RESUMO A fragilização estrutural devido ao processo de rebitagem vem sendo pesquisada em diversos componentes, como por exemplo, em estruturas aeronáuticas. Este processo afeta a confiabilidade dos equipamentos quando são submetidos aos carregamentos de operação. O rotor de alta pressão em estudo operou cerca de 3000 horas após a manutenção de repalhetamento até detectar a falhar. Esta falha foi relacionada com as técnicas utilizadas no processo de rebitagem das bandagens nas palhetas, que acabou gerando trincas no raio de arredondamento das espigas de diversas palhetas. Deste modo, o presente estudo avalia numericamente o comportamento mecânico do processo de rebitagem por meio de uma análise não linear utilizando o método dos elementos finitos (MEF). Para a geometria em análise (punção, espiga e bandagem) foi escolhido uma configuração 2D, com comportamento axisymmetric, utilizando o elemento plane183 para os componentes, assim como os elementos contac172 e targe169 para os contatos. Foi aplicado um comportamento elasto-plástico do material a fim de investigar as tensões residuais após do processo de rebitagem. Os resultados da simulação apresentaram boa correlação com as falhas das palhetas, indicando concentração de tensão no raio da espiga. As tensões próximas ao raio são aproximadamente 1200 MPa e 180 MPa para a tensão máxima e mínima principal, respectivamente. Foi observado que a tensão máxima principal está acima do limite de escoamento. Contudo, estudos futuros utilizando outros modelos, como o da mecânica da fratura, seriam aplicados a fim de que não ocorra a falha da união quando esta for solicitada na fase de operação.

ABSTRACT The structural fragility due to the riveting process has been investigated in several components, such as in aeronautical structures. This process affects the reliability of the equipment when subjected to the operation loads. The high-pressure rotor under study operated about 3000 hours after re-pair maintenance of blades until the failure detected. This failure is related to the techniques used in the riveting process of the shroud in the blade, which ended up generating cracks in the radius of tenon blade. Thus, the present study numerically evaluates the mechanical behavior of the riveting process by means of a nonlinear analysis using the finite element method (FEM). For the geometry, under analysis (punch, tenon, and shroud) a 2D configuration with axisymmetric behavior was adopted, using the plane183 element for the components and the contac172 and targe169 elements for the contacts. It was adopted the elastoplastic behavior of the material in order to investigate the residual stresses after the riveting process. The results of the simulation presented good correlation with the blades failures, indicating a stress concentration in the radius of the tenon. The stresses on the tenon radius are about 1200 MPa and 180 MPa for the maximum principal stress and minimum principal stress, respectively. However, future studies using other models, such as fracture mechanics, would be applied in order to avoid failure of the joint when requested during the operating phase.

Tubos de trocadores de calor de usinas termoelétricas a carvão sofrem desgaste corrosivo devido à presença de enxofre e condensação dos gases da combustão, tendo por consequência uma redução na eficiência global do equipamento. Uma opção para o aumento da resistência à corrosão em meios agressivos é a utilização de revestimentos aplicados pela tecnologia de aspersão térmica. A resistência à corrosão dá-se com o emprego de materiais mais resistentes que o substrato. Dentre os processos existentes de aspersão térmica, o que utiliza o arco elétrico como fonte de energia (Arc Spray), possui alta taxa de deposição e menor custo operacional, sendo assim, escolhido para o estudo. Para a determinação do melhor revestimento a ser utilizado, foram testadas ligas metálicas resistentes à corrosão, em comparação com o material empregado nos tubos dos trocadores de calor, ASTM 178A. A seleção do revestimento mais resistente foi feita por meio de ensaio de corrosão acelerada em câmara de SO2 e também através do ensaio de polarização. Verificou-se que o revestimento de alumínio apresentou os melhores resultados nos testes realizados, quando comparados com material utilizado atualmente nos trocadores de calor (ASTM 178A).

Heat exchangers pipes for thermal power plants to coal suffer wear corrosive due to the presence of sulfur and condensation of combustion gases, which results in a reduction in overall equipment efficiency. A choice for increasing the corrosion resistance in corrosive environments is the use of coatings applied by thermal spray technology. The corrosion resistance occurs to the use of materials stronger than the substrate. the processes are thermal spray, which uses the electric arc as a source of energy (Arc Spray) has a high deposition rate and low operating costs, so chosen for the study. For the determination of the coating to be used, corrosion-resistant alloys were tested in comparison with material employed in the pipes of heat exchangers, ASTM 178A. The selection of the most resistant coating was made by means of accelerated corrosion test in SO2 chamber and also by testing polarization. It was found that the aluminum coating had the best results in the tests when compared with materials currently used in the heat exchangers (ASTM 178A).