Em termos de composição química, qual a diferença entre os aços para vasos de pressão de parede grossa para aqueles destinados a operação em temperatura elevada?

Passo 1

O enunciado pergunta, em termos de química, como diferem dois tipos de aços usados em vasos de pressão:
  1. Aços para vasos de parede grossa que operam em temperaturas “normais” (até, digamos, 300\circC).
  2. Aços destinados a operação em temperatura elevada (acima de 400\circC, até 600– 650\circC ou mais).
    Conteúdo: metalurgia dos aços de baixa liga (carbono-manganês) versus aços de liga alta para resistência ao fluência e à corrosão/oxidação em altas temperaturas.

Passo 2

Descrevendo os aços para vasos de pressão de parede grossa em temperatura moderada:
– São, em geral, aços carbono-manganês de baixa liga.
– Teor de carbono típico: \le 0,25\% (para manter boa soldabilidade e tenacidade).
– Manganês: cerca de 0,60\% a 1,20\% (para resistência mecânica e desoxidação).
– Silício: 0,20\% a 0,35\% (para desoxidação).
– Vestígios de enxofre e fósforo (< 0,035 %) para evitar fragilização.
– Poucos ou nenhum elemento de liga forte como Cr, Mo ou Ni (normalmente < 0,50 % cada).

Passo 3

Descrevendo os aços para operação em temperatura elevada:
– São aços de baixa liga porém com adições significativas de elementos para resistência à fluência (creep) e à oxidação.
– Carbono mais baixo ainda \approx 0,08\% a 0,15\% para reduzir a fragilização por precipitados de carbonetos grossos.
– Cromo 1\% a 9\%, dependendo da família) para formar uma película de óxido protetor e aumentar a resistência mecânica em T elevada.
– Molibdênio ( 0,5\% a 1,0\% para retardar o crescimento de grão em altas temperaturas e reforçar a matriz ferrítica.
– Outros elementos de liga menores (vanádio, nióbio, tungstênio) em teores de 0,02\% a 0,10\% para precipitação de nitretos/carbonetos finos, elevando a resistência à fluência.
– Silício e manganês em teores controlados \approx 0,20\% a 0,50\% para desoxidação e estabilidade da matriz.

Passo 4

Comparando os dois grupos:
– Aços de parede grossa “comuns” usam apenas carbono, manganês e silício em teores baixos, focando tenacidade e soldabilidade.
– Aços para altas temperaturas aumentam significativamente Cr e Mo e incluem elementos de precipitação (V, Nb, W) para garantir resistência ao fluência e formar filmes protetores de óxido.

Resposta

A principal diferença química é que, enquanto os aços de parede grossa para serviço convencional são basicamente carbono–manganês com pouco ou nenhum Cr e Mo, os aços para operação em temperatura elevada têm carbono mais baixo e adições expressivas de crômio e molibdênio (além de pequenas quantidades de vanádio, nióbio etc.) para garantir resistência ao creep, estabilidade microestrutural e proteção contra oxidação em altas temperaturas.

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