Prediccion de vida a fatiga de defectos por corrosion localizada para aplicaciones offshore

P. LOPEZ-CRESPO; N.O. LARROSA; R.A. AINSWORTH; M.D. CHAPETTI

Malaga

Encuentro; XXXV Encuentro Grupo Español de Fractura; 2018

Grupo Español de Fractura

La naturaleza sinérgica de los mecanismos de corrosión y fatiga es una de las razones principales de la falla prematura de estructuras y componentes ingenieriles que operan en ambientes agresivos. La reducción de vida a fatiga de probetas sometidas a ambientes agresivos probablemente se atribuya a la concentración de tensiones producidas por la presencia de picaduras o pits (en inglés), provocando la iniciación prematura y propagación de grietas. En este trabajo, hemos implementado un modelo predictivo de fatiga para evaluar la vida de probetas que contienen pits, asumiendo el pit inicialmente como una grieta y luego como una entalla. Para este último caso, el enfoque propuesto asume que aunque el lugar crítico para el inicio de grietas parece ser la superficie de la probeta, la grieta propaga en dirección hacia el fondo del pit que compara la evolución de la fuerza impulsora cíclica (K) y el valor del umbral de propagación de la grieta (Kth). Para considerar el régimen de grietas cortas se ha considerado que el que dicho umbral es función de la longitud de de la grieta. El umbral del material se estima a partir del límite de resistencia a la fatiga, la posición d de la barrera microestructural más fuerte y el rango de factor de intensidad de tensiones umbral para grietas largas. La fuerza impulsora efectiva (K-Kth) se evalúa mediante el método de los elementos finitos de forma paramétrica, permitiendo modificar la relación de aspecto del pit y la longitud de grieta. El enfoque propuesto supone que, aunque el lugar crítico para la iniciación de la grieta parece ser la superficie del pit, una vez que la grieta se inicia, en la fase de propagación, la zona de mayor concentración de tensiones y deformaciones cambia de acuerdo a medida que la grieta crece debido a la redistribución de tensiones y deformaciones. Es por esto que el modelo supone que la grieta se inicia en la superficie y evoluciona hasta formar una grieta semicircular (Parte 1). Para niveles de tensiones adecuados, la grieta semicircular crecerá hasta alcanzar un valor de longitud crítica dado por las propiedades del material a la fractura (KIC) (Parte 2). El rango máximo de tensiones aplicadas en función del número de ciclos (curvas SN) se ha estimado para diferentes configuraciones (nivel de tensión, longitud inicial de grieta, ubicación en el frente de grieta). El procedimiento se desarrolló por primera vez y se utilizó para evaluar pits profundos (a/c>1), ya que es la configuración más perjudicial.