Novas tecnologias disponíveis para resolver velhos problemas de corrosão em fábricas de cimento. Eliane Taveira TE&M

Transcrição

1 Novas tecnologias disponíveis para resolver velhos problemas de corrosão em fábricas de cimento Eliane Taveira TE&M

2 A TE&M é distribuidora exclusiva da 3L&T Inc. - todo o mercado brasileiro representante da Bricking Solutions - mercado cimenteiro 3L&T - Califórnia, USA, Vale do Silício FOCO: constante desenvolvimento de tecnologias em sistemas de proteção à corrosão e ao desgaste

3 CONCEITO E IMPORTÂNCIA DA CORROSÃO Corrosão é a deterioração dos materiais, especialmente metálicos, pela ação eletroquímica ou química do meio. As reações de corrosão são espontâneas

4 Corrosão-erosão Desgaste mecânico + desgaste químico Cimento - tratamento de gases contendo particulado em suspensão Corrosão - formação de películas de produtos de corrosão - passivadoras da superfície Erosão remove constantemente estas películas Desgaste corrosivo + erosivo: intensifica o processo corrosivo

5 PROCESSO DA CORROSÃO e o COPROCESSAMENTO Coprocessamento é a técnica de utilização de resíduos industriais a partir do processamento desses Aumento do uso de combustíveis alternativos PetCoke, carvão, moinha Borracha, pneus PVC, garrafas PET Silicone Cavaco de madeira R.G.C (Revestimento Gasto de Cubas) ou Spent Potling, alucoque Resíduos industriais dos mais diversos Presença de compostos ácidos nos gases Alto teor de enxofre carvão ou Pet Coke, alto teor de voláteis x baixo preço - Cloretos e fluoretos na alimentação, no combustível ou no ar (costa) - CO 2 e NO x provenientes da combustão

6 A CORROSÃO É PIOR QUANDO Presença de umidade nos gases Resultado da combustão Umidade relativa do ar, spray d água para controle de temperatura Água no processo Condensação nas paredes de aço de carbono Temperatura baixa dos gases (regulamentações ambientais x menores taxas de emissão; recuperação gases quentes x aumento de eficiência energética) Equipamentos que operem em temperaturas abaixo do ponto de orvalho dos gases ácidos Impacto cumulativo de até 1mm/ano, resulta na maioria dos casos em vida útil <4 anos Filtros mais eficientes, menor presença de pó alcalino

7 CORROSÃO EM SISTEMA DE TRATAMENTO DE GASES FALÊNCIA COMPLETA DO EQUIPAMENTO EM 2 ANOS E 4 MESES

8 A CORROSÃO DESTRÓI TUDO POR ONDE PASSA ESPESSURA ORIGINAL: 4,7 mm SITUAÇÃO ATUAL: 1,2 /0,5 mm

9 SISTEMAS DE PROTEÇÃO Á CORROSÃO DA 3L&T LINHA DE MATERIAIS: liga polimérica e nanocerâmica polimérica alta tecnologia e qualidade temperaturas desde ambiente até 625 C resistentes a SO 3, SO 2, CO 2, HCl, HF e NO x Esquema de aplicação tradicional: a)jateamento ao metal quase branco b)rugosidade mínima entre 75 e 100 micrometros c)pulverização do revestimento em camada única (500 µm EFS) d)cura à temperatura ambiente seco ao toque e)cura em alta temperatura coesão ao substrato metálico

10 3L&T: DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO necessidade no mercado por revestimentos de proteção contra a corrosão que não necessitem de cura em alta temperatura após a aplicação processo de cura é normalmente necessário para criar crosslink e vínculo do revestimento ao substrato metálico cura em alta temperatura pode vir a aumentar o tempo de parada, se feita pelo método convectivo e neste caso aumenta o custo total da instalação

11 FlueGard -225SQC amostra retirada de filtro de mangas após 5 meses em operação Corrosão severa na área em aço exposta Revestimento em condição impecável

12 FlueGard - 225SQC crosslink entre revestimento e substrato metálico PLACA DE TESTE VISTA DE PERTO!!!

13 3L&T: DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO R&D da 3L&T encontrou uma nova formulação revestimento que cura à temperatura ambiente suporta temperaturas mais elevadas do que a maioria revestimentos convencionais (proteção contra corrosão) tem uma energia de superfície muito baixa tem uma ligação muito forte com o substrato metálico (mais de psi) tem uma resistência tenaz para minar a corrosão

14 3L&T: DESENVOLVIMENTO DE PRODUTO Processo de desenvolvimento combinação de materiais orgânicos e inorgânicos boa resistência química resistência mecânica em altas temperaturas resistência à fadiga térmica sobrevivência ao choque térmico Novo revestimento foi chamado CorrosionGard TM -160S

15 TESTES REALIZADOS DURANTE O PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO TESTE 1: Imersão em ácido sulfúrico / ciclos de calor seco OBJETIVO: examinar a performance do CorrosionGard TM -160S em ambiente semelhante às paredes de um filtro de mangas ou de uma chaminé Os passos para cada ciclo foram os seguintes: * 20 horas de imersão em ácido sulfúrico a 35% a 93 C * 3 horas de exposição ao calor seco a 233 C * 2 horas de resfriamento em temperatura ambiente * 3 horas de calor seco a 93 C os painéis foram expostos a cinco ciclos completos após o término de cada ciclo, as amostras foram submetidas a uma Espectroscopia de Impedância Eletroquímica (EIS) para medir as propriedades da barreira

16 Espectroscopia de impedância eletroquímica técnica de laboratório altamente sensível para avaliar a proteção contra corrosão de revestimentos revestimentos altamente protetores com baixa permeabilidade à água, aos íons, a gases dissolvidos, e outros agentes corrosivos têm também uma alta resistência elétrica (impedância) a impedância do revestimento é utilizada para avaliar a integridade de revestimento e para acompanhar sua deterioração ao longo do tempo quanto maior a impedância, maior a proteção que o revestimento apresenta

17 Espectro EIS após vários ciclos As propriedades de barreira não mostram sinais de deterioração

18 TESTES REALIZADOS DURANTE O PROCESSO DE DESENVOLVIMENTO TESTE 2: Teste de resistência à fadiga térmica OBJETIVO: verificar a fadiga térmica de chapas de aço revestidas com CorrosionGard TM -160S Ciclos de aquecimento: exposição das placas ao calor contínuo em 180 C durante um período de três dias (72 horas) exposição das placas a ciclos de aquecimento que variaram entre a temperatura ambiente e 180 C com excursões de até 1 hora a 250 C (conforme norma ASTM D2485 avaliação de revestimentos para operação em alta temperatura) Resultado : inalterado, placas sem sinal de deterioração ou descolamento

19 Log Modulus (Ohm) EIS após ciclo de aquecimento a 180 C por 72 horas Resultado: nenhuma alteração CorrosionGard-160S after the intitial cure and after heat aging at 180 C 10,00 9,00 'CorrosionGard-160S_cured120C8hrs_sandblasted.DTA' 8,00 7,00 'CorrosionGard-160S_120C8hrs+180C72hrs.DTA' 6,00 5,00 4,00 3,00-1,00 0,00 1,00 2,00 3,00 4,00 5,00 6,00 Log Freq (Hz)

20 TESTES DE CAMPO FlueGard-225SQC x CorrosionGard TM -160S Aplicação de FlueGard-225SQC e CorrosionGard TM -160S numa única placa Esta placa foi submetida à imersão dentro de um lavador de gases SO 2 /SO 3 Exposição durante 11 meses Aspecto dos revestimentos após teste vista frontal

21 TESTES DE CAMPO FlueGard-225SQC x CorrosionGard TM -160S Aspecto da parte de trás da chapa após sua retirada do lavador de gases, depois de 11 meses de exposição Aço carbono exposto na faixa central corroído, crosslink dos revestimentos OK

22 Resultados do teste em campo - FG225SQC e CG160S Antes e após a exposição x 11 meses SO 2 /SO 3 FlueGard -225SQC CorrosionGard-160S Test method Before After Before After Steel appearance in Severely Severely Visual Clean shiny Clean shiny unprotectec stripe corroded corroded Coating Thickness Positector (average of five measurements-mil) Pencil Hardness ASTM D3363 H H 2H 2H Shore D Hardness ASTM D Elcometer Pull-out adhesion ASTM D2370 n/a >1600 psi* n/a >1200 psi* Log modulus at 0.1 EIS-method Hz Gamry 10 Ohm 10 Ohm 9.5 Ohm 9.5 Ohm * Adhesive failure of the glue used to attach the tensile dolly, actual adhesion to the steel substrate is higher

23 Filtro de mangas bypass de álcalis, fábrica de cimento EUA Menos de 3 anos em operação e a solução é a reposição por um filtro novo A corrosão devido à condensação de gases ácidos pode ser devastadora

24 Quando esta é a situação: TARDE DEMAIS!!! Chaminé corroída

25 CORROSÃO NA INDÚSTRIA CIMENTEIRA Filtros de mangas Fiiltros eletrostáticos Dutos, ventiladores, chaminés Cascos de fornos rotativos de cimento e cal Âncoras metálicas de fornos de cimento e cal Torres de acondicionamento de gases Sistemas de tratamento de gases de carvão, escória, pozolana Estruturas metálicas Elevadores de canecas, transportadores de correia Em temperaturas até 160 C CorrosionGard TM -160S proporciona: ótima proteção ao ataque químico boa resistência mecânica, baixa energia de superfície não precisa de cura térmica mas se liga ao substrato metálico >3000psi

26 Revestimento de um filtro de mangas na Califórnia. Após 1 ano em operação a corrosão já era intensa. Durante uma parada da fábrica CorrosionGard TM - 160S foi usado. Projetos recentes onde CorrosionGard TM -160S foi usado

27 Inspeção do filtro da Califórnia 8 meses depois existe pó sobre as paredes e estrias de condensação mas não há sinais de corrosão Projetos recentes onde CorrosionGard TM -160S foi usado

28 Projetos recentes onde CorrosionGard TM -160S foi usado Chaminé no Missouri base sendo revestida Temperatura de operação menor do que 90 C Condensação ácida constante que causava graves problemas de corrosão

29 Votorantim Santa Helena Filtro da secagem de escória Inspeção após 3 anos e 7 meses em operação Revestimento: FlueGard -225SQC

30 Instalação do FlueGard -225SQC Julho/2007 Antes: manutenção a cada 6 meses Troca de mangas, gaiolas, tubos sopradores, reparos na chaparia generalizado em todo o filtro

31 BONS RESULTADOS OBTIDOS NA VOTORANTIM LEVARAM À AMPLIAÇÃO DE ÁREAS PROTEGIDAS

32 Ventilador novo Projeto de execução da TE&M Nova tecnologia CorrosionGard TM -160S

33 Jateamento até metal quase branco Pulverização do material em camada úmida entre 650 e 900 micrometros uma ou duas demãos Rugosidade mínima 75 micrometros Inspeção de camada seca mínimo 0,5 mm

34 CorrosionGard TM -160S Força de coesão de mais de psi Cura em temperatura ambiente

35 LINHA DE PRODUTOS ATUAL Produtos que suportam até 255 C: FlueGard -225SQC liga polimérica WearGard -225SG liga polimérica com alta resistência à abrasão StackGard -255SQW proteção à corrosão com amplo intervalo de cura Para temperaturas intermediárias: FlueGard -425S sistema polimérico inorgânico - suporta até 425ºC Produtos que curam e desenvolvem altíssima força de coesão com o aço em temperatura ambiente: CorrosionGard -50S - temperatura ambiente CorrosionGard -160S nova tecnologia, até 160 C constantes Produtos para alta temperatura - nanocerâmicos KilnGard -600SCW proteção para cascos de fornos WearGard -625S proteção à erosão+corrosão em alta temperatura BoilerGard -625SCM alta condutividade térmica

36 CONCLUSÕES O uso do revestimentos 3L&T têm benefícios econômicos imediatos e significativos para o usuário, já que: Aumentam a confiabilidade dos equipamentos Reduzem o custo de manutenção Reduzem a possibilidade de emissões com impacto ambiental Retorno do investimento normalmente em menos de um ano Permitem operar à menor temperatura dos gases Potenciais benefícios de operar em temperatura mais baixa Menor custo das mangas filtrantes Melhor rendimento energético do processo Melhor eficiência do filtro / menor tamanho de filtro novo Redução na emissão de contaminantes Nova tecnologia disponível para temperaturas até 160 C - fácil instalação x confiabilidade do equipamento