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Please use this identifier to cite or link to this item: http://repositorio.unb.br/handle/10482/38211
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Title: Torsional fretting wear experimental analysis of a R3 offshore steel against a PC/ABS Blend
Authors: Machado, Thiago Pandim Barbosa
Orientador(es):: Doca, Thiago
Assunto:: Engenharia mecânica
Sistemas de ancoragem
Polímeros
Issue Date: 26-Jun-2020
Citation: MACHADO, Thiago Pandim Barbosa. Torsional fretting wear experimental analysis of a R3 offshore steel against a PC/ABS Blend. 2019. 74 f., il. Dissertação (Mestrado em Ciências Mecânicas) — Faculdade de Tecnologia, Universidade de Brasília, Brasília, 2019.
Abstract: Sistemas de ancoragem, normalmente usados em embarcações de Unidades Flutuantes de Produção, Armazenamento e Transferência (FPSO, na sigla em inglês) são compostos de correntes metálicas acopladas a cabos de poliéster. É sabido que a falha de até mesmo uma única corrente pode ter consequências catastróficas, desde poluição ambiental até a perda de vidas. Muitas causas de falhas prematuras dessas correntes foram identificadas, sendo o desgaste por fretting uma muito importante. Esse tipo de desgaste ocorre na região entre os elos, que realizam movimento torsional alternante. O foco deste estudo é determinar a aptidão de uma mistura específica de polímeros, a saber, Policarbonato/Acrilonitrila- Butadieno-Estireno (PC/ABS) com uma razão mássica de 60:40, para revestir elos de correntes de ancoragem feitos de aço offshore de grau R3. Para alcançar esse objetivo, ensaios experimentais foram feitos na configuração esferaplano com dois pares de materiais: R3 X PC/ABS 60:40 e R3 X R3 (chamada de condição de referência). Foram feitos ensaios com cargas normais de 1.0 kN e 2.0 kN, para 0, 50, 100 e 200 milhares de ciclos com uma faixa de ±1.0 a 5 Hz. As marcas de desgaste foram analisadas com um microscópio confocal a laser. As amostras de PC/ABS exibiram taxas de desgaste muito maiores do que as de aço R3. Entretanto, o polímero também apresentou um comportamento notavelmente previsível, ao que o aço R3 exibiu uma evolução de desgaste altamente não linear com o aumento do número de ciclos. Com base na previsibilidade mostrada pelo PC/ABS, pode ser estimado que um revestimento de 5 mm de espessura dessa composição de polímeros poderia estender a vida de um elo de corrente de ancoragem em 25.4 milhões de ciclos a 1.0 kN e em 4.6 milhões de ciclos a 2.0 kN. Dados os resultados, conclui-se que o PC/ABS 60:40 pode, de fato, levar a um aumento significativo na vida dos componentes e na confiabilidade de um sistema de ancoragem.
Abstract: Mooring chain systems, mainly used in Floating Production Storage and Off-loading (FPSO) vessels are composed of metallic chains coupled with polyester cables. It is known that the failure of even one of those chains can have catastrophic consequences, ranging from environmental pollution to loss of lives. Many causes of early failure of those chains have been identified, fretting wear being a very important one. This type of wear occurs in between links, which exhibit torsional reciprocating motion. This study focuses on determining the suitability of a specific polymer blend, i.e. Polycarbonate/Acrylonitrile-Butadiene- Styrene (PC/ABS) with a 60:40 weight ratio, to coat a R3-graded offshore steel mooring chain link. To accomplish that, experimental testing was done in a sphere-to-flat configuration with two material pairings: R3 x PC/ABS 60:40 and R3 x R3 (called the reference condition). Tests were made with 1.0 kN and 2.0 kN normal loads, for 0, 50, 100 and 200 kcycles of ±1.0 range at 5 Hz. Wear scars were analyzed with a confocal laser microscope. The PC/ABS samples showed much higher wear rates than R3 steel. However, the former also exhibited a remarkably predictable behavior, whereas R3 displayed a highly non-linear evolution of wear with increasing number of cycles. From that predictable behavior, it can be estimated that a 5 mm thick coating of this polymer blend could extend the lifetime of a mooring chain link by 25.4 M cycles at 1.0 kN and by 4.6 M cycles at 2.0 kN. Given the results, it is concluded that PC/ABS 60:40 could indeed lead to a significant increase in component lifetime and reliability of a mooring system.
metadata.dc.description.unidade: Faculdade de Tecnologia (FT)
Departamento de Engenharia Mecânica (FT ENM)
Description: Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2019.
metadata.dc.description.ppg: Programa de Pós-Graduação em Ciências Mecânicas
Licença:: A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor com as seguintes condições: Na qualidade de titular dos direitos de autor da publicação, autorizo a Universidade de Brasília e o IBICT a disponibilizar por meio dos sites www.bce.unb.br, www.ibict.br, http://hercules.vtls.com/cgi-bin/ndltd/chameleon?lng=pt&skin=ndltd sem ressarcimento dos direitos autorais, de acordo com a Lei nº 9610/98, o texto integral da obra disponibilizada, conforme permissões assinaladas, para fins de leitura, impressão e/ou download, a título de divulgação da produção científica brasileira, a partir desta data.
Agência financiadora: CAPES
Appears in Collections:Teses, dissertações e produtos pós-doutorado

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