Title

ANÁLISE DE FALHA EM HASTE DE BOMBEIO MECÂNICO USADA EM UNIDADE DE BOMBEIO DE PETRÓLEO

FAILURE ANALYSIS IN SUCKER ROD PUMP USED IN OIL MECHANICAL PUMPING UNIT

Authorship

Pinheiro, Andréa S.; Lima, Angélica Gilksana S. de; Santos, Darlan Emanoel S. dos; Vieira, Francisco Antônio; Melo, Maxymme Mendes de

DOI

10.5151/2594-5327-14879

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Abstract

O presente trabalho tem como objetivo analisar falha catastrófica em haste de bombeio usada em sistema de elevação artificial e verificar se o material usado na fabricação se enquadra na especificação do elemento mecânico. O início do estudo foi feito por macroanálise da haste fraturada, buscando identificar pontos característicos indicadores de falhas como: estricção, alongamento, marcas diversas de deformação, defeitos pontuais, corrosão, processo de fabricação. O material da haste foi identificado por FRX. Para caracterização microestrutural e contagem de carbono, foi realizada metalografia quantitativa. Realizou-se ensaio de Dureza Rockwell C e para avaliação da superfície de fratura, utilizou-se microscopia eletrônica de varredura. A haste estudada é constituída de aço baixa liga sendo classificado como AISI 4140 normalizado, com dureza média de 33,5 HRC, de acordo com o especificado para a operação. A superfície de fratura apresentou indícios da presença de descontinuidade interna (poros), remanescente do processo de fabricação da mesma. O processo de propagação de trinca que provocou o dano mecânico foi nucleado pela presença de defeitos pré-existentes (descontinuidades), originados, provavelmente, durante o processo de soldagem por fricção da haste de bombeio.

 

The present work has as objective the analysis of catastrophic failure in sucker rod pump used in the system of artificial rise and to verify if the material used in its manufacture fits the specification of the mechanical element. The beginning of the study was done using the macroanalysis of the broken sucker rod pump, seeking to identify highly characteristic points of imperfections such as: reduction of area, strain, diverse marks of deformation, punctual defects, corrosion, and problems in the manufacture process. The material of the sucker rod pump was identified by XRF. For both the microstructural characterization and carbon counting a quantitative metallography was carried through. For hardness evaluation, Rockwell C hardness test was used and for the evaluation of the fractured surface scanning electronic microscopy was used. The studied sucker rod pump is constituted of a low alloy carbon steel classified as a normalized AISI 4140, with average hardness of 33.5 HRC which is in accordance with the specified value for the operation. The fractured surface presented indications of the presence of internal discontinuity (pores), remainder of the process of the sucker rod’s manufacture process. The process of crack propagation that triggered the mechanical damage was nucleated by the presence of preexisting defects (discontinuities), originated, probably, during the process of friction welding the sucker rod pump.

Keywords

Análise de falha; Haste de bombeio mecânico; Soldagem.

failure analysis; sucker rod pump; welding.