Fluência. Como síntese, os mecanismos de deformação por fluência podem ser classificados em três categorias, a saber:

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1 Fluência Fluência é a deformação anelástica progressiva que os materiais sofrem quando expostos sob tempos longos a altas temperaturas e sob níveis moderados de tensões, podendo atingir grandes deformações, trincamento e ruptura. O dano pode ser sub-superficial e interno ao material. Como síntese, os mecanismos de deformação por fluência podem ser classificados em três categorias, a saber: deslizamento de discordâncias, fluência por discordâncias e fluência por difusão. Para todos estes mecanismos, que envolvem facilitação de deslizamento de planos atômicos, a tensão cisalhante ou a energia de distorção desenvolvem papel importante na sua ativação.

2 Fluência Deformação de Fluência j Fase 1 Fase 2 Fase 3 t j Tempo

3 Fluência

4 Fluência i ac30 j i 1.5 ac45 j t i tac j Aço 4340 σ = 80 e 105 kpsi 700 o F Aço carbono σ = 4 e 6 kpsi 1000 o F

5 Fluência PROJETO E ADEQUAÇÃO AO USO Os procedimentos de projeto e de adequação ao uso levam em consideração os seguintes tipos de falhas: Falha por ultrapassar uma deformação total admissível, por exemplo, 0,5 ou 1%. Falha por ruptura Devido à natureza do mecanismo de fluência, onde os tempos de ensaios e de vida útil desejada dos equipamentos são bastante grandes, onde muitas variáveis têm papel preponderante (tempo, tensão, temperatura, microestrutura e sua cinética de variação ao longo do tempo), e onde o relacionamento entre estas variáveis é não linear, o tratamento dos dados existentes para projeto e adequação ao uso é geralmente feito através de métodos apropriados para a sua modelagem, interpolação e extrapolação.

6 Fluência Existem métodos utilizados para determinação das condições que ensaios acelerados devem seguir para representar condições de serviço. Estes métodos determinam valores que são únicos para cada combinação de material - tensão e se relacionam com as variáveis temperatura e tempo para fratura. Quando há a necessidade de emprego destes métodos ou quando surge a necessidade de ensaios acelerados para a caracterização de materiais que já estão sendo usados em equipamentos, deve-se seguir à recomendação da ASTM que diz: períodos de ensaios de menos de 1% da vida esperada são insuficientes para a obtenção de resultados significativos das extrapolações. Ensaios com duração de 10% da vida esperada são preferíveis quando admissíveis de serem realizados.

7 Fluência Casos Biaxiais e Triaxiais de Tensões Sendo a fluência um mecanismo ativado por tensões cisalhantes ou pela energia de distorção, as teorias da máxima tensão cisalhante e da máxima energia de distorção são apropriadas para o cálculo de tensões equivalentes para a comparação com as propriedades uniaxiais conhecidas ou estimadas dos materiais sujeitos a esforços axiais. É importante lembrar que embora cálculos simplificados de projeto e de adequação utilizem estados elásticos, situação complexas devem levar em consideração a não linearidade entre tensões e deformações.

8 Procedimento (modelo) para verificação: Código de projeto reconhecido; Fluência Tem-se conhecimento das condições de operação e documentação das operações futuras do componente; O componente foi submetido a menos do que 50 ciclos de operação incluindo partidas e paradas, ou menos que o especificado no projeto original. O componente não tem anomalias e foi devidamente inspecionado no que se refere ao dano por fluência. Além disto: Não houve incêndio que resultasse em super-aquecimento e seus efeitos na geometria (distorções, saliências, perda de espessura, etc.); O material satisfaz os requisitos mínimos de dureza e conteúdo de carbono (Tabela 10.1); O componente não contém: 1. Perda localizada de espessura ou ranhura ou sulco; 2. Dano por pites; 3. Dano por hidrogênio (empolamento, HIC, SOHIC); 4. Desalinhamento de solda, ovalização ou saliência que exceda a tolerável na fabricação; 5. Mossa ou mossa com ranhura; 6. Trinca; 7. Anomalia microestrutural tal como grafitização ou ataque por hidrogênio.

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10 1 Dividir a história de operação passada e futura em trechos bem representados por tempo-temperatura-tensão. 2 Para cada trecho de operação bem representado por tempotemperatura-tensão a- Anotar o tempo de operação do trecho t op b- Calcular a tensão de von Mises elástica, equivalente ao estado de tensão, σ c- Determinar a temperatura do trecho, T d- Determinar o tempo que levaria à ruptura por fluência usando o método de Larson-Miller caso a tensão (σ) e a temperatura (T) se mantivessem constantes, t rup e- Calcular o dano para trecho, d 3 Determinar o dano total somando o dano de todos os trechos, D 4 certificar-se que D < 1/FS, onde FS, por exemplo, = 4.

11 Procedimento do parâmetro de Larson-Miller (LMP) LMP log 10 trup CLMP h, kpsi, T 460 o F d t t op rup D n 1 d D Dadmissível 1/ FS

12 PARÂMETROS DE LARSON MILLER - API RP579 Apêndice F- retirados da API RP em ksi, temperatura em F P( )=(T+460)(C+logt) Parâmentros mínimos PLCS PMCS PC9Cr1Mo PC9Cr1Mo1V P304eH P316eH P316L P321 P321H C7Cr05Mo C9Cr1Mo ln C9Cr1Mo1V ln C304eH C316eH C316L P347eH P800H PHK PC05Mo 2.52 CLCS PC125Cr05Mo C C321H C347eH C800H ln CMCS PC225Cr100Mo PC3Cr1Mo PC5Cr05Mo PC5Cr05Mo1Si PC7Cr05Mo ln CC05Mo ln C125Cr05Mo ln 9.64e C225Cr100Mo C3Cr1Mo C5Cr05Mo ln CHK C5Cr05Mo1Si ln

13 45 PLCS( ) PMCS ( ) 40 PC05Mo ( ) PC225Cr100Mo( ) PC3Cr1Mo ( ) 35 PC5Cr05Mo( ) PC7Cr05Mo( ) PC9Cr1Mo ( ) P304eH( ) 30 P316L( ) P321( ) P321H( ) 25 P347eH( ) P800H( ) PHK40( ) 20 σ em kpsi T em o F

14 Interação Fluência Fadiga: 1 - Determinar o dano total por fadiga D total f M 1 n N 2 - Determinar o dano acumulado por fluência n total D c d Localizar o dano combinado por fluência e fadiga na Figura Aplicar o critério de aceitação: dano é aceito se ponto referente à análise é interior à região delimitada pela Figura 10.28

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