A explosão de um cilindro de pasteurização por alta pressão (HPP) a 6.000 bar revelou uma fratura frágil no aço forjado. O contato constante com sucos ácidos (pH baixo) gerou picadas que atuaram como concentradores de tensões. O pipeline 3D combinou escaneamento com RealityCapture, inspeção no GOM Inspect e simulação no Ansys para validar a hipótese de fadiga por corrosão sob cargas cíclicas extremas.
Malha, curvas S-N e mapas de vida útil no Ansys Mechanical 🔧
O cilindro foi modelado no Ansys Mechanical com uma malha hexaédrica refinada na zona da trinca (tamanho do elemento de 0,5 mm). A carga cíclica foi aplicada como pressão interna variável de 0 a 600 MPa (6.000 bar) em 10.000 ciclos. Curvas S-N modificadas para aço forjado em ambiente ácido foram introduzidas, reduzindo o limite de fadiga em 30% em relação ao material base. Os mapas de vida útil mostraram uma concentração de dano na região corroída, com uma vida estimada de 8.500 ciclos antes da fratura instável. A validação no GOM Inspect confirmou que a morfologia da superfície de fratura coincidia com o padrão de crescimento de trinca simulado (início na picada e propagação radial).
Lições forenses para o projeto de equipamentos HPP 🧠
Este caso demonstra que a simulação de fadiga no Ansys não pode ignorar o ambiente corrosivo. A combinação do GOM Inspect (para capturar a geometria real da trinca) e do Ansys (para prever sua evolução) permite estabelecer limites de inspeção mais seguros. Para projetos futuros, recomenda-se aplicar revestimentos passivantes e reduzir o ciclo de pressão máxima na presença de ácidos, ou então utilizar aços com maior resistência à corrosão por picada.
Como modelar no Ansys a transição de uma trinca por fadiga para uma fratura frágil em aço forjado sob condições de corrosão a 6000 bar em um cilindro HPP
(PS: A fadiga dos materiais é como a sua depois de 10 horas de simulação.)