uma primeira etapa do processo da Figura 3, componentes de titânio e zircônio cilíndricos ocos individuais, que vão ser ligados entre eles, são proporcionados em formas adequadas, com o componente do revestimento de zircônio cilíndrico dimensionado para encaixar-se dentro do diâmetro interno do componente à base de titânio cilíndrico. Como um exemplo, a parte de base pode ser Titânio Grau 3 (designação ASTM), e a parte de revestimento de zircônio pode ser liga Zircadyne 702® (Zr702). As superfícies das partes a serem ligadas entre elas são preparadas adequadamente, para melhor garantir uma ligação metalúrgica satisfatória entre os componentes. É vantajoso trabalhar à máquina a condição superficial e limpar as superfícies a serem ligadas entre elas. Por exemplo, os inventores determinaram que, quando da preparação de titânio e zircônio, antes da ligação metalúrgica, é vantajoso preparar as superfícies a serem ligadas, de modo que cada superfície não tenha uma rugosidade superior a cerca de 0,0016 mm (63 micropolegadas) RA. Acredita-se que proporcionando-se substancialmente com esse acabamento superficial, garante-se uma limpeza adequada nos picos e vales do perfil de rugosidade superficial. Também, acredita-se que uma ausência de ranhuras e riscos profundos, por exemplo, ajuda a manter uma ligação metalúrgica contínua entre as superfícies, sem deslaminações.

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É também vantajoso limpar as superfícies a serem ligadas de contaminantes estranhos, tais como, por exemplo, sujeira e óleo, de modo que uma ligação metalúrgica de alta qualidade resulte. Um exemplo de um processo, que pode ser usado para limpar superfícies de metais reativos, é jateamento com gelo, que é descrito na patente U.S. 5.483.563. A técnica de jateamento com gelo envolve propender água cristalina contra a superfície do metal ou liga a ser limpa, resultando em ambas as limpeza mecânica e lavagem com líquido. O jateamento com gelo pode resultar em uma integridade aperfeiçoada da ligação metalúrgica entre as superfícies, em relação aos processos de limpeza superficial convencionais, uma vez que o jateamento com gelo não deposita um resíduo de agente de limpeza nas superfícies limpas. Um exemplo de tal resíduo é flúor residual, que pode ser deixado em uma superfície decapada com ácidos fluorídrico - nítrico. Os exemplos não limitantes de técnicas de limpeza superficial alternativas incluem condicionamento mecânico, decapagem ácida, e uso de agentes de limpeza de solventes ou alcalinos. Outras técnicas de limpeza superficial adequadas vão ser conhecidas daqueles versados na técnica.

Em uma segunda etapa do processo na Figura 3, os componentes são montados, de modo que o componente do revestimento de zircônio seja assentado adequadamente com o componente de base de titânio, e as juntas das extremidades entre os componentes sejam soldadas de modo a proporcionar um tarugo multicamada adequado para extrusão. Uma vista pela extremidade adequada do tarugo multicamada 110 é mostrada na de 30/10/2017, pág. 52/105

Figura 4, em que 114 é o material de base externo de titânio cilíndrico, 116 é o revestimento interno de zircônio cilíndrico, e 118 é junta de extremidade soldada entre o material de base e o revestimento. A solda pode ser, por exemplo, uma solda de fusão autógena, em cujo caso a solda compreende uma mistura de titânio - zircônio. Como descrito acima, a soldagem por fusão de metais reativos dissimilares produz uma liga na zona da solda, que tem, tipicamente, uma resistência mecânica e uma ductilidade mais baixas em relação aos metais individuais. A integridade das soldas unindo as juntas das extremidades do tarugo, embora, seja crítico impedir a atmosfera de contaminar as interfaces dos componentes durante preaquecimento do tarugo, antes da extrusão do tarugo em uma etapa posterior. Além disso, as soldas são submetidas a tensões muito grandes, durante a extrusão. A falha da solda, durante a extrusão, pode resultar em contaminação atmosférica ou redução desuniforme dos componentes da base e do revestimento, durante a extrusão.

Em uma modalidade do processo da Figura 3, uma técnica alternativa, soldagem por feixe eletrônico, é usada para soldar as juntas das extremidades entre os componentes da base e do revestimento, para proporcionar o tarugo. A soldagem por feixe eletrônico foi verificada proporcionar penetração da solda e largura da solda aceitáveis, e proporcionar proteção adequada de contaminação atmosférica, entre as interfaces. De preferência, a solda penetra na junta da extremidade de 5 a 50 mm (0,197 a 1,97 in) (medido nos planos das superfícies soldadas) e com uma largura adequada pade 30/10/2017, pág. 53/105 ra vedar as superfícies opostas dos componentes da base e do revestimento da atmosfera. As técnicas alternativas adequadas de proporcionar soldas autógenas ou de enchimento vão ser bem conhecidas daqueles versados na técnica de soldagem de metais reativos.

Em uma terceira etapa do processo ilustrado na Figura 3, o tarugo formado na etapa anterior é aquecido e extrudado, para formar um tubo sem costura, ligado metalurgicamente de metais dissimilares tendo uma espessura de revestimento substancialmente uniforme. Em uma modalidade do processo, o tarugo de titânio / zircônio é aquecido por indução, a uma temperatura na faixa de 550°C a 900°C (1.022°F a 1.652°F). Alternativamente, por exemplo, um forno a gás ou elétrico pode ser usado para aquecer o tarugo, antes da extrusão, mas essas técnicas de aquecimento levam muito tempo e criam contaminação superficial no tarugo, em relação ao aquecimento por indução.

O tarugo aquecido é carregado em uma prensa de extrusão, com ferramental adequado, para produzir um tubo concêntrico do tarugo. Em uma modalidade do processo, o êmbolo de extrusão é avançado a uma velocidade substancialmente consistente de 50 a 900 milímetro/minuto (1,969 a 35,4 polegadas/minuto), durante o ciclo de extrusão, para evitar flutuações inaceitáveis na espessura do revestimento do tubo extrudado. Os fatores influenciando na qualidade da ligação metalúrgica, resultante de extrusão, incluem temperatura, tempo na temperatura, pressão e limpeza superficial. Na presente modalidade não limitante, por exemplo, a relação de de 30/10/2017, pág. 54/105 extrusão pode variar de 3:1 a 30:1, para melhor garantir uma pressão adequada para ligar metalurgicamente os componentes da base e do revestimento.

Uma vantagem significativa de aquecimento por indução do tarugo e depois extrusão do tarugo, para ligar metalurgicamente as camadas, é que o período de tempo, durante o qual o tarugo é aquecido e mantido na temperatura de extrusão, pode ser muito limitado. Quando o tempo na temperatura de extrusão é pequeno, ocorre pouca ou nenhuma interdifusão entre as camadas de titânio e zircônio, quando a ligação metalúrgica é formada durante a extrusão. Uma camada de interdifusão, ou simplesmente difusão, existe, tipicamente, entre as camadas de metais dissimilares, que tenham sido ligadas metalurgicamente. A camada de difusão pode incluir compostos intermetálicos ou gradientes composicionais, que são mais duros ou mais quebradiços do que as ligas individuais. Em virtude de haver uma falta de interdifusão significativa, quando do aquecimento por indução do tarugo e, depois, extrusão do tarugo para ligar metalurgicamente as camadas, o material que é quebradiço e tem uma resistência mecânica alta, em relação às camadas de zircônio e titânio, não é formado em proporções significativas. Isso permite que a parte multicamada, extrudada seja facilmente trabalhada a frio, tal como, por exemplo, estiramento a frio ou redução do tubo a frio, se necessário, para fabricar a parte condutora de fluido final. Conseqüentemente, um aspecto significativo de determinadas modalidades dos processos aqui descritos é produzir uma parte incluindo camadas ligadas metade 30/10/2017, pág. 55/105 lurgicamente, dissimilares, sem a formação de qualquer camada de interdifusão substancial entre as camadas. Pode-se determinar que nenhuma camada de interdifusão substancial tenha se formado, durante exposição térmica de extrusão, recozimento ou processos de ligação alternativos, se a estrutura multicamada ligada metalurgicamente resultante puder ser facilmente trabalhada a frio, tal como por estiramento a frio ou redução de tubo a frio.

Em uma quarta etapa opcional do processo ilustrado na Figura 3, a tubulação multicamada extrudada é tratada termicamente, para aliviar as tensões dentro do material e/ou recristalizar o material, antes da aplicação de trabalho a frio. De preferência, a técnica de tratamento térmico minimiza o desenvolvimento de uma camada de interdifusão, entre as camadas ligadas metalurgicamente reativas. Para melhor inibir o desenvolvimento de camada de interdifusão, o tratamento térmico é ajustado, de preferência, para obter o alívio de tensão e/ou recristalização desejados nos materiais constituintes da tubulação multicamada, usando a temperatura e o tempo mínimos necessários. Como um exemplo, a tubulação multicamada de titânio / zircônio, produzida pela presente modalidade, pode ser recozida a uma temperatura na faixa de 500 a 750°C (932 a 1.382°F), por 1 a 12 horas, para limitar o desenvolvimento da camada de interdifusão. Aqueles versados na técnica de tratamento térmico podem ajustar um regime de tratamento térmico adequado para uma parte condutora de fluido multicamada, produzida de acordo com a presente descrição.

de 30/10/2017, pág. 56/105

Em uma quinta etapa do processo da Figura 3, a tubulação multicamada é trabalhada a frio. O trabalho a frio dos metais reativos pode proporcionar atributos benéficos, tais como estrutura do grão, propriedades mecânicas, dimensões e acabamento superficial aperfeiçoados. Como mencionado acima, um processo de fabricação da tubulação, que limita a geração de uma camada de interdifusão quebradiça, é preferido. As possíveis técnicas de trabalho a frio, úteis para tubulação multicamada produzida de acordo com a presente descrição, incluem, por exemplo, estiramento a frio, redução de tubo a frio, e laminação de tubo com cilindros internos e externos, tal como por formação por escoamento. Outras técnicas de trabalho a frio adequado de um elemento condutor de fluido multicamada, produzido de acordo com a presente descrição, vão ser evidentes para aqueles versados na técnica, considerando a presente descrição.

A redução de tubo a frio (também conhecida como passo de peregrino) foi verificada como sendo uma técnica de trabalho a frio particularmente vantajosa, em conjunto com a presente modalidade do processo da presente descrição. A redução de tubo a frio emprega matrizes afiladas, enranhuradas que rolam longitudinalmente pelo tubo, enquanto comprimindo o material em um mandril afilado. A área da seção transversal gradualmente decrescente das ranhuras comprime as paredes do tubo no mandril afilado correspondente. O tubo é alimentado longitudinalmente para as matrizes e é girado em torno do seu eixo longitudinal, de modo que toda a circunferência é reduzida uniformemente em dimensão. As redude 30/10/2017, pág. 57/105 ções típicas obtidas, quando da redução de tubo a frio de elementos tubulares de metais reativos, são na faixa de 20% a 90%.

Deve-se entender que embora a modalidade do processo ilustrado na Figura 3, e descrita acima, utilize um componente de base de titânio e um revestimento de zircônio, materiais alternativos podem ser usados para os componentes da base e do revestimento. Por exemplo, e sem intenção de limitar o âmbito da invenção de algum modo, pode-se empregar uma base externa de titânio e uma camada interna de nióbio, ou um revestimento externo de tântalo e uma base interna de titânio. Outras combinações de materiais podem ser selecionadas, com base na aplicação na qual a tubulação vai ser adaptada, e essas combinações vão ser evidentes para aqueles versados, considerando a presente descrição.

Deve-se também entender que as partes ou porções de partes condutoras de fluido multicamada não precisam ser produzidas por uso do processo descrito na Figura 3. Por exemplo, processos alternativos são aqui descritos. Também, aqueles versados na técnica, por leitura da presente descrição, podem facilmente conceber processos alternativos para proporcionar essas partes ou porções de partes multicamada.

Além do mais, embora a presente descrição se refira a partes e porções de partes multicamada, mais do que duas camadas podem ser proporcionadas nessas partes ou porções de partes. Por exemplo, a parte pode incluir três ou mais camadas, como desejado, que podem ser montadas em um tarugo e processadas a uma parte condutora de fluido, como descrito de 30/10/2017, pág. 58/105 genericamente com relação a uma parte de camada dupla. Como tal, deve-se entender que o âmbito da presente invenção inclui partes condutoras de fluido, incluindo três ou mais camadas, incluindo uma camada interna ou revestimento resistente a corrosão, circundando uma passagem condutora de fluido pela parte, uma camada externa, e uma ou mais camadas intermediárias entre as camadas interna e externa. Nesse caso, as camadas interna e externa são aqui referidas como sendo ligadas indiretamente, o que contrasta com o caso no qual as camadas interna e externa são ligadas diretamente entre elas. Em cada caso, no entanto, as camadas imediatamente adjacentes na estrutura multicamada são ligadas metalurgicamente entre si. Como mencionado, essas partes e porções de partes condutoras de fluido multicamada podem ser produzidas por uso dos ensinamentos aqui apresentados, juntamente com o conhecimento daqueles versados na técnica.

Uma disposição para fixar um tubo extrator de zircônio / titânio original ou substituto, tendo uma seção do tubo monocamada soldada no estado sólido na extremidade do tubo multicamada a uma folha tubular, é mostrada em seção transversal na Figura 5. A extremidade do tubo bicamada na Figura 5 pode ser fabricada, por exemplo, por co-extrusão, para proporcionar um tubo externo de titânio, e uma camada interna de zircônio resistente a corrosão. Com referência à Figura 5, o tubo extrator 210 inclui uma passagem cilíndrica central 212, definida pela parede tubular 213. Uma região de zircônio tubular 214 é soldada no estado sólido a uma região de extremidade tubular bicamada 216, na região da solda 217.

de 30/10/2017, pág. 59/105

A região de extremidade tubular bicamada 216 inclui uma região externa de titânio tubular 219a, ligada metalurgicamente à camada interna de zircônio tubular 219b. A folha tubular 220 inclui uma folha de blindagem de titânio 224, ligada à região de aço carbono ou inoxidável 226. A solda mecanicamente resistente de titânio 228 é formada por soldagem por fusão da região externa de titânio 219a na folha de blindagem de titânio 224. Deve-se entender que em virtude de materiais similares serem soldados por fusão, para fixar o tubo extrator 210 na folha tubular 220, as ligas problemáticas tendo menos resistência a corrosão não são produzidas, e as propriedades mecânicas dos materiais, nas vizinhanças da zona da solda, não são comprometidas significativamente.

Em uma modificação do que foi descrito acima, os tubos podem incluir uma região tubular resistente a corrosão de zircônio, liga de zircônio, ou outro material resistente a corrosão, e uma região tubular incluindo aço inoxidável, e as duas regiões são unidas, direta ou indiretamente, por soldagem em inércia ou outra técnica de soldagem estado sólido, para formar um tubo unitário. Os tubos extratores assim produzidos podem ser usados como equipamento original em extratores recém-produzidos, incluindo folhas tubulares de aço inoxidável, ou podem ser usados como tubos substitutos, para adaptação dos extratores, incluindo folhas tubulares de aço inoxidável. O aço inoxidável dos tubos extratores é selecionado para ser substancialmente idêntico ao aço inoxidável da folha tubular à qual os tubos são fundidos. Uma solda mecanicamente resistente é formada na junção do aço inoxidáde 30/10/2017, pág. 60/105 vel do tubo e o aço inoxidável da folha tubular, para fixar os tubos na unidade extratora. Naturalmente, quaisquer das possíveis combinações de materiais e dos projetos aqui descritos, para tubos extratores, vão ser úteis como tubos extratores originais ou substitutos, em particular, os projetos dos extratores.

Uma outra modificação possível para as partes e processos descritos aqui incluem regiões intermediárias de um ou mais materiais da parte, que são unidos por soldagem no estado sólido. As regiões unidas com esses materiais intermediários são aqui referidas como tendo sido unidas indiretamente por soldagem no estado sólido. No caso de soldagem no estado sólido de uma primeira região de zircônio ou liga de zircônio a uma segunda região de titânio ou liga de titânio, por exemplo, os possíveis materiais, dispostos intermediários entre a primeira e segunda regiões, incluem, por exemplo, um ou mais de titânio, vanádio, tântalo, háfnio, nióbio com baixos teores de oxigênio, e ligas desses materiais. Esses materiais intermediários seriam problemáticos, se fosse usada soldagem por fusão, mas podem ser unidos adequadamente aos outros materiais por soldagem em inércia.

Os exemplos apresentados a seguir ilustram as características das modalidades das partes e processos aqui descritos.

Exemplo 1 - Estudo comparativo de juntas de solda por fusão e no estado sólido

Em conjunto com os processos aqui descritos, as características mecânicas e de corrosão das juntas de solda de 30/10/2017, pág. 61/105 de fusão de zircônio em titânio foram avaliadas em relação às juntas de soldas, produzidas por soldagem no estado sólido. É bem conhecido que o zircônio e o titânio podem ser soldados por fusão, usando-se técnicas, tais como, por exemplo, soldagem a arco de tungstênio gasoso, soldagem a arco de gás metálico, soldagem por plasma e soldagem por resistência, para produzir uma junta de solda de alta resistência mecânica. Como mencionado acima, no entanto, a solda produzida na união de materiais dissimilares por fusão pode ser afetada por corrosão, e é sujeita a endurecimento em solução sólida, que pode aumentar significativamente as dureza e resistência mecânica da zona de solda. Em soldagem por fusão autógena (isto é, sem o uso de metal de enchimento) de zircônio em titânio, as ligas de zircônio - titânio produzidas na zona da solda vão variar de 100% de zircônio a 100% de titânio. Esse efeito de liga pode ser um pouco atenuado por uso de metal de enchimento de zircônio ou titânio. Mesmo com o uso de metal de enchimento, uma região da solda vai ser composta de várias composições de ligas de zircônio - titânio, e essa região de liga pode ter resistência a corrosão e propriedades mecânicas comprometidas significativamente. A soldagem no estado sólido de seções tubulares foi investigada como um meio para evitar a fusão do material unido, durante a soldagem, e criação de ligas problemáticas na zona da solda.

Procedimento experimental

Várias amostras de solda foram preparadas por soldagem em inércia de uma seção de tubo de zircônio em uma sede 30/10/2017, pág. 62/105 ção de tubo de zircônio, para criar um tubo unitário. A Figura 6 ilustra tanto uma amostra de solda de inércia não seccionada e uma amostra de solda de inércia seccionada, em que uma seção do tubo de zircônio (material de cor mais escura) foi soldada em inércia em uma seção de tubo de titânio, gerando rebarba nos diâmetros interno e externo. A rebarba foi forçada da área da solda pelo recalque que ocorre durante o ciclo de soldagem. Em virtude do processo de soldagem poder provocar tensões térmicas na junta de solda final, determinadas amostras soldadas em inércia foram submetidas a alívio de tensão, a um alvo de 550°C (1.022°F), por cerca de meia hora, para remover as tensões da solda. Nas amostras soldadas, nas quais foi usado um tratamento térmico para alívio de tensões, essas foram avaliadas tanto antes quanto após o tratamento térmico. A Figura 7 mostra duas amostras de solda de inércia inteiramente trabalhadas à máquina, nas quais as rebarbas foram removidas.

Para fins de comparação, várias amostras de uma fusão de seção de chapa de titânio, soldada a uma seção de chapa de titânio, foram preparadas e avaliadas. Ambas as amostras soldadas por fusão autógena e as amostras soldadas por fusão, usando metal de enchimento, foram preparadas. Teste mecânico, teste de dureza, metalografia, microscópio eletrônico de varredura, e teste de corrosão foram usados para avaliar e comparar as amostras de solda.

Resultados dos testes mecânicos e de dureza

Amostras de tamanhos diversos foram testadas à temperatura ambiente, usando-se um teste de tração padrão de 30/10/2017, pág. 63/105 para determinar a resistência mecânica das juntas das soldas. Os corpos de prova para os ensaios de tração foram trabalhados à máquina com o centro da zona da solda na parte intermediária do corpo de prova do calibre de tração. Os corpos de prova foram testados de acordo com a Norma ASTM E8. A Tabela 1 proporciona os resultados dos testes de tração para as várias diferentes soldas de amostra. Os resultados mostram que a solda de inércia apresentou uma resistência mecânica final mais alta e uma resistência ao escoamento li10 geiramente mais baixo do que as amostras de soldas de fusão. Aplicando-se o recozimento de alívio de tensão descrito acima a uma amostra de solda de inércia, reduziu-se apenas ligeiramente a resistência mecânica das amostras. Observandose o procedimento de teste de tração efetivo, observou-se que todas as amostras soldadas (soldadas tanto em inércia quanto por fusão) falharam no metal de suporte de titânio e não nas áreas da solda.

Tabela 1

Tipo de junta de solda	UTS MP a (ksi)	YS MP a (ksi)	Alongamento %, mín.
Zr / Ti autógena (sem metal de enchimento)	495 (71,8)	394 (57,1)	17
485 (70,4)	380 (55,1)	12
solda de fusão Zr	421 (61,1)	(313) 44,0	22

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 64/105

/ Ti (enchimento de Zr)	420	(60,9)	318	(46,1)	20
solda de fusão Zr	483	(70,1)	366	(53,1)	16
/ Ti (enchimento de Ti)	487	(70,6)	387	(56,1)	16
solda de inércia	519	(75,2)	357	(51,8)	20
de Zr / Ti	527	(76,4)	364	(52,8)	15
(como soldado)	493	(71,5)	350	(50,8)	5
solda de inércia	514	(74,6)	330	(47,8)	16
de Zr / Ti	517	(74,9)	333	(48,3)	28
(com alívio de tensão)	514	(74,5)	339	(49,1)	19
trabalhado (não soldado) titânio grau 2 especificação ASTM	345 mín.	(50)	275 mín.	(40)	20

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 65/105

trabalhado (não	450	(65)	380	(55)	20
soldado)	mín.		mín.
titânio grau 3 es-
pecificação ASTM
trabalhado (não	379	(55)	207	(30)	16
soldado)	mín.		mín.
zircônio 702® es-
pecificação ASTM

A Tabela 1 lista os requisitos ASTM para titânio grau 2, titânio grau 3 e Zr702. Nas soldas de amostras testadas, as propriedades mecânicas de cada um dos tubos soldados em inércia (condição com alívio de tensão) satisfez aos requisitos para Zr702.

A dureza das amostra soldadas foi avaliada, começando no metal de base de zircônio e pela solda com o metal de base de titânio. O teste de dureza foi conduzido para determinar o grau de endurecimento em solução sólida nas sol10 das de fusão e de inércia de zircônio em titânio. A Tabela 2 proporciona os resultados do teste de dureza. Visto que um metal de solda ligado não é criado, durante soldagem em inércia, N/A é listado como a dureza do metal da solda para essas amostras. Os resultados mostram que nas amostras de solda de fusão, a dureza do metal da solda era mais do que o

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 66/105 dobro de qualquer um dos metais de base. Isso vai contribuir para a ductilidade de encurvamento muito pobre das soldas, e pode resultar em falha prematura da solda. Em contraste, a dureza da zona afetada termicamente das amostras de solda de inércia testadas foi apenas ligeiramente elevada, relativa àquela do metal de base imediatamente adjacente. Esse contrate demonstra uma desvantagem mecânica, resultante da criação inerente de ligas em uma zona de solda de fusão.

Tabela 2 - Resultados dos testes de corrosão

Tipo	de	Metal	de	Zona ter-	Metal da	Zona ter-	Metal de
junta	de	base	de	mica-	solda	mica-	base de
solda		zircônio	mente		mente	titânio
				afetada		afetada
Dureza	Vickers	(carga de 1 kg)
Zr /	Ti	159	174	339	173	165
autógena	158	163	339	180	160
sem metal	164		174	348	168	167
de enchi-
mento
solda	de	156	165	326	165	160
fusão	de	149	163	330	176	159

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 67/105

Zr / Ti	153	172	339	168	161
com metal
de enchi-
mento de
Zr
solda de	160	173	264	177	159
fusão de	163	174	279	167	154
Zr / Ti	166	178	254	174	166
com metal
de enchi-
mento de
Ti
solda de	170	217	N/A	211	184
inércia	173	217	N/A	199	181
de Zr /	175	209	N/A	197	185
Ti
(como
soldado)
solda de	171	202	N/A	171	161
inércia	177	200	N/A	161	171
de Zr /	165	206	N/A	165	170
ti
(com alí-
vio de
tensão)

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 68/105

As soldas de amostra foram testadas para resistência a corrosão em um meio físico de teste de Huey padrão (ácido nítrico a 65% a uma temperatura de ebulição de 118°C - 244°F), de acordo com a especificação ASTM A-262. O teste de Huey é comumente usado para avaliar a resistência a corrosão de materiais, que vão ser expostos a meios físicos de ácido nítrico ou uréia. Houve cinco períodos de teste de 49 horas, e o ácido nítrico foi trocado após cada período de teste. O ácido nítrico foi substituído, porque a lixiviação e dissolução de íons Ti+⁴ na solução de teste de ácido diminui a taxa de corrosão aparente de titânio nas amostras de teste. Além do mais, a substituição de solução ácido simula melhor as condições dinâmicas que ocorrem no equipamento, tais como trocadores de calor, em que o ácido é reposto continuamente. A taxa de corrosão de zircônio, no entanto, não é afetada pela presença de íons de titânio ou zircônio na solução de ácido nítrico.

As amostras de solda foram submetidas à solução de teste por um tempo predeterminado e depois avaliadas para perda de peso, usando-se cálculos das taxas de corrosão padrões. As amostras de corrosão foram examinadas visual e metalograficamente, para determinar se a área da solda foi atacada preferivelmente. A Tabela 3 proporciona os resultados dos testes de corrosão. Como mostrado, a taxa de corrosão das amostras soldadas por fusão excederam 0,39 mm/ano (15 mils/ano ou 15 mpy), para ambas as amostras autógenas e aquelas amostras preparadas com metal de enchimento de titâde 30/10/2017, pág. 69/105 nio. As amostras soldadas por fusão, preparadas com metal de enchimento de zircônio, mostraram uma taxa de corrosão significativamente mais baixa de 0,15 mm/ano (5,7 mpy), mas o exame da interface da solda mostrou um ataque preferencial na área próxima do pé da solda.

Tabela 3

Período	Solda	Solda	de	Solda	de	Soldas de	inércia
de tes-	autó-	fusão	com	fusão	com
te	gena	metal	de	metal	de
		enchimento	enchimento
		de zircônio	de titânio
						como re-	com alí-
						cebida	vio de
							tensão
Taxa de	corrosão mm/ano (mpy)
#1	0,39	0,08	(3,3)	0,50	(19,6)	0,16	0,15
	(15,4)					(6,3)	(6,2)
	0,43	0,12	(4, 7)	0,89	(35)
	(17)
#2	0,43	0,12	(4, 7)	0,19	(7,6)	0,015	0,01
	(16,9)					(0,6)	(0,4)
	0,49	0,15	(5, 7)	0,63	(25)
	(19,4)

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 70/105

#3	0, 49 (19,5)	0,15	(6,1)	0,23	(9,2)	0	GW
	0,56	0,18	(7,1)	0,55	(21,5)
	(22,2)
#4	0,45	0,14	(5,4)	0,23	(9,2)	0,023	0,021
	(17,7)					(0,9)	(0,8)
	0,46	0,16	(6,5)	0,50	(19,7)
	(18)
#5	0,47	0,14	(5,6)	0,21	(8,1)	GW	0
	(18,4)
	0,41	0,21	(8,2)	0,49	(19,3)
	(16)
média	0,46	0,15	(5, 7)	0,44	(17,4)	0,04	0,038
	(18)					(1,6)	(1,5)
GW = ganho de peso

Em geral, os resultados da Tabela 3 mostram que as amostras soldadas por fusão são menos adequadas do que as amostras soldadas em inércia, em condições de alta temperatura / alta pressão, em virtude das taxas de corrosão das amostras soldadas por fusão serem relativamente altas. O exame visual das amostras de corrosão soldadas por fusão, com soldas autógenas, revelou a presença de um filme de corrosão branco no metal de base de titânio, que foi facilmente removido. Um óxido branco pesado foi notado no lado do titâ10 nio da solda, que foi inicialmente facilmente removido, mas ficou muito tenaz com o passar da duração do teste. Verificou-se corrosão geral nas regiões da área de solda autógena,

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 71/105 nas quais não se verificou formação de óxido branco. O exame visual das amostras de corrosão soldadas por fusão, formadas com metal de enchimento de zircônio, revelou que as soldas não foram, aparentemente, afetadas por um filme de óxido descolorido. O lado de titânio era de um cinza-escuro, com uma linha branca fina na linha de fusão da solda. Corrosão mais intensa foi verificada na linha de fusão do lado de zircônio da solda. A inspeção visual da amostra de corrosão soldada por fusão, usando metal de enchimento de titânio, revelou que a área da solda foi completamente coberta por um depósito (óxido) de camada branca duro. O lado de titânio do depósito de solda era de cor cinza, mas era de cor mais clara do que o lado de zircônio. O titânio formou um filme cinza claro / branco facilmente removível nas amostras em cada um dos períodos de teste. A taxa de corrosão média calculada diferiu consideravelmente entre os dois ensaios de teste.

A diferença significativa nos resultados do teste de corrosão para as amostras de solda de fusão de zircônio em titânio, usando metal de enchimento de zircônio, em relação às amostras de solda de zircônio em titânio, usando metal de enchimento de titânio (ou as amostras de solda autógenas), é creditada bastante devido à resistência a corrosão mais alta das ligas de zircônio em relação à resistência das ligas de titânio. Também, o metal de enchimento de zircônio cobriu a maior parte da área soldada. Portanto, a taxa de corrosão de 0,15 mm/ano (5,7 mpy) foi, pelo menos em parte, devido à área da base da solda, na qual ocorreu a ligação na região da solda.

de 30/10/2017, pág. 72/105

É difícil avaliar as características de erosão no laboratório. Em geral, no entanto, o titânio é conhecido por ser menos resistência a erosão do que o zircônio. Como tal, proporcionando-se equipamento com partes condutoras de fluido originais ou substitutas, fabricadas, basicamente, de zircônio em vez de titânio, ou incluindo uma camada interna de zircônio além das outras camadas, como de acordo com um aspecto da presente descrição, a erosão deve ser inibida. Além disso, proporcionando-se um tubo multicamada coextrudado, incluindo um revestimento interno de zircônio, como descrito acima, em que a extremidade do tubo é soldada no estado sólido a uma parte tubo de zircônio, vai-se proteger todo o comprimento de um tubo extrator tanto de erosão quanto de corrosão.

Exame metalográfico e microscópico

A metalografia foi usada para examinar as características das interfaces de solda zircônio - titânio. A Figura 8 é uma seção transversal da interface de solda zircônio - titânio na parede de tubo de uma amostra soldada em inércia. O material de rebarba é mostrado saindo da junta da solda, mas a interface entre os metais dissimilares é brilhante e distinta. A Figura 9 é uma vista com grande aumento da mesma interface de solda. A zona escurecida de cada um dos metais, adjacentes à junta de solda, é a zona afetada termicamente. O escurecimento é provocado por admissão de calor na interface da ligação e não devido à ligação. Mesmo em grande aumento, a interface entre os metais de zircônio e titânio é brilhante e distinta, e não mostra qualquer evide 30/10/2017, pág. 73/105 dência de ligação.

Para melhor caracterizar a interface da solda da solda de inércia, usou-se um microscópio eletrônico de varredura (SEM). O SEM foi usado para melhor investigar se ocorreu ligação em qualquer escala na região da interface e para determinar se quaisquer áreas estavam presentes, nas quais os dois metais não foram totalmente ligados. A Figura 10 é uma imagem de SEM de grande aumento da região da interface, que não foi previamente inspecionada metalograficamente. Não há evidência de regiões ligadas na imagem. A análise de raio X por dispersão de energia da interface da mesma amostra confirmou a ausência de regiões ligadas dentro da interface de solda de inércia. Em vez disso, a região de ligação, entre os dois metais, incluiu uma mistura mecânica, ou torvelinho, de zircônio puro e titânio puro.

Observações gerais do teste

Desse modo, os resultados dos testes mencionados acima mostram que as amostras soldadas em inércia de zircônio em titânio se comportaram muito melhor do que as amostras soldadas por fusão, em termos de propriedades mecânicas e resistência a corrosão, e as amostras soldadas em inércia pareceram ser substancialmente livres de regiões ligadas dentro da zona de solda. Não se notou qualquer ataque corrosivo óbvio nas amostras soldadas em inércia, como foi observado nas amostras soldadas por fusão. As amostras soldadas por fusão apresentaram uma alta taxa de corrosão, excedendo 0,38 mm/ano (15 mpy), enquanto que a solda de inércia apresentou uma taxa de corrosão inferior a 0,05 mm/ano (2 mpy), de 30/10/2017, pág. 74/105 em teste feito para avaliar a erosão / corrosão em meios físicos de ácido nítrico e uréia.

Exemplo 2 - Fabricação de tubo multicamada

Uma modalidade para ligação metalúrgica de metais reativos dissimilares, tais como, por exemplo, titânio e zircônio, para formar um elemento condutor de fluido tubular, multicamada, envolve três distintas rotas de processo. A primeira rota de processo é dirigida à fabricação de um tarugo externo, ou componente de base. A segunda rota de processo é dirigida à fabricação de um componente de revestimento interno. Na terceira rota de processo, o componente de base e o componente de revestimento são combinados em um tarugo montado, e o tarugo é depois extrudado, trabalhado a frio e tratado termicamente, para proporcionar o tubo multicamada. Nos parágrafos a seguir, as três rotas de processo são descritas em mais detalhes, como especificamente aplicado na produção de tubulação multicamada, incluindo uma base externa de titânio grau 3 (UNS R50550) e um revestimento interno de Zircadyne 702® (Zr702) (UNS R60702). A liga Zr702 é disponível da ATI Wah Chang, Albany, Oregon, e tem a seguinte composição química (em percentagens em peso do peso total da liga) : 99,2 mín. de zircônio + háfnio; 4,5 máx. de háfnio; 0,2 máx. de ferro + cromo; 0,005 máx. de hidrogênio; 0,25 máx. de nitrogênio; 0,05 máx. de carbono; e 0,16 máx. de oxigênio.

As etapas incluídas na primeira rota de processo são apresentadas esquematicamente no lado direito da Figura

11. O titânio grau 3 (TiGr3) foi fundido em um lingote, por de 30/10/2017, pág. 75/105 uso de técnicas de fusão em arco a vácuo de eletrodo consumível. O lingote foi aquecido na região da fase beta e forjado a um diâmetro intermediário, seguidas por reduções significativas nas regiões das fases alfa e alfa + beta, para proporcionar um forjamento cilíndrico com um diâmetro de aproximadamente 210 mm (8,27 in) . O produto do forjamento foi serrado em dois tarugos individuais. Cada tarugo foi trabalhado a máquina para proporcionar um tarugo cilíndrico, oco, tendo as dimensões aproximadas de diâmetro externo de 201 mm (7,91 in) e diâmetro interno de 108 mm (4,26 in). Para melhor garantir uma ligação metalúrgica aceitável, entre o tarugo de TiGr3 cilíndrico e o revestimento interno de zircônio, o diâmetro interno do tarugo de TiGr3 foi trabalhado a máquina a uma rugosidade superficial de 0,0016 mm (63 micropolegadas) RA máxima. Um acabamento superficial relativamente liso assegura melhor uma limpeza adequada nos picos e ranhuras do perfil de rugosidade superficial. A ausência de ranhuras e riscos significativos na superfície garante uma melhor formação de uma ligação metalúrgica contínua, entre os componentes de base e de revestimento, que não sofre de deslaminações.

As etapas na segunda rota de processo são apresentadas esquematicamente no lado direito da Figura 11. Essa rota se refere à fabricação do revestimento interno de liga Zr702 do tubo multicamada. A liga Zr702 foi fundida em um lingote e forjada de uma maneira similar à liga TiGr3 mencionada acima. O revestimento foi trabalhado a máquina de um produto forjado cilíndrico de diâmetro de 115 mm (4,53 in).

de 30/10/2017, pág. 76/105

Em uma disposição alternativa não limitante, os revestimentos podem ser formados por extrusão de um tubo de tamanho excessivo, e depois serração de revestimentos individuais, para trabalho a máquina subseqüente.) O revestimento de liga Zr702 trabalhado a máquina era de um diâmetro externo de 108 mm (4,26 in) x diâmetro interno de 54 mm (2,13 in), com uma rugosidade superficial no diâmetro externo de 0,0016 mm (63 micropolegadas) RA máx. A rugosidade superficial no diâmetro externo foi mantida dentro desses limites, para os fins mencionados acima com relação à rugosidade superficial do diâmetro interno de tarugo cilíndrico de TiGr3. O revestimento foi ajustado por trabalho a máquina, com tolerâncias precisas, para deslizar dentro do tarugo de TiGr3. Uma tolerância preferida para o vão entre o diâmetro interno da base e o diâmetro externo do revestimento é cerca de 0,25 mm (cerca de 0,010 in).

Na terceira rota de processo, mostrada esquematicamente na Figura 12, o componente externo de TiGr3 e o componente de revestimento interno de liga Zr702 foram montados em um tarugo, e depois ligados metalurgicamente e reduzidos a uma tubulação multicamada de menor diâmetro. Antes da montagem, os componentes externo e interno foram limpos por jateamento com gelo, para remover contaminação estranha, tais como sujeira e óleo. As superfícies limpas são importantes para a formação de uma ligação metalúrgica de alta qualidade.

Os componentes de tarugo e de revestimento limpos e secos foram deslizados conjuntamente a um tarugo montado.

de 30/10/2017, pág. 77/105

As juntas das extremidades do tarugo foram soldadas em um vácuo de pelo menos 1 x 10^-3 torr (0,133 Pa), por uso de uma pistola de feixe eletrônico. O feixe eletrônico foi focalizado nas juntas das extremidades, para produzir uma solda com uma penetração de 10 a 40 mm no tarugo e com uma largura de solda de pelo menos 5 mm. A integridade da solda é importante para evitar que a atmosfera seja contaminada e iniba a formação de ligação metalúrgica, durante extrusão do tarugo montado. A Figura 13 mostra esquematicamente uma vista pela extremidade do tarugo montado soldado 310, em que 312 é o componente de base externo de TiGr3, 314 é o componente de revestimento interno de liga de Zr702, 316 é a zona da solda, incluindo uma mistura compreendendo titânio e zircônio, e 318 é o vazio conduzindo fluido cilíndrico passando pelo tarugo.

Qualquer borrifo foi retificado do tarugo montado soldado. O tarugo foi depois aquecido por indução em uma bobina cilíndrica a 650 - 775°C (1.202 - 1.427°F), com um alvo de 700°C (1.292°F), e transferido para uma prensa de extrusão hidráulica Lombard de 3.500 t. O tarugo foi colocado em um recipiente cilíndrico, com um mandril inserido no diâmetro interno dos componentes do revestimento, para estabelecer o tamanho do diâmetro interno extrudado. Uma haste de prensa de extrusão empurrou o tarugo por uma matriz cônica, usando uma pressão de recalque de cerca de 1.500 t (8,896 x 10³ N) , para extrudar o tarugo em um tubo multicamada sem costura. A relação de alongamento de extrusão foi de aproximadamente 11:1, e o objetivo foi o de proporcionar um tubo de 30/10/2017, pág. 78/105 extrudado tendo um diâmetro externo de 78,74 ± 0,254 mm (3,100 ± 0,010 in) e uma espessura de parede de cerca de 13,4 mm (0,525 in). Os metais dissimilares interagiram e foram ligados metalurgicamente por extrusão, em conseqüência de condições, incluindo temperatura do processo, tempo na temperatura, pressão e limpeza das superfícies de união. Vários centímetros (polegadas) da extremidade dianteira e da extremidade traseira do artigo de extrusão multicamada ligado metalurgicamente foram removidos por serração, para garantir uma espessura do revestimento uniforme na parte remanescente.

O tubo extrudado foi decapado em mistura de HF / ácido nítrico, por um tempo suficiente, para remover 0,0254 - 0,0508 mm (0,001 - 0,002 in) por parede. O tubo foi depois trabalhado a frio em um laminador passo de peregrino, para reduzir mais ainda o diâmetro e a espessura de parede do tubo. No laminador passo de peregrino, o tubo foi laminado longitudinalmente por matrizes afiladas, enranhuradas, que comprimiram o material em um mandril afilado similarmente. O tubo foi alimentado a matrizes e girado em torno do seu eixo longitudinal, para reduzir substancialmente uniformemente toda a circunferência do tubo, durante cada curso do laminador. O tubo multicamada foi reduzido, usando-se uma primeira passagem no laminador passo de peregrino, a um tamanho intermediário de diâmetro externo de 44,5 mm (1,75 in) e espessura de parede de 6,3 mm (0,25 in) . O tubo reduzido foi limpo usando-se um agente de limpeza alcalino, enxaguadura com água e decapagem em ácido nítrico a 70%, e depois tratade 30/10/2017, pág. 79/105 do termicamente por recozimento a vácuo, para recristalizar e amolecer o material. O tratamento térmico incluiu recozimento do tubo a uma temperatura de 621 ± 28°C (1.150 ± 50°F), por 1 - 2 horas. Outros possíveis regimes de recozimento incluem aquecimento a outras temperaturas na faixa de 500°C (932°F) a 750°C (1.382°F), por 1 - 2 horas. O tratamento térmico deve ser adaptado, para minimizar o crescimento de partículas intermetálicas ou gradientes composicionais, que são mais duros e mais quebradiços do que as liga de base e de revestimento. Uma zona de difusão quebradiça e/ou larga pode provocar deslaminações das camadas do tubo.

Subseqüente ao recozimento, o tubo foi decapado em ácido nítrico a 70%, para remover qualquer mancha de recozimento a vácuo, e depois endireitado rotativamente. O tubo foi depois reaquecido e submetido a uma segunda passagem no laminador passo de peregrino, para reduzir o tubo às dimensões finais de diâmetro externo de 27,0 mm (1,06 in) e espessura de parede de 3,5 mm (0,138 mm). A espessura final do revestimento de zircônio foi de aproximadamente 0,9 mm (0,035 in). A Figura 14 é uma micrografia da região da ligação metalúrgica dos tubos multicamada produzidos pelo processo. A imagem mostra uma estrutura de grãos finos (que proporciona propriedades mecânicas substancialmente uniformes) e uma ligação metalúrgica contínua entre as camadas de titânio e zircônio. A ligação metalúrgica impede o tipo de corrosão por formação de fendas, observada nos projetos de tubos ligados mecanicamente (ajustagem precisa) conhecidos.

A resistência mecânica de tubos multicamada de lide 30/10/2017, pág. 80/105 gas TiGr3/Zr702, produzidos por uso do processo nesse exemplo, foi avaliada e comparada com as propriedades de um monotubo de TiGr3. As propriedades de amostras com diâmetro externo de 27,0 mm x diâmetro interno de 3,5 mm de cada tipo de tubo são apresentadas na Tabela 4 abaixo. As propriedades mecânicas são similares, o que mostra que o revestimento de Zircadyne® não degrada significativamente as propriedades mecânicas avaliadas do material de base de TiGr3.

Tabela 4

Tipo de tubo	Amos-	UTS	YS		Alonga-
	tra	MPa	MPa		mento
		(ksi)	(ksi)		(%, mín.)
tubo multicamada de	1	537	410		32
TiGr3 / Zircadyne 702®		(77,9)	(59,5)
	2	562	411		35
		(81,6)	(59,6)
monotubo de TiGr3	1	552	436	37
		(80,1)	(63,3)
	2	558	421	35
		(81)	(61,1)

As partes de um tubo formadas pelo processo des10 crito no presente exemplo podem ser soldadas no estado sólido nas extremidades de um comprimento de tubo condutor de fluido, composto de zircônio ou algum outro metal ou liga resistente a corrosão, para formar um tubo composto, adequaPetição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 81/105 do para uso na adaptação de equipamento de síntese de uréia. Nesse caso, como descrito acima, o material da camada externa do tubo multicamada pode ser selecionado, de modo que a soldagem por fusão da camada externa na folha tubular não vai resultar em redução significativa na resistência a corrosão da região da solda. Por exemplo, o tubo multicamada de liga de TiGr3 / Zr702, produzido no presente exemplo, vai ser particularmente vantajoso para uso na adaptação de um extrator incluindo uma folha tubular com blindagem de titânio.

Os tubos multicamada e outras partes condutoras de fluido, produzidos pelo presente exemplo, também podem ser usados sem serem soldados a uma parte condutora de fluido monocamada. Nessas modalidades, o material da camada externa do tubo, ou outra parte multicamada pode ser selecionado de modo que, quando o material é soldado por fusão a uma folha tubular, ou outra parte de montagem, do equipamento, nenhuma liga problemática é produzida que teria um impacto substancialmente negativo na resistência a corrosão e nas propriedades mecânicas ou outras importantes do tubo / parte ou parte de montagem.

Naturalmente, deve-se entender que embora a presente discussão tenha focalizado o uso da tubulação multicamada no presente exemplo, em um aparelho extrator, a tubulação pode ser também usada como um caminho condutor de fluido em outro aparelho, incluindo aqueles aqui mencionados.

Deve-se entender que a presente descrição ilustra aqueles aspectos relevantes a um entendimento claro da desde 30/10/2017, pág. 82/105 crição. Determinados aspectos que vão ser evidentes para aqueles versados na técnica e que, portanto, não vão facilitar um melhor entendimento, não foram apresentados, para simplificar a presente descrição. Embora a presente descrição tenha sido descrita em conjunto com determinadas modalidades, aqueles versados na técnica vão, considerando a descrição acima, reconhecer que muitas modificações e variações podem ser feitas. Intenciona-se que a descrição acima e as reivindicações apresentadas a seguir cubram todas essas variações e modificações.

Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 83/105

Claims (53)

1. REIVINDICAÇÕES

   1. Parte (210) para um artigo de equipamento, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:

   uma primeira região condutora de fluido (214) in- cluindo um primeiro material resistente a corrosão selecio- nado a partir do grupo consistindo de zircônio e liga de zircônio; uma segunda região condutora de fluido (216) in- cluindo um segundo material; e uma região de solda (217) formada por soldar por

   atrito a primeira região (214) diretamente à segunda região (216) para formar uma parte condutora de fluido unitária;

   em que a segunda região (216) compreende uma camada externa (219a) incluindo um segundo material selecionado a partir de um grupo consistindo de titânio, ligas de titânio e aço inoxidável, e uma camada interna (219b) de um material resistente a corrosão selecionado a partir de um grupo consistindo de titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio, zircônio e ligas de zircônio, em que a camada externa (219a) da segunda região (216) e a camada interna (219b) são unidas por extrusão; e em que a região de solda (217) é substancialmente isenta de ligas de um primeiro material resistente a corrosão e do segundo material.
2. 2. Parte (210), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte (210) é selecionada do grupo consistindo de uma parte moldada cilindricamente, um tubo, um cano, um bocal, uma cabeça de barras de conexão, de 30/10/2017, pág. 84/105 um conector de tubo, um conector de cano, um tubo extrator (210) para equipamento de processamento de uréia e um tubo de trocador de calor.
3. 3. Parte (210), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio, e em que o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio, ligas de titânio e aço inoxidável.
4. 4. Parte (210), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a região de solda (217), formada por soldar por soldagem no estado sólido a primeira região (214) à segunda região (216), é substancialmente isenta de ligas do primeiro material resistente a corrosão e do segundo material.
5. 5. Parte (210), de acordo com a reivindicação 1, CARACTERIZADA pelo fato de que a primeira região (214) é soldada por soldagem no estado sólido indiretamente à segunda região (216), de modo que pelo menos um terceiro material é disposto intermediário entre a primeira região (214) e a segunda região (216).
6. 6. Processo para substituir uma parte condutora (210) de fluido em um artigo de equipamento com uma parte condutora de fluido substituta (210), CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

   substituir uma parte condutora de fluido (210) existente do artigo de equipamento com uma parte condutora de 30/10/2017, pág. 85/105 de fluido (210) definida na reivindicação 1.
7. 7. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte condutora de fluido (210) é selecionada do grupo consistindo de uma parte moldada cilindricamente, um tubo, um cano, um bocal, uma cabeça de barras de conexão, um conector de tubo, um conector de cano, um tubo extrator para equipamento de processamento de uréia, e um tubo de trocador de calor.
8. 8. Processo, de acordo com a reivindicação 6, CARACTERIZADO pelo fato de que o artigo de equipamento é selecionado do grupo consistindo de um equipamento de processamento químico, uma unidade extratora, uma unidade de condensação, e um trocador de calor.
9. 9. Artigo de equipamento, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende uma parte (210) definida na reivindicação

   1.
10. 10. Parte (210) para um artigo de equipamento, selecionada de um tubo extrator e um tubo de trocador de calor, CARACTERIZADA pelo fato de que compreende:

    uma região de montagem (220); e uma parte condutora de fluido compreendendo um tubo (210) soldado à região de montagem (220), em que o tubo (210) compreende:

    uma camada interna (219b) de zircônio ou uma liga de zircônio, circundando uma passagem condutora de fluido através do tubo (210); e uma camada externa (219b) de titânio ou uma liga de titânio;

    de 30/10/2017, pág. 86/105 em que a camada interna (219b) e a camada externa (219a) são unidas por extrusão e a camada interna é direta e metalurgicamente ligada à camada externa (219a).
11. 11. Parte (210), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que a parte (210) é uma dentre uma parte substituta e uma parte original para o artigo de equipamento.
12. 12. Parte (210), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que o artigo de equipamento é uma unidade extratora de equipamento de síntese de uréia, e a parte substituta é um tubo extrator.
13. 13. Parte (210), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que não há nenhuma camada de interdifusão substancial entre a camada interna (219b) e a camada externa (219a).
14. 14. Parte (210), de acordo com a reivindicação 10, CARACTERIZADA pelo fato de que a camada interna (219b) é indiretamente ligada metalurgicamente à camada externa (219a), de modo que pelo menos uma camada compreendendo um terceiro material, que é diferente do primeiro material e do segundo material, é disposto intermediária entre a camada interna (219b) e a camada externa (219a).
15. 15. Tubo extrator (210) para equipamento de síntese de uréia, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

    uma primeira região condutora de fluido (214) incluindo um primeiro material resistente a corrosão; e uma segunda região condutora de fluido (216); em que a primeira região (214) e a segunda região de 30/10/2017, pág. 87/105 (216) são unidas direta e indiretamente por soldagem no estado sólido, para formar uma parte substituta condutora de fluido unitária;

    em que a segunda parte (216) compreende uma camada interna (219b) de um material selecionado a partir de um grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio e uma camada externa (219a) de um material selecionado a partir do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio; e a segunda região (216) é formada por uma ligação de extrusão de modo que a camada interna (219b) e a camada externa (219a) da segunda região são fundidas.
16. 16. Tubo extrator (210), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro material é selecionado do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio, e em que o segundo material é aço inoxidável.
17. 17. Tubo extrator (210), de acordo com a reivindicação 16, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) e a segunda região (216) são unidas direta e indiretamente por uma técnica de soldagem no estado sólido, selecionada do grupo consistindo de soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica.
18. 18. Tubo extrator (210), de acordo com a reivindicação 17, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) é de um material único.
19. 19. Tubo extrator (210), de acordo com a reivindide 30/10/2017, pág. 88/105 cação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a região da solda (214), formada por soldagem no estado sólido da primeira região direta e indiretamente à segunda região (216), é substancialmente isenta de ligas do primeiro material resistente a corrosão e do segundo material.
20. 20. Tubo extrator (210), de acordo com a reivindicação 15, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) é soldada indiretamente no estado sólido à segunda região (216), de modo que pelo menos um terceiro material é disposto intermediário entre a primeira região (214) e a segunda região (216).
21. 21. Aparelho para síntese de uréia, CARACTERIZADO pelo fato de que inclui pelo menos um tubo extrator (210), compreendendo:

    uma primeira região condutora de fluido (214) incluindo um primeiro material resistente a corrosão selecionado a partir do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio; e uma segunda região condutora de fluido (216); em que a primeira região (214) e a segunda região (216) são unidas direta e indiretamente por soldagem no estado sólido, para formar uma parte condutora de fluido unitária (210), em que a segunda região (216) compreende uma camada interna (219b) de um material selecionado a partir do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio e uma camada externa (219a) de aço inoxidável, e de 30/10/2017, pág. 89/105 em que na segunda região (216), a camada interna (219b) é ligada por extrusão à camada externa (219a).
22. 22. Aparelho para síntese de uréia, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) do tubo extrator (210) e a segunda região (216) do tubo extrator (210) são unidas direta e indiretamente por uma técnica de soldagem no estado sólido, selecionada do grupo consistindo de soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica.
23. 23. Aparelho para síntese de uréia, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) do tubo extrator (210) é de um material único, e a segunda região é de um material único.
24. 24. Aparelho para síntese de uréia, de acordo com a reivindicação 21, CARACTERIZADO pelo fato de que uma região de solda (217), formada por soldagem no estado sólido da primeira região (214) do tubo extrator (210) direta e indiretamente à segunda região (216) do tubo extrator (210), é substancialmente isenta de ligas do primeiro material resistente a corrosão e do segundo material.
25. 25. Aparelho para síntese de uréia, de acordo com a reivindicação 22, CARACTERIZADO pelo fato de que a primeira região (214) do tubo extrator (210) é soldada indiretamente no estado sólido à segunda região (216), de modo que pelo menos um terceiro material é disposto intermediário entre a primeira região (214) e a segunda região (216).

    de 30/10/2017, pág. 90/105
26. 26. Processo para produção de um tubo extrator (210) para um aparelho de síntese de uréia, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende unir uma extremidade de um primeiro cilindro oco (214), incluindo um primeiro material resistente a corrosão a uma extremidade de um segundo cilindro oco (216), incluindo um segundo material, para formar um tubo condutor de fluido, em que a união do primeiro cilindro (214) e do segundo cilindro (216) compreende soldar no estado sólido direta e indiretamente a extremidade do primeiro cilindro (214) à extremidade do segundo cilindro (216).
27. 27. Processo, de acordo com a reivindicação 26, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio e ligas de nióbio, e em que o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio, ligas de titânio e aço inoxidável.
28. 28. Processo, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que soldar, no estado sólido direta e indiretamente, a extremidade do primeiro cilindro (214) à extremidade do segundo cilindro (216) compreende uma técnica de soldagem no estado sólido, selecionada do grupo consistindo de soldagem a frio, soldagem por difusão, soldagem por explosão, soldagem por forjamento, soldagem por atrito, soldagem em inércia, soldagem por pressão a quente, soldagem por rolo e soldagem ultra-sônica.
29. 29. Processo, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo cilindro (216) comde 30/10/2017, pág. 91/105 preende uma camada interna (219b) de um material resistente a corrosão, e uma camada externa (219a) do segundo material.
30. 30. Processo, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo cilindro (216) compreende uma camada interna (219b) de um material selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio, e uma camada externa (219a) de um material selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.
31. 31. Processo, de acordo com a reivindicação 30, CARACTERIZADO pelo fato de que o segundo cilindro (216) é formado por um processo compreendendo ligar metalurgicamente direta e indiretamente a camada interna (219b) e a camada externa (219a) do segundo cilindro (216).
32. 32. Processo, de acordo com a reivindicação 31, CARACTERIZADO pelo fato de que ligar metalurgicamente a camada interna (219b) e a camada externa (219a) do segundo cilindro (216) compreende pelo menos uma técnica selecionada do grupo consistindo de ligação de extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga.
33. 33. Processo, de acordo com a reivindicação 29, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada interna (219b) é ligada metalurgicamente à camada externa (219a).
34. 34. Processo, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que uma região de solda (217), formada por soldagem no estado sólido do primeiro cilindro (214) direta e indiretamente à segunda região ao segundo cilindro (216), é substancialmente isenta de ligas combinando o primeiro material e o segundo material.

    de 30/10/2017, pág. 92/105
35. 35. Processo, de acordo com a reivindicação 27, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro cilindro (214) é soldado indiretamente no estado sólido ao segundo cilindro (216), de modo que pelo menos um terceiro material é disposto de modo intermediário entre o primeiro cilindro (214) e o segundo cilindro (216) .
36. 36. Processo para produzir um tubo extrator (210) para um aparelho de síntese de uréia, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende pelo menos ligar, direta e indiretamente, uma camada interna (219b), de um primeiro material resistente a corrosão a uma camada externa (219a) de um segundo material, para proporcionar um tubo extrator (210) condutor de fluido compreendendo uma parede de tubo multicamada.
37. 37. Processo, de acordo com a reivindicação 36, CARACTERIZADO pelo fato de que a ligação da camada interna à camada externa compreende pelo menos uma técnica selecionada do grupo consistindo de ligação de extrusão, ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga.
38. 38. Processo, de acordo com a reivindicação 37, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro material resistente a corrosão é pelo menos um material selecionado do grupo consistindo de zircônio e ligas de zircônio, e em que o segundo material é selecionado do grupo consistindo de titânio e ligas de titânio.
39. 39. Processo, de acordo com a reivindicação 37, CARACTERIZADO pelo fato de que a camada interna (219b) é ligada indiretamente à camada externa (219a) por um processo, incluindo pelo menos uma técnica selecionada do grupo conde 30/10/2017, pág. 93/105 sistindo de ligação explosiva, prensagem isostática a quente e fundição centrífuga, de modo que pelo menos uma camada, compreendendo um terceiro material, que é diferente do primeiro material e do segundo material, é disposta intermediária entre a camada interna (219b) e a camada externa (219a).
40. 40. Processo para produzir uma parte condutora de fluido (210) para um artigo de equipamento, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende:

    proporcionar um primeiro cilindro oco (214) de um primeiro material resistente a corrosão, o primeiro cilindro (214) tendo uma superfície externa;

    proporcionar um segundo cilindro oco (216) de um segundo material, diferente do primeiro material, o segundo cilindro (216) tendo uma superfície interna, em que o primeiro cilindro (214) pode encaixar-se dentro do segundo cilindro (216);

    preparar pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) para pelo menos um dentre reduzir a rugosidade superficial e remover contaminação estranha;

    dispor o primeiro cilindro (214) dentro do segundo cilindro (216), de modo que a superfície externa do primeiro cilindro (214b) se opõe à superfície interna do segundo cilindro (216), para proporcionar um tarugo; e aquecer e expelir o tarugo, desse modo, ligando-se metalurgicamente a superfície externa do primeiro cilindro (214) à superfície interna do segundo cilindro (216), para proporcionar um tubo sem costura de multicamada.

    de 30/10/2017, pág. 94/105
41. 41. Processo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que o primeiro material e o segundo material são selecionados individualmente do grupo consistindo de zircônio, ligas de zircônio, titânio, ligas de titânio, nióbio, ligas de nióbio, tântalo, ligas de tântalo e aço inoxidável, e em que o primeiro material difere do segundo material.
42. 42. Processo, de acordo com a reivindicação 41, CARACTERIZADO pelo fato de que preparar pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216), para pelo menos um reduzir a rugosidade superficial e remover contaminação estranha da superfície preparada, facilita a formação de uma ligação metalúrgica contínua entre a superfície externa do primeiro cilindro (214) e a superfície interna do segundo cilindro (216), e inibe a deslaminação das superfícies ligadas.
43. 43. Processo, de acordo com a reivindicação 41, CARACTERIZADO pelo fato de que preparar pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende reduzir a rugosidade superficial de pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216).
44. 44. Processo, de acordo com a reivindicação 43, CARACTERIZADO pelo fato de que reduzir a rugosidade superficial de pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro de 30/10/2017, pág. 95/105 (216) compreende reduzir a rugosidade superficial a não mais do que cerca de 0,0016 mm (63 micropolegadas) RA.
45. 45. Processo, de acordo com a reivindicação 43, CARACTERIZADO pelo fato de que reduzir a rugosidade superficial de pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende trabalhar à máquina pelo menos uma da superfície externa, do primeiro cilindro (214), e da superfície interna do segundo cilindro (216), para reduzir a rugosidade superficial a não mais do que cerca de 0,0016 mm (63 micropolegadas) RA.
46. 46. Processo, de acordo com a reivindicação 41, CARACTERIZADO pelo fato de que preparar pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende reduzir contaminação estranha em pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216).
47. 47. Processo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que reduzir a contaminação estranha em pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende usar pelo menos um de condicionamento mecânico, decapagem ácida, um agente de limpeza de solvente e um agente de limpeza alcalino na superfície.
48. 48. Processo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que reduzir a contaminação estranha em pelo menos uma da superfície externa do primeiro cide 30/10/2017, pág. 96/105 lindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende limpar pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) usando um processo de limpeza, que não deposite um resíduo de agente de limpeza na superfície limpa.
49. 49. Processo, de acordo com a reivindicação 46, CARACTERIZADO pelo fato de que reduzir a contaminação estranha em pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216) compreende jatear com gelo pelo menos uma da superfície externa do primeiro cilindro (214) e da superfície interna do segundo cilindro (216).
50. 50. Processo, de acordo com a reivindicação 49, CARACTERIZADO pelo fato de que jatear com gelo compreende propelir água cristalina contra uma superfície, desse modo, limpando mecanicamente e lavando com líquido a superfície.
51. 51. Processo, de acordo com a reivindicação 41, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda, antes de aquecer e expelir o tarugo, unir por solda as regiões do primeiro cilindro (214) e do segundo cilindro (216), para proporcionar um tarugo de multicamada, adequado para extrusão, e incluindo um espaço à prova de ar, entre a superfície externa oposta do primeiro cilindro (214) e a superfície interna do segundo cilindro (216).
52. 52. Processo, de acordo com a reivindicação 51, CARACTERIZADO pelo fato de que compreende ainda:

    opcionalmente, tratar termicamente o tubo sem costura; e de 30/10/2017, pág. 97/105 trabalhar a frio o tubo sem costura e, desse modo, reduzir a espessura de uma parede do tubo sem costura.
53. 53. Processo, de acordo com a reivindicação 40, CARACTERIZADO pelo fato de que a parte condutora de fluido é

    5 um tubo extrator para um aparelho de síntese de uréia.

    Petição 870170083594, de 30/10/2017, pág. 98/105