Title

SIMULAÇÃO COMPUTACIONAL DE FENÔMENOS DE CORROSÃO EM ALTAS TEMPERATURAS

COMPUTER SIMULATION OF HIGH-TEMPERATURE CORROSION PHENOMENA

Authorship

Trindade, Vicente Braz; Krupp, Ulrich

Trindade, Vicente Braz

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Krupp, Ulrich

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DOI

10.5151/2594-5327-0035

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Abstract

O objetivo deste artigo é introduzir uma ferramenta para simulação computacional, capaz de descrever os fenômenos de carbonetação, oxidação e nitretação de ligas metálicas. O modelo desenvolvido foi verificado utilizando vários testes obtidos em laboratório. Diferentes classes de materiais (low-Cr steels, austenitic steels and Ni-base alloys) foram expostas a diferentes atmosferas e temperaturas. O software desenvolvido para simulação de corrosão interna em altas temperaturas utiliza a técnica numérica de diferenças finitas para descrever a cinética e o conceito de equilíbrio termodinâmico local para tratar a estabilidade das fases. Para isto, um link entre o ambiente MATLAB e a subrotina termoquímica ChemApp foi criado. Usando esta ferramente, cinéticas de nitretação, carbonetação e oxidação foram calculadas levando em consideração a microestrutura das ligas, distinguindo precipitação no interior do grão e no contorno do grão. Foi observada uma excelente correlação entre os resultados experimentais e aqueles obtidos através de simulação computacional.

The aim of this paper is to introduce a computer simulation tool, which is designed for prediction of service-life of components operating under corrosive conditions such as carburization, oxidation and nitridation at high-temperature. Many laboratory experiments were carried out for the verification of the simulation results. Different classes of materials were exposed at temperatures between 550oC and 1000oC to different corrosive atmospheres. The tool for the prediction of internal/inwards corrosion processes at high- temperatures makes use of the numerical finite-difference technique to treat diffusional kinetics on the one hand and the concept of local equilibrium thermodynamics on the other hand. For this purpose, a link has been established between the numerical environment of MATLAB and the thermodynamic library ChemApp. Using this new tool, the kinetics of nitridation, oxidation and carburization processes were predicted numerically taking the material's microstructure into consideration by distinguishing between precipitation along the grain boundaries and within the grain interior. Exclent agreement between experimental observations and simulation results revealed the high potential of the computer modeling for application to complex corrosion processes.

Keywords

Simulação de termodinâmica e difusão; Oxidação; Nitretação; Carbonetação; Método de diferenças finitas.

Thermodynamics and diffusion simulation; Oxidation; Nitridation; Carburization; Finite difference method.