Title

SIMULAÇÃO NUMÉRICA TERMO-ESTRUTURAL PARA AVALIAÇÃO DE TEMPO DE VIDA ÚTIL DOS CONVERTEDORES

THERMO-STRUCTURAL NUMERICAL SIMULATION FOR SERVICE LIFE SPAN OF CONVERTERS

Authorship

MURÇA, FELIPE BENDINELLI; CÁRMINATI, FABIO ARPINI; GONÇALVES, JHONY GREI; ASSUMPÇÃO, RAPHAEL

MURÇA, FELIPE BENDINELLI

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CÁRMINATI, FABIO ARPINI

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GONÇALVES, JHONY GREI

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ASSUMPÇÃO, RAPHAEL

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DOI

10.5151/2594-5300-42588

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Abstract

Este trabalho avalia estruturalmente os Convertedores 01 e 02 da Aciaria da ArcelorMittal Tubarão, em operação há 25 anos, visando estimar a vida útil remanescente de suas carcaças. O projeto original estabelece uma vida útil de 30 anos; no entanto, devido às paradas programadas e às condições reais de operação, tornou-se necessária a reavaliação desse prazo. Utilizou-se análise por elementos finitos (FEA), considerando carregamentos térmicos e mecânicos, aliada a inspeções e ensaios dos materiais. A avaliação seguiu critérios normativos de tensão, deformação e fluência (AISE32 e ASME VIII), com aplicação do parâmetro de Larson-Miller. Para a condição crítica de 340 °C e 213 MPa, a vida útil estimada foi de 50 anos. A 410 °C e 184 MPa, a estimativa caiu para 40 anos. Os resultados subsidiam tecnicamente a decisão sobre o melhor momento para substituição das carcaças e corroboram o uso de simulações numéricas para tal aplicação.

THIS WORK STRUCTURALLY EVALUATES CONVERTERS 01 AND 02 AT THE ARCELORMITTAL TUBARãO STEELWORKS, WHICH HAVE BEEN IN OPERATION FOR 25 YEARS, AIMING TO ESTIMATE THE REMAINING SERVICE LIFE OF THEIR SHELLS. THE ORIGINAL DESIGN ESTABLISHES A SERVICE LIFE OF 30 YEARS; HOWEVER, DUE TO SCHEDULED SHUTDOWNS AND ACTUAL OPERATING CONDITIONS, A REASSESSMENT OF THIS PERIOD BECAME NECESSARY. FINITE ELEMENT ANALYSIS (FEA) WAS EMPLOYED, CONSIDERING THERMAL AND MECHANICAL LOADS, COMBINED WITH INSPECTIONS AND MATERIAL TESTING. THE EVALUATION FOLLOWED NORMATIVE CRITERIA FOR STRESS, STRAIN, AND CREEP (AISE32 AND ASME VIII), WITH APPLICATION OF THE LARSON-MILLER PARAMETER. FOR THE CRITICAL CONDITION OF 340 °C AND 213 MPA, THE ESTIMATED SERVICE LIFE WAS 50 YEARS. AT 410 °C AND 184 MPA, THE ESTIMATE DECREASED TO 40 YEARS. THE RESULTS PROVIDE TECHNICAL SUPPORT FOR DECISIONS ON THE OPTIMAL TIMING FOR SHELL REPLACEMENT AND CORROBORATE THE USE OF NUMERICAL SIMULATIONS FOR THIS APPLICATION.

Keywords

Análise Termo-estrutural, Simulação Numérica, Vida Remanescente, Fluência, Larson-Miller

Thermo-structural Analysis, Numerical Simulation, Remaining Service Life, Creep, Larson-Miller