| Campo DC | Valor | Idioma |
| dc.creator | Santana, Paulo Moura Bispo de | - |
| dc.date.accessioned | 2025-05-09T13:43:33Z | - |
| dc.date.available | 2025-05-09T13:43:33Z | - |
| dc.date.issued | 2025-02-13 | - |
| dc.identifier.citation | SANTANA, Paulo Moura Bispo de. Investigação do Efeito da Adição de Alumínio, Titânio E Zircônio nas Propriedades Mecânicas a Quente de Ligas Ni-Cr-Nb Utilizadas em Fornos de Pirólises. Tese (doutorado) - Programa de Engenharia Industrial. Universidade Federal da Bahia, Salvador, 2025. | pt_BR |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.ufba.br/handle/ri/41965 | - |
| dc.description.abstract | This study was motivated by the failure analysis of pyrolysis furnace coils that ruptured
after 43,370 hours of operation. The investigation focused on the interaction between
carburization, creep, and ductility loss, employing finite element analysis to evaluate thermal
stresses, magnetic permeability measurements, and NACE TM0498 testing to determine
carburization depth, along with microscopy and X-ray diffraction techniques. The results
showed that tubes operating at higher temperatures experienced severe degradation, with
extensive carbide formation, significant ovalization, and brittle fractures associated with the
accumulation of residual stresses. These findings highlighted the need to improve the materials
used in such critical components. In response, this work assessed the effects of adding
aluminum, titanium, and zirconium to Ni-Cr-Nb alloys, aiming to enhance mechanical properties
and increase resistance to carburization and creep degradation. Four alloys produced
by static casting were studied, with compositions of 0.4C-30Cr-40Ni-1Nb; 0.4C-30Cr-40Ni-
1Nb-3Al; 0.4C-30Cr-40Ni-1Nb-3Al-0.2Ti; and 0.4C-30Cr-40Ni-1Nb-3Al-0.2Zr. These were
subjected to carburizing atmospheres at 1150°C for 480 hours and creep tests under a
constant load of 17MPa at the same temperature. Microstructural characterization included
optical microscopy, SEM, EDS, EBSD, and dilatometry. The addition of aluminum effectively
promoted the formation of more stable protective oxide layers, increasing carburization
resistance, while titanium and zirconium had limited influence. Regarding creep performance,
aluminum-free alloys showed superior behavior in non-carburizing environments; however,
the combination of Al with Ti or Zr delayed the transition to critical damage stages under
carburizing conditions, extending rupture time and demonstrating potential for severe service
applications. This study underscores the relevance of integrating scientific knowledge with
industrial practice, showing how a detailed understanding of failure mechanisms can guide
the development of more robust alloys and optimize operational strategies—preserving structural
integrity, reducing maintenance costs, and improving the efficiency of critical industrial
processes such as hydrocarbon thermal cracking. | pt_BR |
| dc.language | por | pt_BR |
| dc.publisher | UNIVERSIDADE FEDERAL DA BAHIA | pt_BR |
| dc.rights | Acesso Aberto | pt_BR |
| dc.subject | Petroquímica | pt_BR |
| dc.subject | Forno de Pirolise | pt_BR |
| dc.subject | Carburização | pt_BR |
| dc.subject | Ligas Ni-Cr-Nb-Al | pt_BR |
| dc.subject.other | Petrochemicals | pt_BR |
| dc.subject.other | Pyrolysis Furnace | pt_BR |
| dc.subject.other | Carburization | pt_BR |
| dc.subject.other | Ni-Cr-Nb alloys | pt_BR |
| dc.subject.other | Ni-Cr-Nb-Al alloys | pt_BR |
| dc.title | Investigação do efeito da adição de alumínio, titânio e zircônio nas propriedades mecânicas a quente de ligas Ni-Cr-Nb utilizadas em fornos de pirólises | pt_BR |
| dc.title.alternative | Investigation of the addition of aluminum, titanium, and zirconium on the high-temperature mechanical properties of Ni-Cr-Nb alloys used in a pyrolysis furnaces | pt_BR |
| dc.type | Tese | pt_BR |
| dc.contributor.referees | Silva, Ivan Costa da | - |
| dc.publisher.program | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Industrial (PEI) | pt_BR |
| dc.publisher.initials | UFBA | pt_BR |
| dc.publisher.country | Brasil | pt_BR |
| dc.subject.cnpq | CNPQ::ENGENHARIAS | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1 | Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral | - |
| dc.contributor.advisor1ID | https://orcid.org/0000-0002-3472-9129 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1624091546521389 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1 | Sousa, Carlos Alberto Caldas de | - |
| dc.contributor.advisor-co1ID | https://orcid.org/0000-0001-5262-3734 | pt_BR |
| dc.contributor.advisor-co1Lattes | http://lattes.cnpq.br/4756623498592279 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1 | Albuquerque, Elaine Christine de Magalhães Cabral | - |
| dc.contributor.referee1ID | https://orcid.org/0000-0002-3472-9129 | pt_BR |
| dc.contributor.referee1Lattes | http://lattes.cnpq.br/1624091546521389 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2 | Sousa, Carlos Alberto Caldas de | - |
| dc.contributor.referee2ID | https://orcid.org/0000-0001-5262-3734 | pt_BR |
| dc.contributor.referee2Lattes | http://lattes.cnpq.br/4756623498592279 | pt_BR |
| dc.contributor.referee3 | Malfatti, Célia de Fraga | - |
| dc.contributor.referee3ID | https://orcid.org/0000-0002-0819-479X | pt_BR |
| dc.contributor.referee3Lattes | http://lattes.cnpq.br/6651224672106734 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4 | Barra, Sérgio Rodrigues | - |
| dc.contributor.referee4ID | https://orcid.org/0000-0002-0452-1116 | pt_BR |
| dc.contributor.referee4Lattes | http://lattes.cnpq.br/1370658305036441 | pt_BR |
| dc.contributor.referee5 | Costa, André Luiz de Moraes | - |
| dc.contributor.referee5ID | https://orcid.org/0000-0003-2488-2477 | pt_BR |
| dc.contributor.referee5Lattes | http://lattes.cnpq.br/6786344319040698 | pt_BR |
| dc.creator.ID | https://orcid.org/0000-0001-7902-1717 | pt_BR |
| dc.creator.Lattes | http://lattes.cnpq.br/6270581540978763 | pt_BR |
| dc.description.resumo | Este estudo foi motivado pela falha de serpentinas de um forno de pirólise, que
sofreram ruptura após 43.370 horas de operação. A investigação abordou a interação entre
os mecanismos de carburização, fluência e perda de ductilidade, com o apoio de simulações
por elementos finitos, avaliação de tensões térmicas, ensaios de permeabilidade magnética
e testes NACE TM498 para quantificação da profundidade de carburização, além de análises
por microscopia e difração de raios X. Os resultados revelaram que os tubos submetidos a
temperaturas mais elevadas apresentaram degradação severa, caracterizada por intensa
formação de carbonetos, ovalização e rupturas frágeis associadas ao acúmulo de tensões
residuais. Com base nesses achados, evidenciou-se a necessidade de aprimoramento dos
materiais utilizados nesses componentes críticos. Nesse contexto, este trabalho avaliou o
efeito da adição de alumínio, titânio e zircônio em ligas Ni-Cr-Nb, com o objetivo de otimizar
propriedades mecânicas e aumentar a resistência à degradação por carburização e fluência.
Foram analisadas quatro ligas produzidas por fundição estática com diferentes composições
(0,4C-30Cr-40Ni-1Nb; 0,4C-30Cr-40Ni-1Nb-3Al; 0,4C-30Cr-40Ni-1Nb-3Al-0,2Ti; e 0,4C-
30Cr-40Ni-1Nb-3Al-0,2Zr), submetidas a exposição em atmosfera carburante a 1150°C
por 480 horas e a ensaios de fluência sob 17MPa. A caracterização microestrutural incluiu
microscopia óptica, MEV, EDS, EBSD e dilatometria. A adição de alumínio mostrou-se eficaz
na formação de camadas protetoras estáveis contra carburização, enquanto titânio e zircônio
tiveram efeitos limitados. Nos ensaios de fluência, as ligas sem alumínio apresentaram
melhor desempenho na ausência de atmosferas agressivas; porém, a presença combinada
de Al com Ti ou Zr retardou o avanço da degradação sob exposição carburante, prolongando
o tempo de ruptura. Os resultados reforçam a importância da integração entre conhecimento
científico e aplicação industrial no desenvolvimento de ligas mais resistentes, contribuindo
para a integridade estrutural, a redução de custos de manutenção e a eficiência operacional
de processos críticos como o craqueamento térmico de hidrocarbonetos. | pt_BR |
| dc.publisher.department | Escola Politécnica | pt_BR |
| dc.contributor.refereesLattes | http://lattes.cnpq.br/4865445293974312 | pt_BR |
| dc.type.degree | Doutorado | pt_BR |
| Aparece nas coleções: | Tese (PEI)
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