Título

ANÁLISE DE FALHA DE DOIS ROTORES DE BOMBA INJETORA

FAILURE ANALYSIS OF TWO CENTRIFUGAL PUMP ROTORS

Autoria

Castro, Danilo Borges Villarino de; Moreto, Jeferson Aparecido; Rossino, Luciana Sgarbi; Maluf, Omar; Spinelli, Dirceu; Tarpani, José Ricardo

DOI

10.5151/2594-5327-16084

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Resumo

O presente trabalho teve por objetivo investigar as possíveis causas da falha ocorrida em dois rotores de bomba centrífuga, utilizada no bombeamento de água salobra para poços de extração de petróleo na orla marítima. O material dos rotores é um aço inoxidável duplex da série 420, ferrítico-austenítico na proporção 50/50, sendo os componentes fabricados pelo processo de fundição em molde cerâmico. Foi realizada uma inspeção visual dos componentes fraturados. A análise química foi realizada em um espectrômetro de emissão óptica por centelha. Os ensaios de dureza na escala Brinell foram efetuados de acordo com a norma ASTM E-92. Superfícies metalograficamente polidas, correspondentes a cortes circunferenciais realizados sobre as palhetas dos rotores, foram observadas em um microscópio óptico. Utilizando-se um microscópio eletrônico de varredura, foram identificados e caracterizados mais detalhadamente os sítios de nucleação das trincas de fadiga. Os rotores da bomba fraturaram em serviço pelo mecanismo de crescimento subcrítico de trincas por fadiga. As trincas de fadiga nuclearam invariavelmente em regiões concentradoras de tensão, ou seja, na junção das palhetas com os discos laterais dos rotores. O método de retirada de rebarbas resultantes do processo de fabricação por fundição produziu marcas profundas na superfície dos rotores, que atuam como sítios nucleadores de trincas. Os riscos de usinagem, deixados durante o processo de acabamento final dos rotores, pode ter contribuído nos processos de nucleação e propagação das trincas de fadiga.

 

The present work aimed to investigate the possible causes of failure occurred in two centrifugal pump rotors, used to pump brackish water from oil wells drilling in coastal waters. The material of the rotors is a duplex stainless steel 420 series, austenitic-ferritic 50-50, the components manufactured by casting ceramic mold process. Visual analysis was performed of the component. Chemical analysis was realized in an optical emission spectrometer (OES). Hardness Brinell tests were made according ASTM E-02 standard specification. Metallographic polished surfaces, corresponding to circumferential cuts made on the rotor blades were observed in an optical microscope. The nucleation sites of fatigue cracks were identified and characterized through Scanning Electron Microscope (SEM). The pump rotors fractured in service by fatigue crack growth subcritical mechanism. The fatigue cracks were nucleated invariably in intensity tension areas. The removal of burrs method resulting the manufacture casting process produced deep marks on the surface of the rotors, which act as nucleates of tension sites. The risks of machining, left during the final finishing of the rotors may have contributed in the process of nucleation and propagation of fatigue cracks.

Palavras-chave

Rotores; Bomba injetora; Aço inoxidável duplex; Fadiga.

Rotors; Pump; Duplex stainless steel; Fatigue;