Desgaste erosivo a úmido de um ferro fundido alto cromo : análise da influência da variação do ângulo de impacto e da composição da polpa erosiva.

Abstract

As bombas de polpa são máquinas de fluxo ou turbo-máquinas utilizadas para o transporte de polpas (lama, argila, areia, minérios e rejeitos) a curtas e médias distâncias através de dutos, minerodutos e tubulações. Durante o bombeamento, ocorrem interações mecânicas entre as partículas sólidas, os líquidos e os componentes mecânicos deste equipamento resultando em altas taxas de desgaste erosivo, abrasivo e corrosivo, principalmente nos rotores das bombas. Este trabalho teve como um dos objetivos o projeto, construção e validação de um equipamento para a realização de ensaios de erosão a úmido. Este equipamento foi utilizado para avaliar a influência da variação do ângulo de impacto e da composição das polpas erosivas sobre a resistência ao desgaste erosivo de amostras de ferro fundido alto cromo (FFAC) provenientes de um rotor de bomba de polpa. Também foram realizados ensaios de abrasão Miller/SAR variando a composição das polpas a fim de comparar com os resultados da erosão. Foram realizados ensaios de erosão com ângulos de incidência 30o, 45°, 60° e 90° utilizando uma polpa erosiva com concentração de 20% em peso de areia de sílica. A partir dos resultados, observou-se que a taxa de desgaste erosiva seguiu um padrão clássico de variação com o ângulo de impacto para os materiais dúcteis. Houve um aumento da taxa de erosão com o aumento do ângulo até alcançar o pico de desgaste a 45°, seguido pelo decréscimo do desgaste até a taxa mínima a 90°. A perda de massa das amostras erodidas a 45° foi 2,8 vezes maior do que na condição de erosão a 90° indicando que, devido à condição de contato da polpa com a superfície das amostras, mecanismos erosivos e abrasivos atuaram de forma sinérgica favorecendo o desgaste. De modo geral, as amostras erodidas em ângulo normal apresentaram os mecanismos de desgaste por deformação plástica da matriz e fratura de carbonetos, enquanto para ângulos menores, os mecanismos de micro corte e micro sulcamento estiveram mais presentes. Polpas com concentração de 20% em peso e constituídas pela mistura minério de ferro hidratado e areia de sílica, foram utilizadas nos ensaios de erosão em ângulo normal e abrasão Miller/SAR. Nos ensaios de erosão a úmido, foi observada uma tendência na qual as polpas com maiores teores de sílica causaram maiores perdas de massa nas amostras de FFAC. A polpa (P1), com 100% de partículas sólidas de sílica, causou perda de massa 3,2 vezes maior que a polpa de minério hidratado (P5). Enquanto as polpas compostas pela mistura dos dois abrasivos (P2, P3 e P4) foram responsáveis por desgastes intermediários com maiores níveis de perda de massa para as polpas com maiores teores de sílica. Para o desgaste abrasivo, utilizando o ensaio Miller/SAR, foi observada tendência semelhante de maior abrasividade para as polpas que continham maiores concentrações de sílica e menor abrasividade para a polpa de minério hidratado. O índice de abrasividade Miller foi de 93,0 para a polpa P1 sendo este aproximadamente 1,65 vezes maior que para polpa P5 (56,0). As demais polpas apresentaram abrasividades intermediárias.