Como um componente-chave para suportar condições de trabalho extremas, como alta pressão, alta temperatura e meio corrosivo, a tenacidade à fratura das peças forjadas petroquímicas é uma medida de sua capacidade de manter a integridade na presença de trincas e é um indicador importante para garantir a operação segura do equipamento. A fim de avaliar com precisão a tenacidade à fratura dos forjamentos petroquímicos, é necessário o uso de métodos de ensaio adequados. Este artigo irá apresentar os métodos comuns de teste de tenacidade à fratura de forjamentos petroquímicos, incluindo aspectos da preparação da amostra, princípios de teste e escopo de aplicação.
Os ensaios de tenacidade à fratura requerem a preparação de corpos de prova que atendam às normas. Os tipos de espécimes geralmente adotados incluem espécimes de tração compacta (CT), espécimes de flexão de três pontos (3PB) e espécimes de impacto padrão (Charpy), etc. A preparação do espécime deve ser de acordo com os padrões relevantes, para garantir que o tamanho geométrico do espécime, a precisão de processamento e a qualidade da superfície, etc., atendam aos requisitos do teste. Durante a preparação, também é necessário prestar atenção à direção da amostra para garantir que o resultado do teste possa realmente refletir o desempenho do forjamento.
Os ensaios de tenacidade à fratura de forjamentos petroquímicos geralmente são realizados utilizando os princípios da mecânica elástica linear da fratura (LEFM). A teoria de LEFM afirma que a propagação da trinca ocorre quando a energia necessária por unidade de comprimento para a propagação da trinca atinge a energia crítica do material para resistir à propagação da trinca. Assim, a tenacidade à fratura do material pode ser avaliada através da medição da energia crítica necessária durante a propagação da trinca. Em ensaios práticos, parâmetros como J integral e KIC são comumente utilizados para caracterizar a tenacidade à fratura do material.
O método de ensaio de tenacidade à fratura de forjamentos petroquímicos é principalmente adequado para avaliar a resistência à fratura de forjamentos na presença de trincas. Através dos testes, os índices de tenacidade à fratura dos forjamentos em diferentes temperaturas, taxas de deformação e meios corrosivos podem ser obtidos para fornecer a base para a seleção de materiais, o projeto estrutural, a otimização do processo de fabricação e a operação segura do equipamento. Além disso, os métodos de ensaio de tenacidade à fratura podem ser utilizados no estudo de problemas relacionados ao envelhecimento dos materiais, tolerância a danos e mecanismos de fratura, fornecendo orientações para melhoria das propriedades dos materiais e desenvolvimento de novos materiais.
Métodos comuns de teste de tenacidade à fratura
Teste de amostra de tração compacta (CT) : as amostras de CT são comumente usadas para testar a resistência à fratura. Suas vantagens são alta precisão de teste e confiabilidade. Através da pré-fabricação de trincas em corpos de prova e da aplicação de cargas de tração, parâmetros como J integral ou KIC durante a propagação de trincas podem ser medidos para avaliar a tenacidade à fratura do material. O método é adequado para o teste de peças forjadas em vários materiais e faixas de espessura.
Teste de amostra de flexão de três pontos (3PB) : a amostra 3PB é outra amostra de teste de tenacidade à fratura comumente usada, caracterizada por sua preparação simples e barata. Através da pré-fabricação de trincas em corpos de prova e da aplicação de uma carga flexural de três pontos, é possível medir a carga crítica e o comprimento de propagação da trinca durante o processo de propagação da trinca para avaliar a tenacidade à fratura do material. Este método é adequado para o ensaio de peças forjadas e materiais frágeis com espessuras maiores.
Teste padrão do espécime de impacto (Charpy) : o espécime de Charpy é um tipo do espécime padrão usado para medir a tenacidade ao impacto dos materiais. Pode igualmente ser usado para avaliar a tenacidade à fratura dos materiais. A tenacidade à fratura do material pode ser avaliada através da medição da energia absorvida durante a iniciação e propagação de trincas através da aplicação de cargas de impacto em corpos de prova. Este método é adequado para triagem rápida de materiais e comparação da tenacidade à fratura de diferentes materiais.
O método de ensaio de tenacidade à fratura para forjamentos petroquímicos é um dos meios mais importantes para garantir sua operação segura, estável e de longo ciclo. Através da preparação de amostras em conformidade com os padrões, o uso de princípios de teste adequados e escopo de aplicação e a seleção de métodos de teste adequados pode efetivamente avaliar a tenacidade à fratura do forjamento para a seleção de materiais, design estrutural, otimização do processo de fabricação e operação segura do equipamento. No futuro, com a inovação contínua da tecnologia de teste e desenvolvimento de forjamento petroquímico método de teste de tenacidade à fratura será mais perfeito e confiável para o desenvolvimento da indústria petroquímica para fornecer uma forte garantia.
