ANÁLISE DE FALHA DE UM SEMIEIXO DE INOX 904L DE UM REATOR DA ACIDIFICAÇÃO CONTÍNUA

Resumo

Na atualidade, as organizações buscam incessantemente por qualidade, sendo um diferencial nas atuais
condições de competitividade do mercado. A obtenção de qualidade e confiabilidade requer altos
investimentos, mas a falta deles resulta em falhas que geram custos muito maiores. Em geral, uma
falha é caracterizada por uma perda da função requerida de um item, podendo ser parcial ou completa.
As falhas habitualmente são eventos indesejáveis, pois elas envolvem vidas humanas, questões
financeiras e influencia diretamente na disponibilidade e confiabilidade de produtos e serviços. Grande
parte das falhas em máquinas ocorre devido a cargas cíclicas, geralmente os níveis de tensão são
menores que o limite de resistência ao escoamento do material. A ruptura de um metal quando está
submetido a cargas cíclicas é caracterizado por fadiga. Esse tipo de falha corresponde a uma grade
gama de fraturas de eixos, acoplamentos entre outras peças sujeitas a cargas variáveis no tempo. Os
concentradores de tensão associados a cargas cíclicas ou durante o processo de manufatura do material
são os principais responsáveis pela iniciação de uma pequena trinca, sendo esta o agente iniciador do
processo de fadiga. Tem-se como objetivo analisar a falha de um semieixo que opera no agitador de
um reator de produto acidificado, sendo o responsável pela transmissão de torque para o eixo. O
semieixo maciço de aço AISI 904L tem um diâmetro de 2.3/4” e está ligado ao eixo através de flanges,
sendo que tanto o eixo quanto o semieixo são acoplados ao flange por interferência e apresentam um
cordão de solda de acabamento. O eixo opera com três jogos de turbinas, sendo que cada jogo de
turbina tem quatro pás parafusadas por parafusos em aço AISI 904L M12x60 com porca e contra
porca também em aço AISI 904L. A causa da falha será investigada através de ensaios visuais a nível
macroscópico e microscópico para caracterização da fratura do eixo. Através dos históricos anteriores
a falha do componente, verificou-se que em diversos momentos ocorreram folgas e quebras das pás,
ocasionadas por utilização de parafusos aço AISI 304 o qual sofreu uma corrosão severa, causando o
desbalanceamento do conjunto do agitador. Foram identificadas também diversas condições anormais
de processo como temperatura elevada e vibração excessiva. O agitador está exposto à atmosfera
corrosiva, devido à adição de ácido sulfúrico na reação, ocasionando também o aumento de
temperatura para próximo dos 85oC. . Conclui-se que a falha está ligada a diversos fatores, sendo o
mecanismo de falha a fratura por fadiga, o meio corrosivo e concentradores de tensões agravantes para
propagação da trinca.
Palavras Chave: análise de falha, fadiga, qualidade, fratura.