O objetivo deste estudo é avaliar a soldabilidade do tubo API 5CT grau C110 com CEiiw 0,76% e do tubo API 5CT grau Q125 com CEiiw 0,61%. Esses tubos, em aço temperado e revenido, fabricado pelo processo de laminação, possuem pontas roscadas não sendo desenvolvidos para a união por soldagem. Quando soldados esses tubos apresentam um elevado grau de transformação na zona afetada pelo calor (ZAC), com aumento elevado da dureza nessa região. Essa elevada dureza associada aos altos valores de carbono equivalente tende a propiciar o surgimento de fissuração por hidrogênio. Após a caracterização dos dois tubos e avaliação da aplicação de amanteigamento pela técnica da meia camada depositada com eletrodo E7018-1 com posterior tratamento térmico de revenimento, optou-se pelo uso do grau Q125 para desenvolver um procedimento de soldagem de união com o tubo API 5L X65. Para desenvolver tal procedimento, foi realizado o amanteigamento na extremidade do tubo API 5CT grau Q125, utilizando o processo de soldagem shielded metal arc weld (SMAW), seguido de tratamento térmico localizado. Após o tratamento térmico localizado, foi realizada a soldagem de união dos tubos utilizando o processo de soldagem gas tungsten arc weld (GTAW). Os resultados foram avaliados segundo os critérios de aceitação da norma API 1104 (2010) e requisitos adicionais da Petrobras, onde o procedimento foi considerado aprovado. / The subject of this study is to evaluate the weldability of pipes API 5CT grade C110 with CEiiw 0.76% and API 5CT grade Q125 with CEiiw 0.61%. These pipes, quenched and tempered steel, manufactured by the lamination process, have threaded ends and were not developed to be joined by welding. When welded, these pipes have a high degree of transformation in the heat affected zone (HAZ), with large increase of hardness in this region. This high hardness value associated with high values of carbon equivalent tends to favor the occurrence of hydrogen cracking. After its characterization and evaluation of buttering using half layer technique deposited by E7018-1 electrode with subsequent tempering heat treatment, grade Q125 was chosen to develop a welding procedure for union with API 5L X65 pipe. To develop such procedure API 5CT grade Q125 pipe end was buttered, using welding process shielded metal arc weld (SMAW), followed by localized treatment. After heat treatment this pipe was joined to API 5L X65 pipe using welding process gas tungsten arc weld (GTAW). The results were evaluated against the criteria of acceptance of the API 1104 (2010) standard and additional requirements from Petrobras. The procedure was considered approved.

Submitted by AMÉRICO BIANCALANA NETO null (abiancalana@confab.com.br) on 2016-09-21T15:55:15Z No. of bitstreams: 1 DISSERTAÇÃO_Américo Biancalana Neto.pdf: 6507235 bytes, checksum: 42c17d17ef5a510dd34876071a8ff043 (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2016-09-26T19:52:21Z (GMT) No. of bitstreams: 1 biancalananeto_a_me_guara.pdf: 6507235 bytes, checksum: 42c17d17ef5a510dd34876071a8ff043 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-26T19:52:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 biancalananeto_a_me_guara.pdf: 6507235 bytes, checksum: 42c17d17ef5a510dd34876071a8ff043 (MD5) Previous issue date: 2016-07-22 / Os processos tradicionais de produção de tubos API 5CT N80Q envolvem processos de bobinamento e desbobinamento, conformação por dobramento, soldagem, etapas de usinagem e expansão dos diâmetros interno e externo, tratamentos térmicos de têmpera e revenimento e endireitamento. Essas etapas são responsáveis por introduzir tensões residuais no material constituinte do tubo. Estas tensões residuais podem alcançar valores próximos aos do limite de escoamento do material base do tubo, podendo produzir distorções geométricas, falhas prematuras, baixa resistência à corrosão, e diminuição na sua capacidade de absorção de cargas em trabalho. O método mais utilizado para alívio de tensões é o tratamento térmico. Porém, a aplicação de vibrações mecânicas, (Vibratory Stress Rielif) para reduzir e redistribuir as tensões residuais em estruturas conformadas a frio e em estruturas soldadas, tem sido utilizada com sucesso em várias partes do mundo, principalmente nos Estados Unidos, China e Canada. Para verificar a viabilidade deste processo, como um método alternativo para o alivio de tensões, selecionamos um tubo API 5CT 80NQ, com diâmetro de 178 mm com 8,05 mm de espessura e 3000 mm de comprimento. Os ensaios de vibração foram executados na frequência de ressonância do tubo, através de um indutor de vibração montado no seu comprimento médio, dentro de um intervalo de tempo correspondente ao seu peso. Comparando os valores de tensões residuais existentes no tubo antes e após o tratamento de vibração conseguimos uma redução média de 16% no valor das mesmas. Para a caracterização mecânica do tubo, antes e depois do processo vibratório, foram realizados os seguintes ensaios conforme a norma API 5CT 2001: impacto Charpy “V”, ensaios de tração e dureza Rockwell C, tanto no metal base do tubo, como na região da solda. Foi realizada, também, a sua caracterização micro estrutural através, microscopia ótica, antes e depois dos ensaios de vibração. Para avaliação das tensões residuais, antes e após os ensaios de vibração, foi utilizado o método de secção longitudinal de um anel (splitting ring test) conforme a norma ASTM EN 1928-13. / The traditional production processes API 5CT N80Q pipes involve coiling and uncoiling processes the plate, conformation by bending, welding, machining steps and expansion of its internal and external diameters, heat treatment of quenching and tempering and straightening. These steps are responsible for introducing residual stresses in the material of the tube. These residual stresses can reach values close to the yield strength of the pipe`s base material and may produce geometric distortions, premature failure, low corrosion resistance and reduction its capacity of absorption loads in the work. The most widely used method for relieving stress is the heat treatment. The application of mechanical vibrations, Vibratory stress relief ( VSR), to reduce and redistribute the residual stresses in cold shaped structures and welded structures, has been used with success in various parts of the world, especially the United States, China and Canada. Thus, the mechanical vibration, Vibratory stress relief (VSR), can prove to be an interesting process to relieve stress in the tubes. To verify the feasibility of this process, as an alternative method for the relief of stresses, we selected an API 5CT 80NQ tube with a diameter of 178 mm, with 8.05 mm thickness and 3000 mm in length. Vibration tests were performed in pipe resonance frequency, via a vibration-inducing mounted at its mid-length, within a time corresponding to their weight. Comparing the values of residual stress existing in the tube before and after the vibration treatment achieved a mean reduction of 16 % in the amount thereof. For the mechanical characterization of the pipe, before and after the vibration process, the following tests were conducted according to API standard 5CT 2001: Charpy 'V', tensile tests and hardness Rockwell C, both in the metal base tube, and in the weld region. It was also carried out their microstructural characterization through optical microscopy before and after the vibration tests. To evaluate the residual stress before and after the vibration tests, we used the ring splitting test according to ASTM E1928-13.

Este estudo teve como objetivo a determinação dos menores valores de tempo e temperatura para obtenção dos graus 95 e 110, através de projeto de experimento completo fatorial rotacional. Posteriormente foi investigado o comportamento mecânico e estrutural do aço API 5CT. Para os aços bruto, normalizado e seus respectivos graus 95 e 110 nos sentidos transversal e longitudinal. Para isto, foram realizados ensaios de tração, dureza, impacto e metalografia. Os mesmos foram submetidos ao tratamento térmico de têmpera com a temperatura de austenitização de 870°C e resfriados em água. Na sequência, realizou- se o tratamento de revenimento orientado pelo planejamento de experimento. O aço bruto apresentou estrutura perlitica bandeada na matriz ferritica. No aço normalizado foi observada a perlita mais homogeneamente distribuída em toda matriz ferritica. O grau 95 obtido a partir do aço bruto e normalizado apresentou a estrutura martensítica revenida em ripas e Ferrita. O grau 110 partindo dos aços, bruto e normalizado apresentou microestrutura martensítica revenida refinada ou em ilhas e Ferrita. Os módulos de resiliência e tenacidade dos aços bruto e seus graus apresentaram valores em torno de 14% maiores quando comparados ao aço normalizado. De forma similar, os limites de escoamento e tração aumentaram em 10%. A capacidade de encruamento aumentou cerca de 16% e houve um aumento de 5% no coeficiente de resistência. Em ambos os casos, os valores obtidos estão adequados à norma API 5CT. As análises das fractografias das amostras testadas em tração, para as condições bruto e normalizado, revelaram a predominância de fratura dúctil e trincas secundarias provenientes do tratamento térmico. A fratura do ensaio de impacto obtida a 60°C, dos aços bruto e normalizado, apresentaram fraturas dúcteis na região central e fraturas frágeis nas extremidades. Na temperatura de - 196 °C as fraturas foram predominantemente frágeis. Para o aço bruto e seus respectivos graus, a transição dúctil frágil ocorreu a -34°C com 79J de energia absorvida. Para o aço normalizado e os graus correspondentes, a temperatura de transição foi de -48 °C e a energia absorvida de 85J. / The purpose of this study was to determine the lowest time, and temperature values needed to obtain the degrees 95, and 110 of the HSLA steels through a rotational, full factorial experiment design. Subsequently, the mechanical and structural behavior of the API 5CT steel was also investigated. Values for the raw steel samples were normalized transversally and longitudinally. For this purpose, traction, hardness, impact, and metallographic tests were conducted. The aforementioned alloys were subjected to heat treatment by quenching with an austenitizing temperature of 870°C, and then cooled in water. The next step was the treatment of tempering heat as determined by the experimental design. The raw steel showed signs of a pearlite banded structure in the ferritic matrix. The 95 degree sample obtained from the raw and normalized steel displayed martensitic structures tempered in lath and ferrite. The 110 degree sample created from raw and normalized steel exhibited refined tempered standard martensitic structures, in addition to ferrite. The raw steel resilience, and tenacity moduli, along with its temperature values were about 14% greater when compared to the normalized steel results. Similarly, ullage and traction thresholds increased by 10%. The strain hardening capacity increased by about 16% and there was an increase of 5% in the resistance coefficient. In both cases, the values obtained were within API 5CT standards. Sample analyses from fractographies, and traction tests (for raw and normalized steels) revealed the prevalent occurrence of ductile fractures, and secondary cracks caused by the heat treatment. The impact test, at 60°C, for both the raw and normalized samples, caused ductile fractures in the center, and brittle fissures around the edges. At the temperature of -196 °C, fractures were predominantly fragile. For the raw steel samples tested and their respective degrees, the ductile brittle transition occurred at - 34°C with absorbed energy of 79J. For the standard steel and its corresponding degree, the transition temperature was -48°C, and absorbed energy of 85J.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

Submitted by Lucienne Costa (lucienneferreira@ufcg.edu.br) on 2018-04-11T15:04:12Z No. of bitstreams: 1 MISAEL SOUTO DE OLIVEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 3567770 bytes, checksum: 102f4839f729d6e1ef1648a5b837db9b (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-11T15:04:12Z (GMT). No. of bitstreams: 1 MISAEL SOUTO DE OLIVEIRA – DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2017.pdf: 3567770 bytes, checksum: 102f4839f729d6e1ef1648a5b837db9b (MD5) Previous issue date: 2017-08-28 / Capes / A interação dos materiais utilizados na fabricação de equipamentos com os ambientes para os quais são colocados em serviço frequentemente causa sua degradação. A fragilização por hidrogênio apresenta-se como um processo de degradação caracterizado pela nucleação e propagação de trincas nos materiais metálicos, como em tubulações utilizadas no setor de petróleo e gás, sendo classificada como uma das mais perigosas para a integridade estrutural, uma vez que pode ocorrer de forma repentina de difícil percepção, resultando em fratura catastrófica. Por conseguinte, é necessário envidar esforços para obter parâmetros e critérios que ajudam na seleção, inspeção e manutenção de equipamentos, onde as condições operacionais favoreçam a ocorrência de um ambiente de fratura assistida. Para isso, foram realizados ensaios com o aço API 5CT P110, pré-dopado com hidrogênio, seguido pela metodologia de passo incremental (step loading), norma ASTM F1624 (2012), em água do mar sintética com superproteção catódica. A solução de água do mar foi preparada de acordo com a norma ASTM D1141 (2013). O início de crescimento de trinca subcrítico foi determinado através da técnica de queda de potencial de corrente alternada. Os resultados mostraram uma diminuição importante na tenacidade à fratura de iniciação do aço e validaram a determinação do limiar de intensidade de tensões (KIHAC) do aço API 5CT P110 em água do mar sintética sob superproteção catódica. / The interaction of materials used in the fabrication of equipment with the environments for which they are put into service often causes their degradation. The hydrogen embrittlement presents as a degradation process characterized by the nucleation and propagation of cracks in metallic materials, as in pipes used in the oil and gas sector, being classified as one of the most dangerous for structural integrity, since it can occurring suddenly and difficult to perceive, resulting in a catastrophic fracture. Therefore, it is necessary to make efforts to obtain parameters and criteria that help in the selection, inspection and maintenance of equipment, where the operating conditions favor the occurrence of an assisted fracture environment. For this, tests were carried out with the API 5CT P110 steel, pre-doped with hydrogen, followed by step loading methodology, ASTM standard F1624 (2012), in synthetic sea water with cathodic overprotection. The seawater solution was prepared in accordance with ASTM D1141 (2013). The beginning of subcritical crack growth was determined by the technique of alternating current potential drop. The results showed a significant decrease in the steel initiation fracture toughness and validated the determination of the stress intensity threshold (KIHAC) of the API 5CT P110 steel in synthetic sea water under cathodic overprotection.

O processo de proteção catódica é amplamente utilizada na indústria do petróleo e gás para a prevenção contra a corrosão. Entretanto, devido às reações catódicas induzidas pelo potencial catódico aplicado pode ocorrer a formação de depósito calcário na superfície de componentes protegidos catodicamente em água do mar. Existe certa incerteza na literatura sobre o papel do depósito calcário na absorção de hidrogênio e consequentemente na fragilização pelo hidrogênio. Assim, o presente trabalho visa investigar sua influência a fim de contribuir para o melhor entendimento da participação dessa camada nesse fenômeno. Para isso, foram realizados testes de permeação eletroquímica de hidrogênio, de tração de baixa taxa de deformação (BTD) e de cronoamperometria no aço API 5CT P110 em três soluções diferentes: água do mar sintética (AMS), água do mar sintética sem Ca2+ e Mg2+ e NaCl 3,5%. Além disso, foram aplicados dois potenciais catódicos: -1000 mVECS e -1500 mVECS. Após o ensaio de tração de BTD e de cronoamperometria as amostras foram analisadas em MEV/EDS. A partir dos resultados obtidos verificou-se que o depósito calcário formado em AMS em -1000 mVECS é formado por uma fina camada inicial rica em Mg seguida de cristais de aragonita. A formação dessa camada aparentemente diminuiu o fluxo de hidrogênio no estado estacionário em comparação com as demais soluções avaliadas nesse mesmo potencial. Todavia, essa diminuição não resultou em uma mudança significativa na fragilização do material. O depósito calcário formado em AMS em -1500 mVECS mostrou-se poroso e pulverulento, apresentando principalmente Mg em sua composição. O fluxo de hidrogênio no estado estacionário e a fragilização do material em AMS em -1500 mVECS foi maior do que nas demais soluções nesse potencial. Um possível mecanismo para explicar o efeito do depósito calcário na absorção e na fragilização pelo hidrogênio foi proposto e indica a competição entre o fator superficial ocasionado pela formação do depósito calcário e a sobretensão em hidrogênio. / The process of cathodic protection is widely used in oil & gas industry to corrosion prevention. However, the cathodic reactions induced by the applied cathodic potential can lead to the calcareous deposit formation on the cathodically protected structure surface in sea water. There is uncertainty about the role of calcareous deposit on hydrogen uptake and consequently on hydrogen embrittlement. Hydrogen electrochemical permeations, slow strain rate and chronoamperometric tests were carried out in three different solutions: artificial sea water, artificial sea water without Ca2+ and Mg2+ and 3.5% NaCl solution. Besides that, two cathodic potentials were applied: -1000 mVSCE e -1500 mVSCE. After slow strain rate and chronoamperometric tests the samples were analyzed in SEM/EDS. According to the obtained results it was observed that calcareous deposits formed in artificial sea water at -1000 mVSCE consists on a thin Mg-rich inner layer and an outer layer of aragonite crystals. The deposit formation apparently decreased hydrogen flux at steady state in comparison with other solutions evaluated at the same potential. The calcareous deposit formed in artificial sea water at -1500 mVSCE was porous, powdery and mainly composed by Mg. The hydrogen flux at steady state and the embrittlement of the material were higher in artificial sea water at -1500 mVSCE than in other solutions at the same potential. A possible mechanism to explain the calcareous deposit effect on hydrogen uptake and on hydrogen embrittlement was proposed and it indicates the competition between the surface effect induced by calcareous deposit formation and the hydrogen overpotential.

A aplicação de revestimentos obtidos por aspersão térmica por chama hipersônica HVOF vem se tornando uma excelente solução para os desafios encontrados no setor de petróleo e gás natural. Este processo é versátil, podendo ser aplicado em componentes de diversas formas e geometrias, tanto em campo quanto em fábrica, possibilitando o reparo de peças desgastadas, evitando assim a troca completa de componentes. Dentre as opções de materiais a serem aplicados, o níquel e o cobalto se destacam pela boa resistência a corrosão e pelas baixas temperaturas de fusão em relação às temperaturas de operação do processo HVOF, o que propicia a uma completa fusão das partículas, garantindo uma boa qualidade dos revestimentos obtidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo a obtenção e caracterização de revestimentos de níquel e cobalto aplicados pelo processo de aspersão térmica hipersônica (HVOF) sobre o aço API 5CT P110. A morfologia e a microestrutura dos revestimentos foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX) e perfilometria. Foi avaliada a dureza dos revestimentos pelo ensaio de microdureza Vickers, e a aderência por ensaio de dobramento. A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por monitoramento do potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl 3,5 %. Foram obtidas curvas de coeficiente de desgaste por tempo, a partir de ensaios de desgaste a seco e em solução de NaCl 3,5 %. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que ambos os revestimentos apresentaram uniformidade química, baixa porosidade e pouca presença de defeitos. Todos os testes eletroquímicos realizados indicaram as camadas de níquel e de cobalto como barreira, impedindo o contato do eletrólito no substrato de aço. Esse efeito foi alcançado graças à escolha correta dos parâmetros envolvidos no processo de aspersão e as características físicas dos elementos aspergidos, principalmente no que tange ao ponto de fusão que permitiu uma união eficiente entre as partículas metálicas no processo de recobrimento, gerando uma camada com poucos defeitos. O revestimento de níquel apresentou melhor desempenho frente à corrosão que o revestimento de cobalto, mas isso aconteceu devido às melhores propriedades do níquel em comparação ao cobalto. De maneira geral, ambos os revestimentos apresentarem uma melhora no desempenho do aço, contudo, o níquel mostrou-se como melhor opção de proteção ao aço API 5CT P110. / The application of thermal spray coatings applied by HVOF hypersonic flame has become an excellent solution to the challenges encountered in the oil and gas industry. This process is versatile and can be applied in components with many geometries, both in field and in the factory, enabling the repair of worn parts, preventing the complete replacement of components. Among the choices of materials that could be used, nickel and cobalt are characterized by good corrosion resistance, and low melting temperatures in relation to the operating temperatures of the HVOF process, which provides a complete fusion of the particles, producing then good quality coatings. In this context, this work aimed to obtain and characterize nickel and cobalt coatings applied by high velocity oxygen fuel (HVOF) thermal sprayed process on a API 5CT P110 steel. The morphology and microstructure of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and profilometry. The hardness of the coatings was evaluated by Vickers microhardness tests, and the adhesion of the coatings was evaluated by bending test. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5% NaCl solution. Wear rate by time curves were obtained from wear tests on dry and in 3.5% NaCl solution. From the results obtained it was observed that both coatings showed chemical uniformity, low porosity and almost absence of defects. All of electrochemical tests indicated the nickel and cobalt layers as a barrier, preventing the contact between the electrolyte and the steel substrate. This effect was achieved through the correct choice regarding the parameters involved in the spraying process and the physical characteristics of sprayed elements, especially with respect to the melting point which allowed an efficient binding between the metal particles in the coating process, generating a layer with few defects. The nickel coating showed better performance against corrosion than the cobalt coating, but this happened due the better properties of nickel in comparison to cobalt. In general both coatings improve the steel performance, however the nickel coating showed to be the best option regarding the API 5CT P110 steel protection.

A aplicação de revestimentos obtidos por aspersão térmica por chama hipersônica HVOF vem se tornando uma excelente solução para os desafios encontrados no setor de petróleo e gás natural. Este processo é versátil, podendo ser aplicado em componentes de diversas formas e geometrias, tanto em campo quanto em fábrica, possibilitando o reparo de peças desgastadas, evitando assim a troca completa de componentes. Dentre as opções de materiais a serem aplicados, o níquel e o cobalto se destacam pela boa resistência a corrosão e pelas baixas temperaturas de fusão em relação às temperaturas de operação do processo HVOF, o que propicia a uma completa fusão das partículas, garantindo uma boa qualidade dos revestimentos obtidos. Nesse contexto, o presente trabalho teve por objetivo a obtenção e caracterização de revestimentos de níquel e cobalto aplicados pelo processo de aspersão térmica hipersônica (HVOF) sobre o aço API 5CT P110. A morfologia e a microestrutura dos revestimentos foram analisadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV), espectroscopia de energia dispersiva (EDS), difração de raios-X (DRX) e perfilometria. Foi avaliada a dureza dos revestimentos pelo ensaio de microdureza Vickers, e a aderência por ensaio de dobramento. A resistência à corrosão dos revestimentos foi avaliada por monitoramento do potencial de circuito aberto, polarização potenciodinâmica e espectroscopia de impedância eletroquímica em solução de NaCl 3,5 %. Foram obtidas curvas de coeficiente de desgaste por tempo, a partir de ensaios de desgaste a seco e em solução de NaCl 3,5 %. A partir dos resultados obtidos foi possível observar que ambos os revestimentos apresentaram uniformidade química, baixa porosidade e pouca presença de defeitos. Todos os testes eletroquímicos realizados indicaram as camadas de níquel e de cobalto como barreira, impedindo o contato do eletrólito no substrato de aço. Esse efeito foi alcançado graças à escolha correta dos parâmetros envolvidos no processo de aspersão e as características físicas dos elementos aspergidos, principalmente no que tange ao ponto de fusão que permitiu uma união eficiente entre as partículas metálicas no processo de recobrimento, gerando uma camada com poucos defeitos. O revestimento de níquel apresentou melhor desempenho frente à corrosão que o revestimento de cobalto, mas isso aconteceu devido às melhores propriedades do níquel em comparação ao cobalto. De maneira geral, ambos os revestimentos apresentarem uma melhora no desempenho do aço, contudo, o níquel mostrou-se como melhor opção de proteção ao aço API 5CT P110. / The application of thermal spray coatings applied by HVOF hypersonic flame has become an excellent solution to the challenges encountered in the oil and gas industry. This process is versatile and can be applied in components with many geometries, both in field and in the factory, enabling the repair of worn parts, preventing the complete replacement of components. Among the choices of materials that could be used, nickel and cobalt are characterized by good corrosion resistance, and low melting temperatures in relation to the operating temperatures of the HVOF process, which provides a complete fusion of the particles, producing then good quality coatings. In this context, this work aimed to obtain and characterize nickel and cobalt coatings applied by high velocity oxygen fuel (HVOF) thermal sprayed process on a API 5CT P110 steel. The morphology and microstructure of the coatings were analyzed by scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), X-ray diffraction (XRD) and profilometry. The hardness of the coatings was evaluated by Vickers microhardness tests, and the adhesion of the coatings was evaluated by bending test. The corrosion resistance of the coatings was evaluated by open circuit potential monitoring, potentiodynamic polarization and electrochemical impedance spectroscopy in 3.5% NaCl solution. Wear rate by time curves were obtained from wear tests on dry and in 3.5% NaCl solution. From the results obtained it was observed that both coatings showed chemical uniformity, low porosity and almost absence of defects. All of electrochemical tests indicated the nickel and cobalt layers as a barrier, preventing the contact between the electrolyte and the steel substrate. This effect was achieved through the correct choice regarding the parameters involved in the spraying process and the physical characteristics of sprayed elements, especially with respect to the melting point which allowed an efficient binding between the metal particles in the coating process, generating a layer with few defects. The nickel coating showed better performance against corrosion than the cobalt coating, but this happened due the better properties of nickel in comparison to cobalt. In general both coatings improve the steel performance, however the nickel coating showed to be the best option regarding the API 5CT P110 steel protection.

Este estudo teve como objetivo a determinação dos menores valores de tempo e temperatura para obtenção dos graus 95 e 110, através de projeto de experimento completo fatorial rotacional. Posteriormente foi investigado o comportamento mecânico e estrutural do aço API 5CT. Para os aços bruto, normalizado e seus respectivos graus 95 e 110 nos sentidos transversal e longitudinal. Para isto, foram realizados ensaios de tração, dureza, impacto e metalografia. Os mesmos foram submetidos ao tratamento térmico de têmpera com a temperatura de austenitização de 870°C e resfriados em água. Na sequência, realizou- se o tratamento de revenimento orientado pelo planejamento de experimento. O aço bruto apresentou estrutura perlitica bandeada na matriz ferritica. No aço normalizado foi observada a perlita mais homogeneamente distribuída em toda matriz ferritica. O grau 95 obtido a partir do aço bruto e normalizado apresentou a estrutura martensítica revenida em ripas e Ferrita. O grau 110 partindo dos aços, bruto e normalizado apresentou microestrutura martensítica revenida refinada ou em ilhas e Ferrita. Os módulos de resiliência e tenacidade dos aços bruto e seus graus apresentaram valores em torno de 14% maiores quando comparados ao aço normalizado. De forma similar, os limites de escoamento e tração aumentaram em 10%. A capacidade de encruamento aumentou cerca de 16% e houve um aumento de 5% no coeficiente de resistência. Em ambos os casos, os valores obtidos estão adequados à norma API 5CT. As análises das fractografias das amostras testadas em tração, para as condições bruto e normalizado, revelaram a predominância de fratura dúctil e trincas secundarias provenientes do tratamento térmico. A fratura do ensaio de impacto obtida a 60°C, dos aços bruto e normalizado, apresentaram fraturas dúcteis na região central e fraturas frágeis nas extremidades. Na temperatura de - 196 °C as fraturas foram predominantemente frágeis. Para o aço bruto e seus respectivos graus, a transição dúctil frágil ocorreu a -34°C com 79J de energia absorvida. Para o aço normalizado e os graus correspondentes, a temperatura de transição foi de -48 °C e a energia absorvida de 85J. / The purpose of this study was to determine the lowest time, and temperature values needed to obtain the degrees 95, and 110 of the HSLA steels through a rotational, full factorial experiment design. Subsequently, the mechanical and structural behavior of the API 5CT steel was also investigated. Values for the raw steel samples were normalized transversally and longitudinally. For this purpose, traction, hardness, impact, and metallographic tests were conducted. The aforementioned alloys were subjected to heat treatment by quenching with an austenitizing temperature of 870°C, and then cooled in water. The next step was the treatment of tempering heat as determined by the experimental design. The raw steel showed signs of a pearlite banded structure in the ferritic matrix. The 95 degree sample obtained from the raw and normalized steel displayed martensitic structures tempered in lath and ferrite. The 110 degree sample created from raw and normalized steel exhibited refined tempered standard martensitic structures, in addition to ferrite. The raw steel resilience, and tenacity moduli, along with its temperature values were about 14% greater when compared to the normalized steel results. Similarly, ullage and traction thresholds increased by 10%. The strain hardening capacity increased by about 16% and there was an increase of 5% in the resistance coefficient. In both cases, the values obtained were within API 5CT standards. Sample analyses from fractographies, and traction tests (for raw and normalized steels) revealed the prevalent occurrence of ductile fractures, and secondary cracks caused by the heat treatment. The impact test, at 60°C, for both the raw and normalized samples, caused ductile fractures in the center, and brittle fissures around the edges. At the temperature of -196 °C, fractures were predominantly fragile. For the raw steel samples tested and their respective degrees, the ductile brittle transition occurred at - 34°C with absorbed energy of 79J. For the standard steel and its corresponding degree, the transition temperature was -48°C, and absorbed energy of 85J.