[pt] A susceptibilidade à corrosão sob tensão em aços para dutos é dependente de uma série de eventos que vão desde a manufatura do aço, fabricação do tubo, montagem dos dutos e tipo de substância transportada pelo duto. O procedimento de soldagem envolvido na montagem dos dutos pode modificar as propriedades mecânicas do metal de base na região da zona termicamente afetada (ZTA), assim como as propriedades metalúrgicas e de resistência à corrosão, tornando potencialmente a região da junta soldada com maior probabilidade de incidência de corrosão sob tensão.Este trabalho tem como objetivo estudar a resistência à corrosão sob tensão em presença de sulfeto e fragilização pelo hidrogênio, em soldas circunferenciais de tubo API 5L X80. Foram realizados: -Ensaios de acordo com norma NACE TM0177/96, Método A -Ensaios de Baixa Taxa de Deformação (BTD) de acordo com a norma ASTM G129-00/2006, em solução contendo Tiossulfato de Sódio. Os resultados mostraram que o metal base foi considerado aprovado segundo os requisitos dos testes NACE TM0177/96. Porém as juntas soldadas originadas nos diferentes processos de soldagem estudados apresentaram susceptibilidade à corrosão sob tensão em presença de sulfeto e fragilização pelo hidrogênio, segundo o mesmo critério, fraturando em um período inferior a 720h. Esta susceptibilidade foi comprovada com os resultados dos ensaios de tração BTD, tendo sido constatada uma queda significativa no limite de resistência, alongamento e tempo de ruptura, em comparação aos ensaios realizados ao ar na mesma taxa de deformação. O mecanismo de fratura predominante nos ensaios foi fratura transgranular. / [en] The susceptibility of pipeline steels to stress corrosion cracking (SCC) depends on a series of factors ranging from the manufacture of the steel, the pipe fabrication, the assembly of the pipeline and the type of substances to be transported. Additionally, the welding procedures adopted during the production of the tubes and for construction of the pipelines (field welding), can modify the properties of the base metal in the heat affected zone (HAZ), potentially rendering this region susceptible to sulphide stress corrosion cracking and hydrogen embrittlement.This study evaluates the resistance of girth welds in API 5LX80 pipes to hydrogen embrittlement and also to stress corrosion cracking in the presence of sulphides. The evaluation was performed according to NACE TM0177/96, Method A, applying the criterion of fracture/no fracture, and slow strain rate tensile tests (SSRT) were undertaken using a sodium thiosulphate solution according to the ASTM G29 standard. According to the requirements of the NACE TM0177/96 test, the base metal was considered approved. The weld metal exhibited susceptibility to SCC in the presence of sulphides, failling in a period of less than 720h. The susceptibility of the welded joint to SCC in the presence of sulphides was confirmed by the results obtained with SSRT tensile tests, where a significant decrease in the ultimate tensile strength, elongation and time to fracture were observed. The mechanism of fracture for the tests was predominantly transgranular.

O presente trabalho visa estudar a influência da taxa de resfriamento sobre um aço API 5L-X80, extraído de uma seção circular de duto, soldado com o processo MAG automatizado e com dois arames, um maciço e um arame tubular de alma metálica. Para a obtenção de diversas taxas de resfriamento, cinco distintos pré-aquecimentos foram utilizados. Preliminarmente foram realizadas soldas de simples deposição de metal sobre uma seção do duto, com o objetivo de estudar as transformações metalúrgicas na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) e no metal de solda. A seguir foram soldados, com cinco diferentes temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse, chanfros duplo V com nariz. As soldagens de simples deposição de metal foram analisadas com o uso de Microscópio de Luz, Microscópio Eletrônico de Varredura e Dureza. Sobre os chanfros soldados, as propriedades mecânicas e metalúrgicas foram avaliadas com os ensaios de Tração, Dobramento, Impacto (Charpy-V) e Dureza (Vickers). Os resultados dos testes mecânicos foram superiores aos mínimos definidos por norma, com resultados muito interessantes. Houve uma boa correlação entre os testes de dureza, tração e ensaio de impacto. Os ensaios mecânicos em conjunto com as análises metalúrgicas demonstraram que o efeito combinado do tempo e temperatura, criaram grandes alterações nos resultados. As propriedades mecânicas das juntas soldadas foram superiores as mínimas exigidas pela norma API 5L. / This work aims to study the cooling rate effects on an API 5L-X80 steel (circular hollow section) welded with automatized GMAW and with two distinct wires one solid and one metal cored. In order to obtain different cooling rates, five distinct pre-heatings were utilized. At first, beads on plate welds were made, on a section of the pipeline, as a preliminary study of the metallurgical alterations in the Heat Affected Zone (HAZ) and in the weld metal. Also, five double V grooves were welded, using different preheating and interpass temperatures. On the beads on plate welds were evaluated metallurgical and metallurgical properties through Light Microscope, Scanning Electron Microscope and hardness. On the welded grooves, the mechanical properties were evaluated through Tensile, Bending, Impact (Charpy-V) and Hardness (Vickers) tests. The results of mechanical tests were above the minimum defined by standard, with very interesting results. There was a good correlation between the hardness testing, tensile and impact testing. The mechanical tests together with metallurgical analysis showed that the combined effect of time and temperature, created huge changes in the results. The mechanical properties of the welded joints were higher than the minimum required by the standard API 5L.

O presente trabalho visa estudar a influência da taxa de resfriamento sobre um aço API 5L-X80, extraído de uma seção circular de duto, soldado com o processo MAG automatizado e com dois arames, um maciço e um arame tubular de alma metálica. Para a obtenção de diversas taxas de resfriamento, cinco distintos pré-aquecimentos foram utilizados. Preliminarmente foram realizadas soldas de simples deposição de metal sobre uma seção do duto, com o objetivo de estudar as transformações metalúrgicas na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) e no metal de solda. A seguir foram soldados, com cinco diferentes temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse, chanfros duplo V com nariz. As soldagens de simples deposição de metal foram analisadas com o uso de Microscópio de Luz, Microscópio Eletrônico de Varredura e Dureza. Sobre os chanfros soldados, as propriedades mecânicas e metalúrgicas foram avaliadas com os ensaios de Tração, Dobramento, Impacto (Charpy-V) e Dureza (Vickers). Os resultados dos testes mecânicos foram superiores aos mínimos definidos por norma, com resultados muito interessantes. Houve uma boa correlação entre os testes de dureza, tração e ensaio de impacto. Os ensaios mecânicos em conjunto com as análises metalúrgicas demonstraram que o efeito combinado do tempo e temperatura, criaram grandes alterações nos resultados. As propriedades mecânicas das juntas soldadas foram superiores as mínimas exigidas pela norma API 5L. / This work aims to study the cooling rate effects on an API 5L-X80 steel (circular hollow section) welded with automatized GMAW and with two distinct wires one solid and one metal cored. In order to obtain different cooling rates, five distinct pre-heatings were utilized. At first, beads on plate welds were made, on a section of the pipeline, as a preliminary study of the metallurgical alterations in the Heat Affected Zone (HAZ) and in the weld metal. Also, five double V grooves were welded, using different preheating and interpass temperatures. On the beads on plate welds were evaluated metallurgical and metallurgical properties through Light Microscope, Scanning Electron Microscope and hardness. On the welded grooves, the mechanical properties were evaluated through Tensile, Bending, Impact (Charpy-V) and Hardness (Vickers) tests. The results of mechanical tests were above the minimum defined by standard, with very interesting results. There was a good correlation between the hardness testing, tensile and impact testing. The mechanical tests together with metallurgical analysis showed that the combined effect of time and temperature, created huge changes in the results. The mechanical properties of the welded joints were higher than the minimum required by the standard API 5L.

O presente trabalho visa estudar a influência da taxa de resfriamento sobre um aço API 5L-X80, extraído de uma seção circular de duto, soldado com o processo MAG automatizado e com dois arames, um maciço e um arame tubular de alma metálica. Para a obtenção de diversas taxas de resfriamento, cinco distintos pré-aquecimentos foram utilizados. Preliminarmente foram realizadas soldas de simples deposição de metal sobre uma seção do duto, com o objetivo de estudar as transformações metalúrgicas na Zona Afetada pelo Calor (ZAC) e no metal de solda. A seguir foram soldados, com cinco diferentes temperaturas de pré-aquecimento e de interpasse, chanfros duplo V com nariz. As soldagens de simples deposição de metal foram analisadas com o uso de Microscópio de Luz, Microscópio Eletrônico de Varredura e Dureza. Sobre os chanfros soldados, as propriedades mecânicas e metalúrgicas foram avaliadas com os ensaios de Tração, Dobramento, Impacto (Charpy-V) e Dureza (Vickers). Os resultados dos testes mecânicos foram superiores aos mínimos definidos por norma, com resultados muito interessantes. Houve uma boa correlação entre os testes de dureza, tração e ensaio de impacto. Os ensaios mecânicos em conjunto com as análises metalúrgicas demonstraram que o efeito combinado do tempo e temperatura, criaram grandes alterações nos resultados. As propriedades mecânicas das juntas soldadas foram superiores as mínimas exigidas pela norma API 5L. / This work aims to study the cooling rate effects on an API 5L-X80 steel (circular hollow section) welded with automatized GMAW and with two distinct wires one solid and one metal cored. In order to obtain different cooling rates, five distinct pre-heatings were utilized. At first, beads on plate welds were made, on a section of the pipeline, as a preliminary study of the metallurgical alterations in the Heat Affected Zone (HAZ) and in the weld metal. Also, five double V grooves were welded, using different preheating and interpass temperatures. On the beads on plate welds were evaluated metallurgical and metallurgical properties through Light Microscope, Scanning Electron Microscope and hardness. On the welded grooves, the mechanical properties were evaluated through Tensile, Bending, Impact (Charpy-V) and Hardness (Vickers) tests. The results of mechanical tests were above the minimum defined by standard, with very interesting results. There was a good correlation between the hardness testing, tensile and impact testing. The mechanical tests together with metallurgical analysis showed that the combined effect of time and temperature, created huge changes in the results. The mechanical properties of the welded joints were higher than the minimum required by the standard API 5L.

Submitted by Rafael Santana (rafael.silvasantana@ufpe.br) on 2018-03-27T16:45:38Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese Eduardo Rocha_ Março 2017_Final.pdf: 6940724 bytes, checksum: d7e77c81e57f723257434d9f0195799a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-03-27T16:45:38Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) Tese Eduardo Rocha_ Março 2017_Final.pdf: 6940724 bytes, checksum: d7e77c81e57f723257434d9f0195799a (MD5) Previous issue date: 2016-12-22 / CAPES / Este trabalho visa realizar estudos de distribuição de temperatura num processo de soldagem com enchimento ao arco elétrico mediante aplicação de uma modelagem matemática e validados com o auxílio de equipamentos de medição de calor que operam no intervalo do espectro da radiação infravermelha. A metodologia numérica baseou-se no método de elementos finitos, suportados pelo software Abaqus 6.12 que permitiu realizar uma análise em três dimensões do calor envolvido neste enchimento. A modelagem da fonte de calor em movimento foi empreendida com base na dupla elipsoide de Goldak e consequente distribuição do volume de energia, onde incluem-se as propriedades termofísicas do material e respectivas condições de contorno inerentes ao sistema. O campo experimental serviu de base para alimentar os dados computacionais e neste, foram utilizados painéis retangulares de aço ASTM A36 medindo 300 mm x 200 mm x 4,76 mm com soldagem por enchimento, sem entalhe no cordão de solda, bem como o uso de painéis retangulares do aço API 5L X80 medindo 150 mm x 80 mm x 7,5 mm com profundidade de chanfro de 4mm, tendo sido realizados em ambos modelos, soldagem com sistema semi-automatizado na posição horizontal 2G, por intermédio do processo de soldagem GMAW (Gas Metal Arc Welding), especificamente MAG (Metal Active Gas). Os estudos para obtenção dos campos de temperatura foram realizados sob diferentes condições de aporte térmico, fazendo-se uso de dois sistemas independentes de termografia infravermelha aplicados na forma passiva: pirômetro e câmera termográfica. A primeira etapa coincide com o uso de ambos os sistemas de instrumentação quando estes, previamente calibrados, norteiam as respostas dos campos de temperatura e em comparação, pode-se validar a câmera termográfica como um instrumento confiável. Nesta fase, a temperatura captada na chapa atinge 670°C (≈ 943 K). A segunda etapa ocorreu em disposição semelhante, sendo captada temperaturas apenas através da câmera termográfica. Os resultados mostram que a chapa alcança a temperatura de 1.045ºC (≈ 1.318 K), sendo possível captar a curva completa do ciclo térmico de soldagem na face oposta ao cordão de solda. Propriedades térmicas dependentes no tempo, bem como, efeitos de mudança de fase foram considerados. Em substituição ao uso de termopares fora assumido aplicar-se a técnica da termografia infravermelha que, comparativamente à modelagem numérica, foram obtidos excelentes graus de coerência na quantificação dos demasiados campos térmicos vigentes na soldagem. / This work aims to conduct temperature distribution studies in a welding process that involves electric arc filling with the use of a mathematical model, where validation was performed with the aid of a heat measurement equipment operating in the infrared spectrum range. The numerical methodology was based on the finite element method, supported by Abaqus 6.12 software, which enabled a three-dimensional analysis of the heat involved in the filling. The modeling of the heat source in motion was based on Goldak's double ellipsoid and the consequent energy volume distribution, including the thermophysical properties of the material and the respective boundary conditions inherent to the system. The experimental field served as a basis for providing the computational data, in which rectangular panels made of ASTM A36 steel measuring 300 mm x 200 mm x 4.76 mm were used with welding by filling, without notch in the weld bead, as well as the use of rectangular panels made of API 5L X80 steel measuring 150 mm x 80 mm x 7.5 mm with a chamfer depth of 4 mm, where semi-automated welding system in the 2G horizontal position have been realized in both models through the GMAW welding process (Gas Metal Arc Welding), specifically MAG (Metal Active Gas). The studies required to obtain the temperature fields were carried out under different thermal input conditions, applying passively two independent infrared thermography systems: pyrometer and thermographic camera. The first step coincides with the use of both instrumentation systems which when previously calibrated, direct the temperature field responses and in comparison, it becomes possible to validate the thermographic camera as a reliable instrument. At this stage, the temperature captured on the plate reaches 670 ° C (≈ 943 K). The second stage occurred in a similar arrangement, with temperatures being captured only through the thermographic camera. The results show that the plate reaches a temperature of 1,045ºC (≈ 1,318 K), making it possible to capture the complete curve of the thermal welding cycle on the opposite side of the weld bead. Time-dependent thermal properties, as well as phase change effects were considered. In substitution to the use of thermocouples, the infrared thermography technique was applied, which, when compared to numerical modeling, demonstrated excellent coherence degrees with respect to other thermal fields in welding.

Submitted by Fernanda Rodrigues de Lima (fernanda.rlima@ufpe.br) on 2018-08-28T22:25:17Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) / Approved for entry into archive by Alice Araujo (alice.caraujo@ufpe.br) on 2018-09-06T22:55:44Z (GMT) No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) / Made available in DSpace on 2018-09-06T22:55:44Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 811 bytes, checksum: e39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34 (MD5) TESE Edkarlla Sousa Dantas de Oliveira.pdf: 7252762 bytes, checksum: acb3291b84749e4335abc0ac4721fe1a (MD5) Previous issue date: 2017-07-25 / Programa de Recursos Humanos - 203 / O interesse na utilização dos aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) na indústria petrolífera deve-se a inserção de elementos de liga na composição química, que propicia o aumento da resistência mecânica e a boa tenacidade evitando prejuízos econômicos através do aumento da produção de petróleo. Esta produção, geralmente, é acompanhada por certo volume de água, que resulta da quantidade de água presente no poço produtor. Em muitos casos há a necessidade de inserção de água (doce ou salgada) para a recuperação de poços de baixa produtividade, sendo gerados grandes volumes de água produzida. A água produzida contém uma variedade de compostos químicos que atuam no processo de corrosão eletroquímica, além de diversas espécies de micro-organismos que causam a corrosão microbiologicamente induzida (CMI). Estes micro-organismos alteram as reações na interface metal/solução através da produção de metabólitos corrosivos associados à formação gradativa do biofilme sobre as superfícies metálicas. O presente trabalho teve como objetivo investigar a ação microbiológica na resistência à corrosão e nas propriedades mecânicas do aço API 5L X80 exposto à água produzida em condições estáticas. Análises físico-químicas e microbiológicas foram realizadas na água produzida, e quantificados os micro-organismos sésseis presentes no biofilme. Análises microscópicas de espectroscopia de dirpersão de energia (EDS) e difração de raio X (DRX) foram utilizadas para avaliar os filmes e os produtos de corrosão. A avaliação do processo corrosivo foi realizada através de ensaios de perda de massa, taxa de corrosão e por técnicas eletroquímicas. O comportamento mecânico do aço foi avaliado por meio de ensaios de dureza e tração. A quantificação microbiológica séssil evidenciou a adesão dos micro-organismos na superfície do aço proveniente da água produzida. As análises por EDS foram confirmadas pelos resultados de DRX indicando como principais produtos de corrosão os compostos Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ e FeCl₃ típicos do aço exposto à água produzida não esterilizada. As taxas de corrosão dos corpos de prova do sistema de água produzida esterilizada foram de baixa corrosividade, enquanto os corpos de prova do sistema de água produzida não esterilizada foram de moderada corrosividade. Os ensaios eletroquímicos de espectroscopia de impedância eletroquímica evidenciaram uma maior agressividade para o sistema de água produzida não esterilizada, o qual foi associado à geração de metabólitos ácidos pelos micro-organismos possivelmente promoveram a ruptura do biofilme. Estes resultados foram confirmados pelo ajuste do circuito equivalente. A dureza dos corpos de prova após a exposição aos sistemas de água produzida não foi alterada em comparação aos corpos de prova sem exposição aos sistemas. Os ensaios de tração evidenciaram que os micro-organismos reduziram a resistência e a ductilidade dos corpos de prova de aço. / The interest in the use of high-strength low-alloy steels (ARBL) in the petroleum industry is due to the insertion of alloying elements in the chemical composition, which favors the increase of the mechanical resistance and the good tenacity avoiding economic losses through the increase of the production of oil. This production is usually accompanied by a certain volume of water, which results from the amount of water present in the producing well. In many cases there is a need to insert water (freshwater or seawater) for the recovery of low productivity wells, generating large volumes of water produced. The produced water contains a variety of chemical compounds that act in the process of electrochemical corrosion, as well as several species of microorganisms that cause microbiologically induced corrosion (MIC). These microorganisms alter the reactions at the metal/solution interface through the production of corrosive metabolites associated with the gradual formation of the biofilm on the metallic surfaces. The present work had as objective to investigate the microbiological action in the resistance to the corrosion and in the mechanical properties of the API 5L X80 steel exposed to the produced water in static conditions. Physical-chemical and microbiological analyzes were performed on the produced water, and sessile microorganisms present in the biofilm were quantified. Microscopic analyzes of energy dispersion spectroscopy (EDS) and X-ray diffraction (XRD) were used to evaluate films and corrosion products. The evaluation of the corrosive process was carried out through weight loss, corrosion rate and electrochemical techniques. The mechanical behavior of the steel was evaluated by hardness and tensile tests. The microbiological quantification of sessile evidenced the adhesion of the microorganisms on the surface of the steel coming from the produced water. The EDS analysis was confirmed by XRD results indicating as main corrosion products the compounds Fe(OH)₃, Fe(OH)₂, FeOOH, Fe₃O₄, FeS₂ and FeCl₃ typical of steel exposed to non sterile produced water. The corrosion rates of the specimens of the sterilized water system were low corrosivity, while the specimens of the non sterile produced water system were moderate corrosivity. The electrochemical tests of electrochemical impedance spectroscopy evidenced a greater aggressiveness for the non sterilized produced water system, which was associated to the generation of acid metabolites by the microorganisms possibly promoted biofilm rupture. These results were confirmed by the equivalent circuit setting. The hardness of the specimens after exposure to the produced water systems was not altered in comparison to the specimens without exposure to the systems. The tensile tests demonstrated that the microorganisms reduced the strength and ductility of steel specimens.

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em materiais dúcteis é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural de dutos destinados ao transporte de gás, petróleo e seus derivados que utilizam os aços ARBL. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades de fratura dúctil do aço API 5L X80, através da obtenção da curva de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo-de-prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820-96. Os corpos-de-prova compactos C(T) apresentaram espessura B=15mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,6. O ensaio foi conduzido numa máquina universal de ensaios (MTS) servo-controlada e capacidade máxima de 250kN. Adicionalmente, foram conduzidos ensaios convencionais de tração (limite de escoamento – 550MPa, limite de resistência – 676MPa e alongamento total em 50mm – 27%), ensaios de impacto Charpy (energia absorvida de 220J à 0ºC – sentido longitudinal) e análises metalográficas (microestrutura refinada composta por ferrita, colônias de perlita e presença do constituinte MA). Tais caracterizações permitirão uma maior precisão na comparação da curva J-R do aço API 5L X80 em estudo com estudos futuros de tenacidade à fratura. / Assessments of crack growth resistance in ductile materials play a key role in structural integrity procedures for high strength, low alloy (HSLA) pipeline steels commonly employed in gas and petroleum trasmission systems. This work presents an investigation of the ductile tearing properties for an API 5L X80 pipeline steel using experimentally measured crack growth resistance curves (J-R curves) for the material. Testing of the X80 pipeline steel employed compact tension (C(T)) fracture specimens to determine the J-R curves based upon the unloading compliance method using a single specimen technique in accordance with the ASTM E1820 standard procedure. The C(T) specimens have thickness B=15mm, width W=2B and a ratio between crack size (a) and width, a/W=0,6. The experimental tests utilized a 250 kN MTS universal machine. Conventional tensile tests were also performed to determine the tensile properties for the tested material: yield strength of 550MPa, tensile strength of 676MPa and elongation of 27% (gage length of 50 mm). The Charpy V-notch impact tests also provided and absorbed energy of 220J at 0ºC. The metallographic analysis showed colonies of perlite and MA constituent islands in a ferrite matrix. This experimental characterization provides additional toughness and mechanical data against which the general behavior of X80 class pipeline steel can be compared.

Submitted by Emanuel Varela Cardoso (emanuel.varela@ufcg.edu.br) on 2018-06-25T22:19:38Z No. of bitstreams: 1 SIDERLEY FERNANDES ALBUQUERQUE – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 14115544 bytes, checksum: 11822f51a2dc681dc362498cb6b9d1c7 (MD5) / Made available in DSpace on 2018-06-25T22:19:38Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SIDERLEY FERNANDES ALBUQUERQUE – TESE (UAEMa) 2015.pdf: 14115544 bytes, checksum: 11822f51a2dc681dc362498cb6b9d1c7 (MD5) Previous issue date: 2015-02-27 / No Brasil, a soldagem de tubulações ainda emprega processos manuais com eletrodo revestido, porém, tem crescido as pesquisas com o objetivo de implementar processos mais produtivos, e que atendam às exigências requeridas por normas específicas. Processos de soldagem robotizados estão sendo largamente utilizados em vários países, com ganho considerável na produtividade, como também na qualidade superficial. A utilização de processos de soldagem automatizados possibilita, além da maior produtividade, um maior controle dos parâmetros de soldagem, podendo favorecer positivamente as transformações microestruturais, e consequentemente, em melhores propriedades mecânicas da junta soldada. O objetivo deste trabalho foi avaliar a tenacidade à fratura de juntas soldadas em chapas aço API 5L X80 com 19 mm de espessura, utilizados para transporte de petróleo e gás, quando submetidos à soldagem robotizada nas posições plana e vertical ascendente, utilizando processo de soldagem a arco elétrico com arame maciço para o passe de raiz (ER 120S-G), e processos de soldagem com arame tubular para os passes de enchimento e acabamento, utilizando arame do tipo flux-cored e proteção de gás externa (E101T-1), e arame do tipo autoprotegido (E91T8-G); o gás de proteção utilizado foi Ar+25%CO2. Foram realizadas análises de microdureza e microestrutural na ZTA das juntas soldadas, utilizando microscopia óptica e microscopia eletrônica de varredura; para avaliação da tenacidade na ZTA das juntas soldadas, foram usinados corpos de prova do tipo SE(B) para ensaio CTOD. A análise microestrutural na ZTA para todos os procedimentos indicam a presença de bainita e ferrita acicular, com exceção do procedimento de soldagem na posição plana utilizando arrame autoprotegido que apresentou ferrita primária. Os resultados de tenacidade a fratura obtidos indicam que os procedimentos de soldagem robotizados na posição plana apresentaram a maioria dos valores de CTOD superiores aos procedimentos de soldagem na posição vertical ascendente. Os procedimentos de soldagem robotizados na posição plana usando arame autoprotegido apresentaram o melhor resultado em termos de crescimento da pré-trinca de fadiga, com perfil na região central de forma arredondada, diferente do procedimento de soldagem na posição plana com RP- G que apresentou a forma plana. / In Brazil, the welding pipes still uses manual processes with coated electrodes, however, research has grown to implementing more productive processes, and complying with the requirements of specific rules. Robotic welding processes are in use in Sweden, USA, Canada, Russia and China, with a considerable increase in productivity, and higher quality welds surface. The use of automated welding processes increase the productivity, and promote better control of the welding parameters, and microstructural changes, and consequently, better mechanical properties of the welded joint. The objective of this study was to evaluate the fracture toughness of API 5L X80 steel welded joints with thickness for 19 mm, used for oil and gas transmission, when subjected to robotic welding in the flat and vertical upward positions using arc electric welding process with solid wire for the root pass (ER 120S-G), and tubular wire for the filler passes and finishing, using flux- cored wire (E101T-1) and Ar + 25% CO2 as shielding gas and self-protected wire (E91T8-G). For this, CTOD specimens with all notched located in HAZ were prepared and submitted to metalographic and microhardness test were also done to observe the resulting microstructure and hardness value in the region of the crack, using optical and scanning microscopy analysis. The microstructural analysis in the ZTA of the specimen for all procedures indicated the presence of Bainite and Acicular Ferrite, except those obtained in flat position using the Flux-Cored Self-Shielded welding process which also presented Primary Ferrite. The results of fracture toughness test indicated that the welding in a flat position presented the most superior CTOD values. The robotic welding procedures in the flat position using Flux-Cored SelfShielded welding process showed the best result in terms of the fatigue pre-crack growth, with profile in the central region of rounded shape, unlike flat shape in the robotic welding procedures in the flat position using Flux-Cored and Ar + 25% CO2 as shielding gas.

Submitted by Johnny Rodrigues (johnnyrodrigues@ufcg.edu.br) on 2018-04-27T17:30:21Z No. of bitstreams: 1 JAILSON ALVES DA NÓBREGA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 8059019 bytes, checksum: 3342c79a6597e27674ae52970211493c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-04-27T17:30:21Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JAILSON ALVES DA NÓBREGA - DISSERTAÇÃO PPGEM 2014..pdf: 8059019 bytes, checksum: 3342c79a6597e27674ae52970211493c (MD5) Previous issue date: 2014-12-03 / Capes / Muitas são as variações metalúrgicas sofridas pelo material quando o mesmo é submetido a um ciclo térmico de soldagem, exercendo uma considerável influência sobre as suas propriedades mecânicas e mais especificamente sobre os níveis de tensões residuais. Na fase de projeto, uma dessas alternativas para a avaliação dos ciclos térmicos e tensões residuais de soldagem é o emprego de simulação via métodos computacionais. A partir disto, neste trabalho foi desenvolvida uma metodologia numérica para determinar o campo de temperatura e tensões residuais transversais em juntas soldadas. As simulações numéricas foram realizadas por meio de um software comercial, ABAQUS®, baseado no Método de Elementos Finitos (MEF). Foram considerados fenômenos que fazem a modelagem matemática do processo de soldagem de forma a torná-la mais robusta. Foi utilizada a fonte de calor analítica proposta por Goldak, capaz de modelar a entrada de calor. Foram avaliados os parâmetros de entrada, tais como: Corrente, voltagem, velocidade de soldagem e temperatura inicial da chapa virtual. Para validação dos resultados térmicos, foi utilizada uma chapa virtual do aço API 5L X70 soldada pelo processo FCAW. Nas demais simulações térmicas e mecânicas foram utilizadas uma chapa virtual do aço API 5L X80 soldadas pelos processos GTAW e SMAW. Foi possível observar neste estudo a influência da temperatura de pré-aquecimento e de interpasse sobre os gradientes térmicos e ciclos térmicos na junta soldada, além das mudanças nos valores das temperaturas de pico e do tempo de resfriamento entre 800 e 500 °C (∆t8/5) quando avaliados em diferentes regiões da junta soldada. Com relação às tensões residuais transversais, verificaram-se mudanças no perfil destas tensões quando aplicado mais de um passe da soldagem virtual podendo o modelo servir de base para trabalhos futuros. / Many are the metallurgical variations suffered by the material when it is subjected to a weld thermal cycle, which promote a considerable influence on mechanical properties, and specifically on the welded joint residual stresses. In the project phase, one of these alternatives is the use of computational methods via simulation. So, in this work a numerical methodology to determine the temperature field and transverse residual stresses was developed. The numerical simulations were implemented using a commercial software ABAQUS® based on finite element method (FEM). In addition, a source of heat proposed by Goldak, able to model the heat input value was used. Input parameters, such as: Current, voltage, speed and initial temperature of the virtual plate were also evaluated. To validate the thermal results and the other thermal and mechanical simulations a virtual plate of API 5L X70 and API 5L X-80 steel welded by the FCAW and GTAW and SMAW processes respectively was used. The results showed that it was possible to evaluate the influence of preheat and interpass temperature on the weld thermal gradients and thermal cycling, as well as the change in peak temperature and cooling time between 800 and 500 (∆t8/5) values in different regions of the welded joint. In relation to the transverse residual stresses, it was showed that there were changes in its profile when it was applied more than one weld pass which can serve as base model for future work in this area.

Caracterizar propriedades de resistência à propagação de trinca em materiais dúcteis é um elemento central em métodos de avaliação de integridade estrutural de dutos destinados ao transporte de gás, petróleo e seus derivados que utilizam os aços ARBL. Sendo assim, o objetivo deste trabalho foi estudar as propriedades de fratura dúctil do aço API 5L X80, através da obtenção da curva de resistência à propagação estável de defeitos (curvas J-R) do material. O ensaio de tenacidade à fratura para obtenção da curva J-R foi conduzido utilizando a técnica do corpo-de-prova único (single specimen) empregando o método da flexibilidade no descarregamento (unloading compliance), segundo a norma de ensaios ASTM E1820-96. Os corpos-de-prova compactos C(T) apresentaram espessura B=15mm, largura W=2B e uma relação aproximada entre o tamanho de trinca (a) e a largura, a/W=0,6. O ensaio foi conduzido numa máquina universal de ensaios (MTS) servo-controlada e capacidade máxima de 250kN. Adicionalmente, foram conduzidos ensaios convencionais de tração (limite de escoamento – 550MPa, limite de resistência – 676MPa e alongamento total em 50mm – 27%), ensaios de impacto Charpy (energia absorvida de 220J à 0ºC – sentido longitudinal) e análises metalográficas (microestrutura refinada composta por ferrita, colônias de perlita e presença do constituinte MA). Tais caracterizações permitirão uma maior precisão na comparação da curva J-R do aço API 5L X80 em estudo com estudos futuros de tenacidade à fratura. / Assessments of crack growth resistance in ductile materials play a key role in structural integrity procedures for high strength, low alloy (HSLA) pipeline steels commonly employed in gas and petroleum trasmission systems. This work presents an investigation of the ductile tearing properties for an API 5L X80 pipeline steel using experimentally measured crack growth resistance curves (J-R curves) for the material. Testing of the X80 pipeline steel employed compact tension (C(T)) fracture specimens to determine the J-R curves based upon the unloading compliance method using a single specimen technique in accordance with the ASTM E1820 standard procedure. The C(T) specimens have thickness B=15mm, width W=2B and a ratio between crack size (a) and width, a/W=0,6. The experimental tests utilized a 250 kN MTS universal machine. Conventional tensile tests were also performed to determine the tensile properties for the tested material: yield strength of 550MPa, tensile strength of 676MPa and elongation of 27% (gage length of 50 mm). The Charpy V-notch impact tests also provided and absorbed energy of 220J at 0ºC. The metallographic analysis showed colonies of perlite and MA constituent islands in a ferrite matrix. This experimental characterization provides additional toughness and mechanical data against which the general behavior of X80 class pipeline steel can be compared.