Adesivos estruturais baseados em epóxi na indústria petroquímica: uma revisão

Abstract

One of the major problems faced by the petrochemical industry is the low durability of material joints, mostly metallic, caused by exposure to environmental conditions considered aggressive, such as ultraviolet (UV) radiation, temperature variations and high levels of humidity and salinity. As a result of this exposure, there is a weakening of the joints through the deterioration of the mechanical properties, both of components such as screws and rivets, and of the weld beads, considered conventional techniques in this sector of the chemical industry. Within this context, structural adhesives appear as an alternative in the union of these materials, promoting greater durability and predictability in the detection of fractures before reaching critical levels, compromising the structural integrity of the intended application. The objective of this work is to carry out a literature review analyzing the changes in the mechanical properties of joints of different types of materials through the use of structural adhesives based on epoxy to the detriment of the use of conventional techniques. From studies available in the literature, analyze the information considered useful to optimize the use of this technology in the petrochemical industry. Among the studies, analyze the main efforts suffered by the joints in applications within this industry through different test methods, such as lap shear test, DBC and ENF tests in the evaluation of the interlaminar fracture toughness in modes I and II, peel resistance test, or peel test, in addition to analysis with dynamic efforts involving temperature variation, such as dynamic-mechanical analysis (DMA), always evaluating the effect of aging caused by exposure to working conditions on the properties of the assessed joints. Studies available in the literature indicate that many other factors influence the durability of the joints, such as the design and selection of the most suitable materials for the application. The in-depth study of joints with structural epoxy adhesive can provide relevant information for the development of optimized joints, capable of promoting the use of this technology in critical applications, replacing conventional joining techniques.

Um dos grandes problemas enfrentados pela indústria petroquímica é a baixa durabilidade das juntas de materiais, majoritariamente metálicos, causadas pela exposição a condições ambientais consideradas agressivas, como a radiação ultravioleta (UV), variações de temperatura e altos níveis de umidade e salinidade. Como resultado dessa exposição, a fragilização das uniões ocorre através da deterioração das propriedades mecânicas, tanto de componentes como parafusos e rebites, quanto dos cordões de solda, consideradas técnicas convencionais neste setor da indústria química. Dentro desse contexto, os adesivos estruturais surgem como uma alternativa para a união de materiais a fim de promover uma maior durabilidade e previsibilidade na detecção de fraturas antes de alcançarem níveis críticos que comprometem a integridade estrutural da aplicação a qual se destina. O objetivo deste trabalho é realizar uma revisão da literatura analisando as alterações nas propriedades mecânicas das juntas de diversos tipos de materiais por meio do uso dos adesivos estruturais a base de epóxi em detrimento ao uso das técnicas convencionais. A partir de estudos disponíveis na literatura, analisar as informações consideradas úteis para otimizar o uso desta tecnologia na indústria petroquímica. Dentre os estudos, os principais esforços sofridos pelas juntas nas aplicações dentro desta indústria foram avaliados por meio de diferentes métodos de teste, como o ensaio de cisalhamento (lap shear test), ensaios de DBC (Double Cantilever Beam) e ENF (End Notched Flexure) na avaliação da tenacidade a fratura interlaminar nos modos I e II, ensaio da resistência ao descolamento (peel test). Além de analisar os esforços dinâmicos e a variação de temperatura por meio da análise dinâmico-mecânica (DMA), sempre avaliando o efeito do envelhecimento causado pela exposição às condições de trabalho nas propriedades das juntas avaliadas. Estudos disponíveis na literatura indicam que fatores como o design e a seleção dos materiais influenciam na durabilidade das juntas. O estudo aprofundado das juntas com adesivo estrutural baseado em epóxi fornece informações relevantes para o desenvolvimento de juntas otimizadas que permitem sua utilização em aplicações críticas, substituindo as técnicas de união convencionais