LIMA, J. B. C. A. Contribuições para otimização estrutural de torres tubulares de aço para turbinas eólicas. 2011, 149 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Civil, Estruturas e Construção Civil) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-09-10T13:59:29Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_jbcalima.pdf: 3218608 bytes, checksum: bb7c862745453e62469ec390dda6a4f2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-09-10T16:27:20Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_jbcalima.pdf: 3218608 bytes, checksum: bb7c862745453e62469ec390dda6a4f2 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-09-10T16:27:20Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_jbcalima.pdf: 3218608 bytes, checksum: bb7c862745453e62469ec390dda6a4f2 (MD5) Previous issue date: 2011 / The main subjects of the globalized world have passed necessarily by issues related to sustainability, clean energy, environment exploration in an ecologically correct way, and technology innovation to maintain a healthy planet. In this context, the wind has been highlighting, especially in the Northeast of Brazil, because of the large wind potential and the characteristics of renewability and complementarily with hydropower energy. The towers represent significant portion of the cost of the system, tends to grow seeking greatest wind speeds and allowing the use of wind turbines with bigger production capacity, emphasizing its importance as a structural element of the system. The main objective of this work is to formulate an optimization model of tubular steel towers, composed of segments in truncated cone. The aim is a minimum weight solution, having outer diameters and plate thicknesses characteristics of each segment as design variables. Constraints related to strength, stability and stiffness are imposed based on Brazilian codes. Constraints related to natural frequency, the limitations of transport and geometry are also required. The nacelle/rotor conjunct is modeled as a rigid mass attached to the top of the tower, without rotation, and the loading acting on the structure includes the weights of the tower and the nacelle/rotor conjunct, the static wind effect on the tower and on rotor blades. The analysis model adopts cantilever beam and employs a formulation for geometric nonlinear finite element method using a C++ program. The optimization model was implemented in MATLAB and due to the discrete nature of the design variables and the discontinuities of the constraint functions and their gradients we use genetic algorithms in the solution. Searches in the neighborhood of the discrete solutions are performed using a gradient based algorithm (fmincon in MATLAB). Applications to several tower heights are made, including comparisons with a cylindrical tower to validate the model. The results are analyzed against others models in the literature. The concepts of rigid and flexible tower project are discussed relaxing their stiffness and frequency constraints. Solutions obtained are analyzed using shell elements of ABAQUS analysis program to check tensions and displacements. / As grandes questões do mundo globalizado têm passado, necessariamente, pelos temas ligados à sustentabilidade, energia limpa, exploração do meio ambiente de forma ecologicamente correta e inovação tecnológica para manter o planeta saudável. Nesse contexto, a energia eólica vem se destacando, principalmente na região Nordeste do Brasil, pelo grande potencial dos ventos e as características de renovabilidade e complementaridade com a energia das hidrelétricas. As torres, que representam parcela significativa do custo do sistema, tendem a crescer buscando ventos com maiores velocidade e permitindo a utilização de turbinas eólicas de maior capacidade de geração, acentuando-se a sua importância como elemento estrutural do sistema. O objetivo geral deste trabalho é formular um modelo de otimização de torres tubulares de aço, composta de segmentos em tronco de cone. Busca-se a solução de peso mínimo, tendo como variáveis de projeto os diâmetros externos e as espessuras de chapa características de cada segmento. Restrições relativas à resistência, à estabilidade e rigidez são impostas com base em normas brasileiras. Restrições relativas à frequência natural, a limitações de transporte e geométricas são também requeridas. O conjunto nacele/rotor é modelado como uma massa rígida fixada no topo da torre, sem rotação, e o carregamento atuante na estrutura inclui os pesos da torre e do conjunto rotor/nacele, o efeito estático da ação do vento sobre a torre e as pás do rotor. A concepção de análise adota modelo de viga engastada na base e livre no topo e emprega uma formulação não linear geométrica pelo Método de Elementos finitos usando um programa em C++. O modelo de otimização foi implementado no MATLAB e, devido à natureza discreta das variáveis de projeto e às descontinuidades de funções de restrição e de suas derivadas, utilizam-se algoritmos genéticos na solução. Buscas na vizinhança das soluções discretas são realizadas usando um algoritmo baseado em informação de gradiente (fmincon do MATLAB). Aplicações para várias alturas de torre são feitas, incluindo comparações com uma torre cilíndrica para validação do modelo. Os resultados são analisados frente aos de outros modelos da literatura. Os conceitos de projeto de torre rígida e flexível são discutidos relaxando-se as restrições de rigidez e de frequência. Soluções obtidas são analisadas usando elementos de casca do programa de análise ABAQUS para verificação de tensões e deslocamentos.

AVELINO JÚNIOR, A. F. Análise da susceptibilidade à corrosão intergranular dos aços: AISI 317 e AISI 317L. 2011. 91 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-30T16:59:55Z No. of bitstreams: 1 2011_dis_afavelinojúnior.pdf: 8133266 bytes, checksum: 8213111f0877aaa4881761354c333bd3 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:51:25Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2011_dis_afavelinojúnior.pdf: 8133266 bytes, checksum: 8213111f0877aaa4881761354c333bd3 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T17:51:25Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2011_dis_afavelinojúnior.pdf: 8133266 bytes, checksum: 8213111f0877aaa4881761354c333bd3 (MD5) Previous issue date: 2011-07-29 / Austenitic stainless steels are known for their higher corrosion resistance and good mechanical properties at high temperatures. However, these steels are susceptible to intergranular corrosion caused by segregation of chromium carbide (M23C6) at grain boundaries. This type of corrosion is caused by the depletion of chromium in the regions adjacent to grain boundaries, making the steel as sensitized. An alternative to reduce this effect is to reduction of the carbon content in solid solution, thus decreasing the formation of carbides at high temperatures. In this work it was evaluated the resistance to sensitization of AISI 317 and AISI 317L steels from the state as received when submitted in the temperature range 400 ° C to 700 º C for different periods of time. It was also investigated a solution annealing temperature appropriate that it could minimize the sensitization effects for the material in the as received condition under the selected conditions of heat treatment. Heat treatments were performed in the time of 1h, 12h, 24h. 72h and 96h at temperatures of 400 °C, 500 ºC, 600 °C and 700 °C. Solution annealing treatments were performed at temperature of 1100ºC for 20, 60 and 240 minutes in both steel and then heat treatments were repeated under conditions where the material presented in the sensitization condition as received. After each treatment a micro structural characterization was held using both a metallurgical and a scanning electron microscope. Tests were performed with Double Loop potenciokinetic reactivation method (DL-EPR) to quantitatively assess the sensitization degree of the samples. The exposure of the samples at a temperature of 700 ° C led to the sensitization, but as received AISI 317L steel was sensitized early in comparison to the AISI 317 steel. The solution anneal heat treatment at 1100ºC was more effective in reducing the sensitization of the AISI 317L steel, showing that the time of 20 minutes is enough to improve their resistance to depletion of chromium. / Os aços inoxidáveis austeníticos são conhecidos pela sua maior resistência à corrosão e boas propriedades mecânicas a altas temperaturas. No entanto estes aços são suscetíveis à corrosão intergranular, causada pela segregação de carboneto de cromo (M23C6) nos contornos de grão. Esse tipo de corrosão é causado pelo empobrecimento de cromo nas regiões adjacentes aos contornos de grão, fazendo com que o aço se caracterize como sensitizado. Uma alternativa para reduzir esse efeito é a redução do teor de carbono em solução sólida, diminuindo assim a formação de carbonetos a elevadas temperaturas. Neste trabalho foi avaliada a resistência à sensitização dos aços AISI 317 e AISI 317L a partir do estado como recebido quando submetido na faixa de temperatura de 400ºC a 700ºC por diferentes períodos de tempo. Foi também estudado um tratamento de solubilização adequado para minimizar os efeitos da sensitização no material como recebido submetido nas condições escolhidas de tratamento térmico. Foram realizados tratamentos térmicos nos tempos de 1h, 12h, 24h, 72h e 96h nas temperaturas de 400ºC, 500ºC, 600ºC e 700ºC. Foram realizados tratamentos de solubilização na temperatura de 1100ºC por 20, 60 e 240 minutos em ambos os aços e em seguida foram repetidos os tratamentos térmicos nas condições onde o material apresentou sensitização na condição como recebido. Após cada tratamento foi realizada uma caracterização microestrutural pelas técnicas de microscopia eletrônica de varredura e microscopia ótica. Foram realizados ensaios de reativação potenciocinética por Double Loop (DL-EPR) para uma avaliação quantitativa do grau de sensitização das amostras. A exposição dos aços na temperatura de 700ºC acarretou a sensitização dos mesmos, porém na condição como recebido, o aço AISI 317L mostrou-se sensitizado mais cedo em comparação ao aço AISI 317. O tratamento térmico de solubilização à 1100ºC foi mais efetivo em reduzir a sensitização do aço AISI 317L, mostrando que o tempo de 20 minutos é suficiente para melhorar sua resistência ao empobrecimento de cromo.

AMARO, L. O. Estudo da resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S31803 ou SAF 2205 submetido a processo de soldagem. 2006. 72 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2006. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T18:25:36Z No. of bitstreams: 1 2006_dis_loamaro.pdf: 5065360 bytes, checksum: cd8a5eb5b5b003484ec6bd7d404097c0 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T18:40:49Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2006_dis_loamaro.pdf: 5065360 bytes, checksum: cd8a5eb5b5b003484ec6bd7d404097c0 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-31T18:40:49Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2006_dis_loamaro.pdf: 5065360 bytes, checksum: cd8a5eb5b5b003484ec6bd7d404097c0 (MD5) Previous issue date: 2006-10-04 / The aim of this work is to study the influence of the welding energy in the corrosion resistance of UNS S31803 or SAF 2205, duplex stainless steel. For this purpose, double loop electrochemical potentiokinetic reactivation and cyclic polarization were the electrochemicaltechniques used to evaluate the susceptibility of the welded steel to intergranular and pitting corrosion, respectively. The microstructure observed using an optical microscope wich also made possible to assess the phase quantification. Hardness measurements were also carried out. The electrochemical results showed that the welded steel is not susceptible to the intergranular. On the other hand, all the welded steel were susceptibles to pitting corrosion wich is rising with the welding energy. Aditionally, the pitting potencial increase with the ferrite content in the welded steel, while the hardness is not strongly influenced by the welding energy / Este trabalho objetiva estudar a influência da energia de soldagem na resistência à corrosão do aço inoxidável duplex UNS S31803 ou SAF 2205. Para isto foi avaliada a susceptibilidade do material soldado à corrosão intergranular e por pite e sua relação com a microestrutura da zona afetada termicamente pelo calor durante o processo de soldagem. Foram também avaliadas a microdureza e a quantificação de fases para correlacioná-los com a microestrutura. As técnicas eletroquímicas utilizadas neste estudo foram a de reativação e a de polarização potenciodinâmica cílcica. A avaliação da microestrutura foi feita por microscopia ótica. A energia dispersiva de raios X foi usada para terminar a composição química do material como recebido. Os resultados mostraram que na faixa de energia utilizada (4 a 18KJcm-1) não houve corrosão intergranular na zona afetada pelo calor. Os testes eletroquímicos e de imersão em FeCl36% mostraram que o material soldado é susceptível a corrosão por pite e que a susceptibilidade é maior com o aumento da energia de soldagem. O potencial de pite aumenta com o percentual de ferrita, enquanto a dureza é pouco influenciada pela energia de soldagem

MENEZES, H. T. F. Influência do resfriamento sub-zero após o envelhecimento na formação de austenita revertida em um aço maraging 350. 2008. 71 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2008. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-03-31T17:44:30Z No. of bitstreams: 1 2008_dis_htfmenezes.pdf: 17349037 bytes, checksum: 6097683587ee8edf0114489ef79135d2 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-08T15:50:46Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2008_dis_htfmenezes.pdf: 17349037 bytes, checksum: 6097683587ee8edf0114489ef79135d2 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-08T15:50:46Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2008_dis_htfmenezes.pdf: 17349037 bytes, checksum: 6097683587ee8edf0114489ef79135d2 (MD5) Previous issue date: 2008-09-29 / Maraging steels are materials of ultra high strength mainly composed of a base quaternary Ni-Co-Mo-Ti which have excellent toughness combined with high mechanical strength being used in war industry, nuclear, aircraft components, pressure vessels up to the sports industry . One of its important applications is in use in hysteresis motors which require materials with characteristics of magnetically soft materials and high mechanical strength. Microdueza tests were performed to determine mechanical properties in different treatment conditions of aging and cooling media. In order to discover the phases present in the material conditions in the various treatment trials were performed by X-ray diffraction as well as analyze the macrotexture through FDOC `s. The microtexture was examined using the technique of EBSD (Electron Diffraction Backscatterig) in order to study the influence of the texture of the austenite in the martensite aging in certain conditions and means of cooling. This thesis is of great importance for the development of new products using maraging steel, because it determines the conditions that provide the mechanical properties as well as the phases and texture present in the material conditions of treatment required. / Os aços maraging são materiais de ultra-alta resistência sendo composto principalmente por uma base quaternária Ni-Co-Mo-Ti que possuem excelente tenacidade aliada com alta resistência mecânica sendo utilizadas na indústria bélica, nuclear, componentes aeronáuticos, vasos de pressão até indústria esportiva. Uma de suas importantes aplicações é na utilização nos motores de histerese os quais necessitam de materiais com características de materiais magneticamente macios e elevada resistência mecânica. Foram realizados ensaios de microdueza para determinar propriedades mecânicas nas diversas condições de tratamento de envelhecimento e meios de resfriamento. Com o objetivo de descobrir as fases presentes no material nas diversas condições de tratamento foram realizadas ensaios por difração de raios-X bem como analisar a macrotextura através de FDOC`s. A microtextura foi analisada através da técnica de EBSD (Electron Backscatterig Diffraction) com o intuito de estudar a influência da textura da austenita na martensita nas determinadas condições de envelhecimento e meios de resfriamento. Esta dissertação é de grande relevância para o desenvolvimento de novos produtos utilizando aços maraging, pois determina as condições que oferecem as propriedades mecânicas, bem como as fases e textura presentes no material nas condições de tratamento requeridas.

GUIMARÃES, R. F. Avaliação do desempenho da soldagem do aço AISI 444 em aplicações de revestimento de torres de destilação. 2004. 60 f. Dissertação (Mestrado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2004. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-04-01T12:22:01Z No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2016-04-07T17:16:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) / Made available in DSpace on 2016-04-07T17:16:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2004_dis_rfguimarães.pdf: 4013983 bytes, checksum: fd73d92004ad2405bedb502529a6a82a (MD5) Previous issue date: 2004-04 / The high sulfur content of oil processed in the refining units attack the "clad" steel AISI 405 or 410S, exposing the structural steel to the corrosive medium. The recovery of the eroded region is made by applying a "lining" of AISI 316L steel. Although steel AISI 316L ensure good corrosion resistance naphthenic, cracks appear in the heat affected zone of the weld (HAZ) after a certain period of operation of the unit, metallurgical problems associated with the HAZ and the efforts of expansion and contraction of conjnto " lining "of the tower and wall. An alternative would be the application of a "lining" of AISI 444 steel having corrosion resistance comparable to the AISI 316L steel and the thermal expansion coefficient closer to the coefficient of the material itself of the tower. However, are not yet known effects on the performance of the steel in the conditions of operation of the tower. In this work we studied the feasibility of applying a "lining" steel AISI 444 for the recovery of the distillation tower to replace the steel AISI 316L. Thus, we evaluated the conditions of embrittlement of AISI 444 in the maximum temperature of the tower (about 400 ° C) and temperature of 475 ° C, by measuring the Brinell hardness and Charpy impact test-V. Specimens of AISI 444 and AISI 316L welded onto steel plates ASTM A516 Gr60 were subjected to thermal fatigue cycles and after each cycle (20 in all), passed an inspection to check for cracks. Soon after it was made microstructural characterization of ZAC. Also samples were taken after the thermal fatigue tests in order to undergo treatment in oil at a temperature of 300 ° C. After treatment in oil, the samples underwent an evaluation in the scanning electron microscope. Were measured masses of the samples before and after treatment in oil to determine the weight loss caused by the corrosive environment. The results indicate that the subjection of the AISI 444 steel to thermal treatment at temperatures 400-475 ° C, causes embrittlement of the same and increasing the temperature of transition ductile brittle to values ​​above 30 ° C but below 60 ° C. The AISI 316L and AISI 444 do not exhibit cracks after the tests and Thermal Fatigue or after treatment in oil. The use of steel AISI 444 may represent a cost savings in the charts of distillation towers since it showed the lowest corrosion rates than steel AISI 316L. / Os elevados teores de enxofre dos petróleos processados nas unidades de refino atacam o “clad” de aço AISI 405 ou 410S, expondo o aço estrutural ao meio corrosivo. A recuperação da região desgastada é feita pela aplicação de um “lining” de aço AISI 316L. Embora o aço AISI 316L garanta uma boa resistência à corrosão naftênica, surgem trincas na zona afetada pelo calor da solda ( ZAC) após um determinado período de operação da unidade, associadas a problemas metalúrgicos na ZAC e aos esforços de dilatação e contração do conjnto “lining” e parede da torre. Uma alternativa seria a aplicação de um “lining” de aço AISI 444 que tem resistência à corrosão comparável à do aço AISI 316L e coeficiente de expansão térmica mais próximo do coeficiente do próprio material da torre. Contudo, ainda não são conhecidos os efeitos sobre o desempenho deste aço nas condições de operação da torre. Assim, neste trabalho estudou-se a viabilidade da aplicação de um “lining” de aço AISI 444 para a recuperação da torre de destilação em substituição ao aço AISI 316L. Para tanto, foram avaliadas as condições de fragilização do aço AISI 444 na temperatura máxima da torre ( em torno de 400ºC) e na temperatura de 475ºC, através da medição da dureza Brinell e do ensaio de impacto Charpy-V. Corpos de prova de aço AISI 444 e AISI 316L soldados sobre chapas de aço ASTM A516 Gr60 foram submetidos a ciclos de Fadiga Térmica e, após cada ciclo (20 ao todo), passaram por uma inspeção para verificar a existência de trincas. Logo após foi feita a caracterização microestrutural da ZAC. Também foram retiradas amostras após os ensaios de Fadiga Térmica para serem submetidas a tratamentos em petróleo na temperatura de 300º C. Após o tratamento em petróleo, as amostras passaram por uma avaliação no microscópio eletrônica de varredura. Foram medidas as massas dos corpos de prova antes e após o tratamento em petróleo para determinar a perda de massa provocada pelo ambiente corrosivo. Os resultados indicam que a submissão do aço AISI 444 ao tratamento térmico, nas temperaturas de 400 a 475ºC, causa a fragilização do mesmo e um aumento da temperatura de transição dúctil frágil para valores acima de 30º C, mas abaixo de 60º C. Os aços AISI 316L e AISI 444 não apresentam trincas após os ensaios de Fadiga Térmica e nem após o tratamento em petróleo. O uso do aço AISI 444 pode representar uma redução nos custos nas paradas das torres de destilação uma vez que este apresentou menores taxas de corrosão que o aço AISI 316L.

MOURA, L. B. Cinética de transformação de fases em novos aços inoxidáveis superferríticos com alto molibdênio. 2015. 172 f. Tese (Doutorado em Ciência de Materiais) – Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2015. / Submitted by Hohana Sanders (hohanasanders@hotmail.com) on 2016-05-11T16:55:07Z No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2016-05-25T17:45:23Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) / Made available in DSpace on 2016-05-25T17:45:23Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_tese_lbmoura.pdf: 13874465 bytes, checksum: 53a0dfeb74222195ac66eefd6e3915ba (MD5) Previous issue date: 2015-12-04 / Previous research on experimental ferritic steel with high Mo content showed that Mo increases the resistance to naphthenic corrosion and sulfur complexes. However, Mo content above 5 wt% favored the formation of deleterious phases and reduced the toughness of the steel. To improve the toughness of these alloys and keep the ferrite phase stable, was added Ni, increased Cr content to 25% and maintained high Mo content. These new alloys belong to a family of steels known as superferritic stainless steels. They were originally developed for use in heat exchangers and marine environments. There is a current trend to use these alloys in the oil industry driving the research on the effect of the increase of Mo content on the microstructure of these steels. The kinetics of phase precipitation in experimental compositions (Fe25%Cr 5-7%Mo 2-4%Ni) with addition of Nb and Ti will be investigated for temperatures from 400 ° C to 900 ° C for different treatment times. In this first stage, Thermo-Calc software was used to determine the temperature stability of the ferritic phase and to identify possible intermetallic phases precipitated at thermodynamic equibrium. The alloys were aged at 400° and 475°C for study the alfa prime phase precipitation and their effects on the mechanical, magnetic and corrosion properties. Isothermal treatments were carried out 600 °C to 900 ° C to study the kinetics of precipitation of intermetallic phases. The microstructural changes on the mechanical and corrosion properties due to variation in composition and heat treatment were studied. The results obtained in the experimental alloys treated at 400° and 475°C indicated an increase in hardness, while wt% of ferrite had decreased, accompanied by increased susceptibility to pitting corrosion, the best performance observed for 5Mo4Ni alloy these conditions. For samples treated 600° to 900°C the 7Mo2Ni alloy showed the smallest amount deleterious phase precipitated and less susceptibility to pitting corrosion. Austenite phase precipitation occurred for the alloys containing 4%Ni treated at 800°C and 900°C. The 7Mo4Ni alloy showed worse performance compared to other experimental alloys in all conditions studied / Pesquisas anteriores sobre aços ferríticos experimentais com alto teor de molibdênio (Mo) constataram que embora o Mo seja responsável por aumentar a resistência à corrosão em meios ricos em ácidos naftênicos e em complexos de enxofre, teores acima de 5% Mo favorecem a formação de fases deletérias e reduzem a tenacidade do aço. Para melhorar a tenacidade dessas ligas, mantendo-se a estabilidade da fase ferrítica, o presente trabalho adicionou níquel (Ni) à composição, elevou o teor de cromo (Cr) para 25% e manteve o elevado teor de Mo. Essas novas ligas pertencem a uma família de aços denominados aços inoxidáveis superferríticos, desenvolvidos inicialmente para uso em trocadores de calor e ambientes marinhos. Este trabalho faz parte de um estudo para adaptar a composição de aços superferríticos comerciais para utilização em plantas petrolíferas que refinam petróleos ricos em compostos de enxofre através do aumento do teor de Mo na liga. A cinética de precipitação de fases em ligas com composições experimentais (Fe25%Cr5-7%Mo2-4%Ni) com adição de nióbio (Nb) e titânio (Ti) foi estudada para temperaturas de 400°C a 900°C em diferentes tempos de tratamento. Foi realizado o estudo termodinâmico das ligas empregando o Thermo-Calc para determinar a temperatura de estabilidade da fase ferrítica e identificar as possíveis fases intermetálicas precipitadas em condições de equilíbrio. As ligas foram envelhecidas a 400° e 475°C para estudar a precipitação da fase alfa linha (α’) e seus efeitos nas propriedades mecânicas, magnéticas e de resistência à corrosão. Foram realizados tratamentos isotérmicos de 600° a 900°C para estudar a cinética de precipitação das fases intermetálicas. As alterações microestruturais, nas propriedades mecânicas e na resistência à corrosão devido a variação da composição e do tratamento térmico foram estudadas. Os resultados obtidos nas ligas experimentais tratadas a 400° e 475°C indicaram aumento na dureza e redução da fase ferrita, acompanhada de aumento da suscetibilidade a corrosão por pite sendo mais crítico a 475°C, com melhor desempenho observado para a liga 5Mo4Ni. Para as amostras tratadas de 600° a 900°C a liga 7Mo2Ni apresentou a menor quantidade de fases deletérias precipitadas e menor suscetibilidade a corrosão por pite. Ocorreu precipitação de austenita para as ligas contendo 4%Ni tratadas a 800°C e 900°C. A liga 7Mo4Ni apresentou pior desempenho comparada às outras ligas experimentais em todas as condições estudadas

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Campus Joinville, Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências Mecânicas, Florianópolis, 2017. / Made available in DSpace on 2017-07-18T04:14:44Z (GMT). No. of bitstreams: 1 346863.pdf: 6479335 bytes, checksum: c4c3acc29f4cb9cf8c3d282364ec12e9 (MD5) Previous issue date: 2017 / A planicidade isenta de ondulações é um requisito essencial aos aços aplicados em painéis longos de produtos da linha branca, móveis e painéis arquitetônicos. Os aços com planicidade restrita caracterizam-se também pela espessura baixa e resistência relativamente elevada, o que os torna um produto siderúrgico peculiar. Os aços laminados a frio recozidos em caixa representam uma opção dentro deste mercado, mas as limitações naturais do processo produtivo tornam o atendimento aos requisitos de planicidade um desafio, principalmente em função das ondulações intermediárias que ocorrem na chapa, as limitações de correção dos laminadores do tipo quadruo e a ausência de aplainamento posterior. Neste contexto, esta dissertação trata da correção de deficiências de planicidade através do desenvolvimento de um método de produção de um aço ABNT NBR 5915 com espessura entre 0,50 e 0,60 mm e largura entre 1100 e 1550 mm, recozido em caixa para aplicação em gabinetes de refrigeradores. Uma formulação matemática foi desenvolvida para estudar a instabilidade plástica correlacionando a deformação e as deficiências de planicidade a partir da teoria de Swift. A metodologia empregada envolveu a introdução de uma ondulação central controlada da ordem de 30 i-units na fase de laminação a frio e a sua correção após o recozimento em caixa no laminador de encruamento. Um lote de 10 bobinas produzidas nestas condições foi avaliado na linha de inspeção e os resultados do experimento foram comparados estatisticamente com o histórico de produção do material. Um estudo da redução da espessura devida a deformação em instabilidade plástica foi conduzido para avaliar as condições de empescoçamento da chapa em função da deficiência de planicidade. Amostras dos testes em linha de produção foram avaliados em laboratório, de modo a conhecer o efeito das ondulações sobre algumas propriedades mecânicas finais da chapa e a sua estrutura cristalina. A avaliação da deformação em instabilidade plástica demonstrou que ondulações superiores a 1000 i-units podem comprometer a espessura e causar o empescoçamento da chapa, no entanto deficiências na planicidade final da ordem de 30 i-units já seriam suficientes para degradar o aspecto do material e impossibilitar a sua aplicação em produtos da linha branca. Os resultados do experimento conduzidos na linha de produção demonstraram que a ondulação central controlada foi eficaz na eliminação das ondulações localizadas, porém a planicidade geral da chapa não experimentou evolução estatisticamente significativa em relação ao material produzido anteriormente. Os ensaios laboratoriais apontaram que não houve variação nas propriedades mecânicas e na morfologia do aço testado. O experimento contribuiu na formulação de um modelo mais refinado do processo produtivo, o qual foi aplicado com sucesso e possibilitou a homologação do material por diversos fabricantes, permanecendo em fornecimento regular com aplicação em painéis de produtos da linha branca e móveis de aço.<br> / Abstract : Buckles-free flatness is an essential requirement for steel applied to long panels of white goods, furniture and architectural panels. The steels with restricted flatness are also characterized by low thickness and relatively high strength, which makes these steel products quite peculiar. Batch annealed cold rolled steels represent an option within this market, although due to some natural limitations of the production processes meeting the flatness requirements are much of a challenge, mainly due to the occurrence of quarter buckles, the limitation of shape correction put up by the 4-high mill stands and the absence of flattener and leveller. This dissertation addresses the correction of flatness deficiencies and proposes the development of a production method for an ABNT NBR 5915 batch annealed steel ranging from 0,50 to 0,60 mm in thickness and a from 1100 to 1550 mm in width, for application in refrigerator cabinets. The selected technique involved the introduction of steady and controlled central buckles of around 30 i-units into the entire coils during cold rolling, and its correction after annealing within the temper mill. A set of ten coils produced under these conditions had its wave height and wavelength measured on the inspection line and the experimental results were statistically compared to that material production records. A theoretical analysis of lack of flatness and true deformation on the instability strains based on Swift´s theory was carried on to evaluate the necking conditions of isotropic and anisotropic steel strips submitted to cold rolling. Samples from the shop floor experiment were taken to the laboratory, in order to know the effect of buckles on some mechanical properties of the plate and its crystalline structure. The evaluation of plastic instability demonstrated that buckles of up to 1000 i-units can compromise the strip thickness and cause the rejection of the coil owing by a necking issue, however flatness flaws of just 30 i-units are able to degrade the appearance of the material and block off its application in appliances and other long panels. Test results from the inspection line demonstrated that the insertion of centre buckles into the cold rolled strip was effective to eliminate the quarter buckles at the finishing line but overall sheet flatness did not experienced statistically significant improvement when compared to the previously produced material. The laboratory tests indicated that there were no change in the main mechanical properties and the morphology of the tested steel as well. This experiment contributed to the formulation of a more refined model of the production process, which was successfully applied and led to several homologations, remaining the restricted flatness coils for long panels in regular supply for white goods and steel furniture customers.

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são aços destinados a diversas aplicações estruturais e apresentam resistência mínima especificada de 550 MPa. Estes aços apresentam baixo teor de carbono e contêm pequenas quantidades de elementos de liga para que possam alcançar a resistência especificada no processo de laminação controlada. Dentre os aços ARBL, destaca-se o S700MC, que pertence à classe dos microligados. É um aço de alta resistência, baixo carbono e baixa liga, sendo que a sua alta resistência deriva do refinamento de grão, transformação de fase e endurecimento por precipitação (precipitados de Ni, Ti e ou V). O processamento deste aço envolve laminação controlada sendo exigidos os seguintes requisitos no produto final: boa soldabilidade, bom comportamento em dobramento, boas propriedades de fadiga e boa tenacidade. Diferentes composições de aços S700MC têm sido desenvolvidas, pois dependendo da composição do aço, os parâmetros de laminação controlada (temperatura final de laminação, temperatura inicial de resfriamento, temperatura final de resfriamento, etc.), para se obter a microestrutura e propriedade mecânica desejada, podem ser diferentes. A microestrutura ferrítica-perlítica convencional dos aços ARBL tem sido substituída nesta classe de aços por microestruturas bainíticas. Muitas vezes a bainita formada é considerada “não-tradicional”, devido à uma mistura de produtos de tranformação, gerando uma certa discussão para a terminologia adequada. Aços com microestrutura bainítica são desejáveis devido ao seu favorável balanço de tenacidade e resistência mecânica mais elevada que nos aços ARBL convencionais. Deste modo, o objetivo deste estudo foi avaliar as microestruturas produzidas (preferencialmente bainíticas) em aços da classe S700MC, desenvolvidos com composições diferentes. Estas microestruturas devem conferir a combinação de propriedades desejada através do controle de parâmetros de tratamento térmico, caracterizando-se as transformações de fase envolvidas. Para alcançar este objetivo, foi aplicada a técnica de dilatometria. Esta técnica é eficaz no estudo das transformações de fase no estado sólido que ocorrem nos aços quando XVIII submetidos a tratamentos térmicos, mostrando a evolução dessas transformações através das mudanças dimensionais do material. Neste trabalho três tipos de aço da classe S700MC foram ensaiados em dilatômetro, aplicando-se dois ciclos térmicos diferentes, com o objetivo de se verificar: a influência da taxa de aquecimento nas temperaturas de transformação de fase, Ac1 e Ac3 (variando a taxa de aquecimento: 1, 10, 50 e 100°C/s) e as transformações de fase ocorridas durante o resfriamento (variando as taxas de resfriamento: 0,2, 1, 5, 10, 25, 50, 100 e 200°C/s). Após os ensaios no dilatômetro foi realizada uma caracterização microestrutural nos corpos-de-prova bem como medições de microdureza. Os materiais apresentaram evolução microestrutural semelhante, porém com formação de morfologias complexas. Os resultados mostraram que determinadas taxas de resfriamento aliadas a outros fatores, desenvolvem microestruturas mais favoráveis à obtenção de alta resistência mecânica. / High strength low alloy (HSLA) steels are intended for various structural applications and have specified minimum strength of 550 MPa. These steels have low carbon content and contain small amounts of alloying elements so that they can reach the strength specified in the process of controlled rolling. Among the HSLA steels, is the S700MC, which belongs to a class of microalloyed. It is a high strength steel and low alloy, where its high strength derives from the grain refinement, phase transformation and precipitation hardening (precipitation of Ni, and Ti or V). The processing of this steel involves controlled rolling, the following requirements being demanded in the final product: good weldability, good behavior in bending, good fatigue properties and good toughness. Different compositions of S700MC steels have been developed, because depending on steel composition, the parameters of controlled rolling (final temperature of rolling, initial temperature of cooling, end temperature of cooling, among others), to obtain the microstructure and mechanical property desired, may be different. The conventional ferritic-pearlitic microstructure of HSLA steels have been replaced in this class of steels for bainitic microstructures. Very often, the bainite formed is classified "non-traditional" due the misture of transformation products, developing a discussion about the correct terminology. Steels with bainitic microstructure, are desirable for their favorable balance of toughness and mechanical strength higher than conventional HSLA steels. Thus, the target of this study was to evaluate the microstructures produced (preferably bainitic) in steels of S700MC grade, developed with different compositions. These microstructures should confer the combination of desired mechanical properties, by controlling the parameters of heat treatment and including characterizing the phase transformations involved. To achieve this goal, we applied the technique of dilatometry. This technique is effective in the study of phase transformations in solid state which occur in steels when submitted to heat treatments, showing the evolution of these changes through the changing dimensions of the material. XX At this work, three kinds of S700MC grade were performed in the dilatometer applying two sets of thermal cycle to analyse: the influence of heating rate on the temperatures of phase transformation, Ac1 and Ac3 (changing the heating rate:, 1, 10, 50 and 100°C/s) and the phase transformations during cooling (changing the cooling rate: 0.2, 1, 5, 10, 25, 50, 100 and 200°C/s). After the tests in the dilatometer, was performed a metallographic characterization of each test piece and microhardness measurements. The materials presented similar microstructural, however with the formation of complex morphologies. The results showed that certain cooling rates combined with other factors develop microstructures more favorable to obtain high mechanical strength.

O presente trabalho aborda uma correlação numérico-experimental dos fatores que podem afetar a temperabilidade de um aço da qualidade ABNT 1045 submetido ao Ensaio Jominy em três temperaturas de austenitização diferentes: 20, 70 e 120°C acima da temperatura crítica Ac3. Tal correlação foi feita a partir do cálculo das taxas de resfriamento obtidas com base na análise térmica do ensaio. Para tal efeito, foram colocados termopares em pontos predefinidos no corpo de prova a fim de obter as curvas de resfriamento. Analises metalográficas e o levantamento do perfil de dureza Jominy (utilizando a Escala Rockwell C) permitiram avaliar a temperabilidade do aço em questão nas três temperaturas de austenitização. Os cálculos entre o percentual de fases presentes a partir da metalografia da microestrutura e ensaios de microdureza Vickers nas fases geraram valores de dureza que foram comparados com os resultados de dureza Rockwell C anteriormente citados. Finalmente, expressões numéricas foram obtidas correlacionando o percentual de fases presentes na microestrutura e o perfil de durezas em função das taxas de resfriamento: % fases = f(T0, posição) 0 e HRC = f(T0, posição) nas três temperaturas de austenitização, permitindo uma estimativa das fases e da dureza ao longo do corpo de prova. Esta correlação permite também observar o comportamento da microestrutura na medida em que a taxa de resfriamento varia durante o ensaio. / This work presents a numerical-experimental correlation of the factors that may affect the hardenability of steel SAE 1045 after the Jominy end quench test in three different austenitizing temperatures: 20, 70 and 120 ° C above the critical temperature Ac3. This correlation was made from the calculation of cooling rates based on thermal analysis of the test. For this purpose, thermocouples were placed at predefined points in the test specimen of evidence in order to obtain the cooling curves. Metallographic analysis and the generation of the hardness profile Jominy (using the Rockwell C scale) allowed to evaluate the hardenability of the steel in question in the three austenitizing temperatures. The calculations of the percentage of phases present from the metallography of the microstructure and microhardness testing applied at the phases estimate allowed global hardness values that were compared with the results of Rockwell C hardness mentioned above. Finally, numerical expressions were obtained by correlating the percentage of phases present in the microstructure and hardness profile depending the cooling rates: % phases = f(T0, position) 0 phases and HRC = f(T0, position) at the three austenitizing temperatures, allowing an estimate of the phases and the hardness along the test specimen. These correlations allowed also to observe the behavior of the microstructure as the cooling rate was varied during the test.

Este trabalho tem por objetivo avaliar a resistência à corrosão-fadiga do aço API 5CT P110 em meio aquoso salino contendo CO2 e H2S e comparar com os resultados de fadiga ao ar, bem como avaliar a sua adequação ao uso nessas condições conforme normas vigentes e revisão da literatura. Esse aço é classificado como sendo do tipo ARBL (alta resistência, baixa liga) e é especificado principalmente para uso em colunas de revestimento (casing) e colunas de produção (tubing) para poços de petróleo e gás. As colunas de revestimento e de produção para poços de petróleo offshore necessitam operar sob altas pressões em profundidades cada vez mais elevadas, necessitando apresentar alta resistência e boa tenacidade para suportar as solicitações de tração, pressão interna, colapso e fadiga ao longo da sua vida útil. Adicionalmente, essas tubulações precisam resistir também à corrosão causada pela fase aquosa produzida juntamente com o petróleo e gás extraídos, os quais podem conter gases agressivos dissolvidos, tais como o CO2 e o H2S, além de espécies agressivas como os íons cloretos. As condições do meio agressivo do ensaio de corrosão-fadiga foram escolhidas para simular condições possíveis de serem encontradas em poços de petróleo e gás offshore. Para atingir estes objetivos foram realizados ensaios de fadiga ao ar e ensaios de corrosão-fadiga utilizando um controle de carga sob flexão a três pontos. Para os ensaios de fadiga ao ar, foi utilizada uma máquina servo-hidráulica, razão de carregamento de 0,1, frequência de 20 Hz e run out de 10 milhões de ciclos. Já os ensaios de corrosão-fadiga foram realizados em um equipamento especial para ensaios de corrosão-fadiga, contendo todo um sistema específico para automação e controle dos ensaios. Para corrosão-fadiga foi utilizada a razão de carregamento de 0,1, frequência de 0,5 Hz e run out de 1 milhão de ciclos. Para os ensaios de corrosão-fadiga foi utilizada uma solução aquosa salina contendo 115.000 ppm de cloretos, previamente desaerada. Dentro da cuba, durante o ensaio, a solução foi saturada com uma mistura gasosa composta de CO2 contendo 10.000 ppm de H2S. A cuba de ensaio foi pressurizada com a mistura gasosa até atingir a pressão atmosférica e a temperatura de ensaio de 50°C. Foram ensaiados oito corpos de prova em fadiga ao ar e seis em corrosão-fadiga. As amostras foram usinadas a partir de um segmento de tubo e foram previamente lixadas para retirar os riscos de usinagem e evitar concentradores de tensão na superfície. Os resultados foram plotados em um mesmo gráfico de amplitude de tensão (Δσ) no eixo das ordenadas e logaritmo do número de ciclos até a fratura no eixo das abscissas para a construção das curvas de Wöhler. O comportamento em corrosão-fadiga apresentou uma redução significativa na vida em fadiga em relação à fadiga ao ar, demonstrando a forte agressividade do meio causada principalmente pela presença do H2S. Desse modo, este trabalho apresenta resultados indicando uma grande queda no desempenho em fadiga do aço API 5CT P110 frente a meios contendo H2S na produção de óleo e gás, principalmente associado ao mecanismo de trincamento sob tensão em presença de sulfeto (sulfide stress cracking). / Casing and tubing for offshore wells in the petroleum and natural gas industries are subjected to high pressures under increasing well depths, so they increasingly require high strength and good toughness in order to support the tensile stresses, internal pressure, collapse and fatigue during the predicted lifetime. Additionally, these casing and tubing need to support the corrosion caused by the aqueous phase produced together with the petroleum and gas extracted that may also contain aggressive dissolved gases such as CO2 and H2S and even aggressive species such as chloride ions. Thus, this work aims to determine and compare the fatigue and corrosion fatigue behavior of the API 5CT P110 steel in the presence of water with high chloride content containing CO2 and 10.000 ppm of H2S and evaluate the fitness for purpose in this environment based on current standards and literature review. This steel is classified as a high strength low alloy steel (HSLA) and is specified for use as casing and tubing for wells in the petroleum and natural gas industries. Fatigue and corrosion fatigue tests were performed in air and in aggressive environment. The experiments were conducted using three point bend test and a frequency of 20 Hz in air and 0,5 Hz in aggressive environment. All final data are presented on a Wöhler curve. The corrosion fatigue behavior showed a significant reduction in fatigue life compared to fatigue in air, demonstrating the strong aggressiveness of the environment mainly caused by the H2S presence. Thereby, this work presents results indicating a large decrease in fatigue performance of API 5CT P110 steel facing H2S containing environments in oil and gas production, mainly associated with the mechanism of sulfide stress cracking.