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Title in Portuguese: Estudo da estrutura local dos sítios de ferro em ligas Fe-Cr-Mo por espectroscopia mössbauer e difração de raios-X
Title: Study of the local structure of iron sites in Fe-cr-mo alloys by mössbauer spectroscopy and X-ray diffraction
Author: Oliveira Júnior, Francisco das Chagas
Advisor(s): Vasconcelos, Igor Frota de
Keywords: Ciência dos materiais
Ligas de aço
Metalurgia
Ligas Cr-Mo
Campo Magnético
Issue Date: 2011
Citation: OLIVEIRA JÚNIOR, F. C. Estudo da estrutura local dos sítios de ferro em ligas Fe-Cr-Mo por espectroscopia mössbauer e difração de raios-X. 2011. 83 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais)–Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: Ligas Fe-Cr-Mo são amplamente utilizadas na fabricação de tubulações para a indústria petroquímica nos processos de transporte e refino do petróleo devido a uma combinação de propriedades como dureza, tenacidade e resistência à fluência e à corrosão em altas temperaturas. Atualmente, a liga Fe-9Cr-1Mo é a mais comumente utilizada. Contudo, em refinarias de petróleo que apresentam altos índices de acidez, tem-se observado, de maneira acentuada, processos de corrosão nessas ligas, principalmente processos relacionados à acidez naftênica. Um aumento no teor de molibdênio da liga tem sido apontado como uma possível solução para este problema, visto que a adição desse elemento na liga resulta em uma melhor resistência à corrosão. Nesse contexto, foram desenvolvidas no LACAM - Laboratório de Caracterização de Materiais da UFC, ligas Fe-9Cr-XMo com três diferentes percentuais em peso de molibdênio (X = 5, 7, 9 wt%). A caracterização dessas ligas, bem como dos precipitados que nelas surgem devido aos tratamentos térmicos, e o estudo da sua resistência à corrosão serão feitos através de várias técnicas. Neste trabalho, especificamente, foi utilizada a Espectroscopia Mössbauer e a Difração de Raios-x para uma melhor compreensão das mudanças na estrutura das ligas quando submetidas às diferentes condições de serviço dentro da faixa de temperatura de 450ºC a 650ºC. Os resultados obtidos permitem concluir que a distribuição dos elementos de liga na matriz é influenciada pelo teor de molibdênio, pela temperatura e o pelo tempo de tratamento. Também foram extraídos e caracterizados os precipitados da liga comercial ASTM A213 da classe T91 utilizada para efeito de comparação com as ligas E1, E2 e E3. A presença destes precipitados altera a distribuição dos elementos de liga na matriz. A análise da influência da concentração dos elementos de impureza na estrutura das ligas estudadas foi investigada através de um modelo de primeiros e segundos vizinhos. O valor do campo magnético hiperfino varia proporcionalmente ao número de vizinhos de impureza nos sítios de ferro. A distribuição de elementos de liga na matriz está diretamente relacionada à distribuição de campo magnético hiperfino. As probabilidades associadas aos valores de campo hiperfino permitiram uma melhor compreensão da estrutura das ligas.
Abstract: Fe-Cr-Mo alloys are widely used in the manufacture of piping for the petrochemical industry in oil transport and refining processes due to a combination of properties such as hardness, toughness, creep resistance and corrosion resistance at high temperatures. Nowadays the Fe-9Cr-1Mo alloy is the most common alloy in use. However, in some refineries with higher acidity levels, strong corrosion processes have been observed, specially in processes related to naphthenic acid corrosion. An increasing in the Molybdenum content has been pointed out as a possible solution to this problem, since the addition of this alloying element results in a better corrosion resistance. In this context, Fe-9Cr-XMo alloys with three different Molydbenum contents (X = 5, 7, 9 wt%) have been developed at LACAM - Laboratório de Caracterização de Materiais at the Universidade Federal do Ceará. The characterization of these alloys, as well as the precipitates that appear on them due to heat treatment and studies of their corrosion resistance were made through various techniques. Specifically in this work, Transmission Mössbauer Spectroscopy and X-Ray Diffraction were used in order to achieve a better understanding of the structure changes of the alloys when they are subjected to different service conditions in the temperature range from 450°C to 650°C. The results led to the conclusion that the distribuition of the alloy elements in the matrix is influenced by the molibdenum content, the temperature and the treatment time. The precipitates present in the ASTM A213 grade T91, used for comparation with E1, E2 and E3 alloys, have been extracted and characterized as well. The presence of this precipitates changes the distribuition of the alloy elements in the matrix. The analysis of the influence of the impurity elements in the structure of the alloys was investigated by a model of first and second neighbors. The changes in the magnetic hyperfine field is proportional to the number of impurity atoms in the neighborhood of the iron sites. The distribuition of the alloy elements in the matrix is direct related to the distribution of the magnetic hyperfine field. The probabilities associated to the values of hiperfine field allow for a better understanding of the structure of the alloys.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/15935
metadata.dc.type: Dissertação
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