As recentes descobertas na camada pré-sal da costa brasileira geraram uma série de oportunidades e desafios tecnológicos que deverão ser enfrentados para se garantir o sucesso da exploração e produção de petróleo offshore em águas profundas e ultra-profundas. A alta presença de gás carbônico (CO2) e de gás sulfídrico (H2S) encontrada nas jazidas produzem potenciais efeitos de corrosão e fragilização nos componentes de aço utilizados em sistemas submarinos de produção de petróleo, dentre eles os dutos flexíveis. Esses dutos são submetidos à elevadas cargas geradas devido à lâmina da água profunda, sendo os arames da armadura de tração extremamente solicitados por sustentar os carregamentos. Tradicionalmente, arames da armadura de tração de dutos que irão operar em ambientes contendo H2S (sour) apresentam limite de resistência à tração máximo de 850 MPa, enquanto para ambientes onde esse gás não está presente (sweet), os limites de resistência são consideravelmente maiores podendo chegar a 1400 MPa. Amostras de arames da armadura de tração com limite de resistência à tração de 1400 MPa foram revestidas com alumínio através do processo de aspersão térmica a arco elétrico e a eficiência do revestimento em ambiente corrosivo contendo CO2 e H2S foi avaliada. Essa avaliação envolveu ensaios mecânicos e de caracterização, como medições da rugosidade superficial, análise da porosidade do revestimento, ensaios de dobramento, avaliação da susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio e sulfeto, ensaios de fadiga ao ar e corrosão-fadiga. Foi observado que o grau de porosidade do revestimento variou entre 5 e 10% e que a rugosidade superficial do substrato aumentou devido ao jateamento prévio ao processo de revestimento. Esse fato mostrou ser uma das causas principais para a deterioração da vida em fadiga ao ar dos arames revestidos quando comparados com arames sem revestimento, sendo comprovado através de análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. Entretanto, para ensaios de corrosão-fadiga em ambiente contendo CO2 e H2S, o desempenho de arames revestidos mostrou-se notadamente superior, onde o acabamento superficial do substrato teve importância secundária. Através de ensaios de dobramento, foi possível verificar a alta capacidade do revestimento em suportar extensa deformação plástica. Através dos ensaios estáticos para se avaliar a susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio e sulfeto foi possível verificar uma considerável corrosão da superfície de arames não revestidos devido ao ambiente agressivo. Ademais, uma trinca induzida por hidrogênio foi identificada em uma das amostras de arame sem revestimento, enquanto as amostras revestidas não apresentaram sinal de degradação nem trincamento. / Recent discoveries in Brazil pre-salt layer generated a series of technological opportunities and challenges that must be met to ensure the success of offshore oil exploration and production in deep and ultra-deepwater. The presence of high levels of carbon dioxide (CO2) and eventually hydrogen sulfide (H2S) found in the deposits, produce potential corrosion effects and embrittlement of steel components of subsea systems used in petroleum production, including flexible pipes. These equipments are subjected to high loads generated by deep water condition where tensile armor wires are extremely required for sustaining the loads. Traditionally, armor wires that will operate in environments containing H2S (sour) have maximum tensile strength of 850 MPa, while for environments where this gas is not present (sweet), the tensile strength is considerably larger reaching up to 1400 MPa. Armor wire samples with tensile strength of 1400 MPa were coated with pure aluminum by thermal arc spray process and the effectiveness of the coating in corrosive environment containing CO2 and H2S was evaluated. This evaluation included mechanical and characterization tests, such as surface roughness measurements, coating porosity analysis, bending tests, evaluation of susceptibility to cracking induced by hydrogen and sulfide and fatigue test in air and in corrosive environments. It was found that the coating porosity ranged between 5 and 10% and the substrate roughness increased due to grit blasting prior to the coating process. This fact proved to be one of the main causes for the deterioration of the fatigue life in air of the coated wires when compared with uncoated wires, being proven through analysis by Scanning Electron Microscopy. However, for corrosion fatigue tests in an environment containing CO2 and H2S, the performance of coated wires was found to be markedly higher, where the integrity of the substrate surface had secondary importance. Through bending tests, it was found the high capacity of the coating to support extensive plastic deformation. Static tests to evaluate the susceptibility to cracking by hydrogen and sulfides showed that uncoated armor wire surface corroded considerably due to the aggressive environment. In addition, a crack induced by hydrogen was identified in one of uncoated wire samples, while the coated samples showed no sign of degradation or cracking.

As recentes descobertas na camada pré-sal da costa brasileira geraram uma série de oportunidades e desafios tecnológicos que deverão ser enfrentados para se garantir o sucesso da exploração e produção de petróleo offshore em águas profundas e ultra-profundas. A alta presença de gás carbônico (CO2) e de gás sulfídrico (H2S) encontrada nas jazidas produzem potenciais efeitos de corrosão e fragilização nos componentes de aço utilizados em sistemas submarinos de produção de petróleo, dentre eles os dutos flexíveis. Esses dutos são submetidos à elevadas cargas geradas devido à lâmina da água profunda, sendo os arames da armadura de tração extremamente solicitados por sustentar os carregamentos. Tradicionalmente, arames da armadura de tração de dutos que irão operar em ambientes contendo H2S (sour) apresentam limite de resistência à tração máximo de 850 MPa, enquanto para ambientes onde esse gás não está presente (sweet), os limites de resistência são consideravelmente maiores podendo chegar a 1400 MPa. Amostras de arames da armadura de tração com limite de resistência à tração de 1400 MPa foram revestidas com alumínio através do processo de aspersão térmica a arco elétrico e a eficiência do revestimento em ambiente corrosivo contendo CO2 e H2S foi avaliada. Essa avaliação envolveu ensaios mecânicos e de caracterização, como medições da rugosidade superficial, análise da porosidade do revestimento, ensaios de dobramento, avaliação da susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio e sulfeto, ensaios de fadiga ao ar e corrosão-fadiga. Foi observado que o grau de porosidade do revestimento variou entre 5 e 10% e que a rugosidade superficial do substrato aumentou devido ao jateamento prévio ao processo de revestimento. Esse fato mostrou ser uma das causas principais para a deterioração da vida em fadiga ao ar dos arames revestidos quando comparados com arames sem revestimento, sendo comprovado através de análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. Entretanto, para ensaios de corrosão-fadiga em ambiente contendo CO2 e H2S, o desempenho de arames revestidos mostrou-se notadamente superior, onde o acabamento superficial do substrato teve importância secundária. Através de ensaios de dobramento, foi possível verificar a alta capacidade do revestimento em suportar extensa deformação plástica. Através dos ensaios estáticos para se avaliar a susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio e sulfeto foi possível verificar uma considerável corrosão da superfície de arames não revestidos devido ao ambiente agressivo. Ademais, uma trinca induzida por hidrogênio foi identificada em uma das amostras de arame sem revestimento, enquanto as amostras revestidas não apresentaram sinal de degradação nem trincamento. / Recent discoveries in Brazil pre-salt layer generated a series of technological opportunities and challenges that must be met to ensure the success of offshore oil exploration and production in deep and ultra-deepwater. The presence of high levels of carbon dioxide (CO2) and eventually hydrogen sulfide (H2S) found in the deposits, produce potential corrosion effects and embrittlement of steel components of subsea systems used in petroleum production, including flexible pipes. These equipments are subjected to high loads generated by deep water condition where tensile armor wires are extremely required for sustaining the loads. Traditionally, armor wires that will operate in environments containing H2S (sour) have maximum tensile strength of 850 MPa, while for environments where this gas is not present (sweet), the tensile strength is considerably larger reaching up to 1400 MPa. Armor wire samples with tensile strength of 1400 MPa were coated with pure aluminum by thermal arc spray process and the effectiveness of the coating in corrosive environment containing CO2 and H2S was evaluated. This evaluation included mechanical and characterization tests, such as surface roughness measurements, coating porosity analysis, bending tests, evaluation of susceptibility to cracking induced by hydrogen and sulfide and fatigue test in air and in corrosive environments. It was found that the coating porosity ranged between 5 and 10% and the substrate roughness increased due to grit blasting prior to the coating process. This fact proved to be one of the main causes for the deterioration of the fatigue life in air of the coated wires when compared with uncoated wires, being proven through analysis by Scanning Electron Microscopy. However, for corrosion fatigue tests in an environment containing CO2 and H2S, the performance of coated wires was found to be markedly higher, where the integrity of the substrate surface had secondary importance. Through bending tests, it was found the high capacity of the coating to support extensive plastic deformation. Static tests to evaluate the susceptibility to cracking by hydrogen and sulfides showed that uncoated armor wire surface corroded considerably due to the aggressive environment. In addition, a crack induced by hydrogen was identified in one of uncoated wire samples, while the coated samples showed no sign of degradation or cracking.

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Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: A aplicação do Arame Tubular E309L, nos processos de fabricação, apresenta grandes vantagens entre os consumíveis. Além de proporcionar propriedades mecânicas favoráveis à união por soldagem, esse consumível pode ser utilizado em aços carbono, aços inoxidáveis e dissimilares. Por essas razões, constantemente encontramos esse arame especificado nos procedimentos de soldagem nos setores fabris. Esse arame é também o mais utilizado na fabricação das novas turbinas de usinas hidrelétricas, como é o caso das turbinas Francis que estão sendo instaladas na Usina de Belo Monte localizado no rio Xingu em Altamira/PA. Este trabalho visou caracterizar o aço inoxidável Martensítico ASTM A743 CA6NM utilizado nas pás das turbinas hidráulicas, o aço inoxidável austenítico SA 316 e aço carbono A-36, ambos utilizados em equipamentos fabris em geral. Dessa forma, analisou-se o comportamento desses diferentes metais de base quando submetidos ao processo de união por soldagem utilizando o Arame Tubular E309L e proteção gasosa com a mistura C-25 (25% CO2 + 75% Argônio). Utilizou-se chapas dissimilares (Aço Carbono e Aço Inoxidável Austenítico) com 10 mm de espessura e chapas de aços inoxidáveis martensíticos com espessura de 6 mm, chanfros em “V”, ângulo de bisel de 30o, nariz e abertura de raiz de 3,0 mm. Foram estudados tanto o metal de solda quanto a zona termicamente afetada através de análises metalográficas, ensaios de tração, ensaios de impacto charpy e ensaios de dureza Vickers, nos quais... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Application of Shield Bright E309L in manufacturing processes, has high advantages among consumables. Besides providing mechanical properties favorable to joining by welding, the consumable can be used in carbon steels, stainless steels and dissimilar steels. For these reasons, constantly we find the E309L specified in the welding procedures used in industry today. This Shield Bright is also the most used in the manufacture of new turbines of hydroelectric power plants, as is the case of Francis turbine being installed in the Belo Monte Dam on the Xingu River located in Altamira / PA - Brazil. This study aimed to characterize the martensitic stainless steel ASTM A743 CA6NM used in the blades of hydraulic turbines, the austenitic stainless steel SA 316 and carbon steel A-36, both used in industrial equipment in general. Thus, we analyzed the behavior of these different base metals when subjected to the joining process by welding using the Shield Bright E309L and using a shielding gas of C-25 mixture (25% CO2 + 75% Argon). It was used dissimilar plates (carbon steel and austenitic stainless steel) with 10 mm steel thickness and martensitic stainless plates with a thickness of 6 mm, bevel groove “V” with angle of 30°, root face and root gap of 3,0 mm. We analyzed all regions of the metal plate through metallographic analysis, tensile tests, Charpy impact tests and Vickers hardness tests, in which they were possible to verify that the use of the Shield Bright E309L were satisfact... (Complete abstract click electronic access below) / Mestre

Equipamentos utilizados na produção offshore de petróleo estão sujeitos a danos severos devido à exposição a compostos corrosivos presentes no fluido produzido. Por isso, materiais resistentes à corrosão, como a superliga à base de níquel UNS N06625 (Inconel® 625), são usados em áreas de passagem de fluido de produção. Entretanto, o elevado custo desta liga restringe sua utilização em todo o equipamento. Como solução para este problema são produzidos equipamentos com materiais de menor custo e revestidos com a liga mais nobre. Para esses revestimentos o processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente é tido opção por produzir soldas com qualidade e produtividade. O objetivo desse trabalho foi determinar a influência da corrente média (Im), velocidade de soldagem (Vs), velocidade de alimentação (Va), corrente do material de adição (Ia) e composição do gás de proteção (Gs) sobre a diluição (D), penetração (P), largura (L) e reforço (R) dos cordões de solda depositados pelo processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente sobre um aço AISI/SAE 4130. Para essa análise foi utilizado um planejamento DOE (Design of Experiments) composto central com cinco fatores totalizando trinta e duas (32) condições de aplicação dos cordões. Medições de áreas e dimensões de largura, penetração e reforço foram realizadas nas seções transversais dos cordões depositados utilizando-se um estereoscópio e software de análise de imagens. Além disso, análises dos elementos químicos, nessas seções, foram realizadas utilizando-se espectrometria de energia dispersiva, para determinar o teor do elemento Fe e, por consequência, a diluição. Para a análise do comportamento das variáveis e determinação de um modelo empírico utilizou-se a metodologia de superfície de resposta (RSM – Response Surface Methodology). Verificou-se que todas as variáveis influenciaram na diluição, e com o modelo adotado foi possível obter valores de diluição mínima de 6,37%. Adicionalmente, foram determinadas penetração na faixa 0,37 a 2,16 mm, largura na faixa de 8,09 a 10,04 mm e reforço entre 1,93 a 3,16 mm. / Equipment used in offshore oil production are subject to severe damage due toexposure to corrosive compounds present in the produced fluid. Therefore, corrosion resistant materials such as nickel base super alloy UNS N06625 (Inconel® 625), are used in the production fluid passage areas. However, the high cost of this alloy limits its use in all equipment. As a solution to this problem equipment with lower cost materials, overlaid with the noblest alloy, are manufactured. For these overlays the TIG twin hot wire welding process is seen as an option for generate quality weld with productivity. So the aim of this study is to determine the influence of the average current (Im), welding speed (Vs), feed rate (Va), filler material current (Ia) and shielding gas composition (Gs) on the dilution (D), penetration (P), width (W) and reinforcement (R) of the weld beads deposited by TIG twin hot wire welding process on steel AISI / SAE 4130. For this analysis it was used a DOE (Design of) central composite five factors planning totalling thirty-two (32) deposition conditions of weld beads. Using a stereoscopic and image analysis software, measurements of areas and dimensions of width, penetration and reinforcement were made in cross sections of the deposited beads. Furthermore, analysis of the chemical elements in these sections were performed using energy dispersive spectrometry to determine the content of Fe element and hence the dilution. To analyse the behaviour of variables and determine an empirical model, the response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology) was used. It was found that all variables influence the dilution, and for the adopted model the minimal dilution obtained was 6.37%. In addition, It was obtained penetration between 0.37 and 2.16 mm, width ranging from 8.09 to 10.04 mm and reinforcement between 1.93 to 3.16 mm.

Equipamentos utilizados na produção offshore de petróleo estão sujeitos a danos severos devido à exposição a compostos corrosivos presentes no fluido produzido. Por isso, materiais resistentes à corrosão, como a superliga à base de níquel UNS N06625 (Inconel® 625), são usados em áreas de passagem de fluido de produção. Entretanto, o elevado custo desta liga restringe sua utilização em todo o equipamento. Como solução para este problema são produzidos equipamentos com materiais de menor custo e revestidos com a liga mais nobre. Para esses revestimentos o processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente é tido opção por produzir soldas com qualidade e produtividade. O objetivo desse trabalho foi determinar a influência da corrente média (Im), velocidade de soldagem (Vs), velocidade de alimentação (Va), corrente do material de adição (Ia) e composição do gás de proteção (Gs) sobre a diluição (D), penetração (P), largura (L) e reforço (R) dos cordões de solda depositados pelo processo de soldagem TIG alimentado duplo arame quente sobre um aço AISI/SAE 4130. Para essa análise foi utilizado um planejamento DOE (Design of Experiments) composto central com cinco fatores totalizando trinta e duas (32) condições de aplicação dos cordões. Medições de áreas e dimensões de largura, penetração e reforço foram realizadas nas seções transversais dos cordões depositados utilizando-se um estereoscópio e software de análise de imagens. Além disso, análises dos elementos químicos, nessas seções, foram realizadas utilizando-se espectrometria de energia dispersiva, para determinar o teor do elemento Fe e, por consequência, a diluição. Para a análise do comportamento das variáveis e determinação de um modelo empírico utilizou-se a metodologia de superfície de resposta (RSM – Response Surface Methodology). Verificou-se que todas as variáveis influenciaram na diluição, e com o modelo adotado foi possível obter valores de diluição mínima de 6,37%. Adicionalmente, foram determinadas penetração na faixa 0,37 a 2,16 mm, largura na faixa de 8,09 a 10,04 mm e reforço entre 1,93 a 3,16 mm. / Equipment used in offshore oil production are subject to severe damage due toexposure to corrosive compounds present in the produced fluid. Therefore, corrosion resistant materials such as nickel base super alloy UNS N06625 (Inconel® 625), are used in the production fluid passage areas. However, the high cost of this alloy limits its use in all equipment. As a solution to this problem equipment with lower cost materials, overlaid with the noblest alloy, are manufactured. For these overlays the TIG twin hot wire welding process is seen as an option for generate quality weld with productivity. So the aim of this study is to determine the influence of the average current (Im), welding speed (Vs), feed rate (Va), filler material current (Ia) and shielding gas composition (Gs) on the dilution (D), penetration (P), width (W) and reinforcement (R) of the weld beads deposited by TIG twin hot wire welding process on steel AISI / SAE 4130. For this analysis it was used a DOE (Design of) central composite five factors planning totalling thirty-two (32) deposition conditions of weld beads. Using a stereoscopic and image analysis software, measurements of areas and dimensions of width, penetration and reinforcement were made in cross sections of the deposited beads. Furthermore, analysis of the chemical elements in these sections were performed using energy dispersive spectrometry to determine the content of Fe element and hence the dilution. To analyse the behaviour of variables and determine an empirical model, the response surface methodology (RSM - Response Surface Methodology) was used. It was found that all variables influence the dilution, and for the adopted model the minimal dilution obtained was 6.37%. In addition, It was obtained penetration between 0.37 and 2.16 mm, width ranging from 8.09 to 10.04 mm and reinforcement between 1.93 to 3.16 mm.

As recentes descobertas na camada pré-sal da costa brasileira geraram uma série de oportunidades e desafios tecnológicos que deverão ser enfrentados para se garantir o sucesso da exploração e produção de petróleo offshore em águas profundas e ultra-profundas. A alta presença de gás carbônico (CO2) e de gás sulfídrico (H2S) encontrada nas jazidas produzem potenciais efeitos de corrosão e fragilização nos componentes de aço utilizados em sistemas submarinos de produção de petróleo, dentre eles os dutos flexíveis. Esses dutos são submetidos à elevadas cargas geradas devido à lâmina da água profunda, sendo os arames da armadura de tração extremamente solicitados por sustentar os carregamentos. Tradicionalmente, arames da armadura de tração de dutos que irão operar em ambientes contendo H2S (sour) apresentam limite de resistência à tração máximo de 850 MPa, enquanto para ambientes onde esse gás não está presente (sweet), os limites de resistência são consideravelmente maiores podendo chegar a 1400 MPa. Amostras de arames da armadura de tração com limite de resistência à tração de 1400 MPa foram revestidas com alumínio através do processo de aspersão térmica a arco elétrico e a eficiência do revestimento em ambiente corrosivo contendo CO2 e H2S foi avaliada. Essa avaliação envolveu ensaios mecânicos e de caracterização, como medições da rugosidade superficial, análise da porosidade do revestimento, ensaios de dobramento, avaliação da susceptibilidade ao trincamento induzido por hidrogênio e sulfeto, ensaios de fadiga ao ar e corrosão-fadiga. Foi observado que o grau de porosidade do revestimento variou entre 5 e 10% e que a rugosidade superficial do substrato aumentou devido ao jateamento prévio ao processo de revestimento. Esse fato mostrou ser uma das causas principais para a deterioração da vida em fadiga ao ar dos arames revestidos quando comparados com arames sem revestimento, sendo comprovado através de análise por Microscopia Eletrônica de Varredura. Entretanto, para ensaios de corrosão-fadiga em ambiente contendo CO2 e H2S, o desempenho de arames revestidos mostrou-se notadamente superior, onde o acabamento superficial do substrato teve importância secundária. Através de ensaios de dobramento, foi possível verificar a alta capacidade do revestimento em suportar extensa deformação plástica. Através dos ensaios estáticos para se avaliar a susceptibilidade ao trincamento por hidrogênio e sulfeto foi possível verificar uma considerável corrosão da superfície de arames não revestidos devido ao ambiente agressivo. Ademais, uma trinca induzida por hidrogênio foi identificada em uma das amostras de arame sem revestimento, enquanto as amostras revestidas não apresentaram sinal de degradação nem trincamento. / Recent discoveries in Brazil pre-salt layer generated a series of technological opportunities and challenges that must be met to ensure the success of offshore oil exploration and production in deep and ultra-deepwater. The presence of high levels of carbon dioxide (CO2) and eventually hydrogen sulfide (H2S) found in the deposits, produce potential corrosion effects and embrittlement of steel components of subsea systems used in petroleum production, including flexible pipes. These equipments are subjected to high loads generated by deep water condition where tensile armor wires are extremely required for sustaining the loads. Traditionally, armor wires that will operate in environments containing H2S (sour) have maximum tensile strength of 850 MPa, while for environments where this gas is not present (sweet), the tensile strength is considerably larger reaching up to 1400 MPa. Armor wire samples with tensile strength of 1400 MPa were coated with pure aluminum by thermal arc spray process and the effectiveness of the coating in corrosive environment containing CO2 and H2S was evaluated. This evaluation included mechanical and characterization tests, such as surface roughness measurements, coating porosity analysis, bending tests, evaluation of susceptibility to cracking induced by hydrogen and sulfide and fatigue test in air and in corrosive environments. It was found that the coating porosity ranged between 5 and 10% and the substrate roughness increased due to grit blasting prior to the coating process. This fact proved to be one of the main causes for the deterioration of the fatigue life in air of the coated wires when compared with uncoated wires, being proven through analysis by Scanning Electron Microscopy. However, for corrosion fatigue tests in an environment containing CO2 and H2S, the performance of coated wires was found to be markedly higher, where the integrity of the substrate surface had secondary importance. Through bending tests, it was found the high capacity of the coating to support extensive plastic deformation. Static tests to evaluate the susceptibility to cracking by hydrogen and sulfides showed that uncoated armor wire surface corroded considerably due to the aggressive environment. In addition, a crack induced by hydrogen was identified in one of uncoated wire samples, while the coated samples showed no sign of degradation or cracking.

FundaÃÃo Cearense de Apoio ao Desenvolvimento Cientifico e TecnolÃgico / CoordenaÃÃo de AperfeÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / A soldagem multipasse de chapas grossas impÃe à junta soldada um estado de tensÃes residuais que pode ser muito prejudicial quando estas estÃo em serviÃo. Existem vÃrios fenÃmenos capazes de alterar os nÃveis de tensÃes residuais de soldagem nos materiais, um deles à a transformaÃÃo de fases. Este trabalho apresenta um estudo comparativo dos nÃveis de tensÃes residuais em trÃs juntas soldadas, produzidas com metais de adiÃÃo diferentes pelo processo arame tubular. Um arame eletrodo de aÃo inoxidÃvel martensÃtico Fe-12%Cr-5%Ni com baixa temperatura de transformaÃÃo foi o primeiro a ser utilizado, o segundo, um aÃo inoxidÃvel austenÃtico Fe-18,5%Cr-10%Ni, e finalmente, um aÃo baixa liga Fe-1,25%Cr-0,5%Mo. No processo de soldagem foi utilizada uma bancada robotizada com fonte multiprocesso para confecÃÃo das juntas, sendo o aÃo ABNT 4140 o metal de base. As tensÃes residuais foram medidas na superfÃcie das juntas soldadas atravÃs do mÃtodo de difraÃÃo de raios-X. TambÃm foram avaliadas as seguintes propriedades mecÃnicas; resistÃncia à traÃÃo, tenacidade e microdureza, bem como, as microestruturas resultantes na zona fundida, zona afetada pelo calor e metal de base. Os resultados mostraram que a junta produzida com arame eletrodo que sofreu transformaÃÃo martensÃtica a baixa temperatura apresentou nÃveis considerÃveis de tensÃo residual compressiva, ao contrÃrio das demais juntas que apresentaram tensÃo residual trativa na maioria dos pontos medidos. Nos ensaios de traÃÃo, a junta de baixa temperatura de transformaÃÃo martensÃtica apresentou elevados limites de escoamento e de resistÃncia à traÃÃo, e a sua ruptura ocorreu na interface entre o metal de base e o metal de solda. Nos ensaios de impacto da mesma junta, os valores de energia absorvida no metal de solda e zona termicamente afetada se apresentaram relativamente baixos. / The multi-pass welding of thick plates imposes to the welded joint a state of residual stresses that can be very harmful when they are in service. There are various phenomena that can alter the levels of residual stresses after materials welding; one of them is phase transformation. This work presents a comparative study of the levels of residual stresses in three welded joints, produced with different filler metals by Flux Cored Arc Welding (FCAW). A martensitic stainless steel wire Fe-12% Cr-5% Ni with low transformation temperature was the first to be used. After this an austenitic stainless steel Fe-18.5% Cr-10% Ni was used and finally a low alloy steel Fe -1.25% Cr-0.5% Mo. In the welding process, we used a workbench robot with multiprocess source for making joints, and the AISI 4140 the base metal.. Residual stresses were measured on the surface of welded joints using X-ray diffraction method. Tensile strength, toughness and hardness, as well as the resultant microstructure in weld metal, heat affected zone and base metal were evaluated. The results showed that the joint produced with wire electrode that has undergone low temperature martensitic transformation presents significant levels of compressive residual stress, unlike the other joints which present tensile residual stress at most of the measured points. In tensile tests, the joint of martensitic stainless steel showed high yield limits and tensile strength, and its rupture occurred at the interface between base metal and weld metal. Results of the impact tests of this joint showed relatively low absorbed energy values at the weld metal and heat affected zone.

AgÃncia Nacional do PetrÃleo / Superduplex stainless steels (SDSS) may be defined as a family of steels having a two-phase ferritic-austenitic microstructure and the good mechanical properties and high corrosion resistance of this alloy are attributed to this microestrutural balance. These excellent qualities attribute to SDSS great employability in the oil sector, where manufacturing and equipment maintenance are performed by welding, which if not executed properly, can have a negative effect on the metallurgical properties and this problem becomes more critical in multipass welding due to repeated thermal cycles. Among the several welding processes employed in the welding of SDSS, fell to this work was to evaluate the FCAW process in multipass welding joints of SDSS UNS S32750, regarding the selection of appropriate welding parameters and the influence of these parameters on microstructural transformations, mechanical properties and corrosion resistance of welded joints. Then, this work was divided into three steps: Stage 1 was the characterization of the base metal in as-received condition. In Stage 2, weldings were accomplished using a bead on plate (BOP) technique to determine the control factors and their levels to be used in the subsequent stage, in which an experimental design was conducted by Taguchi method with Alloy, Stick out, Shielding gas, welding gun orientation, Arc oscillation, Energy technique and Heat input used as control factors and quality characteristics were evaluated the ratio R/L, bead penetration, ferrite content and inclusions content and microhardness. Finally, in Stage 3 were performed multipass welding in joints and afterwards was executed: A microstructural characterization in three regions of Fusion Zone (Root, Filler and Cap) and Heat Affected Zone by Optical Microscopy (OM) and Scanning Electron Microscopy (SEM) and Energy Dispersive X-ray Spectroscopy (EDS) and were also performed a measurement of the ferrite content; measurement of inclusions content; microhardness tests and Critical Temperature Pitting (CPT) tests according to ASTM G150. The results showed, ferrite contents ranging from 44% and 54.9% and their highest values were observed when employed the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and pulsed current. The lowest inclusions contents were obtained by using of shielding gas with the mixture of 96%Ar + 4%CO2 (Stage 2) and heat input of 1,6kJ/mm (Stage 3). The microhardness values in FZ of joints were not affected significantly by any of the control factors. Already, the results of CPT tests showed that pits nucleated preferentially within α, at α/γ grain boundaries and at interfaces areas between large diameter inclusions and the metallic matrix and propagated predominantly into α phase. The CPT values ranging from 47 ÂC to 78 ÂC, with highest were obtained for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and continuous current into Root region and for the alloy 2507, heat input of 1.6 kJ/mm and the pulsed current in Filler and Cap regions. From the three regions of FZs, the Root showed the best results with no defects, satisfactory ferrite contents, lowest inclusions contents and highest CPT values. / Os aÃos inoxidÃveis superduplex (AISDs) possuem uma microestrutura bifÃsica constituÃda por ferrita (α) e austenita (γ) e quando devidamente balanceadas conferem ao material, boas propriedades mecÃnicas e elevada resistÃncia à corrosÃo. Qualidades que atribuem aos AISDs grande empregabilidade no setor petrolÃfero, onde a fabricaÃÃo e manutenÃÃo de equipamentos sÃo realizadas por soldagem e se executada inadequadamente, pode afetar negativamente as propriedades destes aÃos, o que se torna mais crÃtico quando hà a imposiÃÃo de inÃmeros ciclos tÃrmicos durante uma soldagem multipasse. Dentre os inÃmeros processos de soldagem utilizados na soldagem dos AISDS, coube a este trabalho avaliar o processo arame tubular na soldagem multipasse em juntas do AISD UNS S32750, levando em consideraÃÃo a seleÃÃo dos parÃmetros de soldagem adequados, bem como a influÃncia destes parÃmetros nas alteraÃÃes microestruturais, microdureza e resistÃncia à corrosÃo das juntas soldadas. Desta forma, dividiu-se este trabalho em trÃs etapas: A Etapa 1 consistiu na caracterizaÃÃo do metal de base na condiÃÃo como recebido. Jà na Etapa 2 foram realizadas soldagens por simples deposiÃÃo para selecionar os fatores de controle e seus nÃveis a serem utilizados na etapa posterior, e o planejamento experimental foi realizado pelo mÃtodo Taguchi com a Liga, GÃs, DBCP, TÃcnica da Tocha, Tecimento, TÃcnica de Energia e Energia foram utilizados como fatores de controle e como variÃveis de resposta escolheu-se a razÃo R/L, a penetraÃÃo, a fraÃÃo de ferrita, a fraÃÃo das inclusÃes e a microdureza. E por fim, na Etapa 3 foram realizadas soldagens multipasse em juntas e posteriormente efetuou-se: uma caracterizaÃÃo microestrutural em trÃs regiÃes da Zona Fundida (Raiz, Enchimento e Acabamento) e Zona Afetada pelo Calor atravÃs de Microscopia Ãtica (MO) e Microscopia EletrÃnica de Varredura (MEV) e Espectroscopia de Energia Dispersiva de Raios X (EDS); quantificaÃÃo da fraÃÃo de ferrita; quantificaÃÃo da fraÃÃo das inclusÃes; ensaios de microdureza e uma avaliaÃÃo da resistÃncia à corrosÃo por pites atravÃs dos ensaios de temperatura crÃtica de pite (CPT) seguindo a norma ASTM G150. Como resultados, obteve-se fraÃÃes de ferrita entre 44% e 54,9% com seus maiores valores observados quando utilizou-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. As menores fraÃÃes das inclusÃes foram obtidas pela utilizaÃÃo do gÃs de proteÃÃo com 96%Ar + 4%CO2 (Etapa 2) e da energia de 1,6kJ/mm (Etapa 3). As microdurezas na ZF das juntas nÃo apresentaram diferenÃas significativas. Jà os ensaios de CPT revelaram que os pites nuclearam preferencialmente no interior da α, nos contornos α/γ e nas interfaces entre inclusÃes de grande diÃmetro e a matriz metÃlica, propagando-se exclusivamente atravÃs da α. Os valores de CPT apresentaram uma faixa de 47ÂC à 78ÂC, com os maiores valores obtidos para a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua constante na regiÃo da Raiz e nas regiÃes do Enchimento e Acabamento ao utilizar-se a liga 2507, a energia de 1,6 kJ/mm e a corrente contÃnua pulsada. Dentre as trÃs regiÃes das ZFs, a Raiz apresentou os melhores resultados com ausÃncia de defeitos, fraÃÃes de ferrita satisfatÃrias, menores fraÃÃes das inclusÃes e maiores valores de CPT.

CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Este trabalho teve como objetivo o estudo exploratÃrio do processo MIG/MAG-DA-PI utilizando corrente alternada. Os ensaios foram executados em simples deposiÃÃo na posiÃÃo plana em chapas de aÃo baixo carbono com espessura de 3 mm utilizando arame eletrodo de 1,2 mm de diÃmetro. Foram realizados estudos sobre o nÃvel de corrente, tipo de onda aplicado em corrente alternada (CA-CP e CA-CC), a porcentagem de corrente alternada com o eletrodo na polaridade negativa (% CAEN), o sentido de deslocamento do eletrodo em relaÃÃo ao tipo de onda. Foi realizado tambÃm um estudo comparativo entre as soldagens realizadas em corrente alternada com corrente pulsada e sobre a disposiÃÃo dos eletrodos em relaÃÃo à direÃÃo de soldagem (âtandemâ e lado a lado). Foram avaliados os efeitos destes estudos nas caracterÃsticas geomÃtricas (penetraÃÃo, reforÃo e largura), na diluiÃÃo, na taxa de fusÃo do arame eletrodo, no aspecto superficial do cordÃo de solda e na microestrutura resultante na regiÃo de grÃos grossos da zona afetada pelo calor. Foi constatado que o aumento no nÃvel de corrente promove o aumento nas caracterÃsticas geomÃtricas, da diluiÃÃo e da taxa de fusÃo. A aplicaÃÃo de corrente alternada na soldagem MIG/MAG-DA-PI promoveu o aumento da taxa de fusÃo do arame, do reforÃo com a diminuiÃÃo da diluiÃÃo e da largura do cordÃo de solda. O aumento da % CAEN resultou no aumento do reforÃo, da taxa de fusÃo do arame, reduÃÃo da largura, da diluiÃÃo da solda e no refino da microestrutura. A aplicaÃÃo de corrente alternada no eletrodo anterior promoveu a reduÃÃo da diluiÃÃo com o aumento do reforÃo. Em comparaÃÃo com o uso da corrente pulsada, aplicaÃÃo de corrente alternada no processo MIG/MAG-DA-PI, para um mesmo nÃvel de corrente eficaz, resultou no aumento do reforÃo, da taxa de fusÃo do arame com a diminuiÃÃo da largura e da diluiÃÃo da solda. / The use of alternating current (or variable polarity) on the tandem GMAW process was investigated experimentally. Bead-on-plate test, in flat position, were carried out using a 1.2 mm diameter on mild steel sheet (3mm-thick). The level of welding current, waveform type applied in alternating current tandem GMAW: alternating-continuous current (AC-CC) and alternating-pulsed current (AC-PC), the percentage of alternating current in the negative polarity (% DCEN), the displacement direction of electrode applied related to waveform type. It was also carried out a comparative study between variable polarity and pulsed current in tandem GMAW and, a comparative study about the arrangement of electrodes in respect to the welding direction (tandem and side-by-side). The effects on welding geometric characteristics (penetration, reinforcement and width), weld dilution, electrode fusion rate and microstructure on coarsened grain heat affected zone (CG-HAZ) were evaluated. The experiments revealed that as current level increase, the geometrics characteristics, dilution and electrode fusion rate increased accordingly. The application of variable polarity in tandem GMAW process resulted in an increase on electrode fusion rate, reinforcement and, reduction of dilution and width of weld bead. Increasing % DCEN resulted in increase reinforcement and electrode fusion rate, reduction of dilution and width and, a refinement of microstructure. By applying variable polarity waveform on the trailing electrode, dilution is reduced and reinforcement is increased. Comparing welds made with pulsed current, the use of variable polarity in tandem GMAW process resulted in increase of reinforcement, electrode fusion rate and, reduction of width and dilution.