Made available in DSpace on 2014-06-12T17:37:02Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo2220_1.pdf: 5350178 bytes, checksum: d4a4325cd53be7393326f220a55b3d33 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / Universidade Federal de Pernambuco / A influência de rotas termomecânicas na microestrutura e propriedades mecânicas do aço API 5L X70 foi estudada neste trabalho. Foram propostas 5 rotas onde todas iniciaram com aquecimento até 950°C, sendo mantidas por 15 minutos para completa austenitização, em cujas trajetórias envolviam: resfriamento em substrato metálico, resfriamento em água, deformação e banhos de chumbo. O material utilizado neste trabalho foi retirado de um tubo de aço API 5L X70 com espessura de 10,8 mm e diâmetro nominal de 20 para confecção dos corpos de prova a serem utilizados nos experimentos. Um conjunto de corpos de prova, depois de austenitizados, foram resfriados num substrato metálico a temperatura ambiente, outro resfriados em água a temperatura ambiente, outro laminados, sofrendo um redução de 15% na espessura, e em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Outro conjunto de corpos de prova foram laminados, reduzindo 15% na espessura, colocados em banhos de chumbo nas temperaturas de 450 e 550°C durante 15 segundos para decomposição isotérmica e, depois de tratados, sendo em seguida resfriados em água a temperatura ambiente. Amostras foram retiradas dos corpos de prova para metalografia e análise da microestrutura via microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Corpos de prova de tração e impacto Charpy foram confeccionados para realização dos ensaios mecânicos. O ensaio Charpy foi realizado em corpos de prova a 0°C e a temperatura ambiente (20°C). As fraturas geradas nos ensaios de tração e impacto Charpy foram analisadas por MEV. Na análise por MO das microestruturas produzidas, conseguiu-se visualizar apenas a presença de grãos ferríticos, todavia na análise por MEV detectou-se a formação de ferrita poligonal, ferrita acicular, ferrita granular, possíveis pontos de constituinte M/A e a presença de austenita retida. Os resultados de tração revelaram melhorias no limite de escoamento e ductilidade em relação ao material como recebido. Convém destacar as propriedades de tração alcançadas pelos corpos de prova austenitizados, laminados e resfriados em água, cuja microestrutura é composta principalmente de ferrita granular e ferrita acicular. Esta microestrutura proporcionou os melhores resultados de limite de escoamento e limite de resistência, onde foram verificados aumentos de 36,05 e 4,85% respectivamente, em relação ao material como recebido e assim, alcançando um valor de limite de resistência próximo àquele exigido ao aço API 5L X90. Além disso, esta rota produziu melhorias na energia absorvida no ensaio Charpy e, desta forma, propriedades otimizadas de resistência mecânica e tenacidade a fratura. Todas as rotas proporcionaram melhores valores de energia absorvida em relação ao material como recebido, exceto nos corpos de prova laminados e submetidos a banho de chumbo a 550°C. A análise de todas as fraturas revelou um mecanismo do tipo dúctil, com extensiva formação de alvéolos

Aplicações de alto desempenho, como as de dutos utilizados no transporte de derivados de petróleo, exigem materiais com uma combinação excepcional de propriedades mecânicas, dentre as quais, elevada resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O aço API 5L X70 com adição de nióbio apresenta-se, quando comparado com o API 5L X70 padrão, como sendo uma opção para a melhora em seu processo de fabricação, sendo sua composição química diferenciada, devido a um maior teor de nióbio. A Arcelor Mittal Tubarão tem mostrado interesse em fabricar aços API X70/X80, sem a adição de V e com adições de Nb acima do recomendado pela Petrobras. O objetivo principal deste trabalho é o estudo da resistência mecânica e de tenacidade à fratura de dois aços API 5L X70, com teores de Nb de 0,06% e Nb de 0,09% em peso, processados conforme processo HSM Arcelor Mittal Tubarão. Para o atendimento deste objetivo, serão executadas a caracterização microestrutural conforme norma ASTM E3, ensaios de tração conforme ASTM E8M e ensaios de tenacidade à fratura conforme a norma ASTM E1820 com obtenção das curvas J-R\'s. Foram retirados corpos de prova da região de material base, região da solda e zona termicamente afetada. A partir dos resultados obtidos observa-se que o processo de laminação controlada a quente da Arcelor Mittal, produziu microestruturas bastante similares para ambas as composições, produzindo parâmetros de resistência mecânica similares e que atenderam o especificado pela Norma API 5L X70, nível PSL2. As soldas se apresentaram, a partir de valores de dureza, ligeiramente superiores ao do metal base (overmatch), sendo o resultado de microestruturas bastante similares. Os ensaios para obtenção das curvas J-R foram capazes de apresentar resultados representativos da resistência à propagação dúctil de trinca, para as espessuras de tubos estudadas. Estes resultados indicaram elevada resistência a propagação dúctil de trinca em ambos os aços, sendo que, o MB do aço NNb apresentou resistência superior ao ANb. O MS apresentou curvas J-R bem inferiores às do MB e ZTA. Estas diferenças foram atribuídas a composição microestrutural de cada região. / High performance applications such as pipelines used to transport oil products require materials with an exceptional combination of mechanical properties, such as high mechanical strength, toughness and fatigue resistance. The API 5L X70 steel with enhanced niobium as an option to the production of this type of HSLA steel. Arcelor Mittal, Tubarão/Brazil has great interest in producing API 5L X70/X80 steels, without V and with Nb content above the recommended by Petrobras. Thus, the main objective of this thesis is the study of the mechanical strength and fracture toughness of API 5L X70 steel with Nb content of 0.06% Nb and 0.09% by weight processed as HSM Arcelor Mittal Tubarão process. To meet this goal, microstructural characterization following the ASTM E3, tensile tests following the ASTM E8M and Elastic Plastic Fracture toughness testing, according to ASTM E1820, were carried out. Specimens were taken from the base material region, weld bead and heat affected zone. From the results obtained it was observed that the controlled hot rolling process from ArcelorMittal, produced very similar microstructures for both compositions, as a consequence similar mechanical resistance and both met the criteria specified by the API Standard 5L X70, PSL2 level. The produced girth welds presented hardness values slightly higher than those from the base metal (overmatch), and resulted in very similar microstructures. The fracture toughness tests were able to provide valid JR curves that are representative results of resistance to ductile crack propagation for this pipe thickness. Both steels presented resistance to ductile crack propagation, and that the MB of the NNB steel showed superior resistance to the ANb steel. MS showed the lowest J-R curves, while MB and ZTA presented similar behavior. These differences were attributed to microstructural composition of each region.

Aplicações de alto desempenho, como as de dutos utilizados no transporte de derivados de petróleo, exigem materiais com uma combinação excepcional de propriedades mecânicas, dentre as quais, elevada resistência mecânica, tenacidade e resistência à fadiga. O aço API 5L X70 com adição de nióbio apresenta-se, quando comparado com o API 5L X70 padrão, como sendo uma opção para a melhora em seu processo de fabricação, sendo sua composição química diferenciada, devido a um maior teor de nióbio. A Arcelor Mittal Tubarão tem mostrado interesse em fabricar aços API X70/X80, sem a adição de V e com adições de Nb acima do recomendado pela Petrobras. O objetivo principal deste trabalho é o estudo da resistência mecânica e de tenacidade à fratura de dois aços API 5L X70, com teores de Nb de 0,06% e Nb de 0,09% em peso, processados conforme processo HSM Arcelor Mittal Tubarão. Para o atendimento deste objetivo, serão executadas a caracterização microestrutural conforme norma ASTM E3, ensaios de tração conforme ASTM E8M e ensaios de tenacidade à fratura conforme a norma ASTM E1820 com obtenção das curvas J-R\'s. Foram retirados corpos de prova da região de material base, região da solda e zona termicamente afetada. A partir dos resultados obtidos observa-se que o processo de laminação controlada a quente da Arcelor Mittal, produziu microestruturas bastante similares para ambas as composições, produzindo parâmetros de resistência mecânica similares e que atenderam o especificado pela Norma API 5L X70, nível PSL2. As soldas se apresentaram, a partir de valores de dureza, ligeiramente superiores ao do metal base (overmatch), sendo o resultado de microestruturas bastante similares. Os ensaios para obtenção das curvas J-R foram capazes de apresentar resultados representativos da resistência à propagação dúctil de trinca, para as espessuras de tubos estudadas. Estes resultados indicaram elevada resistência a propagação dúctil de trinca em ambos os aços, sendo que, o MB do aço NNb apresentou resistência superior ao ANb. O MS apresentou curvas J-R bem inferiores às do MB e ZTA. Estas diferenças foram atribuídas a composição microestrutural de cada região. / High performance applications such as pipelines used to transport oil products require materials with an exceptional combination of mechanical properties, such as high mechanical strength, toughness and fatigue resistance. The API 5L X70 steel with enhanced niobium as an option to the production of this type of HSLA steel. Arcelor Mittal, Tubarão/Brazil has great interest in producing API 5L X70/X80 steels, without V and with Nb content above the recommended by Petrobras. Thus, the main objective of this thesis is the study of the mechanical strength and fracture toughness of API 5L X70 steel with Nb content of 0.06% Nb and 0.09% by weight processed as HSM Arcelor Mittal Tubarão process. To meet this goal, microstructural characterization following the ASTM E3, tensile tests following the ASTM E8M and Elastic Plastic Fracture toughness testing, according to ASTM E1820, were carried out. Specimens were taken from the base material region, weld bead and heat affected zone. From the results obtained it was observed that the controlled hot rolling process from ArcelorMittal, produced very similar microstructures for both compositions, as a consequence similar mechanical resistance and both met the criteria specified by the API Standard 5L X70, PSL2 level. The produced girth welds presented hardness values slightly higher than those from the base metal (overmatch), and resulted in very similar microstructures. The fracture toughness tests were able to provide valid JR curves that are representative results of resistance to ductile crack propagation for this pipe thickness. Both steels presented resistance to ductile crack propagation, and that the MB of the NNB steel showed superior resistance to the ANb steel. MS showed the lowest J-R curves, while MB and ZTA presented similar behavior. These differences were attributed to microstructural composition of each region.

Submitted by ISABELA ATILIO null (isabelaatilio@hotmail.com) on 2017-10-31T16:58:11Z No. of bitstreams: 1 Dissertação Final - Isabela Atilio.pdf: 12968588 bytes, checksum: 24d1b58efcf37a8ffc0d9ed1afc4d7d4 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-11-10T19:48:34Z (GMT) No. of bitstreams: 1 atilio_i_me_guara.pdf: 12968588 bytes, checksum: 24d1b58efcf37a8ffc0d9ed1afc4d7d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-11-10T19:48:34Z (GMT). No. of bitstreams: 1 atilio_i_me_guara.pdf: 12968588 bytes, checksum: 24d1b58efcf37a8ffc0d9ed1afc4d7d4 (MD5) Previous issue date: 2017-09-18 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / O aumento da demanda por petróleo e seus derivados tem instigado o desenvolvimento de materiais para dutos com elevadas tenacidade à fratura e resistência mecânica, como os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) pertencentes às classes API. Aliada à utilização destes aços, a aplicação do processo de soldagem por resistência elétrica de alta frequência (HF/ERW) tem conquistado maior interesse no setor. Entretanto, defeitos nas juntas soldadas constituem uma das principais causas de falhas em dutos, principalmente quando associados às condições externas de operação, o que tem sido motivo para estudos relacionados à integridade estrutural destes tubos. O objetivo deste trabalho foi estudar a tenacidade à fratura de um tubo de aço API 5L X70 soldado pelo processo HF/ERW, a partir de dados obtidos com ensaios CTOD de espécimes de flexão por três pontos, tipo SE(B) “gull wing”. A metodologia proposta envolveu ensaios de CTOD a variadas temperaturas, incluindo a região de transição dúctil-frágil, a fim de avaliar a integridade estrutural do material em condições críticas de operação. Os ensaios foram realizados com base nas normas ASTM E1820 e BS7448, e consistiram na utilização de corpos de prova retirados diretamente da parede do tubo, com posterior planificação. De forma geral, as amostras de material base apresentaram uma boa tenacidade à fratura em todas as temperaturas de ensaio, o que não aconteceu com as amostras de material de solda, que apresentaram baixa tenacidade. Os resultados de tenacidade obtidos mostraram que a metodologia empregada para o estudo da integridade estrutural por meio de ensaios CTOD com amostras extraídas diretamente da parede do tubo, com posterior planificação, mostrou-se adequada. Embora as normas ASTM E1820 e BS7448 adotem diferentes parâmetros para a determinação do valor de CTOD, observou-se que os valores de CTOD foram bem próximos. / The increasing demand for oil and its products has driven the development of materials for ducts with high fracture toughness and high mechanical strength, such as high strength low alloy (HSLA) steels, appertaining to the API classes. In addition to the use of these steels, the application of the high frequency resistance welding process (HF/ERW) has gained greater interest in the sector. However, defects in the welded joints are one of the most causes of failures in pipelines, especially when they are associated with external operating conditions, which has been the reason for studies related to the structural integrity of these tubes. The aim of this work was to study the fracture toughness of an API 5L X70 steel tube welded by the HF/ERW process, from data obtained with CTOD tests bending specimens by three points, type SE (B) gull wing. The proposed methodology involved CTOD tests at various temperatures, including the ductile-brittle transition region, in order to assess the structural integrity of the material under critical operating conditions. The tests were performed based on the ASTM E1820 and BS7448 standards, and consisted of the use of specimens taken directly from the wall of the tube, with subsequent planning. In general, the base material samples showed good fracture toughness at all test temperatures, which did not occur with the samples of welded material, which presented low toughness. The toughness results obtained showed that the methodology used for the study of structural integrity by means of the CTOD tests with samples drawn directly from the wall of the tube, with subsequent planning, was adequate. Although the ASTM E1820 and BS7448 standards adopt different parameters for the determination of the CTOD value, it was observed that the CTOD values were very close.

Made available in DSpace on 2016-03-15T19:36:56Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Nicolangelo Del Busso.pdf: 1564969 bytes, checksum: 09a254462846bd38848d90350375c6c6 (MD5) Previous issue date: 2016-02-01 / The present work investigates the possible changes that occur in the mechanical properties and microstructure of welded joints through the process of submerged arc in steel plates High Strength Low Alloy (HSLA) type API 5L X70, used in pipelines. These are usually constructed starting from calendered plates and welded through submerged arc process, forming 600 mm diameter pipes, with 12 m long. To reproduce faithfully the pipes manufacturing processes, for further characterization of test bodies were produced, welding plate supplied by USIMINAS, through the submerged arc welding, and withdrawing samples to perform the characterization of the regions of the weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). Conventional tensile and Charpy V-Notch were performed to determine mechanical and impact properties of the tested materials, as well as macrograph tests and Optical microscopy (OM) and weld metal (WM), the heat affected zone (HAZ) and the base metal (BM). The metallographic examination showed banded microstructure consisting of polygonal ferrite, pearlite and bainite with small grain size. The results showed increased strength and hardness influenced by the presence of acicular ferrite. The fractography analysis after impact tests revealed ductile-brittle behavior. Impact tests were performed at temperatures of 0°C and -20°C, which exhibited significant toughness decrease, that is 260J to 202J for the BM, 106J to 81J for HAZ and 25J to 19J to the WM, while the Vickers hardness testing (HV10) was increased from the fusion zone to the base metal (194HV for WM, 202 HV for HAZ and 218 HV for BM). / O presente trabalho investiga as alterações que ocorrem nas propriedades mecânicas e na microestrutura em juntas soldadas por Arco Submerso, em chapas de aço ARBL (Alta Resistência e Baixa Liga) tipo API 5L X70, utilizadas em tubos de minerodutos. Estes são geralmente construídos a partir de chapas calandradas e soldadas de topo, pelo processo de Arco Submerso, formando tubos com diâmetro de cerca de 600mm, por 12 metros de comprimento. Objetivando reproduzir fidedignamente o processo de fabricação dos tubos, foram produzidos corpos de provas, soldando-se, pelo processo arco submerso, chapas fornecidas pela USIMINAS, e, destas foram retiradas amostras para se efetuar a caracterização das soldas, nas regiões da zona fundida (ZF), da zona termicamente afetada (ZTA), e do material base (MB). Foram efetuados os ensaios mecânicos de tração, dureza, dobramento e impacto, bem como a caracterização por macrografia e microscopias, ótica (MO) e de varredura (MEV). O exame metalográfico apresentou microestrutura bandeada, consistindo de ferrita poligonal, perlita e bainita com pequeno tamanho de grão. Os resultados obtidos mostraram o aumento da resistência mecânica e da dureza, influenciados pela presença de ferrita acicular. As análises fratográficas, após ensaios de impacto revelaram comportamento ductil-frágil. Os ensaios de impacto foram realizados às temperaturas de 0ºC e de -20ºC, onde apresentaram quedas significativas da tenacidade na região da solda, decrescendo da região do metal base (260J e 202J) para a zona termicamente afetada (106J e 81J) e para a zona fundida (25J e 19J), respectivamente, para 0ºC e -20ºC. Os resultados dos ensaios de dureza Vickers (HV10) apresentaram um ligeiro aumento da dureza, crescendo no sentido MB-ZTA-ZF (194 HV, 202 HV e 218 HV, respectivamente).

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-03-23T21:32:45Z No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO DANTAS DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1534561 bytes, checksum: 93959f6eca85fa51565d250b6a984284 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-23T21:32:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JOÃO PAULO DANTAS DE CARVALHO - DISSERTAÇÃO PPGEQ 2015..pdf: 1534561 bytes, checksum: 93959f6eca85fa51565d250b6a984284 (MD5) Previous issue date: 2015-11-11 / CNPq / Desde a sua descoberta, em 1864 por Cailletet, a fragilização de metais por hidrogênio, foi sujeito a inúmeras investigações, sendo primeiramente estudado com a injeção de hidrogênio gasoso em metais e ligas. Devanathan e Stachurski (1962) desenvolveram a técnica eletroquímica de permeação de hidrogênio em metais e ligas, tornando o estudo mais prático, esta metodologia se baseia em uma dupla célula eletroquímica dispostas simetricamente onde o metal a ser estudado é inserido entre elas. Uma delas conhecida como célula de carga irá gerar o H2 a ser permeado através do corpo de prova e na outra, conhecida como célula de detecção, o mesmo será oxidado e quantificado seu fluxo. Toda a detecção é realizada potenciostaticamente, mas a geração pode ser realizada por meio galvanostático (método galvanostático-potenciostático), potenciostacamente (método duplo-potenciostático) ou por permeação em circuito aberto em meio ácido, chamado de „PCAA‟. As normas ASTM 148-97 (2003) e ISO 17081 (2004) padronizam os experimentos de permeação eletroquímica de hidrogênio. Como os diferentes métodos são baseados em soluções de contorno diferenciados para solução da segunda lei de Fick, tais normas não levam isto em consideração adotando o cálculo da difusividade do hidrogênio apenas pelo método duplo potenciostático, mesmo para aqueles que estudam o fenômeno, diga-se de passagem, em sua grande maioria, utilizando a metodologia galvanostático-potenciostático. Autores como McBreen et al (1966) e Boes & Zuchner (1972) descrevem o fenômeno de permeação de hidrogênio em metais de forma matemática, a partir da solução da segunda de lei de Fick, estes trabalhos atestam a diferença entre os métodos duplo-potenciostatico e galvanostático-potenciostático, porém nunca foi proposto um modelo que descreva o comportamento do método PCAA. Com isso, o trabalho tem como objetivo elucidar o emprego dos modelos matemáticos para determinação do coeficiente de difusão do hidrogênio em metais através das distintas técnicas eletroquímicas de permeação, utilizando os aços API 5L X70 e X65, além disto procurou-se um modelo matemático para o caso em que a geração de hidrogênio seja realizada pelo método PCAA. Neste trabalho atesta-se que que o uso das equações proposta pela norma, a princípio, subestimam o valor da difusividade. A equação proposta para o método PCAA, apresentou um perfeito ajuste de dados experimentais de permeação. A correlação proposta para o cálculo da difusividade mostrou-se coerente para estimar este parâmetro, não só para o caso PCAA, como também para todos os casos. / Since its discovery in 1864 by Cailletet, hydrogen embrittlement of metals, was subjected to numerous investigations, first being studied with the injection of gaseous hydrogen in metals and alloys. Devanathan and Stachurski (1962) developed the electrochemical technique of hydrogen permeation in metals and alloys, making it the study more practical this methodology is based on a dual symmetrically arranged electrochemical cell where the metal to be studied is inserted between them. One known as load cell will generate H2 to be permeated through the specimen and the other, known as the detection cell, it will be oxidized and its flow quantified. All detection is performed potentiostaticly, but the generation can be performed by galvanostatic (galvanostaticpotentiostatic method), potentiostaticly (double- potentiostatic method), or by hydrogen permeation on acid environment method known as a PCAA. The regulations ASTM 148-97 (2003) and ISO 17081 (2004) standardize the electrochemical hydrogen permeation experiments. How different methods are based on different workarounds for solution of the second Fick's law, such rules do not take this into account by adopting the calculation of the hydrogen diffusivity only by the dual voltage method, even for those who study the phenomenon, say passing for the most part, using the galvanostatic-potentiostatic methodology. Authors such as McBreen et al (1966) and Boes & Züchner (1972) describe the hydrogen permeation phenomenon in mathematical form of metal from the solution of the second Fick law, these works attest to the difference between the double-potentiostatic methods and galvanostatic-potentiostatic, but has never proposed a model that describes the behavior of the PCAA method. Thus, the study aims to elucidate the use of mathematical models to determine the hydrogen diffusion coefficient in metals through the different electrochemical techniques permeation using the API 5L steels X70 and X65, in addition sought a mathematical model for the case where the hydrogen generation is performed by the PCAA method. This work testifies that the use of the equations proposed by the standard at first underestimate the value of diffusivity. The equation proposed for the PCAA method, presented a perfect fit experimental permeation data. The proposed correlations for calculating the diffusivity was found to be consistent to estimate this parameter not only to the case PCAA, but also for all cases.