Torsional fretting wear experimental analysis of a R3 offshore steel against a PC/ABS Blend

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.