O poder do plasma usado em campos petrolíferos

Nitretação por plasma de pulsomelhora a resistência ao desgaste, à corrosão e reduz o coeficiente de atrito para componentes OEM críticos usados ​​em campos petrolíferos

Nos ambientes agressivos, corrosivos e abrasivos comuns à perfuração e exploração de campos petrolíferos, são utilizados produtos OEM, como tubos de aço sem costura, válvulas e conectores de impulso ou de oleoduto. Para condições operacionais tão extremas, o endurecimento de aço carbono, aço inoxidável ferrítico, aço inoxidável austenítico ou Inconel é frequentemente um requisito de projeto. Para esse fim, a nitretação e a nitrocarbonetação têm sido o tratamento de superfície preferido há décadas.

Com as peças altamente projetadas de hoje, os projetistas estão recorrendo cada vez mais à nitretação a plasma avançada para um controle mais preciso da formação da camada de difusão, profundidade de endurecimento e preservação das dimensões dos componentes. Eletrônicos e software sofisticados fornecem controle superior para o sinal pulsante DC, juntamente com design e construção de câmara aprimorados. Isto permite um controle de temperatura mais preciso e uma distribuição uniforme da zona de aquecimento em toda a câmara de parede quente. O resultado é uma nitretação extremamente consistente e uniforme, lote a lote, com menor consumo de gás do que a nitretação a gás tradicional.

“Os benefícios são o controle mais preciso das camadas de difusão e a capacidade de tratar termicamente materiais mais diversos além do aço, que incluem aço inoxidável, titânio e até mesmo alumínio”, diz Thomas Palamides da PVA TePla America.

Como resultado, os produtores de peças para campos petrolíferos têm a capacidade de fabricar peças com propriedades aprimoradas, como maior resistência ao desgaste, melhor resistência à corrosão e coeficiente de atrito reduzido. Além disso, os fabricantes e engenheiros de processo agora podem selecionar entre diversas configurações de sistema e receitas de processo que oferecem flexibilidade, eficiência e repetibilidade.

Com os recentes avanços na nitretação por plasma pulsado, um novo nível de precisão e controle é possível, o que resulta em um endurecimento mais uniforme e consistente. Juntamente com as vantagens de utilizar apenas gases ecológicos, a nitretação à base de plasma tornou-se um ponto focal para inovações adicionais e um requisito para aqueles que procuram uma solução mais segura e mais ecológica.

Na nitretação PulsPlasma, as peças são processadas em uma câmara de vácuo aquecida. Depois de carregar as peças em um dispositivo de suporte, uma câmara de sino é usada para cobrir o dispositivo e a câmara é evacuada para menos de 10 Pascal. O processo começa energizando um gerador que pulsa uma tensão CC de várias centenas de volts entre o cátodo da carga de carga (-) e o ânodo (+) da parede da câmara. Gases de processo são gradualmente adicionados à câmara, que são subsequentemente ionizados e tornam-se eletricamente condutores. Para nitretação por plasma pulsado, normalmente é usada uma mistura gasosa de nitrogênio e hidrogênio, e metano pode ser adicionado caso um processo de nitrocarbonetação seja procurado.

Durante o tratamento, o campo de plasma, brilhando na superfície exposta dos componentes, faz com que os íons de nitrogênio se difundam no material formando uma zona de difusão. Esta zona de difusão fortalece o metal. O nitrogênio atômico está sendo dissolvido, átomo por átomo, no material base da rede de ferro.

Adicionando ainda mais precisão, os inovadores em plasma pulsado descobriram métodos para otimizar o processo através de um melhor controle dos pulsos de energia. No processo PulsPlasma desenvolvido pela PVA TePla Industrial Vacuum Systems, por exemplo, é usada uma mistura de gás regulada com precisão de nitrogênio, hidrogênio e metano à base de carbono. Um sinal de tensão CC pulsante de várias centenas de volts é fornecido em menos de 10 ms por pulso para ionizar o gás. Isto serve para maximizar o tempo entre os pulsos para um controle superior da temperatura em toda a câmara.

“Se você tiver uma variação de temperatura de +/-10° dentro de um lote, obterá resultados de tratamento significativamente diferentes”, afirma Dietmar Voigtländer da PlaTeG – Grupo de Produtos com PVA Industry Vacuum Systems (IVS), fabricante dos sistemas de nitretação PulsPlasma. “No entanto, ao controlar a corrente de pulso por meio de um gerenciamento exato do tempo de ativação e desativação do pulso, a temperatura geral pode ser gerenciada com precisão com uma distribuição uniforme, de cima para baixo, em toda a câmara de parede quente.”