A operação de uma turbina hidráulica para hidrogeração alocada em um rio com sedimentos pode levar ao desgaste erosivo e, consequentemente, manutenção prematura do componente. Visando mitigar esse problema, em geral, aplicam-se revestimentos que aumentam a vida útil das turbinas, mas não eliminam o desgaste erosivo ocorrido, o que leva à necessidade de reparo do componente. O reparo se inicia com a remoção do revestimento remanescente e reconstituição da geometria por solda, para então, reaplicação de um novo revestimento. Nem sempre as regiões afetadas são grandes, o que possibilitaria a aplicação de um reparo por soldagem e também reparo de revestimento localizado na turbina. O reparo sobre o revestimento pode ser aplicado tanto na recuperação de componentes que sofrem desgaste erosivo, bem como, para consertar problemas ocorridos durante o processo de revestimento anterior. O presente trabalho visa compreender e verificar a possibilidade de reparo em um revestimento de WC-10Co-4Cr executado pelo processo de aspersão térmica HVOF (high velocity oxy fuel), bem como, suas limitações em desgaste erosivo. O estudo foca na preparação sobre um revestimento existente (remoção eletroquímica) e aplicação de uma nova camada. Como avaliação inicial o trabalho considerou o ensaio de desgaste erosivo, onde foi encontrado aumento de 22% na quantidade de material erodido nos corpos de prova com reparo. A observação e comparação dos corpos de prova com e sem reparo, utilizando microscopia eletrônica de varredura (MEV), mostra que a diferença em desgaste está na delaminação entre camadas devido à falha coesiva, a qual pôde ser observada através do ensaio de adesão. A falha coesiva pode ser explicada com base em análise por EDS dos corpos de prova, por intermédio da qual foi verificado um aumento na quantidade de oxigênio e, consequentemente, presença de óxido na preparação superficial por remoção eletroquímica. / The operation of a hydraulic turbine for hydropower generation located in a river with sediments can lead to erosive wear, and, as a consequence, premature maintenance of the component. In order to minimize such problem, coatings are applied to increase turbine lifetime, but they do not eliminate erosive wear, which leads to the necessity of component repair. The repair starts with the removal of the remaining coating and reconstitution of the geometry by welding, and then reapplication of a new coating. The affected regions are not necessarily large, which would allow the application of a localized repair by welding and localized repair by coating. The coating repair can be applied in two situations: recovery of components with erosive wear and to fix problems during coating manufacturing. The present work aims to understand and verify the possibility of repair in a WC-10Co-4Cr coating performed by the thermal spraying HVOF process (high velocity oxy fuel), as well as, its limitations in erosive wear. This study focuses in the preparation of an existing coating (electrochemical removal) and application of new coating layers. The start point was an evaluation using an erosion test rig, which indicated an increase of 22% in material removal for the test samples with repair. Using scanning electron microscope (SEM), the test samples with and without repair were compared and showed a wear difference related to delamination between layers due to cohesive failure, which was also observed in the adhesion test. The cohesive failure can be explained by EDS, where it was found a high content of oxygen in the repaired zones, and, as a consequence, presence of oxide in the surface preparation by electrochemical removal.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:teses.usp.br:tde-13122018-074434 |
| Date | 19 September 2018 |
| Creators | Denis Marcel Pires Nagasima |
| Contributors | Roberto Martins de Souza, Eduardo Albertin, Jose Jimmy Penagos |
| Publisher | Universidade de São Paulo, Engenharia Mecânica, USP, BR |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/masterThesis |
| Source | reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP, instname:Universidade de São Paulo, instacron:USP |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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