O NÍQUEL - INCONEL 718

1. INTRODUÇÃO

           Inconel 718 é uma superliga (ligas que apresentam uma ou mais propriedades muito acima das ligas convencionais (FARINA, P. 3, 2013) a base de níquel, constituída de cromo, ferro, titânio, alumínio e nióbio descoberta nos princípios dos anos 1960, bastante utilizada nas indústrias devido a sua força contra a ruptura e deformação em altas temperaturas (até aproximadamente 700 °C). Devido a sua resistência, grande parte das aplicações utilizadas do inconel 718 são agressivos como turbinas a gás, motores de foguete, veículos espaciais, reatores nucleares etc. Uso típico de superligas que são mais resistentes e capaz de suportar esse tipo de aplicação. (COUTO, P. 2, 2010)

Foi preciso um conhecimento amplo de superligas anticorrosivas para o uso

em motores aeroespaciais no final dos anos 1950, carente de materiais desse nível. A partir da descoberta de superligas de níquel foi adquirida a coerência da utilização em determinadas aplicações, como nos motores a jato.

Constantemente em estudos e análises mais profundas da inconel 718 em

busca de resultados mais sólidos, porém com bastante conhecimento referente a tratamentos térmicos de solubilização (em temperaturas acimas de 1000°C), técnicas de microscopia ótica, eletrônica de varredura e transmissão e realização de ensaios de dureza e tração. Através desses estudos e testes conclui-se que após a solubilização, as fases γ’ (Ni3(Al, Ti) e γ’’ (Ni3-Nb) houve 100% de dissolução e parte da fase γ (austenítica) aumentando o tamanho em grão e reduzindo a dureza e a resistência de tração, tendo em vista que a temperatura que compromete a resistência máxima do material é de aproximadamente 700°C. As fases determinantes de seu máximo rendimento da liga 718 é a fase γ” (Ni3Nb – TCC), que é a principal fase endurecedora, juntamente da fase γ’ (Ni3(Al,Ti)) porém com menos efetividade (VALLE, P. 2, 2010).

Nas indústrias petrolíferas é bastante utilizada em dutos sujeitos a esforços e

desgastamento diante de ondas marítimas e trincamentos sob tensão, sabendo que o inconel 718 é apropriado a esse tipo de aplicação, não somente exposto a elevadas temperaturas. (CORREA, P. 27, 2016).  

2.1 INCONEL 718 NA INDÚSTRIA PETROLÍFERA

           Existem dois principais tipos de equipamentos submarinos quando se tem extração e exploração do petróleo: Manifold e o AMN. Manifold é utilizado quando necessitamos de vários tubos de entrada ou saída de gases derivados de uma única instalação, neste caso ela tem o encargo de sustentar as válvulas e acessórios conectando os sistemas de produção e tubulações. ANM é o controlador de fluxos, conjuntamente feito de válvulas para permitir esse controle do poço para a superfície. Existem dois dutos responsáveis a uma ligação conhecidos como riser e flowline. O duto Riser está sujeito a grandes esforços de fadiga e desgastamento devido a corrente marítima e o flowline também exposto a trincamento da corrosão sob tensão e o desgaste. A partir dessas condições, o inconel é uma liga substituta das liga CRA (Corrosion Resistent Alloys) (para português: ligas resistentes a corrosão) que para a exploração e extração de petróleo é muito útil e eficaz, pois tem uma alta resistência a esse tipo de aplicação. (CORREA, P. 27, 2016)

                           FIGURA 1 – Esquema básico do sistema de produção[pic 1]

                                  Fonte: CORREA, P. 28, 2016                        

2.2 PRINCIPAIS FASES

Fase γ: Modelo austenítica (fase sólida não magnética, constituída de ferro na estrutura CFC (BAINITA, p.1, 2017)), com base de níquel e com alto teor de ferro e cromo, sua estrutura possibilita múltiplos sistemas de deslizamento. Ligas em soluções sólidas possui grande tolerância à adição de elementos e endurecedores por precipitação e apresentam alta resistência por fluência às altas temperaturas (VALLE, 2010). Existe a tendência de formar 𝐴𝑙2𝑂3 (óxido de alumínio) quando sujeito a mudanças de temperaturas com boas características de impossibilitar a corrosão, ao adicionar cromo forma-se 𝐶𝑟2𝑂3 (óxido de cromo) que inibe a difusão da superliga (CORREA , 2016).

Fase γ’ (Ni3(Al, Ti): Fase ordenada de estrutura CFC, constituída por níquel que pode ser substituído por cobalto (alumínio e titânio). Fase responsável pelo endurecimento em menor grau que a fase sucessora, porém com vasta importância quando referente a resistência e dureza em altas temperaturas devido desalinhamento da rede, energia de superfície e capacidade de aumento de resistência por solução sólida. Tudo isso depende da reação do desarranjo em relação a matriz anterior (γ) (VALLE, 2010; CORREA, 2016). A demonstração de morfologias da fase γ’ a seguir (2 – 3);

                    FIGURA 2 - Fase γ’ muito fina na superliga AF-1753

[pic 2]

                                              Fonte: CORREA, p. 31, 2016

                         FIGURA 3 - Fase γ’ com estrutura esférica na superliga U-500

[pic 3]

                                                                                    Fonte: CORREA, P. 32, 2016

Fase γ’’ (Ni3Nb): Fase eminente do material, fragmentado de nióbio onde se evidencia a rigidez do elemento principal. Apresenta estrutura TCC (tetragonal de corpo centrado), variando seu tamanho e morfologia em função do tratamento térmico. Se a fração volumétrica for aumentada, menor a distância entre os precipitados γ’ na matriz γ e maior dificuldade de movimentação de discordância e consequentemente resistência material. Fase que indica a debilidade em relação a resistência do material ao ultrapassar a temperatura de 700 °C. Sua debilidade também pode ser contribuída devido à instabilidade da fase anterior (γ’). Esta fase precipita com morfologia esférica, sofrendo transformações ao longo do tempo para cúbica. (VALLE, 2010; CORREA, 2016)

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