Estudo de revestimentos metálicos resistentes a carburização e metal dusting para uso em fornos de pirólise

Abstract

O craquemento térmico de hidrocarbonetos é o mais utilizado processo industrial para a produção de olefinas. Neste processo, hidrocarbonetos de maior peso molecular (~C14) são misturados com vapor d'água e aquecidos dentro de fornos tubulares, a temperatutas acima de 8500C. As moléculas destes hidrocatbonetos são quebradas e reorganizadas em alquenos de menor peso molecular (etileno, propileno, butadieno. tolueno, xilenos, entre outros). A natureza agressiva deste ambiente, a alta temperatura e as tensões mecânicas experimentadas pelos tubos dos fornos impõem o uso de ligas de alta performance (HP40, HPX, HK40) em sua construção. Além disso, uma característica inerente deste processo é a deposição de coque no interior dos tubos, provocando a diminuição do diâmetro interno do tubo, queda de pressão e redução do nuxo de calor, levando a uma diminuição da eficiência do processo. Apesar do excelente comportamento em altas temperaturas, as ligas de alta performance sofrem carburização quando expostas a atmosferas contendo carbono, diminuindo a ductilidade e tenacidade do material, levando a falha prematura dos tubos. Neste trabalho, foram desenvolvidos e analisados revestimentos metálicos formadores de óxidos com o objetivo de impedir a difusão de carbono para o interior da liga HP40 e impedir a sua degradação por carburização, além de reduzir a formação de coque no interior dos tubos. Foram analisados revestimentos baseados em intermetálicos do sistema Ni-Al e revestimentos difundidos de Al 99,5% por microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura com EDS e ensaios de carburização acelerados em laboratório. Os resultados mostram que revestimentos difundidos de Al 99,5% formam uma barreira eficaz contra a difusão de carbono, atríbuída à formação de uma fina película de Al2O3 na superfície do metal. Revestimentos intermetálicos não promoveram proteção contra carburização.