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Guias e Dicas
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Desenvolvimento e Construção de Máquina de Ensaio de Corrosão por Névoa Salina - Prof. De , Manuais, Projetos, Pesquisas de Ciência dos materiais

Um compêndio de ideias com o objetivo de aliar a engenharia aplicada para a construção de uma máquina de ensaio de corrosão por névoa salina, com base em critérios normativos e na verificação do alcance dos resultados esperados. O documento detalha o processo de projeto e construção da máquina, incluindo as dificuldades encontradas e as soluções adotadas. Ele aborda aspectos como a seleção de materiais inertes, o posicionamento adequado dos corpos de prova, o controle das variáveis físicas e a preparação e caracterização dos corpos de prova. O documento também discute os requisitos normativos, os testes de laboratório e os resultados esperados após 48 horas de ensaio. Essa informação detalhada pode ser útil para estudantes e profissionais interessados em engenharia de materiais, corrosão e desenvolvimento de equipamentos de teste.

Tipologia: Manuais, Projetos, Pesquisas

2019

Compartilhado em 14/07/2024

Maico.quimica
Maico.quimica 🇧🇷

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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA
CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA
PRO-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO
PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM MATERIAIS
LEONARDO DE SOUZA COUTINHO
CONSTRUÇÃO DE EQUIPAMENTO GERADOR DE NÉVOA SALINA
(SALT SPRAY) PARA EXECUÇÃO DE ENSAIOS ACELERADOS DE
CORROSÃO
VOLTA REDONDA
2019
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FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA

PRO-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM MATERIAIS

LEONARDO DE SOUZA COUTINHO

CONSTRUÇÃO DE EQUIPAMENTO GERADOR DE NÉVOA SALINA

(SALT SPRAY) PARA EXECUÇÃO DE ENSAIOS ACELERADOS DE

CORROSÃO

VOLTA REDONDA

FUNDAÇÃO OSWALDO ARANHA

CENTRO UNIVERSITÁRIO DE VOLTA REDONDA

PRO-REITORIA DE PESQUISA E PÓS-GRADUAÇÃO

PROGRAMA DE MESTRADO PROFISSIONAL EM MATERIAIS

CONSTRUÇÃO DE EQUIPAMENTO GERADOR DE NÉVOA SALINA

(SALT SPRAY) PARA EXECUÇÃO DE ENSAIOS ACELERADOS DE

CORROSÃO

Dissertação apresentada ao Mestrado Profissional em Materiais do Centro Universitário de Volta Redonda – UniFOA, como requisito obrigatório para obtenção do título de Mestre em Materiais, sob a orientação do prof. Dr. Alexandre Alvarenga Palmeira, na área de concentração de processamento e caracterização de materiais metálicos, cerâmicos e poliméricos linha de pesquisa em materiais metálicos.

Aluno: Leonardo de Souza Coutinho Orientador: Prof. Dr. Alexandre Alvarenga Palmeira

VOLTA REDONDA

FOLHA DE APROVAÇÃO

Aluno: Leonardo de Souza Coutinho

CONSTRUÇÃO DE UMA MÁQUINA GERADORA DE NÉVOA SALINA (SALT

SPRAY) PARA EXECUÇÃO DE ENSAIOS ACELERADOS DE CORROSÃO

Orientador: Prof. Dr. Alexandre Alvarenga Palmeira

DEDICATÓRIA

Dedico este trabalho a toda minha família, em especial minha avó Laura Rosa de Arantes (in memorian), que mesmo analfabeta me ensinou que o melhor caminha a ser seguido são por meios dos estudos. Dedico também aos meus pais, José Mário Coutinho e Maria de Souza Coutinho (in memorian), pelos seus esforços e dedicação na formação de meu caráter e construção de meus valores. A minha esposa pela paciência da minha ausência, ao meu irmão, minha cunhada, minha sobrinha e minha tia Maria Helena.

RESUMO

A necessidade de se ampliar os conhecimentos sobre o grau de resistência a várias solicitações sejam elas elas mecânicas, químicas, térmicas e outras fez com que houvesse um vislumbramento de uma necessidade real de se ter um aparelho com características tão distintas quanto o de simular uma atmosfera corrosiva. Essa necessidade serviu de propulsor para desenvolver este projeto. O mesmo projeto se deu baseado em tradução e interpretação das normas ISO 9227, ASTM B 117 e DIN 50 021 aliados a visitas técnicas com pesquisas em sites e catálogos somados a norma ABNT NBR 8094. Foi elaborado um compêndio de idéias cujos objetivos são de aliar o que as normas solicitam com soluções implementadas e já sacramentadas comercialmente. Este trabalho se dá em duas partes distintas que são a engenharia aplicada para a construção da máquina baseado nos critérios normativos e o de verificar se a mesma atingirá os resultados esperados descritos.

A máquina foi construída sendo fiel ao que as normas consultadas recomendam no que diz respeito a sua geometria e a engenharia embarcada se deve ao conhecimento do autor no portfólio da inúmeras possibilidades possíveis de serem empregadas, tais como o saturador e o painel elétrico de comando empregado somados a construção do gabinete da máquina todo em aço carbono 1020, revestido externamente com fibra de vidro. Foi adotado o emprego de óleo térmico na jaqueta em detrimento a água utilizada por fabricantes comerciais, justamente por se entender que este óleo faria uma camada protetiva interna na chaparia do gabinete.

Ao final da sua execução, se fez necessário a consolidação do projeto como sendo um equipamento confiável para ser utilizado na caracterização de materiais metálicos, para tanto se fez necessário a exposição dos corpos de prova padrão adquiridos juntos a PSA em um período de 48 horas, sendo necessário as anotações de perda de massa destes corpos. Feitos os testes, a máquina se mostrou eficaz e todas as perdas de massa anotadas estavam dentro dos parâmetros normativos estabelecidos.

Palavras-chave: normas, névoa salina, corrosão, câmara, perda de massa

ABSTRACT

The need to expand the knowledge about the degree of resistance to various requests, be they mechanical, chemical, thermal and others made it possible to have a glimpse of a real need to have an apparatus with characteristics as different as that of simulating an atmosphere corrosive. This need served as a propellant to develop this project. The same project was based on translation and interpretation of the standards ISO 9227, ASTM B 117 and DIN 50 021 allied to technical visits with searches on websites and catalogs added to the norm ABNT NBR 8094. A compendium of ideas whose objectives are to ally which standards require with solutions implemented and already sacramentadas commercially. This work takes place in two distinct parts that are the applied engineering for the construction of the machine based on the normative criteria and the one to verify if it will reach the expected results described

The machine was built faithful to what the standards consulted recommend with respect to its geometry and the embedded engineering is due to the author's knowledge in the portfolio of the numerous possible possibilities of being employed, such as the saturator and the electrical control panel employed added to the cabinet construction of the entire 1020 carbon steel machine, externally coated with fiberglass. It was adopted the use of thermal oil in the jacket in detriment of the water used by commercial manufacturers, precisely because it was understood that this oil would make an internal protective layer in the plating of the cabinet.

At the end of its execution, it was necessary to consolidate the project as a reliable equipment to be used in the characterization of metallic materials. Therefore, it was necessary to expose the standard test specimens acquired together with PSA in a period of 48 hours, being necessary the notes of loss of mass of these bodies. Once the tests were done, the machine proved to be effective and all the mass losses recorded were within the established normative parameters.

Keywords: standards, salt spray (fog), corrosion, chamber, mass loss

PV Current Temperature (Temperatura Atual)

PVC Polyvinyl Choride (Policloreto de Polivinila)

S Enxofre

SQL Structured Query Language (Linguagem de Consulta Estruturada)

Y Espessura da película formada

LISTA DE EQUAÇÕES

Equação 1 Oxidação do ferro por aquecimento

Equação 2 Oxidação do ferro por perda de elétrons

Equação 3 Relação Parabólica da Taxa de Oxidação

Equação 4 Relação Linear da taxa de Oxidação

Equação 5 Relação Logarítmica da Taxa de Oxidação

  • Figura 1. Gastos com corrosão nos EUA entre 1999 e 2001 [1]
  • Figura 2. Mecanismos de Oxidação [2]
  • Figura 3. Curvas de oxidação [2]
  • Figura 4. Esquema dos processos de refino e corrosão dos metais [7]
  • Figura 5. Diferentes formas de como a Corrosão pode se apresentar [4]
  • Figura 6. Corrosão de um aço exposto por anos em diferentes atmosferas [5]
  • Figura 7. Laboratório com várias câmaras de testes [11]
  • Figura 8. Protótipo de uma máquina de controle de umidade [17]
  • Figura 9. Protótipo de uma máquina de teste por névoa salina [17]
  • Figura 10. Variação da velocidade da corrosão em função do clima [5]
  • Figura 11. Desenho esquemático segundo a norma ISO 9227 [18]
  • Figura 12. Desenho esquemático segundo a norma ASTM B 117 [19]
  • Figura 13. Desenho esquemático segundo a norma DIN 50 021 [21]
  • Figura 14. Desenho esquemático e construtivo de uma máquina Equilan [37]
  • Figura 15. Máquina Equilan série SSe [37]...............................................................
  • Figura 16. Salt Spray Fog Liyi Ly-609-60................................................................
  • Figura 17. Esquemático de funcionamento LIYI
  • Figura 18. Esquemático Salt Spray Modelo Coutispray Fogtest [Fonte: autor]
  • Figura 19. Suporte de corpo de prova [Fonte: autor]
  • Figura 20. Sistema de funcionamento do saturador [41]
  • Figura 21. Válvula de segurança do saturador [Fonte: autor]
  • Figura 22. Desenho mecânico do saturador de ar comprimido [Fonte: autor]
  • Figura 23. Torre de atomização [Fonte: autor]
  • Figura 24. Bico pulverizador típico sugerido por norma [19]
  • Figura 25. Sistema de pulverização utilizado [Fonte: autor]
  • Figura 26. Cilindro pneumático de dupla ação [Fonte: autor]
  • Figura 27. Válvula direcional utilizada [Fonte: autor]
  • Figura 28. Painel elétrico de comando [Fonte: autor]
  • Figura 29. Manômetro do gabinete [Fonte: autor]
  • Figura 30. Termômetro tipo PT100 [45]
  • Figura 31. Tampa do gabinete [Fonte: autor]
  • Figura 32. Reservatório de solução [Fonte: autor]
  • Figura 33. Visor de nível de óleo [Fonte: autor]
  • Figura 34. Drenos de solução e de óleo [Fonte: autor]
  • Figura 35. Vista Isométrica do Gabinete Interno [Fonte: autor]
  • Figura 36. Vista Isométrica do Gabinete Externo [Fonte: autor].....................................
  • Figura 37. Dispositivo de coleta de solução [Fonte: autor]
  • Figura 38. Resistência elétrica [Fonte: autor]
  • Figura 39. Filtro de solução [Fonte: autor]
  • Figura 40. Gabinete em chapa de aço carbono [Fonte: autor].......................................
  • Figura 41. Gabinete com geometria final [Fonte: autor]
  • Figura 42. Desenho da tampa revisado [Fonte: autor]
  • Figura 43. Saturador [Fonte: autor]
  • Figura 44. Reservatório [Fonte: autor]
  • Figura 45. Geometria cônica de defletora de névoa na torre [Fonte: autor]...................
  • Figura 46. Suporte com bico atomizador [Fonte: autor]
  • Figura 47. Torre de atomização completa e montada [Fonte: autor]
  • Figura 48. Suporte dos corpos de prova [Fonte: autor]..................................................
  • Figura 49. Projeto inicial da máquina [Fonte: autor]
  • Figura 50. Aspecto da máquina sem uso [Fonte: autor]
  • Figura 51. Aspecto da máquina após o teste [Fonte: autor]
  • Figura 52. Resultado de testes alcançados [Fonte: autor]
  • Figura 53. Corpo de prova protegido por uma película [Fonte: autor]
  • Figura 54. Corpos de prova atacados [Fonte: autor]
  • Figura 55. Corpo de prova decapado [Fonte: autor]
  • Tabela 1. Elementos do custo da corrosão [7] LISTA DE TABELAS
  • Tabela 2. Composição do ar ambiente [5]
  • Tabela 3. Ensaios de corrosão [7]
  • Tabela 4. Características operacionais típicas de um bico pulverizador [17]
  • Tabela 5. Valores para a temperatura de água quente na torre de saturação [18]
  • Tabela 6. Composição química em percentual por massa do corpo de prova [18]
  • Tabela 7. Propriedade mecânicas do corpo de prova [18]
  • Tabela 8. Composição da água a ser utilizada [33]
  • Tabela 9. Limites Máximos Permitidos de Impurezas no Cloreto de Sódio [19]
  • Tabela 10. Volume Interno do Gabinete (em m^3 ) [Fonte: autor]
  • Tabela 11. Condições operacionais [17]
  • Tabela 12. Componentes da máquina e seus valores [Fonte: autorl]
  • Tabela 13. Defeitos, causas e soluções [Fonte: autor]
  • Tabela 14. Identificação e medições iniciais dos corpos de prova [Fonte: autor]
    1. INTRODUÇÃO
    1. OBJETIVO
    1. JUSTIFICATIVA
    1. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
  • 4.1. Oxidação
  • 4.1.1. Taxa de oxidação
  • 4.2. CORROSÃO
  • 4.3. Propostas de Ensaios de Corrosão
  • 4.4. Ensaio de corrosão em instalações ou equipamentos
  • 4.5. Ensaio de corrosão de campo
  • 4.6. Ensaio de corrosão de laboratório
  • 4.6.1. Ensaio de Corrosão em Câmaras Fechadas
  • 4.6.1. Máquinas de gabinetes para teste
  • 4.7. Ensaio de Corrosão por Névoa Salina
  • 4.8. Aparato para teste (máquina de Salt Spray)
  • 4.8.1. Câmara de Salt Spray
  • 4.8.2. Reservatório de Solução
  • 4.8.3. Filtragem da solução
  • 4.8.4. Ar comprimido........................................................................................
  • 4.8.5. Sistema de atomização
  • 4.8.6. Sistema de aquecimento da câmara
  • 4.8.7. Dispositivo de coleta de solução............................................................
  • 4.8.8. Corpos de prova
  • 4.8.9. Solução Salina
  • 4.8.1. Controle das variáveis
  • 4.9. Recomendações de montagem a serem obedecidas
  • 4.9.1. Diagrama Esquemático de Montagem Segunda Norma ISO 9227........
  • 4.9.2. Diagrama Esquemático de Montagem Segundo Norma ASTM B
  • 4.9.3. Diagrama esquemático de montagem segundo a norma DIN
  • 4.10. Máquinas existentes no mercado
  • 4.10.1. Salt Spray Equilan
  • 4.10.2. Modelo LIYI
    1. MATERIAIS E MÉTODOS
  • 5.1. Projeto da máquina
  • 5.1.1. Mancais de articulação
  • 5.1.2. Bocal de enchimento
  • 5.1.3. Respiro de ar da jaqueta
  • 5.1.4. Exaustão da câmara
  • 5.1.5. Suportes para corpos de provas
  • 5.1.6. Regulador de pressão
  • 5.1.7. Saturador
  • 5.1.8. Torre nebulizadora.................................................................................
  • 5.1.9. Suporte e bico pulverizador
  • 5.1.10. Cilindro pneumático
  • 5.1.11. Válvula direcional pneumática
  • 5.1.12. Painel elétrico de comando
  • 5.1.13. Manômetro
  • 5.1.14. Termômetro do gabinete
  • 5.1.15. Tampa do gabinete
  • 5.1.16. Reservatório de solução
  • 5.1.17. Visor de nível da jaqueta
  • 5.1.18. Dreno de óleo da jaqueta
  • 5.1.19. Drenos da solução condensada
  • 5.1.20. Dreno do saturador
  • 5.1.21. Mangueira de ar do saturador
  • 5.1.22. Anteparo para suporte
  • 5.1.23. Gabinete
  • 5.1.24. Proveta e funil coletor de névoa
  • 5.1.25. Jaqueta de óleo
  • 5.1.26. Resistência da jaqueta
  • 5.1.27. Resistência do saturador
  • 5.1.28. Termômetro do saturador
  • 5.1.29. Rodízios
  • 5.1.30. Filtro de solução
  • 5.1.31. Análise de custos com materiais
  • 5.2. Metodologia do Ensaio
  • 5.2.1. Condições de pré uso
  • 5.3. Manual de Funcionamento operacional
  • 5.3.1. Funcionamento da câmara
  • 5.3.2. Funcionamento do Saturador
  • 5.3.3. Funcionamento do conjunto de alimentação de solução
  • 5.3.4. Instalação do aparelho
    1. RESULTADO E DISCUSSÃO
  • 6.1. Contrução da Máquina e execução do Ensaio
  • 6.1.1. Construção do Gabinete
  • 6.1.2. Equipamentos periféricos: saturador e reservatório de solução
  • 6.1.3. Variáveis de controle: termômetros, painel e resistências elétricas.......
  • 6.1.4. Sistema de atomização
  • 6.1.5. Suportes dos corpos de prova e dispositivo de coleta
  • 6.1.6. Preparação das soluções das águas utilizadas
  • 6.1.7. Comportamento da máquina após 48 horas de teste
  • 6.1.8. Aspecto visual da máquina montada
  • 6.1.9. Aspecto visual da máquina testada
  • 6.1.10. Defeitos e soluções
  • 6.2. Execução do ensaio de névoa salina
  • 6.2.1. Corpos de prova
    1. CONCLUSÕES
    1. TRABALHOS FUTUROS
    1. REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

É importante salientar que proteger contra a corrosão é mais que uma questão puramente econômica. É imperativo para a proteção do meio ambiente, garantia da integridade dos ativos, saúde e segurança das pessoas. No Brasil a mola propulsora para o estudo da corrosão se deve principalmente a PETROBRAS devido a suas plataformas de estruturas metálicas se encontrarem no mar e os estudos e procedimentos lá elaborados servem de parâmetro de utilização para as outras empresas em todo o país. O conhecimento da composição do aço e suas ligas associados aos fenômenos da corrosão se faz necessário para elaborar o melhor procedimento que atenda a maior quantidade possível de requisitos no combate a sua deterioração. Conhecer e saber identificar os conceitos de composição do aço a ser trabalhado, a corrosão, a oxidação e outros contrapontos são de suma importância para a elaboração de tais procedimentos de proteção que visam mitigar a ação externa sobre as estruturas. Desenvolver uma máquina para execução de corrosão acelerada por névoa salina com pulverização de uma solução salina sobre as amostras a serem testadas se faz importante em um cenário onde as empresas necessitam um alto grau do produto seja ele vendido ou comprado. Os resultados obtidos por ensaio de névoa salina são utilizados sobretudo em especificações preestabelecida por clientes e literatura técnica servindo para avaliar, por exemplo, os benefícios de novos sistemas de pintura.

2. OBJETIVO

Construir uma máquina que obedeça os requisitos mínimos e necessários para a execução e verificação de ensaios acelerados de corrosão em materiais metálicos já estabelecidos e avaliar a corrosividade de uma câmara de salt spray mediante a normas regulatórias internacionais. Após a construção, deve-se prescrever a maneira como os corpos de prova deverão ser tratados para expô-los a ação de uma névoa salina controlada dos fatores que contribuem para a corrosão.

Se utilizar da máquina construída para elaborar procedimentos onde se verifica a deterioração do metal sob o efeito de uma solução química salina principalmente o contido na Norma ABNT NBR 8094 (Material metálico revestido e não revestido – Corrosão por exposição à névoa salina).