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Please use this identifier to cite or link to this item: http://tede.unioeste.br/handle/tede/763
Tipo do documento: Dissertação
Title: Avaliação da corrosão causada pelo uso do biogás in natura em elementos estruturais de aço carbono de caldeiras geradoras de vapor
Other Titles: Evaluation of the corrosion caused when using in natura biogas in carbon steel elements of steam boilers
Autor: Fontenelle, Marcellus Tibúrcio 
Primeiro orientador: Alves, Helton José
Primeiro membro da banca: Souza, Samuel Nelson Melegari de
Segundo membro da banca: Santos, Geocris Rodrigues dos
Resumo: O biogás é um produto da biomassa residual da atividade agrícola, que pode aumentar o valor agregado ao produto final desta atividade, sendo aproveitado como fonte de calor em caldeiras geradoras de vapor, a ser utilizado em pequenos abatedouros ou micro-usinas de leite. A presença do sulfeto de hidrogênio, na composição do biogás in natura ocasiona um acelerado processo de corrosão dos elementos estruturais destas caldeiras, reduzindo sua vida útil e comprometendo a segurança das pessoas que trabalhem próximas à esta caldeira. Este estudo avalia o processo de corrosão provocado pela presença do sulfeto de hidrogênio no biogás in natura nos aços comumente utilizados na construção de caldeiras geradoras de vapor, simulando as condições próximas daquelas encontradas na aplicação destes materiais, expondo corpos de prova diretamente ao biogás in natura, à chama da combustão e também aos gases resultantes da combustão deste biogás, na chaminé. Após três diferentes períodos de exposição, os corpos de prova foram avaliados quanto à perda de massa, estabelecendo correlação entre o tempo de exposição e a perda de massa, por uma taxa de corrosão. Após 314 horas de exposição nas condições especificadas, foram analisadas as superfícies corroídas dos aços ASTM A178 e ASTM A516, por microscopia óptica, microscopia eletrônica de varredura, difração de raios X e a dureza superficial, observando que o processo de corrosão ao qual foram submetidos, não provoca alteração significativa na estrutura cristalina dos materiais e que a corrosão dos materiais expostos diretamente à chama reduz a dureza superficial destes materiais, onde foi observada a presença de camadas com predominância de cementita. A determinação das taxas de corrosão, para cada condição de teste e cada material testado pode ser utilizada como parâmetro para determinação da tolerância mínima para estabilidade mecânica, empregada como fator C no cálculo da espessura mínima requerida dos elementos estruturais (casco cilíndrico, espelhos e tubos) de caldeiras geradoras de vapor, determinado pelo código ASME, seção I. As taxas de corrosão não são constantes, podendo apresentar tendência de reduzir ao longo do tempo de exposição, além de serem fortemente influenciada pelo estresse térmico , decorrente da quantidade de ciclos de aquecimento e resfriamento, aplicado ao material exposto diretamente à chama da combustão do biogás.
Abstract: Biogas is a product of residual biomass from agriculture, which can increase the value to the end product of this activity, being used as a heat source in steam boilers, in small slaughterhouses or micro-plants of milk. The presence of hydrogen sulfide in biogas in natura composition causes an accelerated corrosion of the structural elements of these boilers, reducing its lifespan and compromising the safety of the workers close to it. This study evaluates the corrosion process caused by the presence of hydrogen sulfide in biogas in natura in steels commonly used in the construction of steam generating boilers, simulating the conditions close to those encountered in the application of these materials, exposing specimens directly to the biogas in natura, flaming combustion and also to the gases from the combustion of this biogas, in the chimney. After three different periods of exposure, the samples were evaluated for weight loss, establishing a correlation between the time of exposure and the loss of mass by a corrosion rate. After 314 hours of exposure under the specified conditions, the corroded surfaces of ASTM A178 and ASTM A516 steel were analyzed, by optical microscopy, scanning electron microscopy, X-ray diffraction and surface hardness, observing that the corrosion process which were submitted does not cause significant changes in the crystalline structure of the materials and that the corrosion of the materials exposed directly to the flame reduces the surface hardness of these materials where we saw the presence of cementite layer. The determination of corrosion rates for each test condition and each test material can be used as a parameter for determining the minimum allowance for mechanical stability, used as a factor "C" in calculating the minimum required thickness of the structural elements (cylindrical hull, mirrors and tubes) of the steam boilers, determined by the ASME Code, section I. Corrosion rates are not constant and may have a tendency to reduce over long exposure time, and are strongly influenced by thermal stress, due to the amount of heating and cooling cycles applied to the material exposed directly to the combustion's flame of biogas.
Keywords: Biogás
Corrosão, Gerador de vapor
Biogas
Corrosion
Steam boylers
CNPq areas: CNPQ::CIENCIAS AGRARIAS
Idioma: por
País: BR
Publisher: Universidade Estadual do Oeste do Parana
Sigla da instituição: UNIOESTE
Departamento: Agroenergia
Program: Programa de Pós-Graduação Stricto Sensu em Energia na Agricultura
Citation: FONTENELLE, Marcellus Tibúrcio. Evaluation of the corrosion caused when using in natura biogas in carbon steel elements of steam boilers. 2015. 131 f. Dissertação (Mestrado em Agroenergia) - Universidade Estadual do Oeste do Parana, Cascavel, 2015.
Tipo de acesso: Acesso Aberto
URI: http://tede.unioeste.br:8080/tede/handle/tede/763
Issue Date: 6-Mar-2015
Appears in Collections:Mestrado em Engenharia de Energia na Agricultura (CVL)

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