[pt] Os materiais compósitos foram desenvolvidos para substituir o uso de ligas
metálicas em aplicações de alto desempenho, se tornando materiais muito utilizados
devido a uma ampla combinação de propriedades mecânicas. O setor de oleodutos,
com o passar dos anos, tem enfrentado problemas nas tubulações devido ao
envelhecimento e deterioração causados, principalmente, pela corrosão. Para
solucionar esses problemas, normalmente, são utilizados reparos convencionais
feitos com materiais metálicos tendo a finalidade de substituir a parte danificada.
Porém, esse processo é muito trabalhoso e o setor de oleodutos tem visto como
alternativa o uso de materiais compósitos poliméricos reforçados com fibra como
reparo. As principais vantagens em relação aos reparos convencionais são a alta
relação resistência-peso, a baixa concentração de tensão e a fácil aplicação.
Entretanto, muitos estudos já mostraram que quando expostos a ambientes
agressivos como temperatura, umidade e radiação ultravioleta, os materiais
compósitos podem se deteriorar, ou seja, perdem suas propriedades mecânicas.
Com isso, é importante analisar o efeito desses ambientes com o intuito de prever
o comportamento mecânico, a vida útil e as possíveis falhas do reparo de juntas
coladas. Com a finalidade de entender o comportamento mecânico, a adesão e a
vida útil da junta adesiva, o objetivo desse trabalho foi analisar o envelhecimento
de reparos em uma atmosfera salina. Foram utilizadas juntas Double-Lap Shear –
DLS de compósito polimérico reforçado com fibra de vidro sobre um substrato de
aço. As juntas foram fabricadas com quatro tipos tratamentos superficiais
diferentes: I) Sem Silano / lixamento manual; II) Sem Silano / máquina Monti; III)
Com Silano / lixamento manual; IV) Com Silano / máquina Monti. Os reparos de
juntas coladas foram analisados em relação aos efeitos de temperatura (35 graus C, 55 graus C
e 70 graus C) e da exposição a ambientes de névoa salina por um tempo de
envelhecimento de até 6830h. O efeito do envelhecimento e a variação das
propriedades mecânicas foram avaliados pelo ensaio destrutivo DLS e foi utilizado
o ensaio não destrutivo de ultrassom para detectar o tamanho e localização dos
defeitos. Como resultado, observou-se que quanto maior a temperatura de
envelhecimento mais rápida foi a degradação das propriedades mecânicas e que as
amostras que possuem silano, mantiveram maior resistência ao longo do tempo de
envelhecimento. Também foi observado que o modo de falha de junta mudou com
o passar do tempo e da temperatura tornando a falha adesiva a mais comum. Em
relação ao ensaio de ultrassom, foi observado que a técnica de ultrassom foi
eficiente para localizar e dimensionar o tamanho dos defeitos. Porém, não foi
possível fazer uma comparação do aumento da área de defeitos com a variação das
propriedades mecânicas. / [en] Composite materials have been developed to replace the use of metal alloys
in high-performance applications, becoming widely used materials due to their
broad combination of mechanical properties. Over the years, the pipeline sector has
faced problems in pipelines due to aging and deterioration caused mainly by
corrosion. To solve these problems, conventional repairs made with metallic
materials are usually used to replace the damaged part. However, this process is
very laborious, and the pipeline sector has seen the use of fiber-reinforced polymer
composite materials as an alternative for repair. The main advantages compared to
conventional repairs are high strength-to-weight ratio, low stress concentration, and
easy application. However, many studies have shown that when exposed to
aggressive environments such as temperature, humidity, and ultraviolet radiation,
composite materials may deteriorate, meaning they lose their mechanical
properties. Therefore, it is important to analyze the effect of these environments to
predict the mechanical behavior, service life, and possible failures of adhesive joint
repairs. In order to understand the mechanical behavior, adhesion, and service life
of the adhesive joint, the aim of this work was to analyze the aging of repairs in a
saline atmosphere. Double-Lap Shear (DLS) joints made of fiberglass-reinforced
polymer composite on a steel substrate were used. The joints were made with four
different surface treatments: I) Without Silane / manual sanding; II) Without Silane
/ Monti machine; III) With Silane / manual sanding; IV) With Silane / Monti
machine. The bonded joint repairs were analyzed for the effects of temperature
(35 degrees C, 55 degrees C, and 70 degrees C) and exposure to salt spray environments for an aging time
of up to 6830h. The effect of aging and variation of mechanical properties were
evaluated by destructive DLS testing, and non-destructive ultrasonic testing was
used to detect the size and location of defects. As a result, it was observed that the
higher the aging temperature, the faster the degradation of mechanical properties,
and that samples with silane maintained greater resistance over the aging time. It
was also observed that the joint failure mode changed over time and temperature,
making adhesive failure more common. Regarding ultrasonic testing, it was
observed that the technique was effective in locating and sizing defects. However,
it was not possible to compare the increase in defect area with the change of the
mechanical properties.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:puc-rio.br/oai:MAXWELL.puc-rio.br:64840 |
| Date | 13 November 2023 |
| Creators | PATRICIA GUIMARAES M DE FREITAS |
| Contributors | JOSE ROBERTO MORAES D ALMEIDA |
| Publisher | MAXWELL |
| Source Sets | PUC Rio |
| Language | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| Type | TEXTO |
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