Aplica????o do conceito "vazamento antes da falha" (LEAK BEFORE BREAK) em tubula????es de a??o 316LN soldado com metal de adi????o 316L

• Autor(a) principal: CUNTO, GABRIEL G. de
• Data de Publicação: 2017
• Tipo de documento: Dissertação
• Título da fonte: Repositório Institucional do IPEN
• Texto Completo: http://repositorio.ipen.br/handle/123456789/27963
• topic: mechanical properties; cracks; failures; fracture mechanics; fractures; leaks; pipes; stainless steel-316l; welding; tensile properties; elasticity; mechanical tests; materials testing; nuclear power plants

Este trabalho apresenta um estudo pr??tico da aplica????o do conceito Leak Before Break (LBB), usualmente aplicado em usinas nucleares, em uma tubula????o fabricada a partir de a??o AISI 316LN soldada com a utiliza????o de eletrodo revestido AISI 316L. O LBB ?? um crit??rio fundamentado em an??lises de mec??nica da fratura, que considera que um vazamento proveniente de uma trinca, presente em uma tubula????o, possa ser detectado por sistemas de detec????o de vazamento, antes que esta trinca alcance um tamanho cr??tico que implique na falha da tubula????o. Na tubula????o estudada, foram realizados ensaios mec??nicos de tra????o e an??lises de Ramberg-Osgood, bem como ensaios de tenacidade ?? fratura para a obten????o da curva de resist??ncia J-R do material. Os ensaios foram realizados considerando o metal base, a solda e a zona termicamente afetada (ZTA), nas temperaturas de opera????o de uma planta nuclear. Para as propriedades mec??nicas encontradas nos ensaios foram realizadas an??lises de carga limite para se determinar o tamanho da trinca que cause um vazamento detect??vel e, tamb??m, o seu tamanho cr??tico que cause a falha por colapso pl??stico. Para o tamanho cr??tico de trinca encontrado na solda, regi??o que apresentou a menor tenacidade, foram realizadas an??lises de Integral J e de m??dulo de rasgamento T, considerando falha por rasgamento d??ctil. Os resultados demonstram um comportamento bem definido entre o metal base, a ZTA e a solda, onde o metal base apresenta um comportamento altamente tenaz, a solda um comportamento pouco tenaz e a ZTA apresentou propriedades mec??nicas intermedi??rias entre o metal base e a solda. Utilizando o software PICEP, foram determinadas as curvas de taxa de vazamento versus tamanho de trinca e tamb??m o tamanho cr??tico da trinca, considerando an??lise por carga limite. Observou-se que, ap??s certo tamanho de trinca, a taxa de vazamento do metal base ?? muito maior do que para a ZTA e solda, para um mesmo comprimento de trinca. Isso ocorre porque ?? esperado que a trinca cres??a de forma mais arredondada no metal base, devido ?? sua maior tenacidade. O menor tamanho cr??tico de trinca foi encontrado para o metal base para trincas circunferenciais. Para as an??lises de Integral J realizadas na solda, foi demonstrado que a falha por rasgamento d??ctil n??o ocorrer?? nas condi????es consideradas e essa hip??tese foi sedimentada pela an??lise de mec??nica da fratura elasto-pl??stica (MFEL) com o uso do diagrama J/T. Dessa forma, pode-se concluir que a tubula????o estudada estaria apta a ser empregada em um circuito prim??rio de um reator que utilizasse o crit??rio de LBB, nas condi????es de carregamento e geometria consideradas. Adicionalmente, concluiu-se que nessas condi????es apenas o modo de falha por colapso pl??stico ?? esperado.