Análise transiente de tensões térmicas residuais em vasos de pressão

Artigo científico publicado por Jayann Ismar Lira Almeida, Marcelo Cavalcanti Rodrigues e Paula Frassinetti Cavalcante, no periódico HOLOS

Disponível em: https://www2.ifrn.edu.br/ojs/index.php/HOLOS/article/view/10917

Título Original: STRUCTURAL THERMAL TRANSIENT NUMERICAL ANALYSIS OF RESIDUAL STRESSES IN CYLINDRICAL PRESSURE VESSELS SUBMITTED TO WELD REPAIR ACCORDING TO STANDARD ASME PCC-2-2015

Resumo: Este artigo apresenta o cálculo de tensões residuais presentes em vasos de pressão cilíndricos submetidos a reparos de solda usando o padrão ASME PCC-2-2015 via análise numérica multifísica transiente térmica estrutural utilizando o método dos elementos finitos. Os métodos de análise de tensão residual por análise numérica vêm cada vez mais fazendo parte da dinâmica de integridade estrutural em equipamentos como vasos de pressão, flanges, trocadores de calor, além de observar o comportamento dessas tensões nas áreas afetadas termicamente devido a processos de soldagem. No reparo de soldagem, a luva é presa ao vaso de pressão através de duas soldas longitudinais e duas soldas transversais. A modelagem do vaso de pressão, reparo e soldagem foram realizadas de acordo com a norma citada. Os parâmetros de soldagem foram adotados com o que acontece na prática, e com isso foram obtidas a distribuição de temperatura e fluxo de calor. Os objetivos foram analisar as tensões longitudinais, tangenciais e residuais nas regiões da solda, vaso de pressão e reparo durante o período de soldagem, e verificar o comportamento dessas tensões após o período de resfriamento. Este trabalho mostra que a análise numérica pode ser usada com eficiência e objetividade em situações de controle e conhecimento da integridade estrutural de equipamentos.

"We selected 10 points to the left of the weld bead and 10 to the right spaced 20 mm to observe the behavior of the longitudinal stress in the thermally affected zone. This total distance of 200 mm covers the area where the stresses begin to be stable. Figure 12 below shows the longitudinal stress distributions in the region of the thermally affected zone in this critical central region."

Comportamento das tensões longitudinais no vaso de pressão e no reparo, na primeira solda longitudinal

"It is observed that the greatest longitudinal tensions are concentrated in the region of the weld, and for the repair, after a certain distance, the tensions are also high, which is not observed in the pressure vessel, in which occurs a relief of these stress. At the center of the weld a stress of about 220 MPa is observed."