Avaliação de revestimentos aplicados por aspersão térmica para proteção contra o desgaste de ponteiras de risers

Dissertação (mestrado) - Univesidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. As ponteiras de "risers" de exploração de petróleo estão sujeitas ao riscamento na montagem e à corrosão pela água do mar. Como os resultados de sua proteção por níquel químico ou aspersão térmica (AT) até então tiveram falhas, esse trabalho teve por objetivo, avaliar comparativamente o desempenho de revestimentos de diferentes materiais de alta resistência ao desgaste e boa resistência à corrosão (WC-Co, WC-Co-Cr, Cr3C2-NiCr, (WC-12Co) + NiCrFeSiBC e uma liga autofluxante de Ni), aplicados por dois sistemas de AT HVOF de última geração (JP-5000, DJ 2700). Numa primeira fase foram avaliadas a dureza e a microestrutura (dispersão de carbonetos e porosidade) dos revestimentos, depositados conforme procedimentos e parâmetros de aspersão recomendados por duas distintas firmas aplicadoras. Em paralelo foi analisado, por microscopia eletrônica de varredura, o grau de fusão dos diferentes tipos de pós, coletados após aspersão em água, visando um eventual ajuste das condições de aspersão. Foi analisada a influência da granulometria e do tipo de fabricação de pó (aglomerado sinterizado, aspergido sinterizado, misturado e atomizado) sobre o grau de fusão das partículas aspergidas e a porosidade resultante na camada depositada. Revelou-se necessário no caso dos testes iniciais com a pistola DJ 2700, devido a limitação local do sistema fornecedor de oxigênio e propano, reduzir o fluxo de pó alimentado. Em uma segunda fase, em condições otimizadas as camadas obtidas com ambos sistemas HVOF apresentaram baixa porosidade e elevada dureza, com valores acima de 1200HV0,3 (para WC-Co e WC-Co-Cr). Ensaios de desgaste (ASTM G65) mostraram a superior resistência das camadas WC-Co-Cr e WC-Co, em conformidade com o melhor nível de desempenho reportado na literatura para esses materiais. A camada de liga autofluxante NiWCrSiFeC teve o pior comportamento. O material misturado (WC-12Co) + NiCrFeSiBC já obteve uma maior resistência ao desgaste que a liga autofluxate pela presença de partículas duras. Com a esclerometria, empregando um penetrador de CBN, pretendeu-se comparar o comportamento das diferentes camadas quanto à resistência a um riscamento severo e eventual desplacamento em serviço, a partir de uma análise de seu diferente grau de trincamento. Os revestimentos que mais resistiram ao riscamento foram os de WC-Co e WC-Co-Cr. Apesar da formação de micro-trincas associadas ao risco da ferramenta, não foi constatado desplacamento a ponto de atingir o substrato. De acordo com os resultados desse trabalho sobre suas características mecânicas (resistência ao desgaste abrasivo e ao riscamento) e da literatura quanto sua resistência à corrosão em névoa salina, dentre os materiais avaliados o WC-Co-Cr seria o melhor candidato para substituir os revestimentos atualmente empregados.