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Perguntas frequentes sobre o processamento de metais e materiais

O aumento da variabilidade da temperatura no meu forno de recozimento pode estar causando as variações de ductilidade no meu produto? plus minus

Depende da quantidade e da localização da variabilidade. A variabilidade nos parâmetros críticos de recozimento — temperatura, ponto de orvalho e composições da atmosfera — pode ter um impacto significativo na qualidade do produto. Para ajudar a encontrar a fonte da variabilidade, registre os parâmetros críticos do processo durante a produção — desvios de temperatura maiores do que o normal podem afetar o crescimento do grão, a dureza e a ductilidade. Em seguida, você pode correlacionar execuções de baixa qualidade para as tendências de dados e identificar o que pode estar causando a mudança nas propriedades.

Instalar um sistema de controle de processo para monitorar e controlar essas variáveis pode ajudar a reduzir a variabilidade. Um pequeno investimento em tecnologia de controle pode garantir um grande retorno nos custos de produção reduzidos e na qualidade aprimorada. Nossos engenheiros comerciais e a ampla experiência em controles de processo podem ajudar você a melhorar a consistência do seu processo e economizar dinheiro.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

Os componentes de aço carbono têm sido rotineiramente recozidos ou tratados termicamente em atmosferas de nitrogênio-hidrogênio para aliviar a tensão, alterar a microestrutura e/ou melhorar a aparência da superfície por vários anos. A taxa de fluxo e a composição da atmosfera de nitrogênio-hidrogênio a ser usada para recozimento de componentes em fornos são geralmente determinadas por uma abordagem de tentativa e erro. Ao determinar a taxa de fluxo da atmosfera e a composição que produz as peças com qualidade aceitável, elas são fixadas para futuras operações de recozimento. Embora a composição da atmosfera de nitrogênio-hidrogênio introduzida em um forno não mude com o tempo, o verdadeiro potencial de redução ou oxidação da atmosfera dentro do forno muda continuamente com o tempo devido a vazamentos e correntes de ar no forno, dessorção de impurezas (como umidade da superfície dos componentes) ou decomposição do lubrificante presente na superfície dos componentes que estão sendo recozidos. Essa mudança contínua no potencial de redução ou oxidação da atmosfera dentro do forno dificulta que os tratadores térmicos comerciais e produtores de peças produzam componentes recozidos com boa qualidade e consistência e que efetivamente gerem concorrência no mercado global. Portanto, para fornecer flexibilidade operacional para tratadores térmicos comerciais e produtores de peças em termos de (1) controle do verdadeiro potencial de redução ou oxidação da atmosfera dentro do forno e (2) melhoria da qualidade dos componentes recozidos, a Air Products desenvolveu um controle avançado e um sistema de monitoramento.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

Na indústria de processamento de metais, as aplicações de tratamento térmico são necessárias para a produção de peças com as propriedades mecânicas e de superfície desejadas, bem como para o alívio de tensões após a deformação mecânica. Hoje, algumas empresas usam geradores exotérmicos/endotérmicos ou dissociados de amônia para criar as atmosferas necessárias. Em comparação com atmosferas compostas de gases técnicos, como nitrogênio e hidrogênio, esses gases gerados apresentam sérias desvantagens.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

Todas as classes de aços inoxidáveis são ligas à base de ferro com porcentagens significativas de cromo. Normalmente, os aços inoxidáveis contêm menos de 30% de cromo e mais de 50% de ferro. Suas características inoxidáveis resultam da formação de uma película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₃) invisível, aderente, protetora e autocorretiva. Embora os aços inoxidáveis sejam resistentes à ferrugem em temperatura ambiente, eles estão sujeitos à descoloração por oxidação em temperaturas elevadas devido à presença de cromo e outros elementos de liga, como titânio e molibdênio.

Os fatores que contribuem para o aumento da oxidação incluem altos pontos de orvalho, alto teor de oxigênio e óxidos de chumbo, boro e nitretos na superfície. Para os aços inoxidáveis brilhantes, processe-os em uma atmosfera altamente redutora com um ponto de orvalho inferior a -40 °F e um mínimo de 25% de hidrogênio.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

A cor verde que você vê nas peças de aço inoxidável é o óxido de cromo (Cr₂O₃). Ele se forma quando há muito oxigênio e/ou muita umidade na atmosfera do forno, o que geralmente é causado por vazamento de água, baixo aperto da atmosfera ou taxas de fluxo excessivamente baixas de gás atmosférico. Uma cor verde-amarronzada escura indica níveis significativos de oxigênio livre dentro do forno originados por um grande vazamento de ar.

Além do teste tradicional de aço e cobre, algumas empresas colocam um pedaço de aço inoxidável no forno para verificar se há altos níveis de umidade e oxigênio. Uma maneira melhor e mais precisa de medir os níveis de umidade e oxigênio é instalar um analisador de oxigênio e um medidor de ponto de orvalho. É barato e altamente preciso. Se um filme de óxido verde estiver se formando nas peças de aço inoxidável, significa que o forno ou a atmosfera não estão otimizados.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

A dezincificação é normalmente definida como a lixiviação de zinco a partir de ligas de cobre em uma solução aquosa. No processamento térmico de latão (e outras ligas contendo zinco), a dezincificação é a remoção de zinco do substrato de metal durante processos térmicos, como brasagem e recozimento, normalmente devido à pressão de vapor muito baixa do zinco nas ligas. A dezincificação pode resultar em poeira excessiva do forno, vapores de zinco em liga com outros metais e, em casos extremos, perda das propriedades da liga.

Embora nem sempre seja possível eliminar a dezincificação, ela pode ser reduzida durante o processamento térmico. O controle da temperatura, do tempo na temperatura e do potencial de redução da atmosfera do forno pode ajudar a minimizar a dezincificação e melhorar o processamento térmico. No entanto, compreender quais variáveis alterar pode ser um desafio. Os especialistas do setor na Air Products têm experiência em processamento térmico e podem ajudar você a identificar as variáveis reguláveis para reduzir custos e melhorar a produtividade, minimizando a dezincificação.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

O recozimento brilhante de aços requer condições que se reduzem a óxidos de aço. Tradicionalmente, o diagrama de Ellingham é usado para prever as condições que correspondem à oxidação de metais puros ou à redução dos óxidos desses metais. Esse método pode ser usado para prever as condições que deveriam ser reduzidas aos óxidos de ferro e aos óxidos dos elementos de liga adicionados aos aços (como o óxido de cromo) quando os aços inoxidáveis são considerados. Essa abordagem tradicional não é precisa porque usa apenas dados termodinâmicos para metais puros e seus respectivos óxidos; ela ignora o fato de que o ferro e os elementos de liga formam uma solução sólida. Só é possível determinar a proporção de pressão parcial de equilíbrio aproximada do hidrogênio e do vapor d'água para a oxidação de um metal específico em uma determinada temperatura.

Como alternativa, você pode usar diagramas mais precisos e convenientes para aços e outras ligas, que são criados com a ajuda de bancos de dados modernos e programas de computador, como o FactSage™ (software termoquímico e pacote de banco de dados desenvolvido em conjunto pela Thermfact/CRCT e a GTT-Technologies) ou o software Thermo-Calc. Usando as curvas de oxidação-redução, apresentadas como ponto de orvalho de atmosferas de hidrogênio puro ou nitrogênio-hidrogênio versus temperatura, você pode selecionar rapidamente a atmosfera para o recozimento de aços sem formação de óxidos. O diagrama da Figura 1 foi calculado usando o FactSage. Este diagrama mostra que as curvas de oxidação-redução para sistemas Fe-18%Cr e Fe-18%Cr-8%Ni que representam aços inoxidáveis são mais altas do que as curvas correspondentes para Cr/Cr₂O₃. Para ligas (por exemplo: aços), você pode obter cálculos mais precisos usando dados termodinâmicos de substâncias puras (por exemplo: metais e óxidos puros) e bancos de dados de soluções. Esses diagramas podem ser produzidos especificamente para os aços de interesse e uma variedade de composições de atmosfera.

Esses métodos podem ajudar você a solucionar problemas e otimizar sua operação de recozimento, equilibrando o uso de hidrogênio em relação à qualidade do produto.

Figura 1:

What’s the best hydrogen concentration for our nitrogen-hydrogen atmosphere for bright annealing of steels?

Liang He - Metals Processing R&D Engineer
Liang He
Engenheiro de Pesquisa e desenvolvimento de processamento de metais, América do Norte
A pureza do meu gás é adequada para o meu processo? plus minus

Os gases industriais (como nitrogênio, hidrogênio e argônio) para atmosferas de fornos são caracterizados por sua pureza muito alta (> 99,995%). Os níveis de impureza típicos são muito menores que 10 partes por milhão em volume (ppmv) de oxigênio e menos de 3 ppmv de umidade (ponto de orvalho <– 90 °F). Normalmente, essa pureza é adequada para muitos processos envolvendo uma ampla variedade de materiais. No entanto, devido à alta reatividade, alguns materiais podem exigir purificação adicional para alcançar níveis ainda mais baixos de impureza, especialmente com gases fornecidos por meio de modos de fornecimento de trailer por meio de tubulação ou a granel. Algumas instalações utilizam purificadores em linha como uma precaução adicional contra impurezas coletadas da linha de produção. A purificação em linha normalmente envolve a remoção de oxigênio e umidade. Às vezes, com o suprimento de argônio, é necessário remover vestígios de impurezas de nitrogênio. A escolha do purificador depende do gás, além do tipo e da quantidade das impurezas a serem removidas.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Os fluxômetros devem ser dimensionados adequadamente para cada aplicação específica, tipo de gás, pressão do gás e faixa operacional. Primeiro, verifique se seu fluxômetro está calibrado de acordo com a gravidade específica do gás que você está medindo. Verifique a etiqueta ou o tubo de vidro do fluxômetro ou ligue para o fabricante para ter certeza. Depois, opere o fluxômetro apenas na pressão para a qual ele foi calibrado. Como exemplo, um medidor de vazão de área variável calibrado para 80 psi e lendo 1000 scfh realmente fornecerá 760 scfh se for operado a 40 psi. Este é um erro de 24%! Terceiro, para melhorar a precisão e permitir espaço para ajustes, dimensione o fluxômetro de forma que sua taxa de vazão normal esteja entre 30% e 70% da escala total. Essas três etapas ajudarão a garantir que você tenha um bom controle sobre seus fluxos de gás e, consequentemente, do seu processo.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Tradicionalmente, os cilindros de gás de alta pressão têm sido o modo de fornecimento para usuários na faixa de volume baixo a médio. Isso deixou as empresas vulneráveis aos riscos de segurança associados ao movimento dos cilindros e à exposição à alta pressão. A consolidação em um sistema de microbulk centralizado elimina a necessidade de manusear os cilindros e reduz o risco de mistura do produto. Outros benefícios incluem a diminuição da exposição a contêineres de alta pressão e a redução do congestionamento de tráfego com entregas menos frequentes do fornecedor. A Air Products desenvolveu a opção de fornecimento de microbulk como uma alternativa econômica e confiável aos cilindros de alta pressão para o fornecimento de nitrogênio, argônio, oxigênio e dióxido de carbono. Além de sistemas de armazenamento eficientes e flexíveis, soluções inovadoras de tubulação estão disponíveis para ajudar você a realizar uma transição suave de cilindros para microbulk.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
Como posso evitar que o metal de enchimento de cobre se espalhe pelas juntas soldadas em minhas peças de aço? plus minus

Na brasagem de forno, esta tendência do enchimento de cobre derretido criar rebarbas e se espalhar é geralmente causada por um destes quatro fatores:

  • A temperatura da zona de brasagem está muito alta. O cobre derrete a 1.084 °C (1.984 °F). Para brasagem de aço carbono, a zona de brasagem deve ser definida em 2050 ± -12 °C (10 °F).
  • O poder redutor da atmosfera é muito alto, causado por um ponto de orvalho muito baixo ou uma concentração muito alta de hidrogênio na zona de brasagem. Para aços carbono em um forno tipo mufla, os pontos de orvalho devem variar de -23 °C (-10 °F) a -12 °C (10 °F), com 5% de hidrogênio.
  • A lacuna da junta é muito grande, produzindo forças capilares mais baixas para que o cobre fundido flua para a junta; isso faz com que o cobre flua para fora da junta.
  • A peça fica na "zona quente" do forno por muito tempo.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Como o potencial de redução de uma atmosfera de forno à base de hidrogênio é definido pela proporção de pH₂O, a primeira resposta que vem à mente da maioria das pessoas é "sim". Em alguns casos, isso está correto. As leituras de ponto de orvalho mais baixas (pH₂O mais baixo) geram condições mais redutoras e, em muitos casos, um desempenho melhor da atmosfera do forno. No entanto, há situações em que esse não é o caso. Por exemplo: as atmosferas de forno de esteira à base de hidrogênio, em que o ponto de orvalho pode atingir valores mais secos do que - 45,5 °C (-50 °F) ou mesmo -51 °C (-60 °F) sob certas condições. O potencial de redução dessa atmosfera é mais do que suficiente para as peças típicas processadas, mas pode levar a condições de redução desnecessariamente fortes que diminuem a vida útil da correia. Outro exemplo pode ser uma atmosfera de brasagem que é muito reduzida e propensa a um fluxo de brasagem excessivo. O novo sistema de umidificação de atmosfera da Air Products permite adições de umidade precisas e consistentes às atmosferas de forno para obter a quantidade certa de umidade e melhorar o desempenho da vida útil da correia e/ou o fluxo de brasagem, mantendo as condições de redução adequadas para as operações de sinterização ou brasagem que estão sendo realizadas.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

A dezincificação é normalmente definida como a lixiviação de zinco a partir de ligas de cobre em uma solução aquosa. No processamento térmico de latão (e outras ligas contendo zinco), a dezincificação é a remoção de zinco do substrato de metal durante processos térmicos, como brasagem e recozimento, normalmente devido à pressão de vapor muito baixa do zinco nas ligas. A dezincificação pode resultar em poeira excessiva do forno, vapores de zinco em liga com outros metais e, em casos extremos, perda das propriedades da liga.

Embora nem sempre seja possível eliminar a dezincificação, ela pode ser reduzida durante o processamento térmico. O controle da temperatura, do tempo na temperatura e do potencial de redução da atmosfera do forno pode ajudar a minimizar a dezincificação e melhorar o processamento térmico. No entanto, compreender quais variáveis alterar pode ser um desafio. Os especialistas do setor na Air Products têm experiência em processamento térmico e podem ajudar você a identificar as variáveis reguláveis para reduzir custos e melhorar a produtividade, minimizando a dezincificação.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

Todas as classes de aços inoxidáveis são ligas à base de ferro com porcentagens significativas de cromo. Normalmente, os aços inoxidáveis contêm menos de 30% de cromo e mais de 50% de ferro. Suas características inoxidáveis resultam da formação de uma película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₃) invisível, aderente, protetora e autocorretiva. Embora os aços inoxidáveis sejam resistentes à ferrugem em temperatura ambiente, eles estão sujeitos à descoloração por oxidação em temperaturas elevadas devido à presença de cromo e outros elementos de liga, como titânio e molibdênio.

Os fatores que contribuem para o aumento da oxidação incluem altos pontos de orvalho, alto teor de oxigênio e óxidos de chumbo, boro e nitretos na superfície. Para os aços inoxidáveis brilhantes, processe-os em uma atmosfera altamente redutora com um ponto de orvalho inferior a -40 °F e um mínimo de 25% de hidrogênio.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Para atmosferas de sinterização e brasagem em um forno com correia transportadora contínua e extremidades abertas, é necessário seguir a norma NFPA 86 para fornos. Normalmente, as atmosferas contendo mais de 4% de hidrogênio em nitrogênio são consideradas inflamáveis. Na verdade, qualquer atmosfera mista é considerada "indeterminada" e deve ser tratada como se fosse inflamável — mesmo que ela contenha menos de 4% de hidrogênio.

A NFPA 86 recomenda que você satisfaça as seguintes condições antes de introduzir qualquer atmosfera inflamável ou indeterminada no forno:

  • Pelo menos uma zona do forno precisa estar mais quente do que 760 °C (1.400 °F).
  • O forno precisa ser purgado com gás inerte até que a análise da atmosfera indique que está abaixo de 50% do LEL (limite explosivo inferior). A recomendação geral é usar cinco mudanças de volume do fluxo de gás inerte.
  • Deve haver indicação visível do fluxo de purga. Além disso, a tubulação de purga deve ter válvulas solenoides normalmente abertas.
  • O sistema de atmosfera deve ser projetado com intertravamentos para que os gases inflamáveis sejam desligados usando válvulas solenoides normalmente fechadas em caso de falha de energia, queda de temperatura abaixo de 760 °C (1.400 °F) ou fluxo insuficiente do componente principal da atmosfera.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Depende do seu processo. Atmosferas baseadas em nitrogênio para processamento de metais foram comprovadas com sucesso ao longo de muitos anos e, devido à enorme gama de requisitos em fornos para vários materiais e necessidades de superfície, o uso de misturas de gases se tornou um padrão da indústria. Produtos diferentes podem tolerar concentrações diferentes de componentes oxidantes na atmosfera do forno devido a componentes redutores ou reativos adicionais na mistura. Por isso, o uso de nitrogênio gerado no local com quantidades residuais de oxigênio pode ser tolerado. Ao compreender seus níveis de tolerância de oxigênio, nós podemos ajudar você a reduzir custos.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Um teste simples de cobre/aço pode diferenciar a oxidação por ar (O₂) ou água (H₂O). O teste é realizado enviando um pedaço de tira de cobre brilhante e limpa junto com um pedaço de tira de aço carbono limpa pelo forno contínuo e observando a oxidação em cada cupom de teste. Mantenha a temperatura do forno abaixo de 1.082 °C (1.981 °F), que é o ponto de fusão do cobre. A tira de aço descolorirá ou oxidará se houver vazamento de ar ou água na atmosfera, e a tira de cobre oxidará somente se houver vazamento de ar. Você pode usar este teste para atmosferas geradas ou baseadas em nitrogênio, como amônia dissociada ou endotérmica. Isso pode ser feito sem analisadores de oxigênio ou de ponto de orvalho.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Sim. Vazamentos em qualquer linha de gás pressurizado de alta pureza podem causar oxidação intermitente. Há várias causas possíveis. Uma é a retrodifusão — o movimento de impurezas do ar circundante para uma linha de gás de alta pressão e baixa impureza. Isso é acionado por gradientes de concentração, e não gradientes de pressão, e é agravado por mudanças na taxa de fluxo, pressão ou temperatura da tubulação.

Os especialistas do setor na Air Products podem ajudar você a determinar a causa do problema. Como a oxidação é intermitente, você precisará monitorar continuamente sua linha de nitrogênio usando um analisador de acompanhamento de oxigênio para verificar se há vazamentos. Para linhas de gás combustível, um detector de vazamento de gás combustível também pode ser usado. Uma vez que as impurezas são encontradas, a fonte do vazamento pode ser identificada usando várias técnicas, incluindo teste de bolha de sabão, teste de pressão estática ou espectrometria de massa de hélio. Os vazamentos costumam ocorrer em rachaduras de solda, juntas mecânicas, embalagens de válvulas e conexões soltas.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações
Como posso obter uma dureza superficial mais homogênea na carbonização em atmosfera controlada? plus minus

Em peças carburadas com atmosfera, especialmente cargas a granel, podem aparecer variações na dureza da superfície. Este é um problema comum causado pela circulação insuficiente da atmosfera dentro da câmara do forno e por meio da carga. Na Air Products, nossos recursos de modelagem de fluxo de atmosfera nos permitem simular e compreender essas barreiras técnicas. Nossos especialistas técnicos podem trabalhar com você para encontrar a melhor maneira de modificar a configuração da carga e aprimorar os resultados da carbonização.

Guido Plicht
Guido Plicht
Gerente comercial de tecnologia – Europa

A carbonização e outras atmosferas de controle de carbono exigem uma fonte de CO para facilitar a difusão do carbono na superfície do metal. Uma das fontes é a geração de atmosfera endotérmica, na qual o ar e o gás natural reagem em um gerador externo para formar um gás composto de 20% de CO, 40% de H₂ e 40% de N₂, com traços de CO₂ e umidade.

Outra fonte de CO é a introdução de uma mistura de 40% de nitrogênio e 60% de metanol no forno, que forma um gás de mesma composição produzido endotermicamente. O calor do forno dissocia o metanol (CH₃OH) em CO e H₂, que então se mistura com o nitrogênio. Veja como calcular a quantidade de metanol necessária. Para 1000 scf de atmosfera, por exemplo, 40% ou 400 scf serão nitrogênio, de acordo com as proporções acima. Os 60% ou 600 scf restantes serão compostos de metanol dissociado. Uma vez que um galão de metanol se dissocia em aproximadamente 240 scf de gás, 2,5 galões de metanol seriam necessários para se dissociar nos 600 scf de atmosfera necessários.

Liang He - Metals Processing R&D Engineer
Liang He
Engenheiro de Pesquisa e desenvolvimento de processamento de metais, América do Norte

Os refratários são afetados pela atmosfera de várias maneiras. Embora estáveis à temperatura ambiente, vários óxidos são reduzidos na presença de hidrogênio ou carbono livre em temperaturas elevadas — o que resulta no encurtamento da vida útil. O processo do cliente e a saída desejada ditam a atmosfera do design. No entanto, a cristalografia do material cerâmico terá um impacto significativo na sua resistência àquela atmosfera. Ao compreender os efeitos dos gases da atmosfera nos refratários e selecionar refratários que são mais estáveis em temperaturas de operação e na presença de espécies de gás específicas, é possível melhorar o desempenho do forno. Os engenheiros da Air Products podem trabalhar com você para otimizar seu processo.

Liang He - Metals Processing R&D Engineer
Liang He
Engenheiro de Pesquisa e desenvolvimento de processamento de metais, América do Norte

Esta é uma pergunta que surge com frequência. Ao solucionar problemas de oxidação em uma atmosfera de forno contínuo, é importante medir o nível de oxigênio e o ponto de orvalho. Isso se deve ao seguinte:

o ponto de orvalho é uma medida do teor de umidade de um gás e é a temperatura na qual o vapor de água em um gás de amostra começa a condensar. A concentração de oxigênio é simplesmente isso — uma medida da pressão parcial do oxigênio.

Quando uma amostra de gás é extraída da zona quente de um forno para análise, gases reativos como H₂, CO ou CₓHᵧ já se combinaram com qualquer O₂ presente para produzir umidade e outros componentes gasosos. Como resultado, dependendo da temperatura do forno e de como a amostra é obtida, o analisador exibirá um baixo nível de oxigênio. Na maioria das aplicações, um baixo nível de oxigênio e um baixo ponto de orvalho são necessários para controlar o processo e prevenir a oxidação.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Ao verificar um forno contínuo, a oxidação na seção de preaquecimento tem uma aparência fosca e geralmente é causada pela infiltração de ar na entrada do forno. A oxidação da zona quente pode resultar em peças escamosas ou com bolhas. Isso geralmente ocorre em níveis elevados de umidade ou oxigênio devido ao equilíbrio inadequado da atmosfera ou a vazamentos de água/ar na zona de resfriamento. A oxidação da zona de resfriamento normalmente resulta em uma descoloração suave, às vezes brilhante — design de cortina ruim, velocidade excessiva da correia, vazamentos de água ou taxas de fluxo de atmosfera insuficientes são possíveis causas.

Nos fornos em lote, comece identificando o oxidante que está causando o problema. O fluxo de nitrogênio e a medição dos níveis de oxigênio e umidade podem indicar o oxidante envolvido. Em seguida, uma revisão das fontes de vazamento típicas (como vedações, acessórios, uniões e juntas de solda) geralmente leva à descoberta da fonte de vazamento.

Guido Plicht
Guido Plicht
Gerente comercial de tecnologia – Europa
Como posso fornecer a documentação do cliente comprovando que meu processo de tratamento térmico foi controlado durante o tratamento de seus produtos? plus minus

Programas de qualidade que exigem informações sobre como você processa uma peça para seus clientes estão se tornando mais comuns. Entender quais variáveis você controla e que efeito elas têm em suas peças é um passo importante para iniciar este esforço. Variáveis como temperatura, tempo, taxas de fluxo da atmosfera e composição, e consumo de serviços públicos são bons pontos de partida para acompanhamento.

Um sistema de monitoramento torna essa tarefa mais fácil no dia a dia e aumenta a precisão dos dados registrados. O controles de atmosfera e inteligência de processo da Air Products automatizam o monitoramento e a coleta de dados e fornecem benefícios adicionais, como monitoramento remoto do seu processo, alarmes para indicar problemas e geração de relatórios personalizados para documentação do cliente. Nossos engenheiros ajudam a determinar as variáveis importantes a serem monitoradas e, em seguida, personalizar um sistema que atenda às suas especificações e às de seus clientes.

Benefícios como redução de sucata, eliminação da coleta manual de dados, agilização da solução de problemas e maior qualidade do produto podem aprimorar seu relacionamento com o cliente e ajudar em seus resultados financeiros.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte
Podemos conservar energia e aumentar a economia convertendo para uma atmosfera sintética de nitrogênio/hidrogênio? plus minus

Em uma palavra: sim. Você pode reduzir custos e resíduos convertendo de uma atmosfera gerada (como amônia endotérmica ou dissociada) em uma atmosfera sintética de nitrogênio/hidrogênio.

Veja como:

  • Usando e pagando pela atmosfera apenas quando seu forno está em produção, em vez de pagar por volumes de produção fixos com geradores — mesmo se você usar menos do que o volume definido.
  • Reduzindo a concentração de hidrogênio para uma faixa de 2% a 10% enquanto mantém o alto potencial de redução que resulta do ponto de orvalho muito baixo do nitrogênio.
  • Zoneando a atmosfera ao adicionar apenas a mistura de gás necessária e o volume de forma independente nas diferentes zonas do forno.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Existem inúmeros benefícios de usar um sistema de atmosfera à base de nitrogênio, incluindo:

  • Independência do gás natural e manutenção de geradores.
  • Maior flexibilidade para alterar as composições da atmosfera e as taxas de fluxo para se adequar aos requisitos de processo e material.
  • Segurança aprimorada devido aos recursos de purga automática de nitrogênio.
  • Eliminação de componentes tóxicos, como monóxido de carbono e amônia, associados ao uso de geradores endotérmicos e dissociadores de amônia.
  • Minimização da quantidade de hidrogênio necessária para obter o poder de redução correto devido ao baixo ponto de orvalho do nitrogênio.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

A diluição de nitrogênio-DA pode ser uma alternativa econômica para 100% DA. Como muitos materiais processados não exigem o conteúdo de 75% de hidrogênio no DA, você pode reduzir o custo da atmosfera usando nitrogênio menos caro para diluir o DA. O uso de nitrogênio também fornece um meio econômico de purga, além de um custo mais baixo para a marcha lenta do forno. Além disso, usar hidrogênio transportado com nitrogênio para substituir o DA pode ser algo competitivo em termos de custo e pode eliminar completamente a amônia — um gás tóxico e mais caro.

Os engenheiros de aplicação da Air Products podem ajudar você a comparar os custos da atmosfera e recomendar maneiras de reduzir o consumo da atmosfera para diminuir ainda mais o custo total de propriedade.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

O oxigênio do ar pode se difundir ou se infiltrar no forno pelas extremidades de entrada e saída, causando problemas como oxidação, descarbonetação, sub-sinterização ou qualidade de brasagem inadequada. Veja alguns métodos para reduzir a infiltração de oxigênio:

  • Use um fluxo de atmosfera total adequado para ter uma pressão ligeiramente positiva dentro do forno. Normalmente, um fluxo de cerca de 70 a 100 scfh por polegada de largura da correia é suficiente para aberturas de portas com menos de 3 polegadas.
  • Instale uma cortina de chama na extremidade frontal, de preferência fixada na parte inferior da porta, com as chamas atingindo as peças — garantindo a cobertura completa da abertura da extremidade frontal.
  • Instale uma cortina de bom tipo de fibra com uma cortina de spray de nitrogênio adicional na extremidade de saída.
  • Verifique se as pilhas de exaustão estão separadas do forno e não causarão sucção diferencial na atmosfera do forno.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Todas as classes de aços inoxidáveis são ligas à base de ferro com porcentagens significativas de cromo. Normalmente, os aços inoxidáveis contêm menos de 30% de cromo e mais de 50% de ferro. Suas características inoxidáveis resultam da formação de uma película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₃) invisível, aderente, protetora e autocorretiva. Embora os aços inoxidáveis sejam resistentes à ferrugem em temperatura ambiente, eles estão sujeitos à descoloração por oxidação em temperaturas elevadas devido à presença de cromo e outros elementos de liga, como titânio e molibdênio.

Os fatores que contribuem para o aumento da oxidação incluem altos pontos de orvalho, alto teor de oxigênio e óxidos de chumbo, boro e nitretos na superfície. Para os aços inoxidáveis brilhantes, processe-os em uma atmosfera altamente redutora com um ponto de orvalho inferior a -40 °F e um mínimo de 25% de hidrogênio.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Esta é uma pergunta que surge com frequência. Ao solucionar problemas de oxidação em uma atmosfera de forno contínuo, é importante medir o nível de oxigênio e o ponto de orvalho. Isso se deve ao seguinte:

o ponto de orvalho é uma medida do teor de umidade de um gás e é a temperatura na qual o vapor de água em um gás de amostra começa a condensar. A concentração de oxigênio é simplesmente isso — uma medida da pressão parcial do oxigênio.

Quando uma amostra de gás é extraída da zona quente de um forno para análise, gases reativos como H₂, CO ou CₓHᵧ já se combinaram com qualquer O₂ presente para produzir umidade e outros componentes gasosos. Como resultado, dependendo da temperatura do forno e de como a amostra é obtida, o analisador exibirá um baixo nível de oxigênio. Na maioria das aplicações, um baixo nível de oxigênio e um baixo ponto de orvalho são necessários para controlar o processo e prevenir a oxidação.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações
Eu sei que meu fluxômetro aponta uma determinada taxa de fluxo de gás, mas como posso ter certeza disso? plus minus

Os fluxômetros devem ser dimensionados adequadamente para cada aplicação específica, tipo de gás, pressão do gás e faixa operacional. Primeiro, verifique se seu fluxômetro está calibrado de acordo com a gravidade específica do gás que você está medindo. Verifique a etiqueta ou o tubo de vidro do fluxômetro ou ligue para o fabricante para ter certeza. Depois, opere o fluxômetro apenas na pressão para a qual ele foi calibrado. Como exemplo, um medidor de vazão de área variável calibrado para 80 psi e lendo 1000 scfh realmente fornecerá 760 scfh se for operado a 40 psi. Este é um erro de 24%! Terceiro, para melhorar a precisão e permitir espaço para ajustes, dimensione o fluxômetro de forma que sua taxa de vazão normal esteja entre 30% e 70% da escala total. Essas três etapas ajudarão a garantir que você tenha um bom controle sobre seus fluxos de gás e, consequentemente, do seu processo.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Tradicionalmente, os cilindros de gás de alta pressão têm sido o modo de fornecimento para usuários na faixa de volume baixo a médio. Isso deixou as empresas vulneráveis aos riscos de segurança associados ao movimento dos cilindros e à exposição à alta pressão. A consolidação em um sistema de microbulk centralizado elimina a necessidade de manusear os cilindros e reduz o risco de mistura do produto. Outros benefícios incluem a diminuição da exposição a contêineres de alta pressão e a redução do congestionamento de tráfego com entregas menos frequentes do fornecedor. A Air Products desenvolveu a opção de fornecimento de microbulk como uma alternativa econômica e confiável aos cilindros de alta pressão para o fornecimento de nitrogênio, argônio, oxigênio e dióxido de carbono. Além de sistemas de armazenamento eficientes e flexíveis, soluções inovadoras de tubulação estão disponíveis para ajudar você a realizar uma transição suave de cilindros para microbulk.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
Eu sei que meu fluxômetro aponta uma determinada taxa de fluxo de gás, mas como posso ter certeza disso? plus minus

Os fluxômetros devem ser dimensionados adequadamente para cada aplicação específica, tipo de gás, pressão do gás e faixa operacional. Primeiro, verifique se seu fluxômetro está calibrado de acordo com a gravidade específica do gás que você está medindo. Verifique a etiqueta ou o tubo de vidro do fluxômetro ou ligue para o fabricante para ter certeza. Depois, opere o fluxômetro apenas na pressão para a qual ele foi calibrado. Como exemplo, um medidor de vazão de área variável calibrado para 80 psi e lendo 1000 scfh realmente fornecerá 760 scfh se for operado a 40 psi. Este é um erro de 24%! Terceiro, para melhorar a precisão e permitir espaço para ajustes, dimensione o fluxômetro de forma que sua taxa de vazão normal esteja entre 30% e 70% da escala total. Essas três etapas ajudarão a garantir que você tenha um bom controle sobre seus fluxos de gás e, consequentemente, do seu processo.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Os gases industriais (como nitrogênio, hidrogênio e argônio) para atmosferas de fornos são caracterizados por sua pureza muito alta (> 99,995%). Os níveis de impureza típicos são muito menores que 10 partes por milhão em volume (ppmv) de oxigênio e menos de 3 ppmv de umidade (ponto de orvalho <– 90 °F). Normalmente, essa pureza é adequada para muitos processos envolvendo uma ampla variedade de materiais. No entanto, devido à alta reatividade, alguns materiais podem exigir purificação adicional para alcançar níveis ainda mais baixos de impureza, especialmente com gases fornecidos por meio de modos de fornecimento de trailer por meio de tubulação ou a granel. Algumas instalações utilizam purificadores em linha como uma precaução adicional contra impurezas coletadas da linha de produção. A purificação em linha normalmente envolve a remoção de oxigênio e umidade. Às vezes, com o suprimento de argônio, é necessário remover vestígios de impurezas de nitrogênio. A escolha do purificador depende do gás, além do tipo e da quantidade das impurezas a serem removidas.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Há muitos aspectos de um painel de controle de fluxo ou mistura que exigem manutenção periódica para funcionalidade adequada — principalmente aqueles relacionados à operação segura do painel. Você deve verificar a operação dos solenoides para garantir que o fluxo de gás combustível esteja sendo desligado automaticamente e que a purga de gás inerte esteja sendo ligada automaticamente, como pretendido. Eles devem ser testados de acordo com a frequência de manutenção recomendada — normalmente, a cada seis meses. Além disso, você deve reconstruir os solenoides conforme necessário. É importante verificar o ponto de ajuste do temporizador de purga para ajudar a confirmar se ele pode purgar adequadamente o forno. E você deve verificar e documentar os pontos de ajuste do alarme de baixo fluxo na purga de gás inerte e nos fluxos do processo. Esses são apenas alguns dos itens que devem ser revisados periodicamente.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
Posso determinar se a oxidação na seção de resfriamento do forno contínuo é causada pela entrada de ar ou o vazamento de água? plus minus

Um teste simples de cobre/aço pode diferenciar a oxidação por ar (O₂) ou água (H₂O). O teste é realizado enviando um pedaço de tira de cobre brilhante e limpa junto com um pedaço de tira de aço carbono limpa pelo forno contínuo e observando a oxidação em cada cupom de teste. Mantenha a temperatura do forno abaixo de 1.082 °C (1.981 °F), que é o ponto de fusão do cobre. A tira de aço descolorirá ou oxidará se houver vazamento de ar ou água na atmosfera, e a tira de cobre oxidará somente se houver vazamento de ar. Você pode usar este teste para atmosferas geradas ou baseadas em nitrogênio, como amônia dissociada ou endotérmica. Isso pode ser feito sem analisadores de oxigênio ou de ponto de orvalho.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Ao verificar um forno contínuo, a oxidação na seção de preaquecimento tem uma aparência fosca e geralmente é causada pela infiltração de ar na entrada do forno. A oxidação da zona quente pode resultar em peças escamosas ou com bolhas. Isso geralmente ocorre em níveis elevados de umidade ou oxigênio devido ao equilíbrio inadequado da atmosfera ou a vazamentos de água/ar na zona de resfriamento. A oxidação da zona de resfriamento normalmente resulta em uma descoloração suave, às vezes brilhante — design de cortina ruim, velocidade excessiva da correia, vazamentos de água ou taxas de fluxo de atmosfera insuficientes são possíveis causas.

Nos fornos em lote, comece identificando o oxidante que está causando o problema. O fluxo de nitrogênio e a medição dos níveis de oxigênio e umidade podem indicar o oxidante envolvido. Em seguida, uma revisão das fontes de vazamento típicas (como vedações, acessórios, uniões e juntas de solda) geralmente leva à descoberta da fonte de vazamento.

Guido Plicht
Guido Plicht
Gerente comercial de tecnologia – Europa

Em uma palavra: sim. Você pode reduzir custos e resíduos convertendo de uma atmosfera gerada (como amônia endotérmica ou dissociada) em uma atmosfera sintética de nitrogênio/hidrogênio.

Veja como:

  • Usando e pagando pela atmosfera apenas quando seu forno está em produção, em vez de pagar por volumes de produção fixos com geradores — mesmo se você usar menos do que o volume definido.
  • Reduzindo a concentração de hidrogênio para uma faixa de 2% a 10% enquanto mantém o alto potencial de redução que resulta do ponto de orvalho muito baixo do nitrogênio.
  • Zoneando a atmosfera ao adicionar apenas a mistura de gás necessária e o volume de forma independente nas diferentes zonas do forno.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Existem inúmeros benefícios de usar um sistema de atmosfera à base de nitrogênio, incluindo:

  • Independência do gás natural e manutenção de geradores.
  • Maior flexibilidade para alterar as composições da atmosfera e as taxas de fluxo para se adequar aos requisitos de processo e material.
  • Segurança aprimorada devido aos recursos de purga automática de nitrogênio.
  • Eliminação de componentes tóxicos, como monóxido de carbono e amônia, associados ao uso de geradores endotérmicos e dissociadores de amônia.
  • Minimização da quantidade de hidrogênio necessária para obter o poder de redução correto devido ao baixo ponto de orvalho do nitrogênio.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

O oxigênio do ar pode se difundir ou se infiltrar no forno pelas extremidades de entrada e saída, causando problemas como oxidação, descarbonetação, sub-sinterização ou qualidade de brasagem inadequada. Veja alguns métodos para reduzir a infiltração de oxigênio:

  • Use um fluxo de atmosfera total adequado para ter uma pressão ligeiramente positiva dentro do forno. Normalmente, um fluxo de cerca de 70 a 100 scfh por polegada de largura da correia é suficiente para aberturas de portas com menos de 3 polegadas.
  • Instale uma cortina de chama na extremidade frontal, de preferência fixada na parte inferior da porta, com as chamas atingindo as peças — garantindo a cobertura completa da abertura da extremidade frontal.
  • Instale uma cortina de bom tipo de fibra com uma cortina de spray de nitrogênio adicional na extremidade de saída.
  • Verifique se as pilhas de exaustão estão separadas do forno e não causarão sucção diferencial na atmosfera do forno.
​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Esta é uma pergunta que surge com frequência. Ao solucionar problemas de oxidação em uma atmosfera de forno contínuo, é importante medir o nível de oxigênio e o ponto de orvalho. Isso se deve ao seguinte:

o ponto de orvalho é uma medida do teor de umidade de um gás e é a temperatura na qual o vapor de água em um gás de amostra começa a condensar. A concentração de oxigênio é simplesmente isso — uma medida da pressão parcial do oxigênio.

Quando uma amostra de gás é extraída da zona quente de um forno para análise, gases reativos como H₂, CO ou CₓHᵧ já se combinaram com qualquer O₂ presente para produzir umidade e outros componentes gasosos. Como resultado, dependendo da temperatura do forno e de como a amostra é obtida, o analisador exibirá um baixo nível de oxigênio. Na maioria das aplicações, um baixo nível de oxigênio e um baixo ponto de orvalho são necessários para controlar o processo e prevenir a oxidação.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Sim. Vazamentos em qualquer linha de gás pressurizado de alta pureza podem causar oxidação intermitente. Há várias causas possíveis. Uma é a retrodifusão — o movimento de impurezas do ar circundante para uma linha de gás de alta pressão e baixa impureza. Isso é acionado por gradientes de concentração, e não gradientes de pressão, e é agravado por mudanças na taxa de fluxo, pressão ou temperatura da tubulação.

Os especialistas do setor na Air Products podem ajudar você a determinar a causa do problema. Como a oxidação é intermitente, você precisará monitorar continuamente sua linha de nitrogênio usando um analisador de acompanhamento de oxigênio para verificar se há vazamentos. Para linhas de gás combustível, um detector de vazamento de gás combustível também pode ser usado. Uma vez que as impurezas são encontradas, a fonte do vazamento pode ser identificada usando várias técnicas, incluindo teste de bolha de sabão, teste de pressão estática ou espectrometria de massa de hélio. Os vazamentos costumam ocorrer em rachaduras de solda, juntas mecânicas, embalagens de válvulas e conexões soltas.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Todas as classes de aços inoxidáveis são ligas à base de ferro com porcentagens significativas de cromo. Normalmente, os aços inoxidáveis contêm menos de 30% de cromo e mais de 50% de ferro. Suas características inoxidáveis resultam da formação de uma película superficial de óxido de cromo (Cr₂O₃) invisível, aderente, protetora e autocorretiva. Embora os aços inoxidáveis sejam resistentes à ferrugem em temperatura ambiente, eles estão sujeitos à descoloração por oxidação em temperaturas elevadas devido à presença de cromo e outros elementos de liga, como titânio e molibdênio.

Os fatores que contribuem para o aumento da oxidação incluem altos pontos de orvalho, alto teor de oxigênio e óxidos de chumbo, boro e nitretos na superfície. Para os aços inoxidáveis brilhantes, processe-os em uma atmosfera altamente redutora com um ponto de orvalho inferior a -40 °F e um mínimo de 25% de hidrogênio.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

A diluição de nitrogênio-DA pode ser uma alternativa econômica para 100% DA. Como muitos materiais processados não exigem o conteúdo de 75% de hidrogênio no DA, você pode reduzir o custo da atmosfera usando nitrogênio menos caro para diluir o DA. O uso de nitrogênio também fornece um meio econômico de purga, além de um custo mais baixo para a marcha lenta do forno. Além disso, usar hidrogênio transportado com nitrogênio para substituir o DA pode ser algo competitivo em termos de custo e pode eliminar completamente a amônia — um gás tóxico e mais caro.

Os engenheiros de aplicação da Air Products podem ajudar você a comparar os custos da atmosfera e recomendar maneiras de reduzir o consumo da atmosfera para diminuir ainda mais o custo total de propriedade.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

No estado líquido, o nitrogênio fica a -195,6 °C (-320 °F). Isso o torna um dos refrigerantes mais eficazes disponíveis. Dependendo do seu processo, o nitrogênio líquido pode fornecer controle de temperatura, reduzir o tempo de ciclo e melhorar a qualidade do produto. O nitrogênio também é um produto sustentável, pois não deixa resíduos e é obtido do ar que respiramos. Ele é usado em muitos processos industriais e pode ser adaptado para tratamento térmico, usinagem, aspersão térmica e muitas outras aplicações que apresentam problemas relacionados ao excesso de calor.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Depende do seu processo. Atmosferas baseadas em nitrogênio para processamento de metais foram comprovadas com sucesso ao longo de muitos anos e, devido à enorme gama de requisitos em fornos para vários materiais e necessidades de superfície, o uso de misturas de gases se tornou um padrão da indústria. Produtos diferentes podem tolerar concentrações diferentes de componentes oxidantes na atmosfera do forno devido a componentes redutores ou reativos adicionais na mistura. Por isso, o uso de nitrogênio gerado no local com quantidades residuais de oxigênio pode ser tolerado. Ao compreender seus níveis de tolerância de oxigênio, nós podemos ajudar você a reduzir custos.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
Meu painel de controle de fluxo de nitrogênio-hidrogênio parece estar funcionando corretamente; há algo que eu deveria verificar? plus minus

Há muitos aspectos de um painel de controle de fluxo ou mistura que exigem manutenção periódica para funcionalidade adequada — principalmente aqueles relacionados à operação segura do painel. Você deve verificar a operação dos solenoides para garantir que o fluxo de gás combustível esteja sendo desligado automaticamente e que a purga de gás inerte esteja sendo ligada automaticamente, como pretendido. Eles devem ser testados de acordo com a frequência de manutenção recomendada — normalmente, a cada seis meses. Além disso, você deve reconstruir os solenoides conforme necessário. É importante verificar o ponto de ajuste do temporizador de purga para ajudar a confirmar se ele pode purgar adequadamente o forno. E você deve verificar e documentar os pontos de ajuste do alarme de baixo fluxo na purga de gás inerte e nos fluxos do processo. Esses são apenas alguns dos itens que devem ser revisados periodicamente.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Os fluxômetros devem ser dimensionados adequadamente para cada aplicação específica, tipo de gás, pressão do gás e faixa operacional. Primeiro, verifique se seu fluxômetro está calibrado de acordo com a gravidade específica do gás que você está medindo. Verifique a etiqueta ou o tubo de vidro do fluxômetro ou ligue para o fabricante para ter certeza. Depois, opere o fluxômetro apenas na pressão para a qual ele foi calibrado. Como exemplo, um medidor de vazão de área variável calibrado para 80 psi e lendo 1000 scfh realmente fornecerá 760 scfh se for operado a 40 psi. Este é um erro de 24%! Terceiro, para melhorar a precisão e permitir espaço para ajustes, dimensione o fluxômetro de forma que sua taxa de vazão normal esteja entre 30% e 70% da escala total. Essas três etapas ajudarão a garantir que você tenha um bom controle sobre seus fluxos de gás e, consequentemente, do seu processo.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Tradicionalmente, os cilindros de gás de alta pressão têm sido o modo de fornecimento para usuários na faixa de volume baixo a médio. Isso deixou as empresas vulneráveis aos riscos de segurança associados ao movimento dos cilindros e à exposição à alta pressão. A consolidação em um sistema de microbulk centralizado elimina a necessidade de manusear os cilindros e reduz o risco de mistura do produto. Outros benefícios incluem a diminuição da exposição a contêineres de alta pressão e a redução do congestionamento de tráfego com entregas menos frequentes do fornecedor. A Air Products desenvolveu a opção de fornecimento de microbulk como uma alternativa econômica e confiável aos cilindros de alta pressão para o fornecimento de nitrogênio, argônio, oxigênio e dióxido de carbono. Além de sistemas de armazenamento eficientes e flexíveis, soluções inovadoras de tubulação estão disponíveis para ajudar você a realizar uma transição suave de cilindros para microbulk.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Os gases industriais (como nitrogênio, hidrogênio e argônio) para atmosferas de fornos são caracterizados por sua pureza muito alta (> 99,995%). Os níveis de impureza típicos são muito menores que 10 partes por milhão em volume (ppmv) de oxigênio e menos de 3 ppmv de umidade (ponto de orvalho <– 90 °F). Normalmente, essa pureza é adequada para muitos processos envolvendo uma ampla variedade de materiais. No entanto, devido à alta reatividade, alguns materiais podem exigir purificação adicional para alcançar níveis ainda mais baixos de impureza, especialmente com gases fornecidos por meio de modos de fornecimento de trailer por meio de tubulação ou a granel. Algumas instalações utilizam purificadores em linha como uma precaução adicional contra impurezas coletadas da linha de produção. A purificação em linha normalmente envolve a remoção de oxigênio e umidade. Às vezes, com o suprimento de argônio, é necessário remover vestígios de impurezas de nitrogênio. A escolha do purificador depende do gás, além do tipo e da quantidade das impurezas a serem removidas.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

A facilidade de geração de gás no local envolve muitos fatores — fluxo de nitrogênio e pureza são os mais importantes. Fluxos com uma taxa de linha de base estável ou suficiente podem ser ótimos ajustes para locais. Padrões de fluxo periódico ou errático podem ser adequados se volumes, pressão e pureza forem suficientes para permitir o armazenamento de gás que cubra os fluxos de pico. Além disso, quanto mais baixo for o requisito de pureza, maior será a facilidade — embora a alta pureza seja adequada em volumes maiores. Outros fatores incluem custo de energia local e a pressão necessária. Não há regras firmes que definam quando passar da entrega para produção no local. Diferentes opções no local estão disponíveis para atender às suas necessidades de nitrogênio, incluindo adsorção por oscilação de pressão, membranas ou criogenia. Conte com a ampla experiência da Air Products em tecnologias no local para determinar seu modo de abastecimento ideal.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Sim. A NFPA 86C não existe mais. Os requisitos para "Fornos industriais que usam atmosfera de processamento especial", antes definidos como NFPA 86C, foram incorporados ao NFPA 86 na versão de 2003. Agora, a NFPA 86 (versão de 2019 disponível no momento desta publicação) aborda os requisitos de segurança para muitos tipos de fornos industriais, incluindo aqueles normalmente usados para tratamento térmico atmosférico e a vácuo (referidos como Classe C e D). O conteúdo anterior da NFPA 86C agora é encontrado principalmente no Capítulo 13 da NFPA 86.

Muitos operadores desse tipo de fornos usam gás nitrogênio tanto como gás de purga quanto como componente da atmosfera do processo. O gás nitrogênio é fornecido ao processo a partir de tanques de armazenamento no local usando o ar ambiente para fornecer o calor para vaporizar o nitrogênio líquido. Esse modo de fornecimento oferece gás de altíssima pureza com taxas de fluxo flexíveis e não requer nenhum utilitário externo que possa falhar em uma emergência.

A NFPA 86 exige que os usuários desses fornos incluam um painel de alarme de baixa temperatura para indicar uma condição de overdraw nos vaporizadores de ar ambiente usados para purga de emergência. Isso exige que os tanques contendo meio de purga, como tanques de armazenamento de nitrogênio líquido, sejam fornecidos com alarmes sonoros e visuais de baixo nível para garantir um volume de purga adequado e fornecer tempo para um desligamento ordenado do forno. O sistema de monitoramento de fornecimento de nitrogênio da Air Products foi projetado para ajudar você a cumprir com esses requisitos.

Os usuários de fornos com processamento especial e atmosferas inflamáveis devem compreender totalmente os requisitos e as recomendações da NFPA 86 e determinar como as alterações da antiga NFPA 86C podem afetar as operações de seus fornos.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

A diluição de nitrogênio-DA pode ser uma alternativa econômica para 100% DA. Como muitos materiais processados não exigem o conteúdo de 75% de hidrogênio no DA, você pode reduzir o custo da atmosfera usando nitrogênio menos caro para diluir o DA. O uso de nitrogênio também fornece um meio econômico de purga, além de um custo mais baixo para a marcha lenta do forno. Além disso, usar hidrogênio transportado com nitrogênio para substituir o DA pode ser algo competitivo em termos de custo e pode eliminar completamente a amônia — um gás tóxico e mais caro.

Os engenheiros de aplicação da Air Products podem ajudar você a comparar os custos da atmosfera e recomendar maneiras de reduzir o consumo da atmosfera para diminuir ainda mais o custo total de propriedade.

Liquid nitrogen storage tanks and vaporizers

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

No estado líquido, o nitrogênio fica a -195,6 °C (-320 °F). Isso o torna um dos refrigerantes mais eficazes disponíveis. Dependendo do seu processo, o nitrogênio líquido pode fornecer controle de temperatura, reduzir o tempo de ciclo e melhorar a qualidade do produto. O nitrogênio também é um produto sustentável, pois não deixa resíduos e é obtido do ar que respiramos. Ele é usado em muitos processos industriais e pode ser adaptado para tratamento térmico, usinagem, aspersão térmica e muitas outras aplicações que apresentam problemas relacionados ao excesso de calor.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Depende do seu processo. Atmosferas baseadas em nitrogênio para processamento de metais foram comprovadas com sucesso ao longo de muitos anos e, devido à enorme gama de requisitos em fornos para vários materiais e necessidades de superfície, o uso de misturas de gases se tornou um padrão da indústria. Produtos diferentes podem tolerar concentrações diferentes de componentes oxidantes na atmosfera do forno devido a componentes redutores ou reativos adicionais na mistura. Por isso, o uso de nitrogênio gerado no local com quantidades residuais de oxigênio pode ser tolerado. Ao compreender seus níveis de tolerância de oxigênio, nós podemos ajudar você a reduzir custos.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
É verdade que a NFPA 86C mudou? plus minus

Sim. A NFPA 86C não existe mais. Os requisitos para "Fornos industriais que usam atmosfera de processamento especial", antes definidos como NFPA 86C, foram incorporados ao NFPA 86 na versão de 2003. Agora, a NFPA 86 (versão de 2019 disponível no momento desta publicação) aborda os requisitos de segurança para muitos tipos de fornos industriais, incluindo aqueles normalmente usados para tratamento térmico atmosférico e a vácuo (referidos como Classe C e D). O conteúdo anterior da NFPA 86C agora é encontrado principalmente no Capítulo 13 da NFPA 86.

Muitos operadores desse tipo de fornos usam gás nitrogênio tanto como gás de purga quanto como componente da atmosfera do processo. O gás nitrogênio é fornecido ao processo a partir de tanques de armazenamento no local usando o ar ambiente para fornecer o calor para vaporizar o nitrogênio líquido. Esse modo de fornecimento oferece gás de altíssima pureza com taxas de fluxo flexíveis e não requer nenhum utilitário externo que possa falhar em uma emergência.

A NFPA 86 exige que os usuários desses fornos incluam um painel de alarme de baixa temperatura para indicar uma condição de overdraw nos vaporizadores de ar ambiente usados para purga de emergência. Isso exige que os tanques contendo meio de purga, como tanques de armazenamento de nitrogênio líquido, sejam fornecidos com alarmes sonoros e visuais de baixo nível para garantir um volume de purga adequado e fornecer tempo para um desligamento ordenado do forno. O sistema de monitoramento de fornecimento de nitrogênio da Air Products foi projetado para ajudar você a cumprir com esses requisitos.

Os usuários de fornos com processamento especial e atmosferas inflamáveis devem compreender totalmente os requisitos e as recomendações da NFPA 86 e determinar como as alterações da antiga NFPA 86C podem afetar as operações de seus fornos.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte
Eu sei que meu fluxômetro aponta uma determinada taxa de fluxo de gás, mas como posso ter certeza disso? plus minus

Os fluxômetros devem ser dimensionados adequadamente para cada aplicação específica, tipo de gás, pressão do gás e faixa operacional. Primeiro, verifique se seu fluxômetro está calibrado de acordo com a gravidade específica do gás que você está medindo. Verifique a etiqueta ou o tubo de vidro do fluxômetro ou ligue para o fabricante para ter certeza. Depois, opere o fluxômetro apenas na pressão para a qual ele foi calibrado. Como exemplo, um medidor de vazão de área variável calibrado para 80 psi e lendo 1000 scfh realmente fornecerá 760 scfh se for operado a 40 psi. Este é um erro de 24%! Terceiro, para melhorar a precisão e permitir espaço para ajustes, dimensione o fluxômetro de forma que sua taxa de vazão normal esteja entre 30% e 70% da escala total. Essas três etapas ajudarão a garantir que você tenha um bom controle sobre seus fluxos de gás e, consequentemente, do seu processo.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Tradicionalmente, os cilindros de gás de alta pressão têm sido o modo de fornecimento para usuários na faixa de volume baixo a médio. Isso deixou as empresas vulneráveis aos riscos de segurança associados ao movimento dos cilindros e à exposição à alta pressão. A consolidação em um sistema de microbulk centralizado elimina a necessidade de manusear os cilindros e reduz o risco de mistura do produto. Outros benefícios incluem a diminuição da exposição a contêineres de alta pressão e a redução do congestionamento de tráfego com entregas menos frequentes do fornecedor. A Air Products desenvolveu a opção de fornecimento de microbulk como uma alternativa econômica e confiável aos cilindros de alta pressão para o fornecimento de nitrogênio, argônio, oxigênio e dióxido de carbono. Além de sistemas de armazenamento eficientes e flexíveis, soluções inovadoras de tubulação estão disponíveis para ajudar você a realizar uma transição suave de cilindros para microbulk.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações
Como podemos obter pressão de gás adequada para resfriar a pressões de até 20 bar para o nosso forno a vácuo? plus minus

Existem várias maneiras de enfrentar o desafio de têmpera a gás de alta pressão em fornos a vácuo, além de uma variedade de fatores a serem considerados para obter a solução mais econômica de fornecimento de gás de alta pressão.

Primeiro, você precisa saber o volume de gás do forno necessário para o enchimento. Em seguida, o tanque de compensação correspondente deve ser dimensionado corretamente, o que requer um equilíbrio entre a pressão máxima de operação do tanque e seu volume interno. Essa pressão do tanque de compensação é um dos principais fatores que influenciam o tipo de sistema de suprimento de gás mais adequado para sua operação. Outro fator a ser considerado é o volume mensal estimado de gás que você usará, o que depende do número de vezes que todos os fornos exigirão enchimento.

Veja a seguir as opções de fornecimento de gás criogênico consideradas. Os sistemas criogênicos que usam tanques de líquido de alta pressão geralmente resultam na menor quantidade de gás ventilado, mas são intensivos em capital e um tanto limitados na pressão devido ao ponto crítico do criogênio (por exemplo: o nitrogênio líquido tem 473 psig, aproximadamente 32 bar). Os tanques de líquido de alta pressão geralmente são padronizados em 400 e 600 psig. Os sistemas de alternância de alta pressão do tipo lote utilizam tanques de fornecimento de líquido de pressão padrão menos dispendiosos (250 psig), mas podem ter grandes perdas de ventilação a cada vez que os vasos de lote esvaziam. Esses sistemas também são normalmente limitados a cerca de 450 psig (31 bar). Os sistemas de bombeamento de líquido de alta pressão também usam tanques de líquido de pressão padrão com uma bomba criogênica que enchem bancos de cilindros de alta pressão ou tubos hydril. Esses sistemas têm uma faixa de pressão muito mais alta (até 2.300 psig) e, se corretamente especificados, têm perdas de ventilação relativamente baixas; no entanto, costumam ter o maior custo de capital geral. Fatores adicionais a serem considerados como parte de uma avaliação completa incluem os custos de manutenção para cada tipo de sistema e o preço unitário do gás.

Os engenheiros de aplicações da Air Products podem trabalhar com você para entender completamente seus parâmetros. Em seguida, eles podem ajudar você a avaliar os benefícios e as considerações de cada tipo de fornecimento para entregar um sistema otimizado para a sua operação.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Somos cada vez mais questionados sobre o dimensionamento de tanques de compensação para fornos a vácuo. A mudança para uma têmpera mais rápida por meio de enchimento de pressão mais alta tornou mais importante a seleção do tanque de compensação (tamanho e classificação de pressão).

Primeiro, é preciso determinar a pressão de operação necessária do tanque que fornecerá a pressão de enchimento do forno e o tempo para o enchimento. Existem compensações entre o tamanho do tanque, a classificação de pressão dele, o volume de gás armazenado resultante e o custo do tanque. O sistema fornecimento de gás também deve ser capaz de fornecer a pressão adequada para reabastecer o tanque. Existem pontos de quebra de nível de pressão naturais em sistemas de fornecimento com base criogênica padrão, como 200 psig de um tanque criogênico de líquido de 250 psig padrão.

Verifique se o tanque de compensação aprovado pela ASME está classificado para a pressão usada e adequadamente protegido contra pressurização excessiva. Além disso, se você estiver usando um sistema de abastecimento criogênico, verifique se ele tem um alarme de baixa temperatura para evitar a fragilização dos tanques de aço carbono.

O volume de um tanque de compensação é geralmente referido em termos de galões de deslocamento de água. Uma vez que existem 0,003 m³ (0,134 ft³) por galão, um tanque de compensação de 1.000 galões tem um volume de 3,79 m³ (134 ft³). Portanto, para cada atmosfera de pressão [(14,7 lb por polegada quadrada (PSI)], há 134 pés cúbicos padrão (SCF) de volume gasoso disponível para o enchimento. Por exemplo, 134 SCF de volume gasoso está disponível a 14,7 psig, 268 SCF a 29,4 psig e assim por diante.

Um tanque de compensação precisa ser capaz de armazenar o volume adequado de gás em um nível de pressão adequado acima da pressão de enchimento do forno. Por exemplo: usando leis de gases ideais simples, se 2,83 m³ (100 ft³) são necessários para uma pressão de têmpera de 5 barg (aproximadamente 72 psig), seriam necessários 600 SCF de gás para um enchimento a partir do vácuo total. Isso presumindo que uma pressão mínima de 6 bar seja necessária para fornecer uma taxa de fluxo adequada para o enchimento dentro do tempo desejado. O tanque de compensação resultante precisaria ser de cerca de 750 galões com um nível mínimo de pressão operacional de aproximadamente 12 barg (175 psig). Um tanque com uma classificação de pressão de trabalho máxima permitida (MAWP) de 200 psig seria recomendado, e o tamanho real seria baseado na quantidade de overdesign desejada. Um tanque menor pode ser usado com uma pressão operacional muito mais alta.

Com essas informações gerais e uma consulta com um engenheiro de aplicações, você poderá determinar a pressão necessária e o tamanho do tanque para enchimento correto do forno.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Sim. Vazamentos em qualquer linha de gás pressurizado de alta pureza podem causar oxidação intermitente. Há várias causas possíveis. Uma é a retrodifusão — o movimento de impurezas do ar circundante para uma linha de gás de alta pressão e baixa impureza. Isso é acionado por gradientes de concentração, e não gradientes de pressão, e é agravado por mudanças na taxa de fluxo, pressão ou temperatura da tubulação.

Os especialistas do setor na Air Products podem ajudar você a determinar a causa do problema. Como a oxidação é intermitente, você precisará monitorar continuamente sua linha de nitrogênio usando um analisador de acompanhamento de oxigênio para verificar se há vazamentos. Para linhas de gás combustível, um detector de vazamento de gás combustível também pode ser usado. Uma vez que as impurezas são encontradas, a fonte do vazamento pode ser identificada usando várias técnicas, incluindo teste de bolha de sabão, teste de pressão estática ou espectrometria de massa de hélio. Os vazamentos costumam ocorrer em rachaduras de solda, juntas mecânicas, embalagens de válvulas e conexões soltas.

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​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações
Como posso evitar a descarbonetação no meu processo de sinterização? plus minus

Os pontos de orvalho elevados em atmosferas endotérmicas de sinterização geradas são uma razão comum para a descarbonetação. Este problema pode ser superado usando uma atmosfera endotérmica diluída com nitrogênio controlada ou, melhor ainda, uma atmosfera controlada de nitrogênio-hidrogênio.

Atmosferas à base de nitrogênio têm sido usadas para sinterizar componentes de aço carbono há vários anos. Essas atmosferas são produzidas e fornecidas por meio de um gerador endotérmico ou pela mistura de nitrogênio puro com hidrogênio. O uso de atmosferas de nitrogênio-hidrogênio demonstrou produzir peças com qualidade e propriedades consistentes. No entanto, ainda existem vários fabricantes de peças de metal em pó que, prevendo os altos custos do hidrogênio, continuam utilizando atmosferas endotermicamente geradas para sinterizar componentes de aço carbono. Para ajudar esses fabricantes de peças a aumentar a qualidade e a consistência do produto, sem aumentar substancialmente o custo geral da atmosfera, a Air Products iniciou um programa experimental abrangente para estudar a sinterização de componentes de aço carbono em atmosferas endotérmicas e diluídas com nitrogênio sob condições operacionais semelhantes em fornos de produção.

Guido Plicht
Guido Plicht
Gerente comercial de tecnologia – Europa

Esta é uma pergunta que surge frequentemente ao solucionar problemas de oxidação em uma atmosfera de forno contínua. O aumento do preço do níquel e, consequentemente, do aço inoxidável, tornou a longevidade da correia mais importante do que nunca. Embora muitas variáveis — incluindo a liga da correia, o procedimento inicial de amaciamento, o medidor de fiação e o rastreamento — afetem a vida útil de uma correia de aço inoxidável, você pode obter melhorias significativas ajustando a atmosfera de sinterização.

A tecnologia de processo de atmosfera da Air Products mostrou estender a vida útil das correias de aço inoxidável serviço de campo usadas na sinterização de peças de metal em pó. Em geral, a atmosfera fornece uma camada protetora de óxido na correia de aço inoxidável e permanece neutra em carbono para suas peças. A camada de óxido reduz a captação de carbono e nitrogênio e ajuda a manter as propriedades mecânicas desejadas da correia. No serviço industrial, o uso dessa tecnologia resultou na extensão da vida útil das correias de malha de aço inoxidável de 25% para mais de 50% em relação à vida útil normalmente exibida nas atmosferas de sinterização de N₂-H₂. Resultados provenientes da vida útil prolongada da correia: redução na manutenção, redução no tempo de inatividade do forno e redução na substituição de correias.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Muitas variáveis de processamento (como tamanho do pó, composição e pureza, distribuição de tamanho, e o teor de carbono) afeta as propriedades finais dos componentes sinterizados. O tipo e a quantidade de lubrificantes, as densidades de compactação e os parâmetros do forno — temperatura, tempo na temperatura, taxas de resfriamento e carga da correia — também influenciam os resultados finais. A maioria dessas variáveis é determinada durante o estágio de design do componente.

A atmosfera de sinterização é frequentemente negligenciada como uma variável. As propriedades da atmosfera podem variar com o tempo. O controle das variáveis de um sistema de atmosfera pode melhorar a consistência das propriedades sinterizadas. As variáveis primárias em um sistema de atmosfera são composição da atmosfera, pureza, taxas de fluxo e distribuição, pressão dentro do forno, velocidade de saída, estabilidade (influências externas) e aberturas das portas.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Atmosferas baseadas em nitrogênio comprovaram sucesso para uma ampla gama de processos de tratamento térmico ao longo de muitos anos. Elas foram adotadas como o padrão da indústria devido à sua capacidade de produzir a composição de atmosfera certa para garantir peças de alta qualidade e não produzir os problemas de descarbonetação bastante conhecidos e associados a atmosferas geradas por endotérmicas.

Guido Plicht
Guido Plicht
Gerente comercial de tecnologia – Europa

As peças sinterizadas devem sair do forno com um acabamento brilhante. Se isso não acontecer, é sinal de um problema no processo. Oxigênio ou ar podem estar infiltrando o forno na entrada frontal. Além disso, se o potencial de oxidação na zona de preaquecimento for muito alto, pode causar oxidação na superfície da peça de metal em pó. Essa superfície oxidada é reduzida à medida que a peça viaja pela atmosfera altamente redutora na zona quente, fazendo com que ela perca seu acabamento brilhante e pareça opaca e fosca. Além de um acabamento fosco, você pode notar uma dureza superficial inferior devido à descarbonetação da superfície que resultou da oxidação.

Para ajudar a resolver esse problema, adicione uma cortina de chamas na extremidade frontal do forno. A cortina deve ser fixada na porta para fornecer cobertura total na entrada frontal, e a chama deve estar direcionada para baixo. Você também pode controlar o ponto de orvalho na zona de preaquecimento, de modo que seja oxidante o suficiente para facilitar a desenubrificação sem oxidar o metal.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Para resolver problemas de fuligem, você deve primeiro identificar o tipo de fuligem. Há três tipos principais: fuligem aderente, fuligem granular solta e fuligem brilhante ou oleosa. Todos esses tipos estão associados a hidrocarbonetos de lubrificantes ou gás hidrocarboneto enriquecedor. A fuligem aderente parece uma mancha e é difícil de remover. Geralmente, ela é produzida pela pirólise do lubrificante na zona de preaquecimento. A fuligem granular solta se parece com uma neve preta no topo das peças e é produzida a partir de vapores do lubrificante na zona quente. A fuligem brilhante se parece com uma cobertura preta uniforme nas superfícies expostas. O craqueamento catalítico do gás natural nas peças produz esse tipo de fuligem.

Após identificar o tipo de fuligem, o problema pode ser resolvido avaliando fatores como fluxo atmosférico, equilíbrio de fluxo, ponto de orvalho de preaquecimento, velocidade da correia, carga da correia, perfil de temperatura, densidade da peça, porcentagem de lubrificante e condição do forno.

Powder metal parts entering a sintering furnace

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Para atmosferas de sinterização e brasagem em um forno com correia transportadora contínua e extremidades abertas, é necessário seguir a norma NFPA 86 para fornos. Normalmente, as atmosferas contendo mais de 4% de hidrogênio em nitrogênio são consideradas inflamáveis. Na verdade, qualquer atmosfera mista é considerada "indeterminada" e deve ser tratada como se fosse inflamável — mesmo que ela contenha menos de 4% de hidrogênio. 

A NFPA 86 recomenda que você satisfaça as seguintes condições antes de introduzir qualquer atmosfera inflamável ou indeterminada no forno:

  • Pelo menos uma zona do forno precisa estar mais quente do que 760 °C (1.400 °F).
  • O forno precisa ser purgado com gás inerte até que a análise da atmosfera indique que está abaixo de 50% do LEL (limite explosivo inferior). A recomendação geral é usar cinco mudanças de volume do fluxo de gás inerte.
  • Deve haver indicação visível do fluxo de purga. Além disso, a tubulação de purga deve ter válvulas solenoides normalmente abertas.
  • O sistema de atmosfera deve ser projetado com intertravamentos para que os gases inflamáveis sejam desligados usando válvulas solenoides normalmente fechadas em caso de falha de energia, queda de temperatura abaixo de 760 °C (1.400 °F) ou fluxo insuficiente do componente principal da atmosfera.

Powder metal parts entering a sintering furnace

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Depende do seu processo. Atmosferas baseadas em nitrogênio para processamento de metais foram comprovadas com sucesso ao longo de muitos anos e, devido à enorme gama de requisitos em fornos para vários materiais e necessidades de superfície, o uso de misturas de gases se tornou um padrão da indústria. Produtos diferentes podem tolerar concentrações diferentes de componentes oxidantes na atmosfera do forno devido a componentes redutores ou reativos adicionais na mistura. Por isso, o uso de nitrogênio gerado no local com quantidades residuais de oxigênio pode ser tolerado. Ao compreender seus níveis de tolerância de oxigênio, nós podemos ajudar você a reduzir custos.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Um teste simples de cobre/aço pode diferenciar a oxidação por ar (O₂) ou água (H₂O). O teste é realizado enviando um pedaço de tira de cobre brilhante e limpa junto com um pedaço de tira de aço carbono limpa pelo forno contínuo e observando a oxidação em cada cupom de teste. Mantenha a temperatura do forno abaixo de 1.082 °C (1.981 °F), que é o ponto de fusão do cobre. A tira de aço descolorirá ou oxidará se houver vazamento de ar ou água na atmosfera, e a tira de cobre oxidará somente se houver vazamento de ar. Você pode usar este teste para atmosferas geradas ou baseadas em nitrogênio, como amônia dissociada ou endotérmica. Isso pode ser feito sem analisadores de oxigênio ou de ponto de orvalho.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Esta é uma pergunta que surge com frequência. Ao solucionar problemas de oxidação em uma atmosfera de forno contínuo, é importante medir o nível de oxigênio e o ponto de orvalho. Isso se deve ao seguinte:

o ponto de orvalho é uma medida do teor de umidade de um gás e é a temperatura na qual o vapor de água em um gás de amostra começa a condensar. A concentração de oxigênio é simplesmente isso — uma medida da pressão parcial do oxigênio.

Quando uma amostra de gás é extraída da zona quente de um forno para análise, gases reativos como H₂, CO ou CₓHᵧ já se combinaram com qualquer O₂ presente para produzir umidade e outros componentes gasosos. Como resultado, dependendo da temperatura do forno e de como a amostra é obtida, o analisador exibirá um baixo nível de oxigênio. Na maioria das aplicações, um baixo nível de oxigênio e um baixo ponto de orvalho são necessários para controlar o processo e prevenir a oxidação.

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações

Sim. Vazamentos em qualquer linha de gás pressurizado de alta pureza podem causar oxidação intermitente. Há várias causas possíveis. Uma é a retrodifusão — o movimento de impurezas do ar circundante para uma linha de gás de alta pressão e baixa impureza. Isso é acionado por gradientes de concentração, e não gradientes de pressão, e é agravado por mudanças na taxa de fluxo, pressão ou temperatura da tubulação.

Os especialistas do setor na Air Products podem ajudar você a determinar a causa do problema. Como a oxidação é intermitente, você precisará monitorar continuamente sua linha de nitrogênio usando um analisador de acompanhamento de oxigênio para verificar se há vazamentos. Para linhas de gás combustível, um detector de vazamento de gás combustível também pode ser usado. Uma vez que as impurezas são encontradas, a fonte do vazamento pode ser identificada usando várias técnicas, incluindo teste de bolha de sabão, teste de pressão estática ou espectrometria de massa de hélio. Os vazamentos costumam ocorrer em rachaduras de solda, juntas mecânicas, embalagens de válvulas e conexões soltas.

Industrial gas storage tanks and vaporizers

​Tom Philips
Tom Philips
Engenheiro de aplicações
A pureza do gás pode ser a razão para a variabilidade na densidade, na dureza e na adesão do meu revestimento de aspersão térmica? plus minus

As flutuações da pureza do gás, pressão e taxa de fluxo podem causar revestimentos inconsistentes. Ao solucionar problemas de aplicações de aspersão de plasma e HVOF, é importante observar coisas como válvulas, reguladores e linhas de aço inoxidável de tamanho adequado da fonte de gás para a pistola de aspersão, além da utilização do suprimento de gás em massa, que fornece maior pureza e consistência de fluxo em comparação com os cilindros. Os possíveis pontos problemáticos incluem gaxetas e diafragmas de borracha inferiores, anéis O-ring com graxa, medidores de vazão de acrílico e muitos engates rápidos. Além disso, vazamentos provenientes de acessórios e conexões soltos podem arrastar o ar ambiente, resultando em impurezas de gás e riscos à segurança.

A Air Products pode ajudar a solucionar desafios de pureza, pressão e vazão por meio de uma auditoria de diagnóstico que inclui uma análise de gás e revisão do design de tubulação.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

Os sistemas HVOF (High Velocity Oxy-Fuel, oxi-combustível de alta velocidade) tradicionais usam alguns tipos de combustíveis para a combustão, normalmente querosene, metano (gás natural), propano, propileno e hidrogênio. Embora cada combustível tenha seus benefícios, o hidrogênio oferece algumas vantagens exclusivas. Devido à sua maior condutividade térmica, o hidrogênio atinge a melhor transferência de calor da chama para as partículas de pó, apesar de ter uma temperatura de chama geral mais baixa em comparação com os hidrocarbonetos. O excesso de hidrogênio na chama também cria uma atmosfera redutora, o que diminui a produção de óxido. Como os reagentes estequiométricos de hidrogênio e oxigênio entram em combustão completa, os resíduos não queimados não são depositados no revestimento. Sendo o gás mais leve e com as mais altas propriedades de velocidade do som, o hidrogênio tem a maior velocidade potencial de partícula — o que permite a maior adesão de partículas. Além disso, você não precisará de almofadas de aquecimento no inverno para garantir um fluxo de combustível suficiente para o estande (o que é necessário com outros combustíveis).

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte

No estado líquido, o nitrogênio fica a -195,6 °C (-320 °F). Isso o torna um dos refrigerantes mais eficazes disponíveis. Dependendo do seu processo, o nitrogênio líquido pode fornecer controle de temperatura, reduzir o tempo de ciclo e melhorar a qualidade do produto. O nitrogênio também é um produto sustentável, pois não deixa resíduos e é obtido do ar que respiramos. Ele é usado em muitos processos industriais e pode ser adaptado para tratamento térmico, usinagem, aspersão térmica e muitas outras aplicações que apresentam problemas relacionados ao excesso de calor.

Don Bowe
Don Bowe
Engenheiro de aplicações

Existem apenas alguns tipos de combustíveis usados para combustão em sistemas HVOF (High Velocity Oxy-Fuel, oxi-combustível de alta velocidade) tradicionais, ou seja, hidrogênio, querosene, metano (gás natural), propano e propileno. Embora cada combustível tenha algumas vantagens distintas, o hidrogênio oferece algumas vantagens exclusivas:

  • Devido à sua maior condutividade térmica, o hidrogênio atinge a melhor transferência de calor da chama para as partículas de pó, apesar de ter uma temperatura de chama geral mais baixa em comparação com os combustíveis de hidrocarbonetos convencionais.
  • O desempenho do processo HVOF depende do tipo de combustível, das relações estequiométricas e da pressão de combustão, bem como das características de design da pistola. A capacidade de operar fluxos ricos em hidrogênio cria uma atmosfera redutora, que diminui a produção de óxido e melhora ainda mais a qualidade do revestimento.
  • Devido à combustão completa dos reagentes estequiométricos de hidrogênio e oxigênio, não há resíduos não queimados depositados no revestimento.

Além disso, o hidrogênio pode ser fornecido em pressões suficientes nos tubos e tanques de líquido a granel que não exigem almofadas de aquecimento durante os meses de inverno para garantir um fluxo de combustível suficiente para seu estande HVOF.

Mark Lanham
Mark Lanham
Engenheiro de aplicações, América do Norte