Avaliação mecânica da colagem estrutural entre compósitos poliméricos e materiais metálicos utilizados em dutos petroquímicos

Abstract

The development of technology for structural composites has as one of its ends form a set of materials that combine high values of mechanical strength and stiffness and low density. Today, companies like Embraer and PETROBRAS and research institutions like NASA, working with these materials with recognized advantages in terms of weight gain, increased performance and low corrosion. We have developed a systematic study to determine the bond strength between composite carbon fiber / epoxy and fiberglass / epoxy laminate both bonded to a carbon steel which are widely used in the petrochemical industry and repair. For morphological evaluation and bonding between materials of different natures, ultrasound analysis, optical microscopy and stereoscopy were performed. To simulate actual conditions, the composites were subjected to conditioning by using heat shock temperatures from -50 to 80 ° C for 1000 cycles for composite carbon fiber / epoxy composites and 2000 cycles for fiberglass / epoxy . The use of composites studied here proved to be efficient to perform repairs in metallic pipes with application petrochemical, as when exposed to sudden changes of temperature (-50 ° to 80 ° C) cycling at 1000 to 2000 times, its mechanical properties (shear and tensile) practically do not change

O desenvolvimento da tecnologia dos compósitos estruturais tem como uma de suas finalidades formar um conjunto de materiais que combine elevados valores de resistência mecânica e rigidez e baixa massa específica. Hoje, empresas como a Embraer e PETROBRÁS e instituições de pesquisa como a NASA, trabalham com estes materiais com reconhecidas vantagens em termos de ganho em peso, aumento de desempenho e baixa corrosão. Neste trabalho foi desenvolvido um estudo sistemático sobre a determinação da resistência adesiva entre compósitos de fibra de carbono/epóxi e de fibra de vidro/epóxi ambos colados a um laminado de aço-carbono que são amplamente utilizados como reparo na indústria petroquímica. Para a avaliação morfológica e da colagem entre materiais de diferentes naturezas, análises por ultrassom, microscopia óptica e por estereoscopia foram realizadas. Para simular as reais condições de trabalho, os compósitos foram submetidos ao condicionamento por choque térmico utilizando as temperaturas de -50 a 80°C, durante 1000 ciclos para compósitos de fibra de carbono/epóxi e 2000 ciclos para compósitos de fibra de vidro/epóxi. A utilização dos compósitos aqui estudados mostrou-se eficiente para a realização de reparos em dutos metálicos com aplicação petroquímica, pois quando expostos a variações súbitas de temperatura (-50° a 80°C) em ciclagens de 1000 até 2000 vezes, suas propriedades mecânicas (em cisalhamento e em tração) praticamente não sofrem alterações