O que é a Fluência de falha e de níveis de fluência www.materialwelding.com

o Que é Fluência

é um mecanismo de falha que pode ocorrer em um material exposto por um longo período de tempo para uma carga abaixo de seu limite de escoamento (Yield stress), o material aumento no comprimento, na direção da tensão aplicada. A taxa de deformação aumenta com, aumento na temperatura por isso é importante saber a velocidade de deformação a uma determinada carga e temperatura se os componentes devem ser projetados com segurança para o serviço de alta temperatura. Para este propósito, ligas resistentes à fluência são desenvolvidas. Todos os metais e ligas são afetados pela fluência.

em metais, ocorre falha de fluência nos limites do grão para dar uma fratura intergranular. A figura 1 mostra os vazios que se formam nos limites dos grãos no estágio inicial da fluência.

Tipos de Fluência Falhas

Existem vários tipos de fluência falha, o que pode ser caracterizado da seguinte forma:

Intergranular fluência falha

Isso ocorre após longo tempo de exposição à temperatura e estresse. Os estágios iniciais da fluência a longo prazo se manifestam como vazios nos limites dos grãos, que posteriormente se ligam para formar fissuras/rachaduras nos limites dos grãos. Como resultado, há pouca redução na área da seção transversal e ocorre uma fratura de paredes espessas. A metalografia de replicação não destrutiva é um meio eficaz de determinar a presença de danos de fluência a longo prazo.

além disso, as plaquetas de carboneto de ferro na estrutura de perlita de aços de carbono se degradarão termicamente em carboneto de ferro esferoidizado como resultado de superaquecimento a longo prazo. A decomposição contínua em aços de carbono simples pode resultar em degradação total para grafite mais ferrita. Essa degradação também pode ser detectada usando metalografia de replicação.

fratura de fluência Transgranular

este tipo de fratura pode ocorrer em falhas de fluência de curto prazo. A ductilidade e a redução na área são geralmente grandes e muito maiores do que à temperatura ambiente, produzindo uma fratura protuberante de paredes finas.

fratura por ruptura pontual

a temperaturas suficientemente altas e baixas tensões, a recristalização durante a fluência pode remover danos por fluência microestrutural. Como resultado, os vazios não se nucleam e podem cair até um ponto.

adições de cromo e molibdênio em aços podem aumentar a vida de fluência. A limpeza mecânica ou química é geralmente usada para remover o acúmulo de depósitos em tubos de caldeira, o que reduz o risco de pontos quentes locais. Um programa de inspeção apropriado que inclui o monitoramento da perda de espessura da parede, degradação microestrutural e danos de fluência também é um meio eficaz de reduzir a probabilidade de falha de fluência.

estágios de falha de fluência em materiais

a falha de fluência ocorre em três fases diferentes em materiais quando eles são submetidos à sua temperatura de fluência. Nesses estágios de fluência, o material perde progressivamente sua solidez e forma vazios de fluência. Esses vazios de fluência sob carga adicional se propagarão em rachaduras induzidas por fluência.

1. fluência Primária: um rápido aumento no comprimento em que a taxa de fluência diminui à medida que o trabalho de metal endurece.
2. fluência Secundária (estado estacionário): é um período de taxa de fluência quase constante e é o período que forma a maior parte da vida de fluência de um componente.

3. Fluência terciária: ocorre quando a vida de fluência está quase esgotada, vazios se formaram no material e a área de seção transversal efetiva foi reduzida. A taxa de fluência acelera como o esforço pelo aumento da área da unidade até que o espécime falhe finalmente.

diferentes estágios de fluência e suas respectivas condições materiais são mostrados abaixo Figura 2.

mecanismo de falha de fluência

em temperaturas e tensões elevadas, muito menos do que a tensão de rendimento de alta temperatura, os metais sofrem deformação plástica permanente chamada fluência. A figura 3 mostra uma curva de fluência esquemática para uma carga constante; um gráfico da mudança no tempo de versos de comprimento. O peso ou a carga na amostra são mantidos constantes durante o teste. Existem quatro partes da curva que são de interesse:

• uma taxa íngreme inicial que é pelo menos parcialmente de origem elástica, do ponto “0” ao ponto “A” acima da Figura 3.
• isso é seguido por uma região na qual a taxa de alongamento ou deformação diminui com o tempo, a chamada fluência transitória ou primária, da região “a” A “B” da figura acima. A porção do ponto “0”ao ponto “B” ocorre rapidamente.
• a próxima parte da curva de fluência é a área de interesse de engenharia, onde a taxa de fluência é quase constante. A porção de ” B ” A ” C ” é quase linear e previsível. Dependendo da carga ou estresse, o tempo pode ser muito longo; dois anos em um teste e várias décadas em serviço.
• a quarta porção da curva de fluência, além da taxa de fluência constante ou região linear, mostra uma taxa de fluência rapidamente crescente que culmina em falha. Mesmo sob condições de teste de carga constante, o estresse efetivo pode realmente aumentar devido ao dano que se forma dentro da microestrutura.

características das falhas de fluência

as falhas de Fluência são caracterizadas por:

• abaulamento ou bolhas no tubo.
• fraturas de gume grosso, muitas vezes com muito pouca ductilidade óbvia.
• “fissuras de tensão” longitudinais em uma ou ambas as escalas de óxido de ID e OD.
• espessuras externas ou internas em escala de óxido que sugerem temperaturas acima do esperado.
• vazios intergranulares e rachaduras na microestrutura

temperatura inicial de fluência dos materiais

a temperatura inicial de fluência do aço carbono, C-0,5 Mo, 1,25 Cr-0,5 Mo, 2,25 Cr-1Mo e aço inoxidável é mostrada na tabela abaixo.

Fluência Falha vs. Falhas por Fadiga

a Fadiga é uma situação em que o componente é submetido a carregamentos cíclicos. O esforço do projeto que é força da resistência usada na carga da fadiga é muito menos do que a força de rendimento e a força final do material . 90% dos componentes da máquina falham devido à fadiga. Por exemplo, é difícil quebrar um fio esticando, mas se aplicarmos uma carga cíclica e dobrarmos o fio várias vezes ele quebra facilmente.Fluência é uma situação em que um componente experimenta deformação sob carga constante com o tempo à medida que é colocado em uso. O melhor exemplo para ilustrar isso é que os cabos elétricos são ensinados(apertados) quando são instalados, mas depois de algum tempo eles experimentam flacidez devido ao peso próprio.