Fadiga e mecânica da fratura aplicada a tubos autofretadores de um reator tubular

Abstract

Reatores com tecnologia tubular são utilizados em todo o mundo na fabricação de polietileno de baixa densidade. Estes reatores são compostos por tubos em série e a reação acontece no seu interior sob pressões elevadíssimas e o uso de catalisadores. Para que os tubos suportem o trabalho às pressões aplicadas em operação, os tubos são submetidos ao processo de autofretagem. O modo de falha mais comum nos tubos é a perda de autofretagem e a conseqüente propagação de trincas por toda a parede do tubo. Este trabalho através da equação de Paris aplicando o fator de intensidade de tensões calculado pela equação de Newman-Raju, comprova que o fator mais relevante para o crescimento das trincas nos tubos é a variação de pressão de alto ciclo, e é apresentada uma equação de vida remanescente do componente sendo identificada uma trinca. Também é alvo de estudo a influencia da pressão de autofretagem na resistência a fadiga do tubo, e é recomendado 675 MPa como pressão mínima de autofretagem. As tensões residuais provenientes da autofretagem são obtidas através das equações propostas por Timoshenko.

Reactors built by tubular technology are used worldwide in the manufacture of low density polyethylene, these reactors are composed of in séries tubes and the reaction occurs under very high pressures and catalysts. To be able to work with the pressure applied in operation, the tubes are subjected to the process of autofrettage. The most common failure mode in the tubes is the loss of autofrettage and consequent crack propagation across the tube wall. This work by the Paris equation and applying the Newman-Raju equation to find stress intensity factor, this work shows that the most relevant factor for the growth of cracks in the pipes is the high-cycle pressure variation, a life estimative is given of the component being identified a crack. It is also subject to study the influence of pressure applied in the process of autofrettage in the resistance to fatigue of the tube, and is recommended 675 MPa to the minimum pressure of autofrettage. Residual stresses from autofrettage are obtained through the equation proposed by Timoshenko.