Bom, obrigada, Marco. Boa noite a todos. É um enorme prazer estar aqui, nesse 20º Congresso Internacional de Engenharia Mecânica Industrial.
Eu agradeço essa oportunidade para falar do assunto que eu gosto muito e que é a minha vida há mais de 30 anos. Eu sou engenheira mecânica, tenho um mestrado e doutorado na área de Engenharia de Materiais e Metalurgia de Materiais, e sou diretora técnica da empresa Tecmetal, que é uma empresa de consultoria na área de Engenharia de Materiais e que tem laboratórios próprios. Eu tenho também uma paixão pelos materiais e procuro mostrar isso nessa Materials Life, que é uma empresa que eu criei em 2016 para disseminar informações na área de Engenharia de Materiais.
Hoje, eu vou conversar um pouquinho sobre mecanismos de falha. Espero que vocês gostem. Vamos lá.
Bom, a primeira coisa é que a gente tem que entender que uma falha só acontece se você não é capaz de antecipar um risco, antecipar um problema. E quando uma falha acontece, aí você tem várias metodologias para tratar o problema, né? Aqueles portugueses, as espinhas de peixe, ou colhe o mesmo.
É muito importante a gente entender que nas etapas do tratamento de falha, uma das coisas é você identificar as causas do problema. Então, você quer identificar por quê. O objetivo de tratar uma falha é garantir que ela nunca mais ocorra, pelo menos nas mesmas condições em que ocorreu.
Então, quando você vai analisar a causa, vai definir o plano de ação, implantar as ações e avaliar a eficácia, a análise metalúrgica de falha é muito importante para te apoiar a identificar a causa raiz do seu problema. Isso porque o material revela aquilo que ele sofreu. Quando você faz uma análise metalúrgica, você olha os danos que o material sofreu e aqueles danos revelam para você um mecanismo de falha.
Esse mecanismo de falha pode dizer: "olha, é porque teve uma solicitação X que excedeu a capacidade que o material tinha de resistir". Então, a análise metalúrgica de falhas é uma ferramenta muito poderosa na gestão de integridade de tubulações, estruturas, caldeiras e componentes de uma forma geral. Na hora que você sabe quais foram as solicitações que causaram o problema, aí você pode tomar ações efetivas, ou para evitar as solicitações, ou, no caso de não dar para evitar as solicitações, então você prepara o seu componente para resistir àquelas solicitações.
Eu trouxe aqui um exemplo com várias falhas de fixadores, parafusos, e aí podemos ver que temos falhas com características diferentes. Eu vejo falhas de fixadores; aqui o parafuso rompeu na rosca. Eu vejo outros parafusos que romperam na rosca, mas vejo também um fixador que rompeu em uma parte onde nem tinha rosca.
Vejo ainda um que rompeu perto da cabeça e outros dois que falharam na hora do aperto do parafuso. É importante entender que parafusos são componentes que sempre trabalham sob tensão trativa, então eles sempre têm aquele esforço. Agora, quando você tem uma falha e olha a morfologia das fraturas, aí você vê uma fratura toda rugosa, enquanto essa aqui já é uma fratura plana, esta também, e assim por diante.
Você começa a ver se existem características diferentes que, com certeza, foram causadas por diferentes tipos de solicitações e com diferentes causas de problemas. Vou colocar aqui para vocês verem quais foram os mecanismos que a análise metalúrgica mostrou para essas falhas que parecem tão similares. Este parafuso aqui rompeu por corrosão sob tensão.
É um parafuso de aço inox que rompeu por um processo de corrosão sob tensão. Esses outros aqui falharam por uma sobrecarga em cisalhamento, então você teve um tipo de esforço do parafuso que não era trativo. Você vê que ele sofreu uma sobrecarga em cisalhamento, enquanto que esse outro aqui sofreu vários fitas e ele teve um processo de corrosão microbiológica que levou a uma falha frágil desse material, totalmente plana.
Já este outro rompeu a partir de um concentrador na cabeça por um processo de fadiga. Esses outros dois, que foram parafusos que sofreram falha no aperto, este aqui sofreu com uma sobrecarga de interação. A gente pode ver, na verdade, que ele não rompeu; ele mudou dimensionalmente e essa mudança dimensional é um dano.
A gente vê que este outro não sofreu nenhuma mudança dimensional, mas sofreu um processo de fragilização pelo hidrogênio, que é um mecanismo de trincamento assistido pelo ambiente. Apenas fazendo uma análise metalúrgica, conseguimos saber exatamente qual foi o tipo de mecanismo que levou aquele componente à falha. Como podemos ver isso?
Na verdade, o que fazemos é analisar os danos. Esta aqui é uma fractografia por microscopia eletrônica de varredura, onde observamos a superfície que falhou, neste caso, a superfície de fratura. Observamos aqui, em 2.
000 vezes de ampliação, que estamos falando de 10 mícrons de comprimento. Vemos várias estrias, e essas estrias são de fadiga de um componente que estava sofrendo carregamento cíclico com períodos extrativos. A cada ciclo de tração, o material foi propagando uma trinca.
Cada uma dessas estrias significa um ciclo de carregamento, e você vê que aqui em 10 litros você tem muitas estrias. A cada ciclo, aquela trinca avançava menos do que meio micrômetro. A cada ciclo, mãe, se você tiver, por exemplo, uma vibração no seu sistema, você vai ver que você vai ter muitos círculos no período pequeno.
Então, é muito importante a gente olhar essa fratura e entender o que significa aquele aspecto da fratura. E isso a análise metalúrgica permite. Assim como eu tenho, eu observo uma fratura desse tipo: isso aqui é um mecanismo, um micro-mecanismo de fratura por clivagem.
Clivagem é quando o material metálico separa os planos; ele simplesmente separa os planos, não tem nenhuma deformação plástica. Então, você acaba vendo esse tipo de fratura, uma fratura frágil, sem deformação nenhuma. Quando você tem, por exemplo, uma fratura intergranular, essa aqui a ver.
. . Esse é um processo de corrosão sob tensão, integrando lá, e isso aqui que a gente está vendo aqui são os grãos do material.
Então, você vê que a morfologia te permite identificar qual é o mecanismo de falha. Obviamente, você não vai fazer uma simples análise em microscopia; você precisa também que todos os dados de operação. .
. uma análise metalúrgica, ela nunca vem dissociada de informações que o seu cliente vai dar na hora de fazer as análises, né? Então, aqui não adianta o cliente te dizer coisas que não aconteceram, porque o material vai revelar o que ele sofreu.
Nessa última aqui que a gente está vendo, aqui esse aqui é uma fratura por microcavidades. São pequenos vazios que, quando você sobrecarrega o material, ele forma vazios internos. E quanto mais você aumenta a carga, mais esses vazios vão se interconectando.
Isso aqui é uma fratura tipicamente indo, e com uma fratura que é por microcavidades. Ela é o coalescimento dessas microcavidades. Então, a gente sabe que os micromecanismos que a gente pode identificar aqui na fratura vão mostrar comportamentos que vão me dar ideia do tipo de solicitação que foi imposta e que o material não resistiu.
Da mesma forma que, quando eu faço uma análise metalográfica, então essas aqui são metalografias por microscopia óptica. A gente vê que, nessas, as ampliações são um pouco menores. Em microscopia eletrônica, a gente chega em ampliações maiores; em microscopia óptica, a gente tem ampliações menores e nesse caso aqui da metalografia, eu não estou vendo uma superfície de fratura; eu estou fazendo um corte metalográfico e estou fazendo uma análise da estrutura que existe.
Bom, então eu estou vendo aqui, essa é uma trinca que eu estou vendo, material. Essa trinca é uma trinca que vem pelo contorno do grão; aqui tem um outro material. Essas regiões aqui são os grãos do material.
E a gente vê trincas transgranulares que atravessam o grão totalmente ramificadas; essa aqui são trincas de corrosão sob tensão. Então, essas características vão falando muito para a gente. Por quê?
Porque as trincas vão abrir quando existem esforços extrativos, mas a morfologia da trinca já vai te dar um indicativo do mecanismo de falha que está associado àquele material, àquele componente que falhou. Aqui a gente pode ver que o contorno de grão corroído está abrindo, mostrando um processo de corrosão intergranular. E aqui, as trincas transgranulares nesse caso mostram um processo de corrosão sob tensão.
Nessa outra aqui, a gente vê que a estrutura está toda deformada; uma estrutura muito deformada mostra uma sobrecarga e mostra um comportamento do material precisa de formar muito antes dele chegar a abrir uma trinca. Enquanto que, nesse outro caso aqui, eu estou vendo que isso aqui. .
. esse aqui é um grão do material ou essa aqui é a estrutura perlítica do material. A gente vê que isso aqui é uma trinca; essa trinca é totalmente reta e ela é exatamente aquela de clivagem que a gente viu antes, que separa os planos.
Então, separa os planos; esse aqui é um mecanismo de fratura totalmente frágil. Então, a gente sabe que, quando a gente faz uma análise microestrutural e uma análise fractográfica, são análises metalúrgicas que permitem que, através dos danos, a gente consiga identificar os mecanismos de falhas, tá? E aí a gente pensa: bom, qualquer componente, qualquer estrutura com nave uma máquina, não, né?
Uma tubulação, ela é sempre projetada, fabricada e testada para aqui, o Perry, durante toda a vida útil. E essa vida útil é uma vida útil de projeto. E aí, o que a gente tem durante a vida útil?
O material vai ser solicitado, e em relação aqui aos principais tipos de solicitações que a gente impõe, estão relacionadas com as temperaturas que a gente vai colocar os materiais, com os ambientes aonde a gente vai colocar o material e com os tipos de esforços que a gente vai impor ao material, né? Esforços que podem ser estáticos, que podem ser dinâmicos e esforços que podem ser cíclicos. Cada um desses esforços e dessas temperaturas, que podem ser altas ou baixas, ou muito baixas ou muito altas, e esses ambientes, que podem ser os mais diferentes tipos de ambientes que tenham agentes corrosivos, que possam ter partículas, que possam ter alguma abrasividade, que possam ter algum tipo de ação de fluidos no material, vão exigir que eu tenha diferentes propriedades nos materiais que eu vou selecionar para operar naquela condição.
E aí a gente tem, basicamente, propriedades mecânicas, que são aquelas que a gente conhece um pouco mais: a propriedade de resistência mecânica, tensão limite de escoamento, tensão limite de resistência e as propriedades de tenacidade. A tenacidade está muito ligada à capacidade do material de acomodar uma tensão, não concentradores de tensões, que o material consegue plastificar. Um defeito, por exemplo, não propaga o defeito, e isso significa que o material tem tenacidade.
Mas existem outras propriedades, né, ligadas à temperatura. Por exemplo, se eu vou colocar um material numa temperatura mais alta. .
. Ter uma certa resistência ao calor numa caldeira, por exemplo, aliás, em diferentes regiões da caldeira, que eu tenho diferentes temperaturas, e a resistência à corrosão do material é muito ligada ao ambiente. A resistência ao desgaste também está ligada ao ambiente, mas em relação a algum tipo de atrito que eu tenha com a superfície do material.
Esse atrito pode ser um atrito causado por fluidos, pode ser um atrito envolvendo partículas, que é uma questão mais abrasiva, e pode ser também um atrito metal-metal, né? Quando você tem, por exemplo, uma condição que deveria ser lubrificada e não está lubrificada, então o material encosta no outro e acaba tendo algum tipo de dano, né? E eu preciso que ele tenha, então, propriedades relacionadas com o tipo de solicitação que eu estou impondo, né?
A resistência à fadiga é outra solicitação, e é muito importante que, quando você vai utilizar o material e selecioná-lo em um projeto, você tenha que considerar todas essas características juntas. Muitas vezes, você precisa ter resistência mecânica, mas precisa ter ductilidade, e algumas propriedades até são meio contraditórias, né? Quando você aumenta muita resistência, puxa até a ductilidade, você precisa ter um material muito especial para ter alta resistência com alta ductilidade, né?
Mas isso quem tem que entender é o projetista. O projetista vai criar configurações, que são desenhos, geometrias, que, junto com os materiais, a gente vai conseguir garantir que o material vai ter essa resistência a todas as solicitações impostas, sem ainda esquecer que eu também tenho a questão da integridade, né? Porque eu vou fabricar e, durante a fabricação, eu vou ter várias tecnologias de construção e montagem.
Eu vou soldar, eu vou parafusar, eu vou revestir, eu vou fazer vários processos que podem alterar as características metalúrgicas que o material precisa ter. Então, o projetista também tem que me dizer se eu vou precisar fazer 100% de raio-X ou ultrassom, ou se eu não vou precisar, porque o risco que está envolvido em eu ter um defeito pode ser mais baixo. Se o risco for mais alto, eu vou ter que garantir mais.
Então, eu tenho toda a questão do plano de inspeção, que também é um requisito de projeto, né? Então, você precisa que o seu projeto tenha uma configuração, que o desenho defina os materiais que vão estar naquela situação e que ele ainda coloque o seu plano de inspeção. Então, a gente tem que entender que, quando você vai selecionar o material, ele precisa ter todas essas características associadas às solicitações.
E quando existe uma falha, a falha necessariamente envolve que alguma coisa não tenha sido atendida, tá? E aí, o que você faz? Você caracteriza os danos metalurgicamente, faz uma boa análise dos dados de entrada, que são todas as informações de operação, de projeto, de fabricação, porque, muitas vezes, a própria fabricação pode impor algumas condições que o projetista não estava pensando.
É muito importante a parte de identificação dos mecanismos de falha e as solicitações, né? Os mecanismos que levam às solicitações que levaram à falha. Aí, você vai ter uma análise de causa raiz e vai identificar a causa raiz.
Só depois disso é que você pode fazer um tratamento para entender qual é o impacto que você vai ter daquela situação que levou à falha no seu componente que continua em operação, por exemplo, um tubo de uma caldeira que abre. Será que todos os outros tubos podem não abrir no momento seguinte? Será que você pode deixar todo mundo lá, pois foi um evento, uma coisa eventual que aconteceu naquele tubo só, ou não?
É um processo de acúmulo de danos que já está acumulando danos em todos os outros que estão na condição? Você só pode fazer esse tratamento quando sabe exatamente o que causou aquele problema. Então, existem seis mecanismos básicos de falha, tá?
Que são dois mecanismos que causam falha instantânea, que são os mecanismos de fragilização e sobrecarga. Quando você sobrecarrega o material, porque teve um acidente ou porque você não percebeu que estava dando uma carga exagerada, um carregamento mais alto do que deveria, que excede a capacidade, naquele momento o material falha, né? Ou se você tem algum tipo de fragilização, colocando o material numa condição de baixíssima temperatura ou permitindo que o material sofra algum tipo de fragilização ambiental, aí o material rompe naquele momento.
Fragilização e sobrecarga são dois mecanismos de falha instantânea, e a gente tem quatro mecanismos de falha progressiva. São falhas onde existem acúmulos de danos, que são basicamente a corrosão, desgaste, fluência ou o efeito de alta temperatura reduzindo as características de resistência mecânica, ou fadiga. Esses já são mecanismos de falha que acontecem ao longo do tempo, né?
Então, é uma falha, o que, justamente, para evitar que você tenha falhas que cheguem a ocorrer durante a vida útil, é que você faz as inspeções para ver se está tendo acúmulo de danos nesse tipo de mecanismo. Só que a gente tem o seguinte: cada mecanismo de falha me diz ou me dá uma ideia do tipo de solicitação que foi imposta naquela aplicação. Então, por exemplo, solicitações mecânicas me dão a ideia do tipo de falhas que eu vou ter, tá?
Então, eu tenho, por exemplo, sobrecarga. Quando tenho esforços muito elevados, posso ter uma fragilização do material, porque, por exemplo, é um material dúctil, mas ele sofreu um impacto. Então, se ele sofreu um impacto, o material perde a capacidade de deformar.
Muitas vezes, a gente não pensa, mas quando coloca espessuras muito grandes e cria estados triaxiais de tensões, você também perde o material de deformar. Então, o material também passa a ter um comportamento frágil. A fragilização pode acontecer ou por taxas de carregamento muito elevadas, esforços dinâmicos, ou por temperaturas baixas que não estão nas solicitações mecânicas, mas vão estar lá na temperatura, ou por estados de tensão triaxiais, muito ligados com a configuração, o desenho e a geometria.
Também tenho a fadiga quando tenho esforços cíclicos, carregamentos cíclicos. Já, quando temos aquelas coisas óbvias, que seriam a corrosão, quando estou em um ambiente corrosivo, e o desgaste, quando tenho o atrito do material com algo que está no ambiente, seja outro material, sejam partículas ou fluidos. Não é, por exemplo, que são os desgastes metal-metal, o desgaste abrasivo e erosivo.
Mas eu também tenho o ambiente favorecendo trincamento, assistindo pelo ambiente, que são basicamente corrosão-fadiga e fragilização pelo hidrogênio, e corrosão sob tensão, que são trincas assistidas pelo ambiente. Além disso, no caso de temperaturas muito altas, elas fazem com que os materiais percam um pouco a resistência mecânica. Então, posso ter temperaturas altas levando a sobrecarga e também posso ter danos acumulados por fluência no material.
Tenho também variações de temperatura que podem causar fadiga térmica. Assim, posso ter temperaturas variando que me demonstram mecanismos de fadiga, assim como temperaturas muito baixas, como eu tinha falado antes a respeito do tipo de fragilização. Quando temos os danos, eles dão uma ideia dos mecanismos; os mecanismos se tornam indicativos das solicitações que você impôs ao material, que levaram à falha.
Agora, você tem que fazer uma análise crítica. Sempre que ocorre uma falha, é porque algo deu errado. Então, você vai olhar se seu projeto foi bem feito, se sua fabricação não introduziu problemas, se você testou corretamente, se montou corretamente, e na hora em que estava operando, se estava operando dentro do que o projetista pensou ser para operar, ou seja, das premissas que foram adotadas pelo projetista.
Aí você vai verificar que, quando há uma falha, é por que o projeto não considerou alguma condição que deveria ter considerado, o que pode significar que você selecionou mal o material ou que fez uma especificação que não estava muito boa. Eu trouxe aqui alguns exemplos para a gente ver. Por exemplo, essa aqui é uma mola que opera dentro de um conector, e esse conector trabalha offshore.
O que acontece é que uma mola precisa ter um alto limite elástico, e uma mola está sujeita a um carregamento cíclico. Carregamentos cíclicos podem levar à fadiga, e a fadiga é extremamente influenciada por concentradores de tensão e por tensionamento residual interno, que abreviam a vida em fadiga do material. Então, você tem um dano aqui que foi a fratura.
Mas a fratura foi causada porque na superfície da mola existem vários pontos de corrosão por pites, alguns até bem profundos, que levaram a uma falha por fadiga no material. Então a mola rompeu por fadiga porque existe a corrosão lá no conector. O dano foi uma fratura; o mecanismo foi essa fadiga iniciada no ponto de corrosão.
Que tipo de solicitações foram? Solicitações cíclicas, carregamentos cíclicos e um meio corrosivo. Então, você vai ver quais são as características que eram não conformes.
Poxa, uma mola, se ela vai trabalhar em um ambiente corrosivo, precisa ter um revestimento. Essa mola não poderia estar exposta ao ambiente, pois um processo corrosivo causaria ao material um dano que seria incompatível com a operação da mola. Ou o projetista não considerou que esse meio seria corrosivo, ou você operou e não preservou corretamente sua mola.
Talvez ele devesse trabalhar com uma proteção hidráulica ou algo semelhante, e acabou sendo exposto ao meio. É muito importante entender, de fato, qual foi a causa. E isso você precisaria não somente fazer uma análise metalúrgica, porque a análise metalúrgica apoia, mas você deve fazer uma avaliação que é multidisciplinar para entender exatamente qual foi a causa raiz.
Tem outro caso aqui que achei interessante trazer também, que são esses tubos de sistema de ar condicionado que vazaram por um problema de corrosão na costura. Esses tubos estavam localizados numa região de um prédio onde o ar condicionado daquele andar estava parado, porque ninguém estava naquele andar. O que acontece?
Todo o seu sistema que estava circulando água nos tubos lá, a água estava parada. E a água parada, como sabemos, pode causar problemas de proliferação biológica. Então, os tubos com costura se tornaram afetados.
Aqui temos um corte transversal do tubo, onde podemos ver que ele desenvolveu uma proliferação biológica. Vemos que aqui é a região da costura, que está ampliada. Essa costura é uma região de solda e essa região de solda tem uma estrutura diferente.
Essa estrutura diferente cria uma pilha e essa pilha gera o processo anódico, exatamente na solda, levando a uma dissolução localizada na região da solda. O dano foi essa corrosão localizada, que existiu porque o seu meio estava estagnado. E você não considerou essa estagnação.
A causa raiz pode ter sido tanto uma especificação errada, porque normalmente esses tubos devem ser tubos sem costura. Mas mais do que isso, você não. .
. Projeto o PT especificado regiões com Breno. Por quê?
Porque é muito melhor do que colocar tubos sem costura galvanizados. A galvanização também não impede, mais enquanto tiver o zinco galvanizado por dentro, tá? Então, o zinco tem que estar por dentro.
Não adianta tá galvanizado por fora, porque não protege por dentro. Aí você acaba tendo, assim, enquanto tiver o zinco, que você não vai ter proliferação biológica ali, porque a proteção catódica impede que os microrganismos se desenvolvam. Ou você poderia ter colocado um biocida também, mas o biocida também tem suas limitações, porque eles têm uma efetividade e um tempo de vida que não é muito longa.
Então, na verdade, se você fizesse regiões para deixar o seu tubo seco, aí você não teria tido esse problema, tá? Então, a gente vê o seguinte: o projeto pode não ter considerado algumas condições que ele deveria ter, no caso da mola e no caso do tubo que trabalham em água estagnada. Mas você também pode ter problemas na fabricação; a fabricação pode não ter sido cuidadosa o suficiente.
Então, a gente vê aqui, por exemplo, esse aqui é o hélice propulsor de uma vinícola, e ele rompeu exatamente na base aqui do hélice por um processo de fadiga. Então, a gente vê que o mecanismo, né, que é o dano é a ruptura, mas o mecanismo é a fadiga e a solidificação. Então, a gente observa que esse lado aqui do hélice, ou hélice, ele é fundido e aqui nesse lado de cá foi feita uma preparação metalográfica.
A gente tem aqui do lado de cá, um outro tipo de acabamento; esse acabamento foi lixado, polido e atacado para você revelar a estrutura do material. E quando você pega a região bem de início da falha, aqui, você vê que essas marcas de praia que caracterizam o mecanismo de fadiga estão lá, no feijão de reparo de solda. Então, como eu disse, fadiga é muito influenciada pelos concentradores de tensão geométricos e por tensões residuais.
Nesse caso aqui, toda solda cria um estado de tensionamento no material, e esse reparo aqui não tinha um concentrador geométrico. Por quê? Porque lixaram depois de ver diário, deixaram esse aqui provavelmente como reparo cosmético, porque deveria ter um vasinho de fundição e resolveram, então, reparar por solda, mas colocaram solda no lugar que não poderia ter sido colocado.
Então, aqui mostra claramente que a causa-raiz foi um reparo inadequado. Então, a gente tem que a falha pode ter acontecido por projeto, pode ser porque a fabricação não foi cuidadosa, ou a gente pode ter problemas de montagem. Então, eu coloquei lá atrás esse parafuso que, durante o aperto dele, ele falhou no aperto.
Por quê? Porque, quando você aperta um parafuso, esse torque que você aplica é para deixar o parafuso com um determinado nível de tensão. E esse determinado nível de tensão está relacionado com a tensão limite de escoamento do material.
Então, obviamente, para cada tipo de parafuso, que tem uma propriedade diferente, eu tenho que dar uma pré-carga diferente, né? Então, isso já é uma coisa que mostra, por exemplo, os toques que são utilizados para diferentes tipos de parafusos, aqui, para diferentes planos, diferentes dimensionais. Mas mais do que isso, quando você faz um torque, na verdade, você está aplicando, né, ali, você está torqueando, mas esse toque depende do coeficiente de atrito que você tem ali nas suas coxas.
E se você coloca um, ah, não, você diminui o atrito; se você coloca um cádmio, né? Por exemplo, que foi esse parafuso que ele era cadmiado, você diminui o atrito. Então, o toque que seria para um parafuso, no não, serve para um parafuso cadmiado.
Então, o toque que era normal para um parafuso sem revestimento causa uma sobrecarga, e a gente vê então que ele falhou porque sofreu uma tração excessiva. Porque você deu um toque, não considerando que o parafuso era revestido, que ceder o torque para um parafuso seco e para um parafuso lubrificado. Na verdade, se tivesse o óleo.
Então, você vê que a causa-raiz foi, nesse caso, uma falta de um procedimento de montagem. E eu posso dizer para vocês que falhas de parafusos são muito comuns. Muitas estão ligadas com apertos inadequados durante a montagem e podem ter condições de serviço que alteraram as premissas consideradas pelos projetistas.
Por exemplo, se você tem uma mangueira flexível e você tem algumas válvulas que servem para você descarregar o óleo, tudo bem, óleo não é corrosivo. Agora, se você tem uma válvula pelo meio do caminho, eu resolvi testar a válvula com água do mar, e a água do mar é extremamente corrosiva. Então, você acaba tendo características de serviço onde está usando e operando, não tá considerando as premissas que o projetista pensou lá atrás.
Então, é muito importante que quem está operando saiba exatamente quais são as premissas adotadas, por exemplo, para proteger contra a corrosão. Se você tá pensando que vai ter uma linha que passa óleo, óleo é corrosivo, muito pelo contrário; ele até pode. .
. Ah, e você não pode então pegar e testar o material com água do mar, por exemplo. Tá.
Além disso, você tem uma coisa que é muito comum quando você faz algumas paradas, né, para manutenção e não preserva corretamente os seus materiais. Então, por exemplo, válvulas têm regiões dentro de válvulas que vendam. E se você deixar as válvulas com fluidos estagnados dentro, seja próprio ruído de operação ou fluido de teste, o que acontece?
Você começa a ter desenvolvimento biológico, proliferação biológica. E a proliferação biológica. .
. Olha, essa é uma válvula esfera e essa é uma esferinha; você vê que aqui são dois milímetros, então é uma espinha bem pequenininha. E você vê que, em pouco tempo, alguns meses foram suficientes para que a válvula estivesse totalmente corroída e passasse da passagem direto por quê?
Porque ela sofreu o processo de corrosão biológica devido à falta de preservação no momento em que estava parada após um teste. Então, também é muito importante entender que a gente tem que preservar os materiais bem, porque existem algumas condições que o projetista nem considera; senão, ele diria: "Olha, vamos zelar por todas as linhas, vamos fazer tudo isso para preservar". Mas ele nem considera isso, porque já seria uma coisa que o usuário tem que observar.
Então, além do problema da falha, né? A falha você tem que identificar qual é a causa; você também tem que se preocupar nas intervenções pós-falhas. Porque, muitas vezes, quando você vê falhas ou problemas que estão acontecendo e você começa a fazer um tipo de reparo, esses reparos envolvem solda, e é preciso ter muito cuidado, porque as soldas podem realmente destruir completamente o equipamento que você estava querendo dar um pequeno reparo para poder utilizar.
Então, eu trouxe aqui para vocês verem esse equipamento: precisou de um reforço porque estava tendo algumas distorções. E aí, o pessoal aplicou um reforço. Quando você solda, você restringe; você cria tensão.
Então, se você precisa que haja movimentação, você não pode restringir, porque precisa ter algum tipo de liberdade no movimento. Porque, senão, é isso que acontece: né? Aqui, aparece uma trinca.
Como a gente pode ver, aqui há trincas de fadiga a partir da margem da solda. Isso aqui é muito comum. Eu trouxe esse caso porque ele é bem interessante.
O pessoal utilizou uma carreta de transporte, neste caso, uma carreta de alumínio para transportar ácido. Para facilitar, eles resolveram colocar uma passarela, mas se passaram um pouco na construção. A passarela não tinha muito esforço; era só colocar uma mão francesa e botar um filetinho de solda.
E sim, eu acho que eles fizeram isso para colocar a passarela. Eles soldaram aqui; em uma carreta, ela precisa ter movimento, né? Ela precisa ter alguma liberdade.
Algum tempo depois, bem pouco, por sinal, o que acontece? Todas as soldas da mão francesa que eles fizeram, com um pequeno filete de solda, começam a ter trincas de fadiga. Só que as trincas de fadiga não acontecem na solda em si; aqui, é o próprio costado da carreta, que leva e transporta o ácido.
Não preciso dizer o que aconteceu, né? O ácido começou a vazar na rodovia. Então, a gente tem que tomar muito cuidado também com essas intervenções que a gente faz pós-falha.
Bom, então, assim: eu preciso dizer para vocês o seguinte, uma falha que não foi evitada precisa, no mínimo, ser analisada. Por quê? Porque você precisa saber qual foi o mecanismo que levou à falha e você precisa também identificar qual é a causa raiz.
Somente depois de identificar a causa raiz é que você vai saber quais os fatores contribuíram para que a falha acontecesse. Assim, você vai saber qual é a abrangência, ou seja, em que condições similares as falhas ainda podem acontecer nos seus sistemas, componentes, populações e estruturas, né? E de que forma os efeitos podem ser eliminados ou minimizados.
É aquela coisa: na hora que você sabe qual foi a solicitação que causou a falha, ou você evita a solicitação, ou você prepara o seu material para resistir àquela solicitação. E essa é a única forma de você evitar que falhas similares aconteçam de novo, tá? E, nesse sentido, é que as análises metalúrgicas apoiam muito.
Bom, eu estou chegando ao fim e eu não queria deixar de mencionar esse problema que é um problema que eu não tenho conhecimento de ter acontecido nada similar no Brasil, mas é um problema que já aconteceu em outros países, principalmente na Europa. Em alguns países, que têm um clima frio em ambientes de piscinas, já aconteceram várias falhas quando o pessoal coloca fixadores, parafusos, porcas e estojos em teto de piscinas que têm condicionamento ambiental. Elas estão aquecidas, por quê?
Porque, nas piscinas, a gente tem a ação do cloro, né? E as condensações. E o que acontece é que, quando se colocam parafusos de aço inoxidável, os parafusos sofrem corrosão sob tensão, que é um trincamento assistido pelo ambiente.
Já aconteceram falhas com acidentes fatais. Não precisa dizer quem está embaixo ali, né? Muitas crianças.
Então, a gente tem que realmente prestar muita atenção nisso. Eu até tinha pedido ao Marco já para falar sobre isso, porque em outros países, inclusive, existem leis que impedem que se utilizem fixadores parafusos de aço inoxidável em estruturas em ambientes com piscinas, tá? Não sei de nenhum caso aqui no Brasil, mas eu precisava alertar vocês de que isso é extremamente perigoso.
Eu cheguei, eu fiz uma fala longa, e não sei se a gente vai ter muito tempo para perguntas, né? Mas eu já me coloco à disposição. Eu estou no LinkedIn como Ana Elise Mão, e o site do Matheus é www.
matheuslife. com. É um site que tem vários casos de falhas, é um site gratuito; qualquer pessoa pode entrar lá, tem que fazer um cadastro, mas é só ter um e-mail para fazer esse cadastro.
E as pessoas podem consultar. Professores podem utilizar todas as fotos que têm lá para dar aula, para publicar, se quiser. A gente não tem copyright.
Nada. Todo mundo que doa as imagens para o site já sabe que ele está aberto para toda a comunidade. Inclusive, o site está em inglês e a comunidade é até global.
A gente fica bem feliz se vocês consultarem e, se vocês tiverem interesse, a gente também tem uma tirinha "Life". Ele tem um canal no YouTube, onde colocamos vários vídeos que tratam de engenharia de materiais de uma forma geral. Temos também o nosso Instagram, onde postamos imagens que não podem ser consideradas bonitas, mas que são, em geral, microestruturas, trincas e fraturas.
Além disso, a gente também coloca esses conteúdos no canal do YouTube. Bom, muito obrigado pela atenção e estou aqui disponível se alguém tiver alguma pergunta. Vou ficar muito satisfeita de poder responder.
Eu adorei, né? Porque a proteção contra o ambiente dada pelo aço inoxidável é proporcionada por uma camada de óxido fina, bem aderente. Para o material resistir ao meio, essa camada precisa ser um óxido que não dissolva no meio e que não seja permeável.
Os aços inoxidáveis, quando saem da fábrica, já têm um tratamento chamado passivação, que é a formação desse óxido. Agora, durante o momento em que você está soldando, ao formar pontos, você acaba destruindo esse óxido. Se você quer operar com esse material em um ambiente que não forma naturalmente esse óxido, porque os ambientes que formam o óxido são os ambientes oxidantes, por exemplo, o seu óxido tem que estar perfeito antes de entrar em operação.
Então, existem tratamentos de passivação que incluem decapagens para remover todo óxido que existia, como um óxido cinza, laranja ou azul. Não são óxidos protetores; o óxido protetor do aço inoxidável é o óxido transparente, fino, que não aparece. Essas cores têm a ver com a espessura do óxido.
A ação da luz faz com que você tenha diferentes cores para diferentes espessuras. O que é resistente no aço inoxidável é aquele que não tem nenhuma cor. Se ficou cinza, precisa ser removido; você pode remover com uma escovinha e deixá-lo ativado.
Agora, se você está perto do mar e solda em um backup passivo, porque a passivação é um tratamento que você faz ali na hora, em alguns minutos a passivação já está pronta, mas se você deixar o aço "passear" naturalmente em uma praia, por exemplo, ele pode não se passar. E assim, o material não vai estar protegido contra corrosão. Além disso, você tem todos esses cloretos que degradam essa camada passiva.
Você tem diversos tipos de aço inoxidável e uma propriedade associada à resistência à corrosão, que é a resistência à corrosão por pites. Existe um índice chamado Pitting Resistance Equivalent Number (PREN), onde teores de cromo, molibdênio, nitrogênio e tungstênio na composição química aumentam essa resistência à formação de pitos. Portanto, você pode ter aços inoxidáveis que têm 12% de cromo, que são martensíticos; aços inoxidáveis com 18% de cromo, que são austeníticos; e até aços inoxidáveis com 22%, que são duplex, 25% de cromo, superduplex, 27% de cromo e per duplex.
Assim, existem vários tipos de aços inoxidáveis com diferentes resistências à destruição desse filme passivo. Então, existem duas coisas: uma, é que seu ambiente deve ser pouco corrosivo; qualquer aço inoxidável vai resistir, desde que seja passivado. Se o ambiente for muito corrosivo, talvez você precise de um aço inoxidável superduplex, ou talvez nem um superduplex.
Como saber se preciso de uma liga de níquel, por exemplo? Bom, então é isso. Existem aços inoxidáveis e tratamentos para assegurar que seu material esteja devidamente ativado.
Quando você encontra no seu equipamento várias manchas, aplique seu decapante passivante, que pode ser um gel ou um líquido. Cuidado: use blusa, luva e óculos, por favor, proteção. Quando você tiver uma mancha, já sabe: a mancha significa que o óxido não é protetor.
Pegue, limpe e passivante; ele vai ficar como novo. Comprei uma moto americana que ficou um ano no Rio de Janeiro. Eu a trouxe para Campo Grande; maravilhosa, linda.
Sobre a niquelada, você já falou um problema, né? Porque o níquel é um revestimento que protege por barreira, certo? Você pode, por exemplo, ter material vincado e posso ter um níquel eletrolítico ou um níquel químico.
O níquel é mais nobre do que o aço; o zinco é menos nobre do que o aço. Então, o que acontece? Se no níquel você teve uma pancada, uma fissura ou variação de temperatura que criou uma trinca na camada niquelada, quando ocorrer uma corrente, vai corroer, porque o níquel protege por uma barreira física.
Se essa barreira se romper, acabou sua proteção. Assim, o níquel, apesar de proteger, não dá proteção catódica, como é o caso do zinco nos galvanizados. Você só corrói o material de baixo, na hora que perde todo zinco em cima.
Já o cromo e outros metais mais nobres do que o aço podem ser contados na resistência. Tua proteção é ruim, tá? Grande o resultado, uma escada dos portugueses.
E aí, a pessoa foi subir e quebrou um lado, ficou pendurada. Aí estão falando que foi Gabi Art, foi isso, que não foi aquilo que você passou. Agora é feito, não foi feito na fábrica.
Foi algo aqui. Normalmente, se você vai, é só dar alguma coisa que precisa ter um movimento. Você normalmente coloca um pé e você deixa algum grau de liberdade.
Então, você não sou da direto, porque quando você prende, você tem que ter movimento, porque os materiais, ele não. . .
a tensão fica altíssima no lugar onde você prendeu, né? E aí, normal, tensão alta tem trinca. Então, se você tem um carregamento cíclico, aquela trinca vai abrir, vai abrir por um processo de fadiga.
Então, você tem todas as técnicas e você tem os projetos para você realmente colocar apêndices, colocar quebra-ondas. Escadas não são tão elementares, né? Às vezes que eu penso exatamente isso: olha aí, eu sou uma Skadi, o coração, alfinetinho de solda, o peso é leve, nem preciso me preocupar.
Mas você precisa se preocupar, sim, senão você destrói todo o equipamento fazendo uma soldinha pequena. E tchau, pessoal, obrigada! Obrigada!
[Música] E aí!
