Análise de Falhas -  Cap. VII-2
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Análise de Falhas - Cap. VII-2

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Prof. Luiz Cláudio Cândido

ANÁLISE DE FALHAS

(Parte VII-2)

Prof. Leonardo Barbosa Godefroid

candido@em.ufop.br leonardo@demet.em.ufop.br

METALURGIA MECÂNICA

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto

Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br

MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO E DO DESPORTO

Universidade Federal de Ouro Preto

Escola de Minas – Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

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Grupo de Estudo Sobre Fratura de Materiais

Telefax: 55 - 31 - 3559.1561 – E-mail: demet@em.ufop.br

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos

 Muitas vezes a falha de um componente/estrutura é devida à
conjunção de fatores externos:

– Carregamentos mecânicos (repetitivos) &

– Estrutura não adequada a atual aplicação.

 É necessário fazer as devidas correlações entre:

– a microestrutura, observada em amostras do componente
falhado,

– a composição química e

– o histórico de fabricação do material.

Equipamento de análise metalográfica - software QWin® v.3.2 (GEsFraM/UFOP).

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Flange de tubulação

100 X 200 X

500 X 1000 X

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Eixo “antigo” - inclusões

200 X 1000 X

Charpy Tração

7.2 – Efeito das heterogeneidades sobre as propriedades do
material (exemplo: aço)

1000X Energia Charpy 210±70J 1000X Energia Charpy 33±5J

(a) estrutura de um aço C-Mn que sofreu tratamento de controle da morfologia das inclusões e

(b) estrutura do mesmo aço sem controle da morfologia e com maior número de inclusões.

(b)(a)

Classificação normalizada da presença de

inclusões em aços, ABNT.

Alguns reativos

para análise

metalográfica

de aços

carbono ou

aços baixa liga.

Alguns reativos para análise metalográfica para ferros fundidos.

Micrografia mostrando uma junta soldada com problemas de porosidade e geração de trincas.

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos

Seqüência de micrografias de um aço carbono (0,14%C e 0,90%Mn).

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos
Ferro fundido alto Cr

7.2 – Metalografia de materiais envolvidos

Seqüência de micrografias de um ferro

fundido branco ao Cromo: da esquerda

para a direita e de cima para baixo têm-

se: 25, 50, 100, 200, 500 e 1000X.

7.2 – Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões

7.2 – Metalografia dos materiais envolvidos
Evidências gerais de inclusões

7.3 – Metalografia da região de uma falha

 O grande potencial da análise metalográfica, para uma análise de
falhas é a análise da microestrutura do componente na região de
falha.

 A análise microestrutural revela informações importantes que
complementam a análise macrofractográfica e microfractográfica

7.3 – Metalografia da região de uma falha

Para aproveitar ao máximo

o potencial que a análise

metalográfica oferece,

deve-se buscar a análise de

regiões o mais próximo

possível da região falhada.

É obrigatório deixar esta

análise mais para o final

do trabalho de análise de

falha, após já terem sido

realizadas outras análises

de caráter não destrutivas.

7.3 – Metalografia da região de uma falha
Parafuso normal

1000X

Fratura de um parafuso comum ocasionada pelo mau acabamento superficial de sua rosca.

7.3 – Metalografia da região de uma falha

Registro de uma trinca formada na ZF de uma solda de filete feita de forma incorreta e que levou

à fratura da estrutura. O MB constitui-se de um aço de baixo carbono.

7.3 – Metalografia da região de uma falha
Preenchimento de desgaste com solda

7.3 – Metalografia da região de uma falha
Comparação entre parafusos fraturados por fadiga

7.3 – Metalografia da região de uma falha

Falha no processamento de longarinas: lado esquerdo, aço com uma orientação da estrutura não

adequada; lado direito, aço com elevado número de inclusões.

7.3 – Metalografia da região de falha
Ruptura na conformação de longarinas

7.3 – Metalografia da região de uma falha

Micrografia de um tubo de aço C-Mn na região da junta soldada evidenciando que o mesmo não

foi tratado termicamente; (b) microfractografia do tubo analisado.

7.3 – Metalografia da região de uma falha

Microestrutura grosseira de um aço laminado a frio e sua conseqüência prática no processo de

fabricação de peças.

7.3 – Metalografia da região de uma falha

(a), (b) e (c) esquema de produção de um tubo de aço com costura (porém com presença de óxidos). (d)

metalografia da região de solda (sem ataque a 100X ótico) ilustrando em (e) e (f) a presença de óxidos

perpendiculares ao comprimento original da chapa e contidos na linha de solda descartando problemas na

matéria-prima e revelando problema no processo de produção de tubos que apresentaram falhas em serviço.

(a) (b) (c)

(d)

(e) (f)

7.3 – Metalografia da região de uma falha

(a) componente tubular fraturado em serviço na região da solda (b). A análise metalográfica revelou que apesar

da presença de inclusões alongadas (c) especialmente no centro do material (vistas sem ataque químico), a

microestrutura alongada em direção desfavorável (d), (e) e (f) produziu a falha na região da solda do

componente.

(a) (b) (c)

(d) (e) (f)

7.3 – Metalografia da região de uma falha

(a) e (b) microestrutura heterogênea de um vaso de pressão que não suportou a pressão de ensaio

devido a um tratamento térmico mal executado, causando, inclusive, descarbonetação (c) na

superfície do material.

(a)

(b)

(c)

Presença de precipitados/inclusões

“Quebra de superfície”

Em resumo, a análise metalográfica pode servir a análise de falhas para:

• verificar o tipo de estrutura e, conseqüentemente, propriedades

mecânicas esperadas para um material;

• obter uma correlação com o tipo de condição de fabricação utilizado

para a obtenção do componente estudado;

• fazer inferências sobre a história de processamento termo-mecânico

ao longo da vida do componente;

• averiguar o grau de “sanidade” interna do material, detectando a

existência de inclusões e descontinuidades microestruturais, assim

como quantificando-as;

• detalhar o processo de falha, sob o ponto de vista microestrutural,

buscando-se correspondências com o mecanismo de falha e a

microestrutura presente no material na região de falha.

7.4 – Resumo