Title

Metodologias de caracterização e gestão de ativos aplicadas à avaliação de vida útil em componentes críticos de caldeiras de biomassa

Characterization and asset management methodologies applied to life assessment in critical components of biomass boilers

Authorship

OLIVEIRA, GUSTAVO VILELA; SILVA, TAINÁ LUANA DA; MAGALHÃES, LUCIANO DA ROCHA; MOURA, REGINA PAULA GARCIA

OLIVEIRA, GUSTAVO VILELA

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SILVA, TAINÁ LUANA DA

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MAGALHÃES, LUCIANO DA ROCHA

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MOURA, REGINA PAULA GARCIA

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DOI

10.5151/2594-5327-43810

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Abstract

Este trabalho apresenta uma metodologia integrada, desenvolvida pelo Laboratório de Tecnologia em Atrito e Desgaste (LTAD), para avaliar a integridade e estender a vida útil de ativos críticos em caldeiras a biomassa. A investigação atua em duas frentes diametralmente opostas: a zona de alta temperatura (superaquecedor secundário) e a extremidade fria (lavador de gases). Na primeira, caracterizou-se a degradação microestrutural de tubos de superaquecedores (aços ASTM A213 T22 e T91) com diferentes históricos operacionais. Utilizando técnicas de microscopia (MO, MEV e EDS) aliadas a uma ferramenta preditiva, foi possível identificar um desgaste crítico no Tubo 25 — que, com apenas três anos de serviço, já exibia severa oxidação interna intergranular e desprendimento de grãos. Na extremidade fria, avaliou-se o desempenho de aços inoxidáveis (UNS S41000 e UNS S30400) expostos in situ por oito meses ao ambiente ácido de um lavador de gases. O mapeamento via interferometria a laser revelou que o aço UNS S41000 sofreu falha catastrófica por pites com uma redução de espessura que ultrapassaram 80%, enquanto a liga UNS S30400 demonstrou uma melhor resistência e estabilidade. Em suma, os resultados comprovam que a unificação de análises metalúrgicas avançadas e customizadas para cada microambiente constitui uma ferramenta preditiva indispensável para mitigar falhas prematuras, guiar a seleção de materiais e maximizar a vida útil de caldeiras geradoras de vapor.

This work presents an integrated methodology developed by the Friction and Wear Technology Laboratory (LTAD) to evaluate the integrity and extend the service life of critical assets in biomass boilers. The investigation addresses two diametrically opposed environments: the high-temperature zone and the cold end. In the former, the microstructural degradation of superheater tubes (ASTM A213 T22 and T91 steels) with different operational histories was characterized. By combining microscopy techniques (OM, SEM, and EDS) with a predictive tool, it was possible to identify critical wear in Tube 25, which, after only three years of service, already exhibited severe internal intergranular oxidation and grain detachment. At the cold end, the performance of stainless steels (UNS S41000 and UNS S30400) exposed in situ for eight months to the acidic environment of a gas scrubber was evaluated. Mapping via laser interferometry revealed that the UNS S41000 steel suffered catastrophic failure due to pitting exceeding 80% of its thickness, whereas the UNS S30400 alloy demonstrated high resilience and stability. In summary, the results prove that unifying advanced metallurgical analyses customized for each microenvironment provides an indispensable predictive tool to mitigate premature failures, guide material selection, and maximize the service life of thermoelectric power plants.

Keywords

Caldeiras de biomassa, Oxidação intergranular, Corrosão por pites, Diagnóstico preditivo

Biomass boilers, Intergranular oxidation, Pitting corrosion, Predictive diagnosis