Cordame | Troy Raines | 16 set 2019
Um valor Charpy é a medição da toughness
de um material e é determinado pela realização de um teste de impacto Charpy. O teste de impacto Charpy utiliza um peso oscilante para atingir uma amostra de material que foi usinado a tolerâncias específicas e entalhado. Em muitos casos, a amostra também é resfriada a temperaturas muito baixas para simular climas e estações mais frias do ano. A distância que o peso passa pela amostra indica quanta força (medida em joules, ft-lbs.) levou para quebrar a amostra. Essa força é o valor charpy (em homenagem a Georges Charpy que veio com essa metodologia).
Muitos fabricantes oferecem algemas de alto valor Charpy e links mestres para uso em condições extremas. Isso sempre me pareceu estranho e traz à tona três perguntas em minha mente:
Encontrar respostas para essas perguntas não foi uma tarefa fácil e provou ser uma tarefa cara, então quero compartilhar o que encontrei com você para economizar tempo e dinheiro.
Ainda não encontrei uma resposta lógica para isso. Por exemplo, na indústria offshore, me disseram que a maioria dos equipamentos é feito com estilingues de corda de arame e, normalmente, esses slings não têm hardware ligado. E outra estranheza é que os padrões de ligação mestre só requerem um teste de valor Charpy na solda.
Em seguida, existem outros tipos de slings e hardware que não têm requisitos charpy sendo usados nas mesmas condições, mas estes não estão falhando. Então, isso levanta a questão, por que é necessário um requisito charpy em algemas e links mestres? Só é feito porque eles são mais fáceis de fabricar com um Charpy alto? Esses produtos geralmente têm uma dureza menor do que ganchos e elos de acoplamento mecânico e, como regra geral, os valores de Charpy são menores quanto maior a dureza. Se você tem uma visão adicional, eu realmente gostaria que você compartilhasse na seção de comentários no final deste blog.
No começo eu pensei que talvez. Existe a possibilidade de que os produtos de manipulação não se deformem significativamente antes de falhar em temperaturas de operação mais baixas. Mas, pelo que encontrei até agora, aços modernos comumente usados em equipamentos de aparelhamento permanecem dúcteis em temperaturas muito baixas. Portanto, acho que há necessidade de testes adicionais de ductilidade do produto de manipulação a -20°C para determinar se ter um requisito charpy melhora o desempenho a essas temperaturas. Algum de vocês já fez um teste como este antes? Se sim, por favor, deixe-me saber na seção de comentários abaixo.
Outra teoria que justifica os altos requisitos de Charpy para equipamentos de aparelhamento é que as rachaduras se espalharão mais lentamente em materiais com um alto valor charpy. Mas, também aprendi que um produto com baixo valor Charpy não é mais provável que falhe a menos que já tenha uma rachadura. Dito isso, parece que um valor mais alto de Charpy pode ser desejável em um ambiente extremo, especialmente quando a inspeção é mais difícil e o fracasso é mais provável. Mas todos sabemos que o hardware rachado não deve ser usado. Todas as normas dizem que as rachaduras são um critério de "remoção do serviço", então isso não faz sentido.
Para provar ou refutar a relevância do valor charpy, entrevistei centenas de especialistas do setor com mais de mil anos de experiência cumulativa. Em todas essas entrevistas, só ouvi falar de duas histórias relacionadas a falhas de equipamento que podem envolver valores de Charpy.
A primeira história é que uma algema falhou devido ao impacto a temperaturas "normais", enquanto outros hardwares estavam sendo testados. Uma investigação mais aprofundada revelou que um respeitável fabricante de alto valor Charpy fez a algema e estava sendo usada com uma bola de demolição. Isso prova que mesmo produtos de alto valor Charpy podem ser abusados ao fracasso.
A segunda história foi uma falha relatada de correntes quebrando durante a construção de uma mina de diamantes canadense a -60°F. A questão aqui era que estas eram correntes de tração enroladas em torno dos pneus de um terráqueo. Ninguém que entrevistei estava ciente de uma falha relacionada com a resistência à baixa temperatura em componentes de elevação.
Então por que não houve falhas conhecidas de equipamento de aparelhamento sem requisitos charpy? Foi porque as pessoas sabem melhor do que usar produtos usados ou danificados? Foi porque um teste charpy só avalia o material sem considerar o design do produto? Independentemente disso, essas entrevistas não me deram uma razão justificável para adicionar custos a um produto para aplicações gerais de elevação.
Minha terceira pergunta foi a parte mais cara da minha pesquisa. Para responder a isso, adquiri amostras de diferentes produtos de rigging de diferentes regiões e fabricantes e os coloquei em um teste charpy. No total, testei 44 produtos de 8 países.
Eu só testei tipos comuns de hardware de fabricantes renomados. Os testes foram realizados em um laboratório independente de terceiros para a EN 10045. Os pinos de carga não foram testados, pois geralmente são uma dureza mais elevada com menor dureza. As amostras também são geralmente muito pequenas para amostras padrão.
Os testes revelaram um alto grau de variação, mesmo dentro de um tipo de produto ou fabricante. O menor valor foi de 7 Joules e o mais alto foi de 158 Joules.
Se a falta de dureza demonstrada pelos altos valores da Charpy fosse um problema, esse tipo de variação entre grandes empresas internacionais, respeitáveis, causaria falhas relacionadas a ocorrências comuns. Uma vez que esses tipos de falhas não são comuns, adicionar um requisito de dureza é um fardo indevido e disruptivo para o mercado. Com base nessas descobertas, qualquer padrão geral de produto de elevação não deve exigir um valor Charpy. Isso favoreceria uma pequena parcela dos fabricantes de hardware de rigging e aumentaria o custo sem justificativa.
Troy Raines é um global chain and rigging, gerente de engenharia de produtos na Columbus McKinnon Corporation. Possui 15 anos de experiência com CM em múltiplos padrões e comitês técnicos da indústria ASME, WSTDA, ASTM e ISO. Troy acredita que somos mais fortes/mais inteligentes como uma equipe e desfruta de um pensamento estratégico que encontra a melhor solução para todas as partes.
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