Inconel 690
Introdução ao Inconel 690
O Inconel 690 é uma liga de níquel com alto teor de cromo, desenvolvida especificamente para oferecer resistência superior à corrosão em ambientes aquosos agressivos e em altas temperaturas — especialmente na presença de gases contendo enxofre ou oxidantes fortes. É amplamente reconhecido pelo seu desempenho em trocadores de calor, geradores de vapor e tubos para reatores nucleares, graças à excelente resistência à corrosão sob tensão (SCC) e à oxidação.
Com composição química baseada em níquel (≥58%), cromo (27–31%) e ferro (7–11%), o Inconel 690 apresenta excelente estabilidade metalúrgica e boa resistência mecânica em temperaturas elevadas. Por isso, é uma escolha de destaque para setores como energia nuclear, petroquímico e sistemas de superaquecedores.
Propriedades químicas, físicas e mecânicas do Inconel 690
O Inconel 690 (UNS N06690 / W.Nr. 2.4642) atende às normas ASTM B167 e ASTM B564 e é especialmente indicado para ambientes corrosivos e oxidantes em altas temperaturas.
Composição química (ASTM B167)
Elemento | Faixa de composição (em % massa) | Função principal |
|---|---|---|
Níquel (Ni) | 58,0 mín. | Elemento base; fornece resistência à oxidação e à corrosão |
Cromo (Cr) | 27,0–31,0 | Essencial para resistência a meios oxidantes em alta temperatura |
Ferro (Fe) | 7,0–11,0 | Equilibra resistência e estabilidade estrutural |
Silício (Si) | ≤0,50 | Melhora a resistência à oxidação |
Manganês (Mn) | ≤0,50 | Melhora a trabalhabilidade a quente |
Carbono (C) | ≤0,05 | Controlado para soldabilidade e estabilidade |
Cobre (Cu) | ≤0,50 | Mantido baixo para evitar corrosão localizada |
Enxofre (S) | ≤0,015 | Reduz a suscetibilidade a trincas a quente |
Propriedades físicas
Propriedade | Valor (típico) | Norma/condição de ensaio |
|---|---|---|
Densidade | 8,19 g/cm³ | ASTM B311 |
Faixa de fusão | 1343–1377°C | ASTM E1268 (DTA) |
Condutividade térmica | 14,0 W/m·K a 100°C | ASTM E1225 |
Resistividade elétrica | 1,01 µΩ·m a 20°C | ASTM B193 |
Expansão térmica | 13,3 µm/m·°C (20–1000°C) | ASTM E228 |
Calor específico | 456 J/kg·K a 20°C | ASTM E1269 |
Módulo de elasticidade | 205 GPa a 20°C | ASTM E111 |
Propriedades mecânicas (condição recozida – ASTM B167)
Propriedade | Valor | Norma de ensaio |
|---|---|---|
Resistência à tração | 580–730 MPa | ASTM E8/E8M |
Limite de escoamento (0,2%) | 250–340 MPa | ASTM E8/E8M |
Alongamento | ≥30% (comprimento de referência 50 mm) | ASTM E8/E8M |
Dureza | 160–200 HB | ASTM E10 |
Principais características do Inconel 690
Resistência à oxidação: excelente desempenho em atmosferas oxidantes até 1000°C, formando uma camada tenaz de óxido de cromo que minimiza carepa (scaling) e descascamento (spalling) sob ciclos térmicos.
Resistência à corrosão sob tensão (SCC): especialmente resistente ao ataque intergranular e à SCC induzida por cloretos, sendo indicado para tubos de geradores de vapor nucleares e aplicações em plantas químicas.
Desempenho em corrosão aquosa: taxa de corrosão abaixo de 0,02 mm/ano em ácido nítrico 10% em ebulição e excelente resistência a soluções cáusticas (NaOH 50%) e água de alta pureza.
Estabilidade térmica: estabilidade de contornos de grão em exposições térmicas prolongadas, minimizando precipitação de carbonetos e formação de intermetálicos.
Desafios e soluções na usinagem CNC do Inconel 690
Desafios de usinagem
Degradação da ferramenta
Alto teor de cromo e níquel promove encruamento e pode introduzir inclusões abrasivas de óxidos, reduzindo significativamente a vida útil da ferramenta.
Geração de calor
Condutividade térmica moderada concentra calor na aresta de corte, levando a micro lascamento (microchipping) e piora do acabamento superficial.
Formação de aresta postiça (BUE)
A natureza dúctil e a sensibilidade à taxa de deformação favorecem aderência e “smearing” em baixas velocidades, impactando tolerâncias e acabamento.
Estratégias otimizadas de usinagem
Seleção de ferramenta
Parâmetro | Recomendação | Justificativa |
|---|---|---|
Material da ferramenta | Metal duro de grão fino com revestimento AlTiN ou CrN | Resistente a choque térmico e abrasão |
Revestimento | PVD, espessura de 3–5 µm | Reduz atrito e aumenta a vida da ferramenta |
Geometria | Saída positiva (8°–12°), aresta levemente brunida | Reduz pressão de corte e BUE |
Parâmetros de corte (ISO 3685)
Operação | Velocidade (m/min) | Avanço (mm/rev) | DOC (mm) | Pressão do fluido (bar) |
|---|---|---|---|---|
Desbaste | 20–30 | 0,15–0,25 | 2,0–3,0 | 80–120 |
Acabamento | 35–50 | 0,05–0,10 | 0,5–1,0 | 100–150 |
Tratamento de superfície para peças usinadas em Inconel 690
Prensagem isostática a quente (HIP)
HIP consolida microvazios e reduz porosidade interna sob 100–200 MPa de pressão de gás a 1100–1200°C, aumentando significativamente a resistência à fluência e a vida em fadiga em componentes de grau nuclear.
Tratamento térmico
Heat Treatment estabiliza a microestrutura após a usinagem. O recozimento de solução a 1065–1095°C seguido de resfriamento rápido melhora a ductilidade e prepara o material para serviço acima de 900°C.
Soldagem de superligas
Superalloy Welding com metais de adição compatíveis garante resistência da junta ≥95% do metal de base. O controle preciso do arco minimiza a degradação na ZTA.
Revestimento de barreira térmica (TBC)
TBC Coating aplica camadas cerâmicas de 100–300 µm via plasma spray para reduzir a temperatura de superfície em até 200°C, estendendo a vida útil em ambientes de turbinas e caldeiras.
Usinagem por descarga elétrica (EDM)
EDM pode alcançar tolerâncias de ±0,01 mm e acabamentos abaixo de Ra 0,4 µm em componentes de Inconel 690 tratados termicamente, com mínimo esforço mecânico.
Furação profunda
Deep Hole Drilling permite relações L/D de até 50:1, essenciais para tubos de geradores de vapor e coletores de trocadores de calor.
Ensaios e análise de materiais
Material Testing inclui ultrassom, raios X e avaliação microestrutural conforme ASTM E112 e E292, garantindo integridade interna e confiabilidade.
Aplicações industriais de componentes em Inconel 690
Geração nuclear
Tubos de geradores de vapor, placas defletoras e trocadores de calor.
Opera em água de alta pureza e sob radiação sem fragilização significativa.
Processamento químico
Reformadores catalíticos, equipamentos de decapagem e reboilers.
Suporta oxidantes fortes, ácido nítrico/clorídrico e meios multifásicos.
Incineração de resíduos e controle de poluição
Revestimentos internos de chaminés e componentes de oxidadores térmicos.
Resiste a ataque de gases de combustão com SOx, NOx e halogênios.
Superaquecedores e caldeiras
Componentes de fornos, tubos ascendentes (riser tubes) e coletores de alta pressão.
Mantém integridade estrutural sob calor contínuo e ciclos de pressão.
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