O agregado de sílica fundida é uma matéria-prima que se mostra adequada para o desenvolvimento de concretos para aplicação em riser de unidade de craqueamento catalítico fluido de petróleo (UFCC). A sua baixa densidade aparente e reduzida condutividade térmica contribuem, respectivamente, para a diminuição do peso da estrutura refratária e maior eficiência térmica do processo. Já o seu coeficiente de expansão linear de 0,55 x 10-6/ºC, extremamente reduzido, garante uma excelente resistência ao choque térmico. Contudo, para as condições de operação em riser, estas características precisam estar aliadas a um baixo desgaste por erosão. Sendo assim, um concreto nanoligado a base de sílica fundida foi desenvolvido buscando-se a minimização do desgaste por erosão. Duas composições foram testadas combinando-se os agregados de sílica fundida e alumina tabular. Verificou-se que as tensões geradas pelo "mismatch" de expansão térmica entre os agregados resultaram na formação de microtrincas, reduzindo consideravelmente as propriedades termomecânicas do material. Um menor dano foi verificado para a composição onde a alumina tabular foi adicionada somente nas frações mais finas de agregado. Nesta, a incorporação de um aditivo sinterizante favoreceu uma maior densificação em baixa temperatura, possibilitando otimizar a resistência à erosão e ao choque térmico. O valor médio de volume erodido obtido após queima a 815 ºC foi de 4,8 cm3. Em comparação com os 6 cm3 especificados pela indústria petroquímica brasileira para produtos refratários de alta alumina com densidade aparente superior a 2,60 g/cm3, pode-se afirmar que o resultado obtido foi muito promissor. O concreto nanoligado a base de sílica fundida que foi desenvolvido mostrou ser uma excelente opção para aplicação em riser de UFCC.

Fused silica aggregate shows interesting properties for the development of castables for the riser section of fluid catalytic cracking units (FCCU). Its low apparent density and reduced thermal conductivity can lead to a lightweight refractory structure and a higher thermal efficiency of the process, respectively. The fused silica linear expansion coefficient is very low (0.55 x 10-6/ºC), allowing an excellent thermal shock resistance. Nevertheless, for the riser environment, these characteristics must be coupled with a low erosion loss. Therefore, a fused silica nano-bonded castable was developed in order to attain a high-erosion resistance. Two compositions containing fused silica and tabular alumina aggregates were evaluated. It was found out that the stress generated by the thermal expansion mismatch between the two sorts of aggregates induced the crack formation, decreasing the material materials' thermomechanical properties. A lower mechanical damage was attained by adding tabular alumina in the finer aggregates grain size. Adding a sintering additive, that induces a higher densification at low temperatures, the erosion and thermal shock resistances were also improved. The mean value of erosion loss obtained after firing at 815 ºC was 4.8 cm3. This result was very promising in comparison with the erosion loss specified by the Brazilian petrochemical industry (6 cm3) for high-alumina refractory products with apparent density higher than 2.60 g/cm3. The developed fused silica nano-bonded castable seems to be an excellent choice for the riser section of fluid catalytic cracking unit application.

Na indústria petroquímica a unidade de craqueamento catalítico fluidizado de petróleo é um importante equipamento para aplicação de concretos refratários devido à necessidade de se obter produtos especializados. Normalmente, a seleção destes materiais é baseada na análise química e em medidas de densidade aparente, resistência mecânica por compressão uniaxial e erosimetria a frio. Para avaliação dos requisitos de seleção usuais, cinco concretos de alta alumina, sendo três de baixo teor de cimento e dois convencionais de uso comercial, foram avaliados por resistência à compressão e erosimetria a frio. Testes complementares que atualmente não são utilizados no processo de seleção também foram realizados, tais como: resistência ao choque térmico, módulo de ruptura a quente e exposição em atmosfera de CO. A análise mostrou que as especificações vigentes são baseadas principalmente na experiência com a utilização de produtos não originalmente projetados para esta aplicação e que o desenvolvimento de produtos mais adequados é inibido pelas restrições das especificações atuais. Também se verificou que a seleção é limitada pela falta de ensaios que avaliem o desempenho em condições mais próximas das de uso. Neste sentido, o teste de resistência à deposição de carbono pela exposição em atmosfera de CO mostrou-se interessante por contribuir para uma melhor seleção dos concretos refratários densos antierosivos.

In the petrochemical industry the fluidized catalytic cracking unit is an important vessel for refractory castables application due the necessity of obtaining specialized products. Usually, the selection of these materials is based on the chemical analysis, apparent density, cold crushing strength and cold erosion test. For the evaluation of the present selection requirements, five high-alumina castables, being three of low cement and two conventional of commercial use, were characterized under cold crushing strength and cold erosion tests. Additional tests that are actually not used in the selection were also performed, such as: thermal shock cycling, hot modulus of rupture and carbon deposition by CO atmosphere exposure. The analysis showed that the present specifications are mainly based in the experience with the use of products not designed for this application and that the development of more suitable castables is inhibited due to the close restrictions of the present specifications. It is also verified that the materials selection is limited by the absence of tests for the performance evaluation next to in-service conditions. In this sense, the carbon deposition test by CO atmosphere exposure was interesting in order to provide the better selection of dense antierosive refractory castables.

A avaliação do emprego de concretos refratários nanoligados em aplicações onde ocorre desgaste por erosão é de importante interesse devido aos estudos recentes que indicam esta rota como uma alternativa à substituição do cimento de aluminato de cálcio. Neste trabalho, os resultados de resistência à erosão a frio de formulações de concretos refratários de alta alumina ligados por sílica coloidal e a combinação deste aditivo com alumina hidratável, foram comparadas a um concreto refratário aluminoso de uso comercial, ligado por cimento de aluminato de cálcio, especificado pelo fabricante para uso em aplicações de desgaste por erosão. Os resultados mostraram um desempenho superior dos concretos nanoligados, indicando que a utilização deste agente ligante é muito promissora no desenvolvimento de produtos onde se requer alta resistência ao desgaste por erosão. A razão entre o valor do módulo de ruptura a quente e o volume erodido também se mostrou relevante como técnica de seleção de refratários para tais aplicações.

Nanobonded refractory castables for erosion wear applications is of important interest based on recent publications that suggest the use of this route as an alternative to substitute the calcium aluminate cements. In this work, the cold erosion resistance of high-alumina refractory castables containing colloidal silica and a blend of colloidal silica and hydratable alumina as bonding agents were comparated to commercial calcium aluminate cement containing alumina refractory castable, specified by the producer as a suitable material for erosion wear applications. The results showed higher performance for the colloidal silica bonded castables, suggesting the use of this bonding system in the development of refractory castables for erosion wear applications. The ratio between the hot modulus of rupture and the eroded volume has also been shown as a relevant technique for the refractories selection in such environments.

The present work evaluates the application of artificial neural networks for pattern recognition of ultrasonic signals using pulse-echo and TOFD (Time of Flight Diffraction) techniques in weld beads. In this study pattern classifiers are implemented by artificial neural network of backpropagation type using MATLAB®. The ultrasonic signals acquired from pulse-echo and TOFD were introduced, separately, in the artificial neural network with and without preprocessing. The preprocessing was only used to smoothen the signal improving the classification. Four conditions of weld bead were evaluated: lack of fusion (LF), lack of penetration (LP), porosity (PO) and non-defect (ND). The defects were intentionally inserted in a weld bead of AISI 1020 steel plates of 20 mm thickness and were confirmed using radiographic tests. The results obtained show that it is possible to classify ultrasonic signals of weld joints by the pulse-echo and TOFD techniques using artificial neural networks. The results showed a performance superior a 72% of success for test. Although the preprocessing of the signal improved the classification performance of the signals acquired by the TOFD technique considerably, the same didn't happen with the signals acquired by the pulse-echo technique.