Este trabalho apresenta um estudo do processo de cromatização de arames galvanizados da Linha de Galvanização 2 da Gerdau Riograndense através do entendimento das variáveis de processo que podem ser alteradas com o intuito de proporcionar uma resistência à oxidação branca maior do que a fornecida com os parâmetros de processo utilizados atualmente. Amostras de arames foram coletadas diretamente da linha de galvanização e submetidas a ensaios acelerados de corrosão em câmaras de umidade saturada (NBR 8095 e ISO 6270-2)16 e de névoa salina (NBR 8094 e ASTM B 117)15. Com base nos resultados obtidos destes ensaios são propostas alterações nas variáveis de processo, como por exemplo, tempo de imersão no tanque de cromatizante, avaliando o aumento ou não do poder protetivo. Os resultados obtidos até agora mostraram que as configurações operacionais da Linha de Galvanização 2 não oferecem uma condição para a formação de uma camada protetora eficiente. Espera-se com este trabalho justificar junto à Empresa a necessidade de alteração de parâmetros de processo para que se consiga obter significativo aumento no poder protetivo conferido pelo cromatizante ao arame galvanizado, e assim, ter condições de disponibilizar ao mercado um produto com qualidade superior no que tange a resistência à oxidação branca. / This work presents a study about the chromatization process for galvanized steel wires in the Galvanizing Line 2 of the Gerdau Riograndense through the understanding of variables of the process that can be modified to provide a superior white corrosion resistance than the one which is provided actually. Samples of wires were collected directly from the galvanizing line and submitted to accelerated corrosion tests in the saturated humidity chamber (NBR 8095 and ISO 6270-2)16 and the salt spray chamber (NBR 8094 and ASTM B 117)15. Based in the results from this tests changes in the process variables are proposed like immersion time in the chromatizating bath to evaluate the increase or decrease of the protective action. The results obtained so far showed that the operational configurations of the Galvanizing Line 2 do not offer a good condition to create an efficient protective layer on the wire. The expectation of this work is to justify to the company that changes in the parameters process are necessaries to get a significant increasing of the protective chromatizating action on the galvanized wire and this way to have conditions to offer to costumers a product with superior quality about white corrosion resistance.

O mercado siderúrgico vive um momento de grande competição e as empresas produtoras necessitam, cada vez mais, atuar internamente sobre seus custos para garantir lucratividade e rentabilidade. A motivação deste trabalho foi a redução de custos de produção de arames de aço para o setor agropecuário, por meio de estudo de viabilidade técnica do emprego de aço ao carbono produzido via aciaria elétrica, em lugar de aço produzido via aciaria a oxigênio – atualmente utilizado em algumas usinas siderúrgicas. As qualidades de aços estudadas são produzidas através de aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados a quente para obtenção do fio-máquina que segue para os processos posteriores de trefilação e galvanização, em que se obtém os arames de aço. As composições químicas propostas neste trabalho devem garantir que as especificações de propriedades mecânicas permaneçam sendo atendidas. Foram realizados levantamento e análise de histórico de dados, análises de composição química, caracterização microestrutural, ensaios de tração e de enrolamento. Fundamentado nos resultados atingidos, mostra-se que a metodologia proposta para avaliação de propriedades mecânicas é válida. O presente estudo aponta também que é viável tecnicamente o emprego de aço ao carbono semelhante ao SAE1045, obtido via aciaria elétrica, na produção de arames de aço galvanizados para o setor agropecuário, mantendo o atendimento a todas as especificações e com possibilidade de redução de custos de produção. / The steel market is experiencing a period of great competition and manufacturing companies need, increasingly, to act internally on their costs to ensure lucrativeness and profitability. The motivation of this work was to reduce the cost of production of steel wires for the agriculture sector, by studying the technical feasibility use of a carbon steel produced by electric arc furnace, replacing the oxygen furnace steel – currently used in some mills. The studied steels are manufactured in an electric arc furnace, giving rise to the billets that are hot rolled to obtain the wire rod to follow the subsequent process of drawing and galvanizing, where the wires of steel are made. The chemical compositions proposed in this paper must guarantee that the mechanical properties described in the technical standards continue be met. Data, chemical composition, microstructure, tensile strength and winding properties were surveyed and analyzed. Based upon the results achieved, it is shown that the proposed method for assessment of the mechanical properties is valid. This study also indicates that it is technically feasible the use of carbon steel similar to SAE1045, obtained by electric arc furnace, to manufacturing galvanized steel wires for the agriculture sector maintaining compliance to all technical standards and with the possibility of reducing costs.

Este trabalho apresenta um estudo do processo de cromatização de arames galvanizados da Linha de Galvanização 2 da Gerdau Riograndense através do entendimento das variáveis de processo que podem ser alteradas com o intuito de proporcionar uma resistência à oxidação branca maior do que a fornecida com os parâmetros de processo utilizados atualmente. Amostras de arames foram coletadas diretamente da linha de galvanização e submetidas a ensaios acelerados de corrosão em câmaras de umidade saturada (NBR 8095 e ISO 6270-2)16 e de névoa salina (NBR 8094 e ASTM B 117)15. Com base nos resultados obtidos destes ensaios são propostas alterações nas variáveis de processo, como por exemplo, tempo de imersão no tanque de cromatizante, avaliando o aumento ou não do poder protetivo. Os resultados obtidos até agora mostraram que as configurações operacionais da Linha de Galvanização 2 não oferecem uma condição para a formação de uma camada protetora eficiente. Espera-se com este trabalho justificar junto à Empresa a necessidade de alteração de parâmetros de processo para que se consiga obter significativo aumento no poder protetivo conferido pelo cromatizante ao arame galvanizado, e assim, ter condições de disponibilizar ao mercado um produto com qualidade superior no que tange a resistência à oxidação branca. / This work presents a study about the chromatization process for galvanized steel wires in the Galvanizing Line 2 of the Gerdau Riograndense through the understanding of variables of the process that can be modified to provide a superior white corrosion resistance than the one which is provided actually. Samples of wires were collected directly from the galvanizing line and submitted to accelerated corrosion tests in the saturated humidity chamber (NBR 8095 and ISO 6270-2)16 and the salt spray chamber (NBR 8094 and ASTM B 117)15. Based in the results from this tests changes in the process variables are proposed like immersion time in the chromatizating bath to evaluate the increase or decrease of the protective action. The results obtained so far showed that the operational configurations of the Galvanizing Line 2 do not offer a good condition to create an efficient protective layer on the wire. The expectation of this work is to justify to the company that changes in the parameters process are necessaries to get a significant increasing of the protective chromatizating action on the galvanized wire and this way to have conditions to offer to costumers a product with superior quality about white corrosion resistance.

O mercado siderúrgico vive um momento de grande competição e as empresas produtoras necessitam, cada vez mais, atuar internamente sobre seus custos para garantir lucratividade e rentabilidade. A motivação deste trabalho foi a redução de custos de produção de arames de aço para o setor agropecuário, por meio de estudo de viabilidade técnica do emprego de aço ao carbono produzido via aciaria elétrica, em lugar de aço produzido via aciaria a oxigênio – atualmente utilizado em algumas usinas siderúrgicas. As qualidades de aços estudadas são produzidas através de aciaria elétrica, dando origem aos tarugos que são laminados a quente para obtenção do fio-máquina que segue para os processos posteriores de trefilação e galvanização, em que se obtém os arames de aço. As composições químicas propostas neste trabalho devem garantir que as especificações de propriedades mecânicas permaneçam sendo atendidas. Foram realizados levantamento e análise de histórico de dados, análises de composição química, caracterização microestrutural, ensaios de tração e de enrolamento. Fundamentado nos resultados atingidos, mostra-se que a metodologia proposta para avaliação de propriedades mecânicas é válida. O presente estudo aponta também que é viável tecnicamente o emprego de aço ao carbono semelhante ao SAE1045, obtido via aciaria elétrica, na produção de arames de aço galvanizados para o setor agropecuário, mantendo o atendimento a todas as especificações e com possibilidade de redução de custos de produção. / The steel market is experiencing a period of great competition and manufacturing companies need, increasingly, to act internally on their costs to ensure lucrativeness and profitability. The motivation of this work was to reduce the cost of production of steel wires for the agriculture sector, by studying the technical feasibility use of a carbon steel produced by electric arc furnace, replacing the oxygen furnace steel – currently used in some mills. The studied steels are manufactured in an electric arc furnace, giving rise to the billets that are hot rolled to obtain the wire rod to follow the subsequent process of drawing and galvanizing, where the wires of steel are made. The chemical compositions proposed in this paper must guarantee that the mechanical properties described in the technical standards continue be met. Data, chemical composition, microstructure, tensile strength and winding properties were surveyed and analyzed. Based upon the results achieved, it is shown that the proposed method for assessment of the mechanical properties is valid. This study also indicates that it is technically feasible the use of carbon steel similar to SAE1045, obtained by electric arc furnace, to manufacturing galvanized steel wires for the agriculture sector maintaining compliance to all technical standards and with the possibility of reducing costs.

Este trabalho apresenta um estudo do processo de cromatização de arames galvanizados da Linha de Galvanização 2 da Gerdau Riograndense através do entendimento das variáveis de processo que podem ser alteradas com o intuito de proporcionar uma resistência à oxidação branca maior do que a fornecida com os parâmetros de processo utilizados atualmente. Amostras de arames foram coletadas diretamente da linha de galvanização e submetidas a ensaios acelerados de corrosão em câmaras de umidade saturada (NBR 8095 e ISO 6270-2)16 e de névoa salina (NBR 8094 e ASTM B 117)15. Com base nos resultados obtidos destes ensaios são propostas alterações nas variáveis de processo, como por exemplo, tempo de imersão no tanque de cromatizante, avaliando o aumento ou não do poder protetivo. Os resultados obtidos até agora mostraram que as configurações operacionais da Linha de Galvanização 2 não oferecem uma condição para a formação de uma camada protetora eficiente. Espera-se com este trabalho justificar junto à Empresa a necessidade de alteração de parâmetros de processo para que se consiga obter significativo aumento no poder protetivo conferido pelo cromatizante ao arame galvanizado, e assim, ter condições de disponibilizar ao mercado um produto com qualidade superior no que tange a resistência à oxidação branca. / This work presents a study about the chromatization process for galvanized steel wires in the Galvanizing Line 2 of the Gerdau Riograndense through the understanding of variables of the process that can be modified to provide a superior white corrosion resistance than the one which is provided actually. Samples of wires were collected directly from the galvanizing line and submitted to accelerated corrosion tests in the saturated humidity chamber (NBR 8095 and ISO 6270-2)16 and the salt spray chamber (NBR 8094 and ASTM B 117)15. Based in the results from this tests changes in the process variables are proposed like immersion time in the chromatizating bath to evaluate the increase or decrease of the protective action. The results obtained so far showed that the operational configurations of the Galvanizing Line 2 do not offer a good condition to create an efficient protective layer on the wire. The expectation of this work is to justify to the company that changes in the parameters process are necessaries to get a significant increasing of the protective chromatizating action on the galvanized wire and this way to have conditions to offer to costumers a product with superior quality about white corrosion resistance.

Risers flexíveis são comumente utilizados como parte de sistemas submarinos de produção de petróleo, sendo caracterizados por uma estrutura tubular multicamadas. Durante a instalação ou operação, estes risers podem estar sujeitos a eventos externos que podem vir a causar avarias na sua camada externa. Neste sentido, em alguns casos, faz-se necessária a reavaliação da vida em fadiga destes risers, por estarem operando numa condição diferente daquela inicialmente prevista no projeto como, por exemplo, quando o espaço anular do riser configura um ambiente corrosivo. Este trabalho avalia, por meio de teste de fadiga e corrosão-fadiga, o efeito causado pela alteração da superfície corroída na resistência à fadiga de aços de armaduras de tração de um riser retirado do campo. A corrosão se deu pelo contato da água do mar com as armaduras devido a um dano na capa externa. A intensidade da corrosão e sua relação com a vida à fadiga foram avaliadas em duas regiões do riser, sendo uma no local do dano (ruptura da capa externa) e outra 5 metros afastada do mesmo. Por meio de medidas de rugosidade e análise por imagem, verificou-se que a corrosão na região afastada foi, em geral, da ordem de 30% inferior à observada na região do dano. Após avaliação da corrosão dos arames das duas regiões, procedeu-se com os testes de fadiga e corrosão-fadiga em escala reduzida. Os resultados mostraram que, apesar da diferença na corrosão, as duas regiões apresentaram desempenho similares à fadiga ao ar. Além disso, quando comparado com dados de arames íntegros de referência, os arames corroídos tiveram uma considerável redução da resistência à fadiga nos testes ar e corrosão-fadiga, evidenciando o efeito deletério dos pites de corrosão pré-existentes, mesmo com tamanhos reduzidos. A partir das medidas de profundidades e diâmetros dos pites e com uso de modelos teóricos, foram feitas estimativas dos fatores de concentração de tensões à fadiga, Kf, sendo encontrados valores próximos ao valor obtido experimentalmente. Com base nos resultados dos testes realizados, este trabalho contribuiu com importantes dados sobre a influência da pré-corrosão no desempenho à fadiga de arames, os quais podem subsidiar o processo de reavaliação de vida à fadiga de risers flexíveis e também discussões sobre as atuais metodologias de testes de corrosão-fadiga. / Flexible risers are commonly used as part of subsea production systems in oil and gas industry and they are characterized by multilayer tubular structure. During installation or operation, these risers may be subjected to external events that might cause damages to the outer sheath. Therefore, in some cases, it is necessary to reevaluate the fatigue life of these risers because they are operating in different conditions from that originally expected in the design phase, for instance, when the flexible pipe designed for intact annulus have the outer sheath breached. By using fatigue and corrosion fatigue testing, this study evaluates the corroded surface effect on the fatigue resistance of carbon steel tensile armor removed from service. The corrosion occurred due to a damage at the riser outer sheath, which exposed the armors to the seawater. The corrosion intensity and its association to the fatigue resistance were evaluated at two regions of the riser, one at the outer sheath damage and another 5 meters away from the breach. By using roughness measurements and image analysis, it was found corrosion approximately 30% lower at the away location when compared to the damage region. After corrosion evaluation, small scale fatigue and corrosion-fatigue tests were conducted. The results showed that, despite the significant difference in corrosion, both regions presented similar fatigue life in ar. In addition, when compared to intact wires from reference data, the corroded wires had a fatigue resistance reduction for tests in both air and corrosive mean, demonstrating the detrimental effect of pre-existing corrosion pits. From the pits depths and diameters along with theoretical models, fatigue notch factors were estimated and the values were quite close to the one obtained experimentally. Based on tests results, this study contributes with important data about the influence of pre-corrosion in fatigue performance of wires, which can support the process of fatigue life reevaluation for flexible risers and discussions on current methodologies used for corrosion-fatigue tests.

Risers flexíveis são comumente utilizados como parte de sistemas submarinos de produção de petróleo, sendo caracterizados por uma estrutura tubular multicamadas. Durante a instalação ou operação, estes risers podem estar sujeitos a eventos externos que podem vir a causar avarias na sua camada externa. Neste sentido, em alguns casos, faz-se necessária a reavaliação da vida em fadiga destes risers, por estarem operando numa condição diferente daquela inicialmente prevista no projeto como, por exemplo, quando o espaço anular do riser configura um ambiente corrosivo. Este trabalho avalia, por meio de teste de fadiga e corrosão-fadiga, o efeito causado pela alteração da superfície corroída na resistência à fadiga de aços de armaduras de tração de um riser retirado do campo. A corrosão se deu pelo contato da água do mar com as armaduras devido a um dano na capa externa. A intensidade da corrosão e sua relação com a vida à fadiga foram avaliadas em duas regiões do riser, sendo uma no local do dano (ruptura da capa externa) e outra 5 metros afastada do mesmo. Por meio de medidas de rugosidade e análise por imagem, verificou-se que a corrosão na região afastada foi, em geral, da ordem de 30% inferior à observada na região do dano. Após avaliação da corrosão dos arames das duas regiões, procedeu-se com os testes de fadiga e corrosão-fadiga em escala reduzida. Os resultados mostraram que, apesar da diferença na corrosão, as duas regiões apresentaram desempenho similares à fadiga ao ar. Além disso, quando comparado com dados de arames íntegros de referência, os arames corroídos tiveram uma considerável redução da resistência à fadiga nos testes ar e corrosão-fadiga, evidenciando o efeito deletério dos pites de corrosão pré-existentes, mesmo com tamanhos reduzidos. A partir das medidas de profundidades e diâmetros dos pites e com uso de modelos teóricos, foram feitas estimativas dos fatores de concentração de tensões à fadiga, Kf, sendo encontrados valores próximos ao valor obtido experimentalmente. Com base nos resultados dos testes realizados, este trabalho contribuiu com importantes dados sobre a influência da pré-corrosão no desempenho à fadiga de arames, os quais podem subsidiar o processo de reavaliação de vida à fadiga de risers flexíveis e também discussões sobre as atuais metodologias de testes de corrosão-fadiga. / Flexible risers are commonly used as part of subsea production systems in oil and gas industry and they are characterized by multilayer tubular structure. During installation or operation, these risers may be subjected to external events that might cause damages to the outer sheath. Therefore, in some cases, it is necessary to reevaluate the fatigue life of these risers because they are operating in different conditions from that originally expected in the design phase, for instance, when the flexible pipe designed for intact annulus have the outer sheath breached. By using fatigue and corrosion fatigue testing, this study evaluates the corroded surface effect on the fatigue resistance of carbon steel tensile armor removed from service. The corrosion occurred due to a damage at the riser outer sheath, which exposed the armors to the seawater. The corrosion intensity and its association to the fatigue resistance were evaluated at two regions of the riser, one at the outer sheath damage and another 5 meters away from the breach. By using roughness measurements and image analysis, it was found corrosion approximately 30% lower at the away location when compared to the damage region. After corrosion evaluation, small scale fatigue and corrosion-fatigue tests were conducted. The results showed that, despite the significant difference in corrosion, both regions presented similar fatigue life in ar. In addition, when compared to intact wires from reference data, the corroded wires had a fatigue resistance reduction for tests in both air and corrosive mean, demonstrating the detrimental effect of pre-existing corrosion pits. From the pits depths and diameters along with theoretical models, fatigue notch factors were estimated and the values were quite close to the one obtained experimentally. Based on tests results, this study contributes with important data about the influence of pre-corrosion in fatigue performance of wires, which can support the process of fatigue life reevaluation for flexible risers and discussions on current methodologies used for corrosion-fatigue tests.

Risers flexíveis são comumente utilizados como parte de sistemas submarinos de produção de petróleo, sendo caracterizados por uma estrutura tubular multicamadas. Durante a instalação ou operação, estes risers podem estar sujeitos a eventos externos que podem vir a causar avarias na sua camada externa. Neste sentido, em alguns casos, faz-se necessária a reavaliação da vida em fadiga destes risers, por estarem operando numa condição diferente daquela inicialmente prevista no projeto como, por exemplo, quando o espaço anular do riser configura um ambiente corrosivo. Este trabalho avalia, por meio de teste de fadiga e corrosão-fadiga, o efeito causado pela alteração da superfície corroída na resistência à fadiga de aços de armaduras de tração de um riser retirado do campo. A corrosão se deu pelo contato da água do mar com as armaduras devido a um dano na capa externa. A intensidade da corrosão e sua relação com a vida à fadiga foram avaliadas em duas regiões do riser, sendo uma no local do dano (ruptura da capa externa) e outra 5 metros afastada do mesmo. Por meio de medidas de rugosidade e análise por imagem, verificou-se que a corrosão na região afastada foi, em geral, da ordem de 30% inferior à observada na região do dano. Após avaliação da corrosão dos arames das duas regiões, procedeu-se com os testes de fadiga e corrosão-fadiga em escala reduzida. Os resultados mostraram que, apesar da diferença na corrosão, as duas regiões apresentaram desempenho similares à fadiga ao ar. Além disso, quando comparado com dados de arames íntegros de referência, os arames corroídos tiveram uma considerável redução da resistência à fadiga nos testes ar e corrosão-fadiga, evidenciando o efeito deletério dos pites de corrosão pré-existentes, mesmo com tamanhos reduzidos. A partir das medidas de profundidades e diâmetros dos pites e com uso de modelos teóricos, foram feitas estimativas dos fatores de concentração de tensões à fadiga, Kf, sendo encontrados valores próximos ao valor obtido experimentalmente. Com base nos resultados dos testes realizados, este trabalho contribuiu com importantes dados sobre a influência da pré-corrosão no desempenho à fadiga de arames, os quais podem subsidiar o processo de reavaliação de vida à fadiga de risers flexíveis e também discussões sobre as atuais metodologias de testes de corrosão-fadiga. / Flexible risers are commonly used as part of subsea production systems in oil and gas industry and they are characterized by multilayer tubular structure. During installation or operation, these risers may be subjected to external events that might cause damages to the outer sheath. Therefore, in some cases, it is necessary to reevaluate the fatigue life of these risers because they are operating in different conditions from that originally expected in the design phase, for instance, when the flexible pipe designed for intact annulus have the outer sheath breached. By using fatigue and corrosion fatigue testing, this study evaluates the corroded surface effect on the fatigue resistance of carbon steel tensile armor removed from service. The corrosion occurred due to a damage at the riser outer sheath, which exposed the armors to the seawater. The corrosion intensity and its association to the fatigue resistance were evaluated at two regions of the riser, one at the outer sheath damage and another 5 meters away from the breach. By using roughness measurements and image analysis, it was found corrosion approximately 30% lower at the away location when compared to the damage region. After corrosion evaluation, small scale fatigue and corrosion-fatigue tests were conducted. The results showed that, despite the significant difference in corrosion, both regions presented similar fatigue life in ar. In addition, when compared to intact wires from reference data, the corroded wires had a fatigue resistance reduction for tests in both air and corrosive mean, demonstrating the detrimental effect of pre-existing corrosion pits. From the pits depths and diameters along with theoretical models, fatigue notch factors were estimated and the values were quite close to the one obtained experimentally. Based on tests results, this study contributes with important data about the influence of pre-corrosion in fatigue performance of wires, which can support the process of fatigue life reevaluation for flexible risers and discussions on current methodologies used for corrosion-fatigue tests.

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.