A indústria aeronáutica está constantemente à procura de materiais que ofereçam benefícios em termos de redução de peso, desempenho e custo. Corrosão e fadiga em ligas de alumínio são questões importantes na avaliação da vida útil em estruturas de aeronaves e na gestão de frotas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os processos de corrosão e corrosão-fadiga nas ligas 2198-T851 e 7081-T73511, que são promissoras substitutas das ligas 2524-T3 e 7050-T7451 normalmente utilizada pela indústria aeronáutica. As técnicas de potencial de circuito aberto (PCA), polarização potenciodinâmica, polarização potenciodinâmica em eletrodo cilíndrico rotatório, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), eletrodo vibratório de alta resolução (SVET) e mapeamento de potencial (SKP) foram utilizadas para esclarecer e quantificar os mecanismos de corrosão destas ligas de alumínio. Os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga foram realizados com uma razão de carga (R) de 0,1 e frequência de 15 Hz em ar e 0,1 Hz em meio de névoa salina. As amostras, antes e após os testes de corrosão e corrosão-fadiga foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV). As características localizadas das quatro ligas estão essencialmente relacionadas com a existência de compostos intermetálicos que, devido à sua natureza diferente, podem ser catódicos ou anódicos em relação à matriz de alumínio. Os resultados de corrosão-fadiga mostraram uma ligeira redução no limite de fadiga para as ligas da série 2XXX e 7XXX. Essa redução pode ser atribuída à formação de cavidades de corrosão (pites). Considerando o estágio de propagação de trinca, o ambiente salino aumentou a taxa de crescimento de trinca para um mesmo intervalo de fator de intensidade de tensão. / The aircraft industry is constantly looking for improved materials which offer benefits in terms of performance, weight and cost savings. Corrosion and fatigue of aluminium alloys are major issues in the service life assessment of aircraft structures and in the management of aging air fleets. The aim of this study was to evaluate the corrosion and corrosion fatigue processes of 2198-T851 and 7081-T73511 aluminium alloys, which are promising substitutes for the base line 2524-T3 and 7050-T7451 aluminium alloys normally used in aircraft fabrication. Open circuit potential monitoring (OCP), potentiodynamic polarization, potentiodynamic polarization in rotating cylindrical electrode, eletrochemical impedance spectroscopy (EIS), Scanning vibrating electrode technique (SVET) and Scanning Kelvin Probe (SKP) techniques have been used to clarify and quantify the corrosion mechanisms of these Al alloys. Fatigue and corrosion fatigue tests were carried out an applied stress ratio (R) of 0.1, 15 Hz frequency for air and 0.1 Hz frequency for salt spray using a sinusoidal wave form in all cases. The specimens, before and after corrosion and corrosion-fatigue testing were analyzed using scanning electron microscope (SEM). The localised features of all the four alloys are essentially related to the existence of intermetallics that, due to their different nature, may be cathodic or anodic sites in relation to the Al matrix. SEM and EDS analysis allowed to identify the intermetallics that are more active in determining the corrosion behavior of the specimens. The fatigue corrosion results show a slightly reduction in the fatigue life limit by chloride environment for the 2XXX and 7XXX aluminium alloys in each aged condition might be partially attributed to the formation of corrosion pits. Considering the crack propagation stage, the saline environment increased the fatigue crack growth rate for the same range of stress intensity factor.

This thesis deals with corrosion problems of underwater turbines in marine environment. The effect of a tensile stress on the uniform corrosion rate of a metal bar is studied, and an analytical model predicting the time of service of a bar under a tensile load in a corrosive environment is proposed. Stress corrosion relationships are provided for different type of alloys, and different types of relationships. Dolinskii's and Gutman's models are studied and extended to a general order polynomial, along with a Least Square and Spline Interpolation of the experimental data. In a second part, the effect of the passive film, delaying the initiation of the corrosion process, is studied. Finally, an algorithm predicting the time of service of a cracked bar is provided, using the stress corrosion assumption, along with a validation using experimental data. / by Yohann Miglis. / Thesis (M.S.C.S.)--Florida Atlantic University, 2012. / Includes bibliography. / Electronic reproduction. Boca Raton, Fla., 2012. Mode of access: World Wide Web.

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.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

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.

Made available in DSpace on 2014-10-09T12:35:10Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Made available in DSpace on 2014-10-09T14:00:55Z (GMT). No. of bitstreams: 0 / Os tubos de Geradores de Vapor em Reatores Nucleares do tipo PWR são submetidos a diferentes níveis de tensões e carregamento em altas temperaturas, reduzindo sua vida útil devido o surgimento de defeitos e corrosão. A inspeção por Correntes Parasitas é um ensaio não destrutivo usado para diagnosticar defeitos de corrosão e descontinuidades na superfície externa e interna em tubos de trocadores de calor. Esses tubos estão sujeitos a danos por diferentes mecanismos de degradação mecânica e química, tais como trincas por fadiga e corrosão sob tensão. Os sinais de inspeção por Correntes Parasitas são afetados por diferentes ruídos dificultando sua análise pelo inspetor. Esse trabalho apresenta os resultados da análise dos sinais de Correntes Parasitas usando a Transformada de Hilbert-Huang (THH) funcionando como filtro de ruídos (De-noising), como uma técnica alternativa de processamento e análise de sinais. A Transformada de Hilbert-Huang teve esse nome atribuído pela agência espacial norte-americana (NASA) para o resultado da reunião de dois processos, um método de decomposição empiricamente modal (Empirical Mode Decomposition EMD), seguido da análise espectral de Hilbert (Hilbert Spectral Analysis HSA). Os sinais de inspeção por correntes parasitas possuem características de transiente, não estacionário e não linear. A transformada de Hilbert-Huang aplicada neste trabalho forneceu dois recursos alternativos em processamento de sinais; o pré-processamento que funcionou como filtro de ruídos, e outro de análise de sinais, responsável pela identificação das características tempo-frequência-energia do sinal. / Dissertação (Mestrado) / IPEN/D / Instituto de Pesquisas Energeticas e Nucleares - IPEN-CNEN/SP

A indústria aeronáutica está constantemente à procura de materiais que ofereçam benefícios em termos de redução de peso, desempenho e custo. Corrosão e fadiga em ligas de alumínio são questões importantes na avaliação da vida útil em estruturas de aeronaves e na gestão de frotas. O objetivo deste trabalho foi avaliar os processos de corrosão e corrosão-fadiga nas ligas 2198-T851 e 7081-T73511, que são promissoras substitutas das ligas 2524-T3 e 7050-T7451 normalmente utilizada pela indústria aeronáutica. As técnicas de potencial de circuito aberto (PCA), polarização potenciodinâmica, polarização potenciodinâmica em eletrodo cilíndrico rotatório, espectroscopia de impedância eletroquímica (EIE), eletrodo vibratório de alta resolução (SVET) e mapeamento de potencial (SKP) foram utilizadas para esclarecer e quantificar os mecanismos de corrosão destas ligas de alumínio. Os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga foram realizados com uma razão de carga (R) de 0,1 e frequência de 15 Hz em ar e 0,1 Hz em meio de névoa salina. As amostras, antes e após os testes de corrosão e corrosão-fadiga foram analisadas usando microscopia eletrônica de varredura (MEV). As características localizadas das quatro ligas estão essencialmente relacionadas com a existência de compostos intermetálicos que, devido à sua natureza diferente, podem ser catódicos ou anódicos em relação à matriz de alumínio. Os resultados de corrosão-fadiga mostraram uma ligeira redução no limite de fadiga para as ligas da série 2XXX e 7XXX. Essa redução pode ser atribuída à formação de cavidades de corrosão (pites). Considerando o estágio de propagação de trinca, o ambiente salino aumentou a taxa de crescimento de trinca para um mesmo intervalo de fator de intensidade de tensão. / The aircraft industry is constantly looking for improved materials which offer benefits in terms of performance, weight and cost savings. Corrosion and fatigue of aluminium alloys are major issues in the service life assessment of aircraft structures and in the management of aging air fleets. The aim of this study was to evaluate the corrosion and corrosion fatigue processes of 2198-T851 and 7081-T73511 aluminium alloys, which are promising substitutes for the base line 2524-T3 and 7050-T7451 aluminium alloys normally used in aircraft fabrication. Open circuit potential monitoring (OCP), potentiodynamic polarization, potentiodynamic polarization in rotating cylindrical electrode, eletrochemical impedance spectroscopy (EIS), Scanning vibrating electrode technique (SVET) and Scanning Kelvin Probe (SKP) techniques have been used to clarify and quantify the corrosion mechanisms of these Al alloys. Fatigue and corrosion fatigue tests were carried out an applied stress ratio (R) of 0.1, 15 Hz frequency for air and 0.1 Hz frequency for salt spray using a sinusoidal wave form in all cases. The specimens, before and after corrosion and corrosion-fatigue testing were analyzed using scanning electron microscope (SEM). The localised features of all the four alloys are essentially related to the existence of intermetallics that, due to their different nature, may be cathodic or anodic sites in relation to the Al matrix. SEM and EDS analysis allowed to identify the intermetallics that are more active in determining the corrosion behavior of the specimens. The fatigue corrosion results show a slightly reduction in the fatigue life limit by chloride environment for the 2XXX and 7XXX aluminium alloys in each aged condition might be partially attributed to the formation of corrosion pits. Considering the crack propagation stage, the saline environment increased the fatigue crack growth rate for the same range of stress intensity factor.

Type 304 stainless steel is used in various applications where corrosion resistance is required. This material is selected for weldability and corrosion resistance, but it can suffer stress corrosion cracking (scc), corrosion fatigue, pitting and crevice corrosion in chloride environments. The aim of this project was to produce Type 304 containers with intentional stress corrosion cracks, to serve as test samples for future weld repair trials. A test rig was constructed which used thermal stress to crack Type 304 tube samples; a central Type 310 stainless steel bar contained a heating element, so that the bar serve as a heat source and a stressing element. The rig was filled or half filled with magnesium chloride solution. The elastic strain in the tube sample was directly related to the temperature difference between the central bar and the sample. The thermal stress was sufficient to cause stress corrosion cracking. The tests were terminated when the first crack extended through the wall thickness of the 304 tube sample. The distribution and depth of cracks were determined after the tests. The test procedure caused the formation of multiple cracks in the tube sample. The temperature controller caused cyclical variation in the bar temperature and hence in the thermal stress. However, the temperature variation did not have an effect on cracking; corrosion fatigue did not contribute to cracking, and the cracks had the classic branched transgranular morphology of chloride cracking. Copyright / Dissertation (MSc)--University of Pretoria, 2009. / Materials Science and Metallurgical Engineering / unrestricted

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