Avaliação da Aplicabilidade da Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) para Produção de Tubo de Aço Aplicado em Transporte de Cloro

dc.contributor.advisor1Ferreira Filho, Demostenes
dc.contributor.referee1Ferreira Filho, Demostenes
dc.contributor.referee2Souza, Daniel
dc.contributor.referee3Mota, Paulo Rosa
dc.creatorSilva, Lucas Lauriano da
dc.creator.Latteshttp://lattes.cnpq.br/8295966511513021
dc.date.accessioned2025-01-29T14:23:21Z
dc.date.available2025-01-29T14:23:21Z
dc.date.issued2024-12-17
dc.description.abstractBasic sanitation is crucial for society and public health, and the choice of materials for chlorine conveyance presents challenges. This work explores the alternative manufacturing of a tube using the Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) process for transporting liquid chlorine, highlighting WAAM as a potential alternative. In the first method stage, preliminary fabrication aimed to optimize process parameters such as stability and heat dissipation in MIG/MAG welding and geometry, ensuring an appropriate shape without defects like porosities. The second stage compared the WAAM tube with the commercial SAE 1020 in terms of machining, processing data to evaluate machining force, and roughness was used to assess finishing. Hydrostatic tests were conducted with two pressures: 59 bar for 10 seconds and 15 bar for 3 hours. The tensile test used tubular samples and a plug to avoid internal deformations. The microstructure was revealed with 5% nital and analyzed using an optical microscope. In the third stage, the corrosion test between the WAAM tube and ASTM A106 grade B was conducted for 7 days in the laboratory and in service in a liquid chlorine plant, evaluating mass loss and corrosion rate. The main results showed that parameterization enabled the production of a high-quality piece with adequate geometry and no visible defects. The WAAM tube exhibited a machining force of 632.8 N at a feed rate of 0.15 mm/rev, comparable to the commercial tube. It showed no leaks in the hydrostatic test, confirming its tightness, and its mechanical properties are equivalent to grade B material, with a strength limit of 415 MPa. The microstructure revealed a predominance of ferrite in the lower regions and the presence of ferrite, pearlite, and other constituents in the upper regions. In the corrosion test, the WAAM tube achieved a rate of 0.70 mm/year, lower than the current tube's rate of 2.02 mm/year. In chlorine environments where strong acids predominantly form, the main corrosion mechanism was uniform, whereas in chlorides and weak acids, a mixed corrosion with pitting was observed. The study concluded that it is possible to manufacture a flanged tube using the WAAM process with equivalent mechanical properties and greater corrosion resistance than those currently used in the basic sanitation industry.eng
dc.description.resumoO saneamento básico é crucial para a sociedade e a saúde pública, e a escolha de materiais para condução de cloro apresenta desafios. Este trabalho aborda a fabricação alternativa de um tubo flangeado utilizando o processo de Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) para o transporte de cloro líquido, destacando o MADA como uma potencial alternativa. Na primeira etapa do método, a fabricação preliminar da peça buscou definir parâmetros do processo, como estabilidade e dissipação de calor na soldagem MIG/MAG e geometria, visando um formato adequado e sem defeitos, como porosidades. A segunda etapa comparou o tubo MADA fabricado com arame AWS A5.18 ER70s6 com o comercial SAE 1020 em termos de usinagem, processando dados para avaliar força de usinagem e a rugosidade foi utilizada para avaliar o acabamento. Ensaios hidrostáticos foram feitos com duas pressões: 59 bar por 10 segundos e 15 bar por 3 horas. O ensaio de tração usou amostras tubulares e um plugue para evitar deformações internas. A microestrutura foi revelada com nital a 5% e analisada em microscópio óptico. Na terceira etapa, o ensaio de corrosão entre o tubo MADA e o ASTM A106 grau B foi conduzido por 7 dias no laboratório e em serviço em uma planta de cloro líquido, avaliando perda de massa e taxa de corrosão. Os principais resultados mostraram que a parametrização possibilitou a fabricação de uma peça de boa qualidade, com geometria adequada e sem defeitos visíveis. O tubo MADA apresentou força de usinagem de 632,8 N para um avanço de 0,15 mm/rot, equiparando-se ao tubo comercial. O tubo não apresentou vazamentos no ensaio hidrostático, confirmando sua estanqueidade, e suas propriedades mecânicas são equivalentes a um material grau B, com limite de resistência de 415 MPa. A microestrutura revelou predominância de ferrita nas regiões inferiores e a presença de ferrita, perlita e outros constituintes nas superiores. No ensaio de corrosão, o tubo MADA obteve uma taxa de 0,70 mm/ano, inferior à taxa de 2,02 mm/ano do tubo atual. Nos ambientes contento cloro com predominância de formação de ácidos fortes, o mecanismo de corrosão predominante foi uniforme, enquanto em cloretos e ácidos fracos, observou-se uma corrosão mista com presença de pitting (pites). Concluiu-se neste trabalho que é possível fabricar um tubo flangeado pelo processo MADA com propriedades mecânicas equivalentes e maior resistência à corrosão do que o utilizada atualmente na indústria de saneamento básico.
dc.identifier.citationSILVA, L. L. Avaliação da Aplicabilidade da Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) para Produção de Tubo de Aço Aplicado em Transporte de Cloro. 2024. 133 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação, Universidade Federal de Goiás, Goiânia, 2024.
dc.identifier.urihttp://repositorio.bc.ufg.br/tede/handle/tede/13824
dc.languagepor
dc.publisherUniversidade Federal de Goiás
dc.publisher.countryBrasil
dc.publisher.departmentEscola de Engenharia Elétrica, Mecânica e de Computação - EMC (RMG)
dc.publisher.initialsUFG
dc.publisher.programPrograma de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
dc.rightsAttribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 Internationalen
dc.rights.urihttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subjectManufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA)por
dc.subjectTubo flangeadopor
dc.subjectCorrosãopor
dc.subjectCloropor
dc.subjectER70s6por
dc.subjectWire Arc Additive Manufacturing (WAAM)eng
dc.subjectFlanged pipeeng
dc.subjectCorrosioneng
dc.subjectChlorineeng
dc.subjectER70s6eng
dc.subject.cnpqENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::FENOMENOS DE TRANSPORTE
dc.titleAvaliação da Aplicabilidade da Manufatura Aditiva por Deposição a Arco (MADA) para Produção de Tubo de Aço Aplicado em Transporte de Cloro
dc.title.alternativeEvaluation of the Applicability of Wire Arc Additive Manufacturing (WAAM) for the Production of Steel Pipe Applied in Chlorine Transportationeng
dc.typeDissertação

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