A possibilidade da utilização de sistemas eficientes para inspeção tem despertado o interesse da indústria. Isto porque descontinuidades com diferentes geometrias e orientações podem surgir em um componente durante sua fabricação ou durante seu funcionamento, podendo ocasionar uma falha catastrófica no material, gerando prejuízos à empresa. Métodos tradicionais como o ensaio radiográfico e o ensaio manual por ultra-som não garantem uma inspeção totalmente confiável, devido a suas limitações, principalmente, na monitoração e no dimensionamento destes defeitos. Assim, este trabalho apresenta a técnica TOFD como uma ferramenta eficiente na determinação da profundidade de refletores artificiais usinados em blocos de aço SAE 1022. Visando o desenvolvimento de metodologias que facilitem a compreensão da técnica, este trabalho serve de referência para aplicações mais avançadas, como por exemplo, o monitoramento do crescimento de trincas em serviço e a inspeção de materiais soldados. Quatro corpos de provas com espessuras de, aproximadamente, 25mm, apresentando diferentes geometrias e profundidades de entalhes, foram confeccionados. Fatores como o ângulo da sapata, freqüência e separação dos cabeçotes são determinantes para se alcançar a variação ideal para cada tipo de defeito. Os resultados mostram que tanto para defeitos aflorando na superfície de varredura quanto para defeitos aflorando na superfície oposta, o dimensionamento pode ser bem preciso, se a variação adequada para cada caso for selecionada. Além disso, para a análise de defeitos esféricos internos, é possível obter um erro experimental dentro do tolerável para todas as profundidades dimensionadas. / The possibility of the use of efficient systems for inspection has attracted the interest of industry. This is because discontinuities with different geometries and orientations may arise in a component during its manufacture or in service and may cause a catastrophic failure in the material, generating damage to the company. Traditionals methods as radiographic test and ultrasound manual test does not guarantee an inspection totally reliable, because of theirs limitations, mainly, in the monitoring and in the sizing of this defects. Then, this work to present TOFD technique as an efficient tool to determine the height of artificials reflectors machined in samples of SAE 1022 steel. To develop methodologies to facilitate the understanding of the technique, this work serves as a reference for more advanced applications, for example, the monitoring of cracks growth in service and the inspection of welded materials. Four samples with thickness around 25mm, having different notches geometries and heights were made. Factors as shoe angle, frequency and probe separation are determinants to reach ideal variation for each defect type. Results show that as for notches breaking in the surface inspected as for notches breaking in the inside surface, opposite the scanned surface, sizing can be precise, if the correct variation was chosen. Besides, for spherical defects inside the material it is possible to obtain an experimental error tolerable for all heights sized.

Este trabalho possui como objetivo a realização da simulação numérica do escoamento no interior de um modelo físico da estação de refino secundário Rurhstal-Heraeus (RH). Buscase estabelecer uma metodologia que, utilizando as ferramentas da fluidodinâmica computacional, reproduza as principais características de tal escoamento, especialmente a taxa de circulação e a distribuição de gás na perna de subida. A literatura sobre a modelagem do RH, tanto experimental quanto matemática, é revisada e comentada, com destaque para os principais desafios na simulação dos escoamentos multifásicos. Na simulação do escoamento, foi avaliada a influência de três aspectos da modelagem numérica: modelo de turbulência (modelos k-ε e k-ω), coeficiente de arrastos (modelos de Ishii-Zuber e Grace) e forças de nãoarrasto (massa virtual, sustentação e dispersão turbulenta). O escoamento é solucionado para diversas combinações de tais modelos e seus resultados são comparados com dados da literatura. Dessa comparação concluiu-se que a solução numérica é altamente dependente do modelo de turbulência - foram verificadas grandes alterações na distribuição de gás na perna de subida. O emprego do modelo k-ε mostrou proporcionou maior concordância com o experimento. Em contraste, as alterações na solução numérica em função de diferenças no coeficiente de arrasto e presença de forças de não-arrasto foram pouco significativas. Em todos os casos simulados, a taxa de circulação calculada numericamente diferiu dos dados experimentais. Observou-se o fenômeno de saturação de tal taxa, mas, no entanto, acredita-se que o mecanismo visto na solução numérica e no experimental possuam naturezas distintas. / The purpose of the present work is to evaluate the numerical simulation of the flow in a physical model of secondary refining station Rurhstal-Heraeus (RH). Employing computational fluid dynamics tools, a set of methods is sought in order to reproduce the main features of such flow, focusing mainly the circulation rate and the gas holdup in the upleg. Both physical and mathematical modeling literature are reviewed and commented, highlighting the main challenges of multiphase flow modeling. The effects of three aspects of numerical simulation are weighted: turbulence modeling (k-ε and k-ω models), drag force coefficient (Ishii-Zuber and Grace models) and non-drag forces (virtual mass, lift and turbulent dispersion). The flow is solved using several combinations of those models and the results are subjected to comparison with experimental data. From this comparison, it is verified a major dependence between the numerical solution and the turbulence model adopted - remarkable differences were observed on the gas holdup in the upleg. The employment of k-ε model shown better agreement with experimental data. The influence of different drag coefficients and action of non-drag forces was by far less important. In every numerically solved flow condition, the circulation rate was in disagreement with the experimental data. The saturation behavior has been observed in the numerical solution, although in a diverse fashion of the physical model.

No desenvolvimento de aços de superior usinabilidade e propriedades mecânicas existe a necessidade de aprofundar o entendimento dos fenômenos de formação de inclusões não-metálicas. As inclusões, quando não controladas, deterioram as propriedades mecânicas e metalúrgicas dos aços. O presente trabalho tem como objetivo geral o estudo experimental e termodinâmico da modificação de inclusões durante o tratamento com cálcio para os aços SAE 1141 e SAE 8620. A metodologia consistiu de: a) realizar a caracterização do aço e inclusões não-metálicas em amostras coletadas em um distribuidor de LC de uma aciaria elétrica; b) estudo termodinâmico computacional; c) experimentos em forno resistivo de laboratório. Foram utilizadas duas abordagens no estudo termodinâmico. A combinação delas permitiu um estudo mais completo da formação das inclusões de óxidos e sulfetos. No geral, pode-se observar uma boa concordância entre os resultados simulados via FactSage e aqueles obtidos por análise de MEV/EDS, principalmente para os experimentos com teores de Al2O3 mais elevados nas inclusões. Quanto aos objetivos propostos, pode-se concluir que: 1) Adaptaram-se com sucesso as metodologias apresentadas pela literatura no estudo de formação e modificação de inclusões pelo cálcio para os aços SAE 1141 e SAE 8620. 2) Obteve-se o perfil inclusionário para os aços SAE 1141 e SAE 8620 tratados com cálcio, tanto de amostras obtidas na planta quanto de amostras obtidas em laboratório. Além disso, os resultados obtidos através de termodinâmica computacional foram validados com os resultados via MEV/EDS. 3) Foi possível estabelecer um estudo termodinâmico para fornecer o equilíbrio de fases formadas nas inclusões, para as condições de tempo de processo, composição química e temperatura dos aços SAE 1141 e SAE 8620. 4) Foi possível verificar que o sistema atinge o equilíbrio termodinâmico em até 01 minuto após a adição de CaSi nos experimentos em laboratório dos aços SAE 1141 e SAE 8620. Para as condições experimentais adotadas, não se observou a influência de mecanismos cinéticos na formação e modificação de inclusões. / In the development of steels of superior machinability and mechanical properties there is a need to deepen the understanding of the phenomena of non-metallic inclusion formation. The inclusions, when not controlled, are detrimental for the mechanical and metallurgical properties of steels. The present work aims at the experimental and thermodynamic study of inclusion modification during calcium treatment for SAE 1141 and SAE 8620 steels. The methodology consisted of: a) to carry out characterization of steel and non-metallic inclusions in samples collected in a continuous casting tundish of electric steelmaking; b) a computational thermodynamic study; c) experiments in laboratory resistive furnace. Two approaches were used in the thermodynamic study. The combination of these approaches allowed a more complete study of the oxide and sulphide inclusion formation. In general, a good agreement can be seen between the results simulated by FactSage and those obtained by SEM/EDX analysis, mainly for the experiments with higher Al2O3 contents in inclusions. Concerning the proposed aims, it can be concluded that: 1) The methodologies presented by the literature adapted successfully to the study of formation and modification of inclusions by calcium for the SAE 1141 and SAE 8620 steels. 2) The inclusionary profile for the SAE 1141 and SAE 8620 steels treated by calcium was obtained, considering samples in laboratory and steelmaking facilities. Furthermore, the obtained results through computational thermodynamics were validated with the results by SEM/EDX. 3) It was possible to establish a thermodynamic study to provide the equilibrium of phases formed in the inclusions, to the process time conditions, chemical composition and temperature of SAE 1141 and SAE 8620 steels. 4) It was possible to verify that the system reached the thermodynamic equilibrium in about 01 min after CaSi alloying in laboratory experiments of SAE 1141 and SAE 8620 steels. For the adopted experimental conditions, the influence of kinetics mechanisms in inclusion formation and modification was not observed.

Os aços inoxidáveis superduplex são indicados para uso em ambientes com alto teor de cloreto, como encontrados na indústria de petróleo e gás, onde se exige materiais que aliem boa resistência mecânica e excelente resistência à corrosão. No entanto, a soldagem inadequada destes materiais pode provocar a precipitação de fases indesejáveis que acarretam perda de tenacidade. Este trabalho tem como objetivo avaliar a tenacidade do aço inoxidável superduplex UNS S32760 soldado pelo processo GMAW, empregando transferência do metal por curto-Circuito controlado na raiz e pulsada nos passes de enchimento e acabamento, sob três diferentes misturas gasosas. Foi realizada a quantificação de fases (contagem de ferrita/austenita), por microscopia de luz, e avaliação da tenacidade por meio de ensaio Charpy. Os resultados obtidos mostraram que, apesar do seu uso ainda estar bastante incipiente na indústria, a soldagem pelo processo GMAW na versão não convencional tem condições de gerar juntas soldadas com qualidade e produtividade superiores ou equivalentes aos processos comumente adotados na soldagem desse material (GTAW, SMAW, FCAW). / The super duplex stainless steels are indicated for use in environments with high levels of chloride, as found in oil and gas industry, which requires materials that combine good mechanical strength and excellent corrosion resistance. However, the inadequate welding of these materials can cause the precipitation of undesirable phases that causes loss of toughness. This work aimed to evaluate the toughness of super duplex stainless steel UNS S32760 welded for GMAW process, using metal transfer by short-circuit controlled in root pass and pulsed in the filling and finishing pass under three different gas mixtures. It was performed to quantify phases (counting the ferrite / austenite), by optical microscopy, and evaluation of toughness by Charpy test. The results showed that, despite its use is still fairly nascent industry, the GMAW welding process in the no conventional version is able to produce welded joints with quality and productivity higher or equivalent to welding processes commonly used in such material (GTAW, SMAW, FCAW).

Este trabalho tem como objetivo principal otimizar o ajuste do equipamento de correntes parasitas para aumentar a confiabilidade de separação de diferentes composições químicas de aço. Para atingir este objetivo foram realizados experimentos utilizando o aparelho de correntes parasitas - MAGNATEST D - sendo avaliado três diferentes variáveis do processo: frequência de teste, fator de enchimento e avaliação por harmônica. Foram empregadas frequências de ensaio 2, 4, 8, 16, 32 e 64 Hz, fatores de enchimento de 40% e 18%, as harmônicas utilizadas foram de 1a e 3a ordem. As amostras do teste foram barras de 63,50mm de diâmetro com 6 metros de comprimento e composições químicas SAE 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140 isentas de qualquer tratamento térmico. Os resultados demonstraram a possibilidade de separar os materiais, onde obtivemos mais de 96% de acerto de separação sem erros falsos para frequência 4 Hz e harmônica de 1a ordem. O fator de enchimento teve pouca influência nos resultados, indicando que com 40% é mais confiável devido a não indicação de erros falsos. / The aim of this work was to find the optimal parameters for Eddy Current equipment to detect different grades of steel thus improving the reliability for this application. The eddy current equipment utilized was a MAGNATEST D. Three different process parameters were evaluated: frequency, fill factor and harmonic analysis. Frequency varied form 2, 4, 8, 16, 32 and 64 Hz, fill factor ranged from 40% and 18%, and 1st and 3rd harmonic were used. The samples were steels bars with 63,50mm diameter, 6 meters in length in six SAE steel grades: 1020, 8620, 4320, 8640, 1045 e 4140, without heat treatments. The results have shown the possibility of separating the materials, with more than 96% of success of separation without false errors for frequencies 4 Hz and harmonic of the 1st order. The fill factor had little influence on results, with 40% being more reliable due to no indication of false errors.

Este trabalho tem por objetivo definir a sistemática da correta detecção de indicações de inclusões do tipo sulfeto no aço 15V45 durante a inspeção por ultrassom (US) em linha automática, de forma a garantir uma inspeção confiável, detectando as inclusões existentes com a mínima incidência de indicações falsas. Para atingir o objetivo, os sulfetos foram identificados através da realização do ensaio por ultrassom (US) manual e, por amostragem, foram analisadas as morfologias destas inclusões encontradas via técnica de microscopia eletrônica de varredura (MEV) para conhecer sua distribuição, visando a definição de testes no equipamento automático. As inclusões do tipo sulfeto são descontinuidades de difícil detecção devido a sua morfologia, semelhante a pequenas trincas ramificadas. Como metodologia para garantir o melhor ajuste do US automático, foi realizado um brainstorming de onde surgiram as variáveis com maior impacto na detecção das descontinuidades. Estas variáveis foram computadas e analisadas em um Diagrama de Ishikawa, a partir do qual foram identificados alguns parâmetros do equipamento influentes na falha de detecção das descontinuidades, tais como, rotação, taxa de repetição de pulso, curva de correção altura distância, bem como foram ajustadas as rotinas de limpeza e manutenção. Por fim, foi realizado um estudo de Planejamento de Experimentos para testar estas variáveis e foi elaborado o Plano de Ação. Com o direcionamento correto de todas as ações propostas, a meta do trabalho é garantir uma detecção mais assertiva, buscando (i) evitar a alta incidência de indicações falsas, conhecendo a possibilidade de que o problema não seja eliminado, mas minimizado, principalmente devido a ruídos e vibrações existentes no processo e (ii) reduzir ao máximo a falha na detecção dos defeitos, conhecendo as limitações do equipamento automático e dos defeitos existentes, respectivamente em relação à confiabilidade e à morfologia. / This work aims to define a methodology for the correct detection of the sulfide type inclusions in 15V45 steel during the inline ultrasound (US) inspection to ensure a reliable test, detecting the existing discontinuities with the minimum incidence of false indications. To achieve this purpose, the sulfides were first identified through portable ultrasound (US) inspection. Then, some samples were analyzed by scanning electron microscopy (SEM) technique to evaluate the morphology and the distribution of these discontinuities in order to define the tests parameters for the automated equipment. The difficulty of detection of sulfide inclusions by inline US is due to their morphology, that is similar to branch and discontinuous small cracks. As a methodology to ensure the best online US parameters, brainstorming was used to identify the variables with greater impact in the discontinuities detection. These variables were computed and analyzed in a Ishikawa diagram, in wich influential parameters of the equipment failure in the discontinuities detection were identified, such as rotation, pulse repetition rate, time distance curve correction, as well as some cleaning and maintenance routine adjustments. Finally, a design of experiments study was conducted to test these variables, resulting in an Action Plan. With the proper guidance of all proposed actions, the aim of this work is to guarantee a more assertive discontinuities detection, seeking to (i) avoid the high incidence of false indications, knowing the possibility that the problem will not be eliminated, but minimized, mainly due to the process noise and vibration (ii) reduce the discontinuities misdetection, knowing the limitations of the automated equipment and the discontinuities morphology, with the single goal of ensuring customer satisfaction.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica / Made available in DSpace on 2013-07-16T03:06:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 250101.pdf: 6144172 bytes, checksum: 2dc8f6473312a4a00723ee74c485294a (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. / Made available in DSpace on 2012-10-22T11:26:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 232780.pdf: 4828694 bytes, checksum: 4b607b57074449657e7d3d8c8ae5c395 (MD5) / Durante uma parada geral para manutenção de uma planta industrial de MVC (mono-cloreto de vinila) foi constatada falha passante em uma solda de manutenção antiga de junção de um trecho de tubo mais novo com tubos originais do forno de EDC (dicloroetano) - todos de aço inoxidável austenítico ASME SA-213 TP 347H, estabilizável ao Nióbio. Na análise da falha e do conjunto de seus fatores influentes foi identificada a densidade do aspecto metalúrgico no favorecimento da ocorrência da Corrosão Intergranular - CIG, fundamentalmente quanto à sua intensificação na região das soldas (causa principal da mesma). Soldas teste executadas sob condições controladas em laboratório, porém simulando aplicação real em campo, permitiram a avaliação dos efeitos das mesmas na microestrutura e nas propriedades mecânicas e físico-químicas do aço TP 347H, particularmente sua resistência à CIG na margem da solda. Aspectos dos processos de soldagem e aporte de energia empregados e desejados foram avaliados. Estudou-se, portanto, a fenomenologia envolvida e definiu-se então, de forma consistente, procedimentos de soldagem adequados à execução numa parada de manutenção de uma unidade industrial de grande porte e capazes de prevenir falhas resultantes de CIG localizada e intensa na região de influência das soldas (corrosão "gume de faca") nestes materiais. Consolida-se também um aprendizado julgado importante para a comunidade técnica em geral quanto à soldagem deste material e seus similares. During a MVC (vinil mono-chloride) industrial plant maintenance turnaround, a cross section weld failure was evidenced in an old maintenance junction of an stretch nipple of new tube with original tubes of the EDC (dicloroethane) pyrolysis furnace - all of them in austenitic stainless steel ASME SA-213 TP 347H, Columbium (Niobium) stabilized. During the root cause failure analysis and the set of its influential factors, it was identified the density of the metallurgic aspect in aiding the occurrence of Intergranular Corrosion - IGC, and basically its intensification in the welds neighborhood (main root cause). Lab Test Welds were performed under controlled and monitored conditions, despite its field execution simulation, allowing the assessment of its effects on the stainless steel TP 347H microstructure and mechanical and physical-chemical properties, specially its resistance to weld margin IGC. Applied and desired welding processes and heat input aspects were carefully addressed. The involved phenomenology was studied and adequate welding procedures were defined, in a consistent way, suitable do be performed during a maintenance turnaround of a large industrial unit and capable to prevent future localized and intense IGC in these material welds ("Knife line attack" Corrosion). As a co-product there was a relevant learning related to the welding of this material and its similar, considered to be useful for the technical community.

Made available in DSpace on 2008-05-13T13:16:54Z (GMT). No. of bitstreams: 0 Previous issue date: 1984-12-19

ANDRADE, T. C. Desenvolvimento e análise de técnicas de soldagem de reparos com deposição em dupla camada de aços inoxidáveis AWS ER309L e AWS ER347 aplicados sobre aços estruturais 2,25Cr-1Mo e 2,25Cr-1Mo-0,25V. 2016. 127 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2016. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-07-08T18:57:07Z No. of bitstreams: 1 2016_dis_tcandrade.pdf: 5081181 bytes, checksum: a2b59641b1ab8258dcf0ed117d7efd1a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-07-12T13:49:37Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_dis_tcandrade.pdf: 5081181 bytes, checksum: a2b59641b1ab8258dcf0ed117d7efd1a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-07-12T13:49:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_dis_tcandrade.pdf: 5081181 bytes, checksum: a2b59641b1ab8258dcf0ed117d7efd1a (MD5) Previous issue date: 2016-02-22 / The right choice of welding processes and parameters for a specification of a welding procedure for the manufacture or repair is an essential factor and can represent the success or the failure of overlay metallic components. Depending on the application, it is necessary that the material and also the weld region have suitable specific properties for requests from operating conditions of these components such as high stresses and high temperatures. This work aims to contribute to a study for the development and evaluation of techniques of welding overlay without post-weld heat treatment (PWHT) with AWS ER 309L and AWS ER 347 austenitic stainless steels for repair of 2,25Cr-1Mo (ASTM A387 Gr 22) and 2,25Cr-1Mo-0.25V (ASTM A832 Gr. 22V) structural steel plates. The base metals (2,25Cr-1Mo and 2,25Cr-1Mo-0.25V) and filler metal (AWS ER 309L and AWS ER 347) were characterized and evaluated chemical composition, microstructure and hardness tests. The preliminary welding was performed with a factorial planning analyzing shielding gas, filler metal, energy technique, welding heat input and arc waving. In this step, the welding were made in single weld bead with preheating at 175 C. Specimens were taken from the central region of the weld and analyzed by hardness and microstructure criteria for establishment the Decision Diagrams. The analysis of these diagrams show the main parameters that could result in good overlays and the overlay welding was performed according to the choice of these parameters. The results shown that the welding performed using the temper bead technique aiming to refining tempering the GGHAZ first layer was possible to improve the properties of that region. For 2,25Cr-1Mo steel the temper bead technique gave hardness below 250 HV in the HAZ of this material and for 2,25Cr-1Mo-0,25V steel the results did not meet the maximum hardness established by standard, but still there was an intense refining and tempering. / A escolha correta de processos e parâmetros de soldagem para uma especificação de um procedimento de soldagem para fabricação ou reparo é um fator imprescindível e pode representar o sucesso ou o fracasso de um revestimento de componentes metálicos. Dependendo da aplicação, é necessário que o material e também a região da solda tenham propriedades específicas, adequadas para as solicitações decorrentes das condições operacionais destes componentes, tais como altas tensões e temperaturas elevadas. Diante do exposto, este trabalho pretende contribuir com um estudo para o desenvolvimento e avaliação de técnicas de soldagem em dupla camada com aços inoxidáveis austeníticos AWS ER 309L e AWS ER 347 para reparo de chapas de aços estruturais 2,25Cr-1Mo (ASTM A387 Gr 22) e 2,25Cr-1Mo-0,25V (ASTM A832 Gr. 22V) visando a redução de dureza e o refino de grão na ZAC. Os metais de base (2,25Cr-1Mo e 2,25Cr-1Mo-0,25V) e de adição (AWS ER 309L e AWS ER 347) foram caracterizados e avaliados por meio de análises químicas, microestrutura e ensaios de dureza e de microdureza. A soldagem preliminar foi realizada com um planejamento de fatorial completo analisando gás de proteção, metal de adição, técnica da energia, energia de soldagem e técnica de oscilação. Nesta etapa, a soldagem foi feita em simples deposição com pré-aquecimento de 175 C. Foram retirados corpos de prova da seção transversal e analisados pelos critérios de dureza e microestrutura para a montagem dos diagramas de decisão. A análise destes diagramas mostrou os principais parâmetros que poderiam resultar em bons revestimentos e a etapa de soldagem de revestimento foi realizada segundo a escolha destes parâmetros. Os resultados mostraram que é possível a realização da soldagem com a técnica da dupla camada para o refino e revenimento da ZACGG da primeira camada, melhorando as propriedades dessa região. Para o aço 2,25Cr-1Mo a técnica da dupla camada obteve durezas abaixo de 250 HV na ZAC deste material e para o aço com adição de vanádio os resultados encontrados não atenderam a dureza máxima estabelecida por norma mas ainda sim houve um intenso refino e revenimento na amostra soldada com aplicação da técnica da dupla camada.