Na figura 24, apresentam-se aspectos genéricos da camada de metal duro. Sua espessura (revestimento aplicado por HVOF) foi medida utilizando- se a técnica de MEV (Microscopia Eletrônica de Varredura) conforme mostra a figura 33(a) resultou em 350±40 µm.
Figura 24 - Vista superior da zona de sucção do rotor após cerca de mil horas de
ensaio de bombeamento de vinhoto. A, B, C representam regiões com evidências de fratura frágil da camada de metal duro devido à cavitação – de acordo com a condição
de trabalho da bomba.
A superfície da camada de metal duro apresenta textura rugosa. Sua morfologia sugere visualmente que o filme micrométrico não alterou a textura do substrato de ferro fundido cinzento original. A foto referência da Fig. 24 mostra os pontos mapeados para a devida análise em curso.
O rotor ensaiado é composto por seis canais de descarga numerados, para fins de apresentação dos danos nesta dissertação, de 1 a 6. Na figura 25
B
C
insere-se a foto do canal número 1 adotado como primeira referência para análise visual. Pode-se observar, a partir da inspeção da sua superfície, o seguinte:
Figura 25 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 1 adotado como
primeira referência para análise por inspeção visual.
1. I – Nessa zona de saída de fluido, integrante do canal número 1 do rotor, próximo à parede inferior, há evidência de desgaste após as cerca de 1.000 horas em serviço em regime de cavitação. Há evidência morfológica de dano por mecanismo de cavitação-erosão. À condição da bomba de operar sob o regime de cavitação agregou-se a ação da recirculação do vinhoto. Isto se apresentou evidente durante toda a operação da bomba. Esse mecanismo de desgaste atuou na zona de maior pressão na saída da pá. Somaram-se os efeitos da recirculação e cavitação, resultando no dano (I) cuja morfologia é ressaltada na Figura 25.
1. II – Nessa região, há evidência de “descascamento” ou destacamento da camada de metal duro. Nota-se que o destacamento se propagou por praticamente todo o perímetro do rotor (II). Na imagem da figura, em que o rotor se encontra na posição “horizontal”, a parte circunferencial do rotor que se
I
I
III
situa abaixo dos canais de descarga - onde existe forte influência da recirculação e dos cantos vivos – houve destacamento do revestimento.
1. III – Nessa região, há evidência de fratura frágil na camada de metal duro localizada na região de descarga da pá do rotor. Concorreram para este tipo de dano a recirculação e a cavitação. Adicionalmente, efeitos da contrapressão do fluido em processo de bombeamento no canal de descarga podem levar à erosão nessa região. Entende-se que o efeito cavitativo, ao provocar a implosão de bolhas sucessivas nas paredes do rotor e subsequente dano por fadiga associado aos N impactos repetitivos, associado à região de intensificação de pressão e de vórtices, possa haver nucleado micro trincas iniciais na camada de metal duro, as quais se propagaram e fizeram o material colapsar, provocando o seu desprendimento na área observada. Este fenômeno certamente foi intensificado pela presença de partículas coloidais de metais dispersas no vinhoto bombeado.
A figura 26 evidencia a camada de metal duro no canal número 2.
Figura 26 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 2, adotado como
segunda referência para análise visual.
2. I – Na região de alta pressão do canal observa-se o destacamento do metal duro, caracterizado pela ação repetitiva do fluxo de descarga do vinhoto, onde
l
ll
coexistem as ações combinadas da recirculação/cavitação e o mecanismo da erosão, com a alta pressão atuante nesta região.
2. II – Na zona II, no fundo do canal número 2, considerada como sendo região de média pressão, observa-se um desgaste severo, atribuído à ação cavitativa. 2. lll – Na região lll, a borda traseira do rotor apresenta canto vivo onde se tem a presença de acúmulo de tensão, produzindo destacamento da camada de metal duro em todo o perímetro do rotor ensaiado.
A figura 27 evidencia a camada de metal duro no canal número 3.
Figura 27 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 3, adotado como
terceira referência para análise visual.
3. I – Indicada pela seta, pode-se observar na região l, a formação de uma bolha dando-se início ao processo de destacamento do metal duro devido à ação combinada da alta pressão e da cavitação. Vale destacar que nesta região tem-se o maior valor da velocidade periférica de 12,7 m/s, com diâmetro do rotor de 139 mm, rotação de 1750 giros, com frequência de 60 Hz, e de pressão.
ll
l
3. II – Na região ll verifica-se de forma semelhante às regiões simétricas analisadas, o mesmo tipo de dano, destacamento da superfície da camada de metal duro.
3. lll – Verifica-se na região lll, onde impera a recirculação e baixa pressão que a camada de metal duro encontra-se em bom estado comparando-se com as demais regiões analisadas, confirmando a forte influência da cavitação e recirculação no destacamento da camada de metal duro para as outras regiões.
A figura 28 evidencia a camada de metal duro no canal número 4.
Figura 28 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 4, adotado como
quarta referência para análise visual.
II
I
I
Na figura 28 observa-se o mecanismo análogo, assim como o mesmo tipo de danos apresentados na figura 25. Nas regiões I e II indicadas pelas setas evidencia-se desgaste severo na camada de metal duro, provocado pelo sinergismo erosão-recirculação/cavitação resultando no destacamento da camada de metal duro.
Após analise visual da região de baixa pressão e recirculação do rotor, marcada pelo número 4, verificou-se que o revestimento de metal duro mostra- se preservado satisfatoriamente. Ainda nesta imagem é possível visualizar em III a delaminação da camada de metal duro na região onde se tem a formação de cantos vivos (90°), devido ao acúmulo de tensão.
A figura 29 evidencia a camada de metal duro no canal número 5.
Figura 29 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 5, adotado como
quinta referência para análise visual.
Na figura 29, de forma análoga ao ocorrido nas figuras 25 e 28, observa- se o mecanismo análogo, assim como o mesmo tipo de danos apresentados.
I
II I
Nas regiões I e II indicadas pelas setas evidencia-se desgaste severo na camada de metal duro, provocado pelo sinergismo erosão- recirculação/cavitação resultando no destacamento da camada de metal duro.
De forma análoga à região do canal do rotor evidenciada nas figuras 25 e 26, pode-se observar nas quatro regiões indicadas pelas setas o destacamento da camada de metal duro caracterizando o regime de desgaste como severo, provocado pelo sinergismo erosão-cavitação.
Analogamente ao ocorrido na figura 28, observa-se na região de baixa pressão (5), a morfologia superficial, mostrando a camada de metal dura preservada de forma satisfatória. Também na região traseira do rotor nota-se a delaminação da camada de metal duro, devido acúmulo de tensão gerado pelo canto vivo, os quais devem ser evitados em aplicação de metal duro, segundo recomendação do catálogo do fabricante.
Na figura 30 pode-se registrar, à luz da inspeção visual das peculiaridades constantes na imagem evidenciando a camada de metal duro na região 6, entrada do rotor. Devido á simetria do rotor espera-se resultados semelhantes nas diversas áreas de contato com o líquido bombeado, confirmado pelas analises realizadas através das imagens anteriores.
Figura 30 - Vista parcial do rotor, enfatizando-se o canal número 6, adotado como sexta referência para análise visual.
6. I – Nessa região observada, há desgaste severo com evidência de destacamento da camada de metal duro por ação da erosão sob alta pressão e cavitação no canal 6 de saída do rotor.
6. II – Na região ll, observa-se um forte destacamento da camada de metal duro. Nota-se que o destacamento se propagou por todo o perímetro inferior na região traseira do rotor, mostrando assim a forte influência negativa da geometria da peça com canto vivo formando pontos de concentração de tensão.
6. lll – Analogamente, a região demarcada com o número 6, evidenciada na figura 28, apresenta-se como região de baixa pressão e recirculação com a camada de metal duro preservada de forma satisfatória.
A figura 31 contém fotografia da região de sucção do rotor após ensaio de cerca de 1.000 horas bombeando vinhoto à temperatura ambiente em regime de cavitação.
l
lI
l
Figura 31 - Vista da região de sucção do rotor, enfatizando-se evidências do regime
de desgaste severo.
Infere-se de uma análise na imagem da foto contida na Figura 31 a presença de destacamento da camada de metal duro, provavelmente devido à ação cavitativa e acúmulo de dano devido ao estado de tensões associadas à geometria da pá.
O desgaste severo da camada de metal duro atingiu praticamente todo o perímetro, na entrada do rotor. A influência da cavitação é intensificada pela ação dos cantos vivos, que geram vórtices locais no vinhoto em bombeamento devido à morfologia e espessura das pás de entrada.
Observa-se, adicionalmente, uma coerência entre a direção da evolução do desgaste e o sentido de giro do rotor da bomba.
As figuras 32(a), (b), (c) e (d) contêm fotos da Carcaça da bomba após 1.000 horas de bombeamento do vinhoto.
Através de inspeção visual, verificam-se evidências tanto da morfologia do desgaste como de zonas em que se registraram diferentes regimes de desgaste, desde o moderado ao severo.
Figura 32 (a) - Vista interna parcial da Carcaça da bomba após 1.000 horas de
bombeamento do vinhoto (continua)
Há zonas (I e ll) associadas à descarga sob máxima pressão de recalque, cuja ordem de grandeza se situa entre 0,1 e 1,0 kgf/cm2. As regiões (lll), em que houve um desgaste cavitativo-erosivo moderado, preservaram o filme polimérico oriundo da tinta originalmente aplicada à parte interna da carcaça.
Figura 32 (b) (continuação) - Vista interna parcial da Carcaça da bomba após 1.000
horas de bombeamento do vinhoto.
Por outro lado, nas zonas de descarga (l e ll) em que o sinergismo cavitação-erosão demonstrou a sua ação, observaram-se evidências de deterioração dessa tinta e o surgimento de pites, atribuídos à ação cavitativa- erosiva.