Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6243.pdf: 18142395 bytes, checksum: 97db798d226a0777a207cf83fc5a4e14 (MD5) Previous issue date: 2014-06-27 / Financiadora de Estudos e Projetos / In this work was studied the influence of interpass time on the recrystallizationprecipitation interaction occurring during the thermomechanical processing of ISO 5832-9 austenitic stainless steel, which has high contents of niobium (0.28%) and nitrogen (0.35%). The simulation of the industrial processing was carried out through hot torsion testing with multiple deformations in continuous cooling, in which the interpass time ranged between 5 and 50 s. The obtained plastic flow curves showed that shortest interpass times lead to increased levels of stress during straining and that the non-recrystallization temperature for this steel is close to 1100°C. The microstructural evolution was investigated by interrupting the tests on certain deformations before and after Tnr, and for this it was used the microscopy techniques of optical, transmission electron and scanning electron associated with electron backscattered diffraction. Small interpass times resulted in a larger volume fraction of small precipitates (< 50 nm) and smaller grain sizes. It was observed that dynamic recrystallization also occurs, and that these smaller precipitates were effective in pinning grain boundaries and dislocations (continue...). / No presente trabalho foi avaliada a influência do tempo entre passes na interação recristalização-precipitação durante o processamento termomecânico de um aço inoxidável austenítico com altos teores de nióbio (0,28%) e nitrogênio (0,35%), o ISO 5832-9. A simulação do processamento industrial foi realizada por meio de ensaios de torção a quente com múltiplas deformações em resfriamento contínuo e com tempo entre passes variando entre 5 e 50 s. As curvas de escoamento plástico obtidas mostraram que menores tempos entre passes conduzem ao aumento dos níveis de tensão durante a deformação e que a temperatura de não recristalização deste aço está próxima de 1100°C. Investigou-se a evolução microestrutural interrompendo os testes em determinadas deformações antes e depois da Tnr e para tal foram utilizadas técnicas de microscopia ótica, eletrônica de transmissão e eletrônica de varredura associada com difração de elétrons retroespalhados. Tempos entre passes menores produziram maiores porcentagens de precipitados pequenos (< 50 nm) e tamanhos de grãos menores. Foi observado que a recristalização dinâmica também acontece e que estes precipitados menores foram eficientes no ancoramento dos contornos de grãos e discordâncias (continua...).

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:10:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6680.pdf: 8910629 bytes, checksum: 2223220bfe27cba5df32a8d026e02fc8 (MD5) Previous issue date: 2014-07-10 / Financiadora de Estudos e Projetos / Flow stress curves of ASTM F 138 austenitic stainless steel were obtained through isothermal hot torsion testing in the temperature range of 900- 1200oC and in the strain rate range of 0,01-10s-1, totaling 24 experiments. To understand the dynamic softening during hot working of this material, the shape of the flow stress curves and the parameters required to calculate activation energy for hot working were evaluated. Also, the semi-empirical equations describing these parameters as function of Zener-Hollomon parameter (Z) were obtained. Mathematical modeling of flow stress curves was developed taking into account the recovery parameter r and the Avrami exponent n. Processing maps were constructed using the Dynamic Materials Model. The attained microstructures were analyzed by optical microscopy and the microstructure evolutions under some processing conditions were evaluated by EBSD technique. These procedures were also used to obtain the recrystallized fraction, to identify what softening mechanism was operating and in which conditions it becomes more active. Due to the intermediate stacking fault energy level in this material (78mJ/m2), attained data indicate that dynamic softening occurs in a balance between dynamic recovery and dynamic recrystallization, with temperature having a determining role. At higher Z, extended dynamic recovery takes place and dynamic recrystallization becomes incomplete due to plastic instabilities such as localized flow. Lower Z values offer favorable conditions for complete dynamic recrystallization, even if were necessary to impose large straining. / As curvas de escoamento plástico do aço inoxidável austenítico ASTM F 138 foram obtidas por meio de ensaios de torção a quente isotérmicos contínuos, com temperaturas na faixa de 900 a 1200oC e taxas de deformação (&#61541;&) variando entre 0,01 e 10s-1, totalizando 24 ensaios. Com o intuito de compreender o amaciamento dinâmico deste material em altas temperaturas, as curvas foram avaliadas quanto à forma e foram determinados os parâmetros necessários para calcular a energia de ativação aparente para a deformação a quente e as equações semi-empíricas em função do parâmetro Z, de Zener- Hollomon. Realizou-se a modelagem matemática das curvas de escoamento plástico em função do parâmetro de recuperação r e da cinética de recristalização de Avrami de acordo com o expoente n, e os mapas de processamento deste aço foram construídos. As microestruturas resultantes dos ensaios foram analisadas por microscopia óptica e avaliou-se a evolução microestrutural em algumas condições de processamento por meio da técnica de EBSD a fim de obter a fração recristalizada do material, além de identificar os mecanismos de amaciamento atuantes e em quais condições de processamento estes se tornam mais efetivos. Pelo fato deste material possuir um valor intermediário de energia de falha de empilhamento (78mJ/m2), os resultados, quando avaliados em conjunto, indicam que o amaciamento ocorre num balanço entre recuperação e recristalização dinâmica, com a temperatura exercendo um papel fundamental neste aspecto. Para os maiores valores de Z, a recuperação dinâmica avança até deformações elevadas e a recristalização dinâmica não se completa devido à instabilidade plástica causada por fluxo localizado, enquanto que para menores valores de Z, as condições tornam-se mais favoráveis à recristalização, mesmo que necessitando de altas deformações para se completar.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:53Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2115.pdf: 7890832 bytes, checksum: 5bc60014a42c406eb2dff262ee5acc04 (MD5) Previous issue date: 2007-03-23 / Universidade Federal de Sao Carlos / Supermartensitic stainless steels are used in the oil and gas industry to the construction of line pipes which require welding operations. This process affects the corrosion resistance of the welded joint. Recently, new and advanced welding processes are being applied in the transversal joining of tubings. In this sense, welding processes as the Radial Friction which is characterized by a solid state process deserve special consideration. The aim of the present work was to evaluate the corrosion resistance in a welded joint of supermartensitic stainless steel by radial friction welding RFW, comprehending distinct regions as the base metal (BM), consumable ring (CR), and heat-affected zone/thermo-mechanically affected zone (HAZ/TMAZ). The corrosion resistance in terms of electrochemical behavior was studied by anodic polarization measurements in sulphuric acid solution. It was observed that the passive current density and the critical current density of the HAZ/TMAZ and CR diminished in comparison with that of the BM. The corrosion rate which was measured by the linear polarization method, in acid solutions, showed the same behaviour as in the anodic polarization. The susceptibility to intergranular corrosion was evaluated by means of the electrochemical potentiokinetic reactivation tests in the double loop version (DL-EPR). The degree of sensitization was calculated by determining the ratio of the reactivation current density to that of the activation current density, Ir/Ia. It was observed that the degree of sensitization of the HAZ/TMAZ and CR diminished in comparison with that of the BM. The localized corrosion resistance was evaluated by cyclic potentiodynamic polarization curves, measured in 3,5 % NaCl solution. The susceptibility to localized corrosion was analyzed by the determination of the pitting potential. It was possible to observe that the pitting potential of the HAZ/TMAZ and CR increased in comparison with that of the BM. The thermo mechanical cycles associated with the radial friction welding process significantly altered the microstructure of the HAZ/TMAZ and AC which improved the corrosion resistance of these regions, in comparison with the quenched and tempered BM. / Os aços inoxidáveis supermartensíticos são utilizados na indústria de petróleo e gás na construção de tubulações, cuja aplicação requer procedimentos de soldagem. Estes processos influenciam a resistência à corrosão da junta soldada. Recentemente, novos e avançados processos estão sendo aplicados na soldagem transversal de tubulações, dentre os quais se destaca o processo de soldagem no estado sólido Soldagem por Fricção Radial SFR. O objetivo desse trabalho foi estudar a resistência à corrosão, por meio de técnicas eletroquímicas, em diferentes regiões de uma junta soldada por SFR de aços supermartensíticos, a saber, metal de base (MB), anel consumível (AC) e zona termicamente afetada/zona termomecanicamente afetada (ZTA/ZTMA). O comportamento anódico de cada região foi estudado por meio de curvas de polarização anódicas em solução H2SO4 0,05 M. Foi observado que as densidades de corrente passiva (ipass) e as densidades de corrente crítica (icrit), das regiões ZTA/ZTMA e AC são menores que a da região MB. A taxa de corrosão foi medida pelo método da polarização linear em solução H2SO4 0,05 M. As variações das taxas de corrosão seguem a mesma tendência das mudanças de densidade de corrente nas regiões ativa e passiva das curvas de polarização. A suscetibilidade à corrosão intergranular foi avaliada por meio da técnica eletroquímica de reativação potenciocinética na versão de ciclo duplo (DL-EPR), com base no quociente entre a densidade de corrente de reativação (Ir) e a corrente de ativação (Ia). As regiões ZTA/ZTMA e AC apresentaram menor grau de sensitização (Ir/Ia) em comparação à da região MB. A resistência à corrosão localizada foi avaliada por meio de curvas de polarização cíclicas em solução de NaCl 3,5%, com base na determinação do potencial de pite de cada região. Foi observado que os potencias de pite das regiões ZTA/ZTMA e AC são maiores que o da região MB. Os ciclos termomecânicos associados ao processo SFR modificam sensivelmente a microestrutura das regiões ZTA/ZTMA e AC, aumentando o teor dos elementos Cr e Mo em solução sólida, tornando essas regiões mais resistentes à corrosão em comparação à estrutura temperada e revenida da região MB.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:11:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2287.pdf: 18321038 bytes, checksum: c48a6e450395341c48a1a9e46b92819a (MD5) Previous issue date: 2007-02-27 / The subject of this work was to study the mechanical properties, based in tensile and impact tests, of two stainless martensitic steels cast under designations of ASTM Standards, namely the CA15 steel, a steel with 12% of Cr, and the CA6NM steel, a steel with 12% Cr and 4% Ni. For both steel grades bar tests were machined out from Keel Block coupons test cast in sand molds bonded with no-bake resin, according to the ASTM designations. Before machining the Keel Blocks were heat treated according to the ASTM standards as following: solubilization, quenching and tempering. The effectiveness of the heat treatments and the results of the mechanical tests were evaluated by means of microstructural characterization using optical and scanning electron microscopies. The CA15 steel showed the presence of delta ferrite in the martensitic matrix, and a weak tendency to carbide precipitation. On the other hand, the CA6NM steel showed predominantly a martensitic structure and strong carbide precipitation. The effect of two quenching conditions, namely water and air, were investigated on the mechanical properties of CA15 and CA6NM steels and showed to be high significance. For both steels two distinct levels of tensile strength at room temperature were obtained, one inferior to 700MPa, and other superior around the 900MPa. In the CA15 grades were obtained higher values of area reduction and lower elongation values, when compared to the CA6NM grade. The tensile tests at higher temperature (500°C), led to a reduction of approximately 30% in the values of tensile strength for the CA15 steel. However, in the CA6NM steel, the reduction of the tensile strength was lower( less than 20%) due to presence of massive carbide precipitation. After impact tests at several temperatures for determination of the ductile-fragile transition temperature, according to the 20,6J criterion, the CA15 steel revealed a transition temperature beyond 10°C, while the CA6NM steel revealed values between -100 and -150°C. / A presente dissertacao, consiste no estudo das propriedades mecanicas, com base em ensaios de tracao e impacto de dois acos inoxidaveis martensiticos, fundidos sob designacoes da norma ASTM, o aco CA15, um aco com 12% de Cr e o aco CA6NM, um aco com 12% Cr, 4% Ni e 0,65% Mo. O trabalho atestou os dois acos CA15 e CA6NM, em condicoes equiparaveis de ensaios de tracao e impacto, a partir de corpos de prova tipo Keel Block fundidos em molde de areia aglomerada com resina, conforme as designacoes da norma ASTM. A efetividade dos tratamentos termicos e o resultado sob os ensaios mecanicos foram verificados por meio de ensaios de caracterizacao microestrutural: analise metalografica por microscopia otica e eletronica de varredura. No aco CA15 observou-se a predisposicao a obtencao de ferrita delta na matriz martensitica, e uma fraca tendencia a precipitacao de carbonetos. No aco CA6NM, tanto a microestrutura predominantemente martensitica, quanto a forte precipitacao de carbonetos, sao tracos marcantes. Os efeitos de dois meios de tempera: agua e ar, sob as propriedades mecanicas dos acos CA15 e CA6NM, foram investigados e se mostraram muito significativos. Para ambos os acos, duas classes de limites de resistencia a tracao em temperatura ambiente foram obtidas, uma inferior a 700MPa, e outra superior, em torno dos 900MPa. No aco CA15 obteve-se maiores valores de reducao de area e menores valores de alongamento, em comparacao com o CA6NM. Os ensaios de tracao a quente(500°C), revelaram uma reducao nos valores de limite de resistencia(em relacao ao obtido a temperatura ambiente), em torno dos 30% no aco CA15. Mas no aco CA6NM, a reducao do limite de resistencia atingiu valores baixos de ate 20%, devido a presenca massiva de carbonetos. Apos ensaio de impacto em diversas temperaturas, para determinacao da temperatura de transicao ductil-fragil segundo criterio 20,6J, o aco CA15 revelou temperaturas de transicao maiores que 10°C, enquanto que o CA6NM revelou valores de temperatura de transicao entre -100 e -150°C.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3107.pdf: 6254906 bytes, checksum: 73ea74c0286c326dea5191d461f409e7 (MD5) Previous issue date: 2009-11-15 / Financiadora de Estudos e Projetos / In order to analyze the microstructure and to know the dynamic softening mechanics that take place during the hot work in F 138 stainless steel, physical simulation was carried out through continuous isothermal hot torsion tests in a wide range of temperatures and strain rates, covering the real conditions of processing used in the manufacture of orthopedic implants with this material. The plastic flow stress curves obtained in this study showed a typical behavior of dynamic recrystallization. Also was determined the peak and steady-state stresses (&#963;p, &#963;ss) and strains (&#949;p, &#949;ss) and also the value of apparent activation energy for F 138 stainless steel, which is Q = 475kJ/mol. Through the curves of work-hardening rate vs. equivalent stress (&#952; vs. &#963;), the values of critical stress (&#963;c) and strain (&#949;c) for initiation of dynamic recrystallization are obtained. The metallographic observation was used to measure the average grain size under all deformation conditions, and also for the pre-deformed grain, D0 = 85.1&#956;m. Thus it was possible to obtain empirical mathematical equations for the studied steel, which relate the processing parameters with the average grain size, since the resulting grain varies with processing conditions. The obtained data in this study will form a database which could be used in softwares of thermomechanical processing numerical simulation, which will permit the previous evaluation of resulting microstructure in a hot work processing of this material. / A fim de analisar a microestrutura e conhecer os mecanismos de amaciamento dinâmicos atuantes sob trabalho a quente no aço inoxidável F 138, foi feita a simulação física através de ensaios de torção a quente isotérmicos contínuos em uma ampla faixa de temperaturas e taxas de deformação, abrangendo as condições reais de processamento utilizadas na fabricação de próteses ortopédicas com este material. As curvas de escoamento plástico obtidas neste trabalho apresentaram um comportamento típico de recristalização dinâmica, de onde se determinou as tensões e deformações de pico e de estado estacionário e também o valor da energia de ativação aparente para o aço F 138, que é de Q = 475 kJ/mol. Através das curvas da taxa de encruamento vs. tensão equivalente obteve-se os valores da tensão e deformação críticas para início da recristalização dinâmica. A observação metalográfica permitiu medir o tamanho médio de grão resultante para todas as condições de deformação, e também para o grão pré-deformado, D0 = 85,1 &#61549;m. Com isso, foi possível obter parâmetros para formulação de equações matemáticas empíricas do aço em questão, que relacionam os parâmetros de processo.com o tamanho médio de grão, uma vez que o grão resultante varia com as condições de processamento. Os dados obtidos neste trabalho formarão um banco de dados para posterior simulação numérica em softwares de processamento termomecânico, que permitirão avaliar previamente a microestrutura resultante em um processamento a quente deste material. Assim, este trabalho foi realizado com o intuito de conhecer os mecanismos de amaciamento dinâmicos do aço F 138, bem como sua microestrutura resultante em uma extensa faixa de condições de deformação a quente, a fim de aperfeiçoar seu processamento industrial, no sentido de obter condições para melhorar suas propriedades mecânicas finais através do controle microestrutural.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:05Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3305.pdf: 8169022 bytes, checksum: 30d4be938d38ab25d6f8164584870c69 (MD5) Previous issue date: 2010-04-29 / This work deals about the surface modification of the AISI 410 martensitic stainless steel. The modification of steel surfaces is important for the improvement of its mechanical and tribological properties. Among the modification processes, there are coating, deposition of thin films, and ion implantation. The AISI 410 stainless steel is widely applied by manufacturers of steam turbine for the production of blades, rods, and valves, which are the components that suffer more the abrasion by water vapor. This work compares the main surface modifications employed in the AISI 410 stainless steel in order to define which the best deposition processes are regarding their final application (nitriding, carbonitriding, and boronizing). The structures, the morphologies, and the chemical compositions of the modified surfaces had been characterized by XRD. Also optical microscopy was used for the analysis of the microstructural modifications and measurement of the surface hardness. / A presente dissertação trata sobre modificação superficial do aço inoxidável martensítico AISI 410. A modificação de superfícies de aços é importante para a melhoria de suas propriedades mecânicas e tribológicas. Entre os processos de modificação, encontram-se o revestimento, a deposição de filmes finos e a implantação iônica. O aço inoxidável martensítico AISI 410 é um aço muito utilizado por fabricantes de turbina a vapor para a confecção de palhetas, hastes e válvulas, que são os componentes que mais sofrem desgaste por abrasão do vapor d água. A presente dissertação trata sobre as principais modificações superficiais utilizadas em aços inoxidáveis martensíticos AISI 410, de forma a compará-las e, com isso, definir quais os melhores processos de deposição, em função de sua aplicação final. As modificações superficiais utilizadas neste estudo foram a nitretação líquida, nitretação gasosa, boretação (boreto de ferro) e recobrimento com carboneto de tungstênio (HVOF). As estruturas, as morfologias e as composições químicas das superfícies modificadas foram caracterizadas por difratometria de raios X (DRX). Também foi utilizada microscopia ótica de materiais (MO) para a análise das modificações microestruturais sofridas pelo metal base e medição de micro dureza superficial.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 3894.pdf: 9147864 bytes, checksum: 182a99bf3343ae398ecf109ca7539d57 (MD5) Previous issue date: 2011-08-03 / The aim of this work was the study of the microstructure and the wear resistance of two stainless steels, the ferritic-AIF with 27% Cr and the superduplex-SDM modified with boron (3.5% wt.), processed by spray forming. The rapid solidification promoted by this process has resulted in the formation of a new structure with refined grains and metastable phases. The deposits, weighing about 3.5 kg, were characterized by combination of scanning electron microscopy (SEM), hardness, micro hardness and wear resistance according to ASTM G65-04. The deposits of AIF and SDM showed more refined microstructure and higher hardness in respect to materials produced by conventional casting. The wear resistance of the SDM was higher than the materials tabulated in ASTM G65-04, namely, AISI D2 tool steel and Stellite 1016, while the AIF presented an intermediary value between these two materials. The addition of boron to the SDM is associated with the formation of borides and led to an increase in the hardness and wear resistance of this spray formed material. / O presente trabalho investigou a microestrutura e a resistência ao desgaste de dois aços inoxidáveis, o ferrítico-AIF com 27% de Cr e o superduplex-SDM modificado com boro (3,5% p), conformados por spray. A solidificação rápida promovida por esse processo resulta na formação de uma nova estrutura com grãos refinados e fases metaestáveis. Os depósitos, pesando aproximadamente 3,5 kg, foram caracterizados pela combinação de microscopia eletrônica de varredura (MEV), dureza, microdureza e resistência ao desgaste, conforme a norma ASTM G65-04. Os depósitos de AIF e SDM apresentaram microestrutura mais refinada e maior dureza em relação aos materiais obtidos por fundição convencional. A resistência ao desgaste do SDM mostrou-se mais elevada a dos materiais tabelados na norma ASTM G65-04, ou seja, aço ferramenta AISI D2 e Stellite 1016, enquanto o AIF apresentou valor de desgaste intermediário entre esses dois materiais. A adição de boro no SDM é associada à formação de boretos e conduziu a um aumento na dureza e na resistência ao desgaste desse material conformado por spray.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:29Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5325.pdf: 3683699 bytes, checksum: 93e192da88e53194c931c77433e3db00 (MD5) Previous issue date: 2013-04-09 / Financiadora de Estudos e Projetos / Stainless steels are an important class of engineering materials with attractive properties such as high mechanical and corrosion resistance and thereby widely used in a variety of industries and environments due to its outstanding properties such as mechanical and corrosion resistance. These materials, which are usually considered difficult to weld by conventional fusion welding processes, have demonstrated outstanding performance when joined by Friction Stir Welding (FSW), a solid-state joining process. FSW input energy regulates the magnitude of the thermal cycle and the intensity of deformation during the process, and it can be controlled by the welding parameters, which affects the grain features and consequently the mechanical properties of the joints. The aim of this work is to evaluate the feasibility of producing friction stir welds of a 304 austenitic stainless steel and correlate this process to the microstructures and mechanical properties in these joints. The samples were produced using a polycrystalline cubic boron nitrides (PCBN) tool and four different rotational speeds. Microstructural investigation showed that all joints presented, besides the base material (BM), the three typical FSW zones: stir zone (SZ), termomecanically affected zone (TMAZ) and heat affected zone (HAZ). The ZTA exhibited a microstructure similar to MB, while ZTMA and ZM were characterized by dynamic recovery and recrystallization, respectively. In the advancing side of ZM was observed the formation of sigma phase, a brittle and undesirable phase. The welding parameters variation affected mainly the deformation experienced by the material, the average grain size and length of the weld zones. The mechanical tests were consistency with the observed microstructures, being the mechanical properties of joints higher than BM, which is very attractive from the technological point of view. / Os aços inoxidáveis são uma importante classe de materiais de engenharia que possuem propriedades atrativas, como a alta resistência mecânica e a corrosão, sendo extensamente aplicados em muitas indústrias e em diversos ambientes. Esses materiais, frequentemente considerados difíceis de serem soldados pelos métodos de soldagem por fusão convencionais, têm demonstrado um excelente desempenho quando unidos pela técnica de soldagem por fricção e mistura (FSW Friction Stir Welding), um processo de soldagem no estado sólido. Na FSW, a energia do processo determina a magnitude do ciclo térmico e a intensidade da deformação que ocorre no material durante o processo energia essa controlada pelos parâmetros de soldagem afetando características do grão e consequentemente as propriedades mecânicas das juntas. O presente estudo tem por objetivo avaliar a viabilidade de união de placas de aço inoxidável austenítico AISI 304 e relacionar processo, microestruturas e propriedades mecânicas nestas soldas. As amostras foram produzidas utilizando-se uma ferramenta de nitreto de boro cúbico (PCBN) e quatro diferentes velocidades de rotação da ferramenta. A observação microestrutural mostrou que as soldas produzidas apresentam além do metal de base (MB), três zonas típicas do processo FSW: zona de mistura (ZM), zona termomecanicamente afetada (ZTMA) e zona termicamente afetada (ZTA). A ZTA apresentou uma microestrutura similar ao MB, enquanto que ZTMA e a ZM foram caracterizadas por recuperação e recristalização dinâmica, respectivamente. No lado de avanço da ZM houve a formação de fase-, frágil e indesejada. A variação dos parâmetros de processo afetou principalmente o tamanho médio de grãos, a deformação sofrida pelo material e a extensão das zonas de soldagem. Os resultados dos ensaios mecânicos demonstraram coerência com as microestruturas observadas, de forma que as propriedades mecânicas das juntas soldadas foram superiores ao MB, sendo dessa forma atraentes do ponto de vista tecnológico.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:35Z (GMT). No. of bitstreams: 1 5779.pdf: 4624756 bytes, checksum: 3e8fefd032fba09886e2a8d1083c42a6 (MD5) Previous issue date: 2012-06-01 / Universidade Federal de Sao Carlos / The duplex stainless steels UNS S32101 and UNS S31803, hot rolled, were chosen for the study of localized corrosion pitting for presenting interesting properties of mechanical strength and corrosion resistance for the petrochemical industry. The anodic potentiodynamic polarization test was conducted in aqueous solution with concentrations of chloride ions ranging from 30x103 to 250x103 ppm Cl- (LiCl), under 25°C and 40 ° C in an environment saturated with CO2 and aerated. The pitting potential and corrosion potential were statistically analyzed using factorial design 23. The observation of the microstructure and the pits formed were recorded with scanning electron microscopy (SEM). The results show that the decrease in corrosion potential was significantly influenced by the same factors in both steels: saturation with CO2 and the concentration of chloride anions, while the pitting potential was significantly influenced by different factors, depending on the steel used and the environmental conditions. Thus, the decrease in pitting potential of steel UNS S32101 was significantly influenced by temperature, concentration of chloride anions, interaction between these two parameters and saturation with CO2. On the other hand the decrease in pitting potential of the UNS S31803 steel was significantly influenced by chloride concentration, temperature and the interaction of each of these parameters with the saturation of the medium with CO2. Data analysis by statistical method of factorial design showed that not all studied factors affect localized corrosion significantly and that the effect of these factors is not cumulative. / Os aços inoxidáveis duplex UNS S32101 e UNS S31803, na condição laminada, foram escolhidos para o estudo da corrosão localizada por pites por apresentarem propriedades interessantes de resistência mecânica e de resistência a corrosão para a indústria petroquímica. Os ensaios de polarização anódica potenciodinâmica foram conduzidos em solução aquosa com concentrações de íons cloreto variando de 30x103 a 250x103 ppm de Cl- (LiCl), em temperaturas de 25°C e 40°C, em ambiente aerado e saturado com CO2. Os principais parâmetros observados foram o potencial de pite e do potencial de corrosão que foram analisados estatisticamente pelo método de planejamento fatorial 23. A observação da microestrutura e dos pites formados foi registradas com o auxilio da microscopia eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que a queda no potencial de corrosão foi influenciada significativamente pelos mesmos fatores em ambos os aços, são eles, a saturação do meio com CO2 e o aumento da concentração de ânions cloreto. Enquanto o potencial de pite foi influenciado significativamente por diferentes fatores, dependendo do aço utilizado e das condições do meio. Assim, a queda no potencial de pite do aço UNS S32101 teve influência significativa da temperatura, da concentração de ânions cloreto, da interação entre esses dois parâmetros e da saturação com CO2. Enquanto a queda no potencial de pite do aço UNS S31803 teve influência significativa da concentração de cloreto, da temperatura e da interação de cada um desses parâmetros com a saturação do meio com CO2. A análise dos dados pelo método estatístico de planejamento fatorial permitiu concluir que nem todos os parâmetros estudados afetam significativamente a corrosão localizada e que o efeito desses parâmetros não é acumulativo.

Made available in DSpace on 2016-06-02T19:12:37Z (GMT). No. of bitstreams: 1 6127.pdf: 4996115 bytes, checksum: d851ab96fa45f0bde5c7c504dd376e2f (MD5) Previous issue date: 2014-08-04 / Universidade Federal de Sao Carlos / The contact between drill pipes during oil well exploitations induces a severe wear process that might cause well bore pipe wall rupture, fluids leakage, environmental impacts, and possibly fatal accidents. The problem is known by the oil and gas industries since the 1930 s and several solutions have been proposed by researchers and engineers in order to mitigate its deleterious effects. A method that grows popular in the industrial media is the execution of large-scale tests that consists in forcing a cylinder against the inner wall of a pipe. During this test, in order to reproduce operations conditions, the use of drilling mud as a lubricant and a wear resistant coating over the cylinder are both possible. The purpose of this work was to evaluate the effect of boron addition on the microstructure of spray-formed AISI 430 stainless steel as well as in its wear resistance in a condition comparable to the one observed during drill pipes contact. It was then necessary to develop a wear tester capable of reproducing the changes in the contact areathat occurs during the aforementioned contact. The results showed that unlike the conventional API 5L X80 steel, the spray-formed material s wear rates were constant as predicted by Archard s wear law. Despite the different wear rate behaviors, the generated wear debris showed a similar morphology in all tested materials. The tribossystem conditions induced a plastic ratchetting wear mechanism. In the light of Greenwood and Williamson s theoretical model, it was concluded that the observed changes in the wear rate on conventional steels was due to slow changes in the plasticity index which happens much more quickly in the sprayformed steels due to the presence of intermetallic borides. Moreover, considering the established test parameters, the increase in the boron content also increases the AISI 430 steel s wear resistance, since the increase in the area fraction of intermetallics decreases the rate at which metallic asperities contact each other during the test. / O contato entre os tubos utilizados para a perfuração de poços de petróleo provoca um severo processo de desgaste capaz de causar a ruptura das paredes dos tubos, vazamento de fluidos, impactos ambientais e até mesmo acidentes fatais. O problema é conhecido pela indústria de óleo e gás desde a década de 30 e diversas soluções tem sido propostas por engenheiros e pesquisadores com o intuito de mitigar seus efeitos. Um método que tem se mostrado popular no meio industrial é a realização de ensaios de grande escala que consistem no contato forçado de um cilindro contra a parede interna de um tubo, podendo-se fazer uso de revestimentos resistentes ou lamas de perfuração como lubrificantes, a fim de melhor reproduzir as condições durante a perfuração dos poços. O propósito desta dissertação foi avaliar o efeito da adição de boro na microestrutura do aço inoxidável AISI 430 conformado por spray bem como em sua resistência ao desgaste em um sistema similar ao observado nos equipamentos da coluna de perfuração. Para tanto, foi necessário desenvolver um equipamento de ensaios de escala laboratorial capaz de reproduzir as condições de progressivas mudanças da área de contato entre os tubos de perfuração e as paredes dos tubos dos poços.Observou-se que, diferentemente de aços convencionalmente usados nas tubulações de poços como o API 5L X80, as taxas de desgaste dos aços conformados por spray mostraram-se constantes, conforme previsto pela Lei de Archard. Mesmo assim, os detritos formados durante o ensaio de todos os materiais apresentaram morfologias semelhantes. Recorrendo-se ao clássico modelo de contato entre superfícies desenvolvido por Grenwood e Williamson, concluiu-se que as taxas de desgaste decrescentes observadas nos aços convencionais se devem a uma lenta mudança do índice de plasticidade que, no caso dos aços contendo boretos, se dá de maneira muito mais rápida. Assim, o aumento da porcentagem de boro melhorou, nas condições de ensaio estabelecidas, a resistência ao desgaste do aço inoxidável já que, por aumentar a fração da área de contato que corresponde aos intermetálicos do tipo M2B, diminuiu-se a frequência com que ocorre o contato plástico entre as asperezas metálicas.