TAREFA 3 Fluidos Mecanicos

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TAREFA 3
As tensões residuais devem ser avaliadas em estruturas metálicas para garantir a segurança da estrutura. Explique de quais formas elas podem ocorrer durante a construção de uma estrutura metálica. 
Segundo Macherauch & Kloss referenciado por Sant’anna (2016), as tensões residuais são tensões autoequilibradas existentes nos materiais, em condições de temperatura uniforme e sem carregamento externo. Para Fonseca referenciado por Sant’anna (2016), tensões residuais são tensões internas que são geradas durante o processamento e/ou carregamento mecânico, transformações de fases ou pelo efeito térmico de aquecimento e resfriamento não uniformes do metal. Todos os processos de fabricação são geradores de tensões residuais: soldagem, usinagem, conformação mecânica, fundição, tratamentos termoquímicos para endurecimento de superfície, tratamentos térmicos e tratamento de superfície por jateamento de granalhas.
Os autores Macherauch & Kloss referenciados por Sant’anna (2016), classificam as tensões residuais em macrotensões que podem ocorrer na peça inteira, microtensões, que ocorrem nos limites de contornos de um grão ou entre grãos vizinhos e submicrotensões, que ocorrem nos limites de uma ou mais células unitárias. Para Campos et al. referenciados por Sant’anna (2016), as tensões residuais do tipo macrotensões podem ser encontradas em materiais que sofreram deformações plásticas não uniformes, como nos processos de dobramento, laminação, soldagem e tratamentos térmicos. As tensões residuais do tipo microtensões estão presentes em materiais policristalinos que sofreram deformações elastoplásticas, enquanto que as tensões residuais do tipo submicrotensões estão presentes nas descontinuidades da rede cristalina, tais como inclusões, lacunas, impurezas, discordâncias, entre outros defeitos Para Wang et al. referenciados por Sant’anna (2016), a presença de tensões residuais trativas na superfície do material é indesejável, uma vez que estas tensões externas poderão se sobrepor às tensões residuais quando o material é colocado em serviço sob um carregamento externo, ocasionando uma redução da vida em fadiga e aumentando a susceptibilidade de corrosão sob tensão.
As tensões residuais geradas na fabricação de tubos de aço, ainda que exista um controle rigoroso durante as etapas do processo de fabricação de tubos de aço para minimizar a geração de tensões residuais, ao final do processo pode ocorrer a existência de tensões residuais do tipo macrotensões, microtensões e submicrotensões. As fontes típicas de geração de tensões residuais do macrotensões em tubulações de aço podem incluir o processo de laminação das chapas, por intermédio de resfriamento diferenciado através da espessura da parede e ao longo de sua superfície, durante o processo de dobramento e soldagem das chapas para a fabricação do tubo, e até mesmo, a deformação plástica localizada gerada durante o manuseio de tubos para construção de dutos. A presença de tensões residuais do tipo microtensões em tubulações de aço está relacionada com a existência de faixas com microestruturas distintas e com a textura da superfície do aço. A tensão residual do tipo submicrotensões envolve a presença de tensões na escala atômica, podendo ser causadas por segregações químicas nos contornos de grão ou pela presença de pequenas fases coerentes em aços microligados (Boven et al referenciados por Sant’anna (2016).
Segundo Sant’anna (2016), as tensões residuais são desenvolvidas durante o ciclo térmico da operação de soldagem pela variação não uniforme de temperatura ao longo da espessura da peça ou pelo grau de restrição da junta a ser soldada, que impede a dilatação ou contração, provocando deformação plástica não uniforme. O aparecimento de tensões residuais e distorções em estruturas soldadas pode gerar formação de trincas, deixar a estrutura suscetível à fratura frágil e ocasionar falta de estabilidade dimensional, que pode dificultar a montagem e o ajuste das peças.
Segundo Macherauch & Wohlfahrt referenciados por Sant’anna (2016), no ciclo térmico de soldagem, durante o resfriamento da região de solda de chapas de aços, poderão ocorrer transformações de fases, da austenita em ferrita, bainita ou martensita, que provocam um aumento de volume na região de transformação, gerando tensões residuais compressivas, devido à restrição imposta por regiões não transformadas, dependendo da faixa de temperatura.
A compreensão da influência do hidrogênio nas tensões residuais pode ser uma contribuição em potencial para entender o fenômeno da fratura assistida por hidrogênio em aços, em virtude que as tensões residuais desempenham um papel importante no crescimento e propagação de trincas internas. O entendimento deste processo de fragilização pode prever o tempo de falha do aço exposto ao ambiente rico em hidrogênio (Dabah et al., referenciados por Sant’anna (2016).
Bibliografia:
SANT’ANNA, A.M. de S. (2016). Comportamento Mecânico, Tensões Residuais e Caracterização Microestrutural de Juntas Soldadas pelo Processo ERW de Aço API 5L X65. Programa Francisco Eduardo Mourão Saboya de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Escola de Engenharia da Universidade Federal Fluminense. Tese de Doutorado.