Aplicações da mecânica da fratura na inspeção de juntas soldadas

Resumo

O estudo da tenacidade dos materiais iniciou com o ensaio Charpy. Porém este método se mostrou insuficiente para correlacionar as características dos materiais, o estado de tensão e a forma geométrica das descontinuidades. Ficou bastante explicito que o ensaio de impacto por Charpy necessitava de calibração. A partir de então foram desenvolvidos inúmeros testes que melhor relacionassem estes parâmetros. Finalmente o desenvolvimento da Mecânica da Fratura proporcionou a correlação esperada. Este artigo apresenta alguns casos históricos de fraturas registradas, apresenta métodos de laboratório usados na obtenção da tenacidade à fratura e valores típicos destes para os materiais de uso corrente em engenharia. A mecânica da fratura linear elástica é introduzida. A tenacidade à fratura é caracterizada pelo parâmetro K1c (fator crítico de intensificação de tensões na ponta de trincas). A luz desta conceituação é exposta uma nova filosofia de projeto e inspeção. A tenacidade é fratura, o estado de tensão e o tamanho de trinca crítico são reciprocamente relacionados. No presente trabalho estes conceitos são aplicados na determinação de tamanhos críticas de trincas em juntas soldadas. É também discutido o efeito do ciclo térmico sobre as propriedades de fratura do metal de base. São apresentados valores típicos de K1c para alguns aços usados em vasos de pressão. Por fim algumas juntas soldadas são analisadas quanto à severidade no estado de tensões como também a indicação de regiões críticas onde a inspeção não destrutiva deva ser mais minuciosa.