Aços ferríticos ligados ao cromo e molibdênio, como o ASTM A335 P22, são largamente utilizados nos geradores de vapor em plantas termoelétricas ao redor do mundo e podem apresentar trincas por fadiga durante sua operação. A montagem dos componentes dos geradores de vapor em campo é realizada através de técnicas manuais de soldagem e tem sido apontada como um fator crítico para a qualidade destes equipamentos quando algum parâmetro de soldagem é negligenciado durante o processo. A região soldada de um aço ligado sofre grande influência do ciclo térmico durante a soldagem, cujos elementos de liga mesmo em pequenas quantidades presentes no aço e metal da solda aumentam a temperabilidade, e que dessa forma favorece a formação de microestruturas bainíticas ou martensíticas na região soldada. Neste estudo, uma solda realizada de acordo com o procedimento qualificado, com pré-aquecimento e alivio de tensões pós-soldagem, foi comparada com uma solda realizada sem os tratamentos de pré-aquecimento e alivio de tensões, e foi comparada ainda com uma solda realizada sem os tratamentos térmicos de pré-aquecimento e alivio de tensões e com aporte de calor acima do determinado pelo procedimento. Para isto, o desempenho de cada solda foi analisado quanto ao desempenho nos ensaios de tração, dobramento lateral (requisitos de qualificação de procedimento pelo código ASME IX), e nos ensaios complementares de resistência ao impacto charpy e tenacidade à fratura de cada região principal da solda (Material base, ZTA e Metal de adição). A tenacidade à fratura de cada uma das regiões foi determinada através da técnica da mecânica da fratura elasto-plástica do Deslocamento da Abertura da ponta da trinca, \"Crack Tip Open Displacement\" (CTOD), aplicada a materiais dúcteis. O resultado deste estudo comparativo mostra que mesmo negligenciando os limites dos parâmetros do procedimento de soldagem especificado para o aço ASTM A335 P22, com espessura de 21mm e 304,8mm de diâmetro, o procedimento teria sido aprovado nos ensaios de qualificação estabelecidos pela norma (tração e dobramento lateral). Contudo, os resultados dos ensaios de Impacto charpy e CTOD realizados nas regiões da solda, mostraram que o metal de adição apresentou tenacidade bem a baixo do que foi observado para a ZTA e para o material base. Desta forma a realização do pré-aquecimento e tratamento de alívio pós-soldagem produziu microestruturas de menor dureza, mas que não refletiu em um aumento da tenacidade do metal de adição. / Ferritic alloy steels with chromium and molybdenum, as ASTM A335 P22, are widely used in steam generators in power plants around the world and may have broken fatigue during operation. The assembly of the components of the steam generators in the field is performed by manual welding techniques and has been identified as a critical factor for the quality of these devices when some parameter is ignored during the welding process. The welded region of an alloy is influenced thermal cycle during welding, alloying elements present in the steel and weld metal increases hardenability, and thus favors the formation of bainíticas or martensitic microstructures in the welded region. In this study, a weld made according to the procedure qualified, pre-heating and post-weld relief of stress was compared with a weld treatments performed without preheating and relieving stress, and was further compared with a solder heat treatments performed without preheating and stress relief heat input and determined by the above procedure. For this, the performance of each weld was analyzed for performance in tensile tests, lateral bending (qualification requirements of ASME IX by procedure code), and testing of Charpy impact resistance and toughness of each major region of the fracture weld (base material, HAZ and weld metal). The fracture toughness of each region was determined by fracture mechanics technique of elastic-plastic fracture Crack Tip Open Displacement (CTOD) applied to ductile materials. The result of this comparative study shows that even neglecting the parameters limits of the welding procedure specified for ASTM A335 P22 with thickness of 21mm and diameter of 304.8 mm, the procedure would have passed in qualification tests established by ASME IX (tensile and lateral bending). However, the results of Charpy impact and the CTOD tests performed in weld regions showed that the weld metal had a very low tenacity than was observed in the HAZ and the base material. Thus the realization of pre-heating and post-weld treatment relief produced microstructures with lower hardness but that was not reflected in an increase in the toughness of weld metal.

A importância das indústrias de cana-de-açúcar no cenário nacional cresce exponencialmente, desde sua origem. Porém nas últimas três décadas este tipo de indústria deixou de ser tipicamente familiar e passou a produzir em grande escala açúcar, etanol, produtos químicos derivados, levedura e planta de CO2 (para indústria de bebida e ou alimentos), além da venda do excedente da energia que é gerada na própria indústria. Um dos principais equipamentos em uma usina de açúcar e álcool é a caldeira, nome popular dado ao vaso de pressão que gera vapor a partir do aquecimento da água em um ambiente de alta pressão. Este calor é usado como fonte para produção de energia. Os aços ligados ao Cr e Mo têm sido cada vez mais aplicada neste tipo de equipamento. O presente trabalho tem por objetivo entender a influência dos parâmetros de tratamento térmico pós-soldagem nas propriedades mecânicas e na microestrutura de um tubo sem costura de aço ASTM A 335 Gr P91, através da determinação dos valores de: resistência à tração, limite de escoamento, percentual de alongamento, dureza, tenacidade à fratura e CTOD do material base, metal de solda e zona termicamente afetada (ZTA) da região soldada de tubos unidos por solda. Para a realização desta pesquisa serão aplicados os conceitos da teoria da mecânica da fratura elasto-plástica (Crack Tip Open Displacement, CTOD) e os conceitos de comportamento mecânico dos materiais, para o estudo da influência dos parâmetros de tratamento térmico pós-soldagem. / The importance of sugar cane industries on the national scene grows exponentially since its origin. But in the last three decades these became from cottage industries to large-scale production of Ethanol, Chemicals derivatives, yeast and plant CO2 (for food or drink industry). One of the main equipment in a sugar and alcohol plant is the boiler, popular name given to the pressure vessel that generates steam from the heating of water in a high pressure environment. This is used as heat source for energy production. One of the alloy that has been increasingly applied in projects of this equipment are martensitic steels (Cr Mo alloys). The present study aims to understand the influence of post weld heat treatment parameter´s on mechanical properties and microstructure of a seamless tube, steel ASTM 335 Gr P91, the determination of values of tensile strength, yield strength, percentage of elongation, hardness, fracture toughness and CTOD of the base material, weld metal and heat affected zone (HAZ) of the welded region of tubes welded together. In this research the concepts of the theory of mechanics of elastic-plastic fracture (Crack Tip Open Displacement, CTOD) and the concepts of mechanical behavior of materials will be applied.

As recentes descobertas de reservas de petróleo no pré-sal, representam uma grande oportunidade e desafio para a Petrobrás e demais indústrias de exploração e extração do petróleo. As exigências quanto aos materiais mais resistentes à corrosão e que conciliam boa resistência mecânica são cada vez maiores, devido aos constantes esforços dinâmicos que os equipamentos estarão sujeitos, pois os componentes estruturais serão submetidos à grande lâmina de água, ocorrência que as companhias exploradoras terão que superar. A otimização de materiais e equipamentos que podem melhorar a performance nas explorações do pré-sal tem sido a grande busca do setor nos últimos anos, muitos deles precisam ser testados e atestados quanto sua resistência à propagação de trincas, uma vez que, serão submetidos a oscilações devido as movimentações das marés e as condições de alta severidade a que serão expostos. Para suportar as condições de exposições com H2S, resistência a corrosão por pitting e resistência mecânica, porcas e parafusos têm sido fabricados com o Inconel 625, essas peças são estruturais e de extrema importância para a prospecção do petróleo. Após todas as etapas de fabricação, conformação, tratamento térmico e laminação a frio, o material foi caracterizado, realizou-se ensaio de metalografia que apresentou tamanhos de grão 7 e 8 conforme norma ASTM E112. Uma das premissas para a realização desse trabalho está nas condições que o material será exposto em situações acidentais, conforme informações da própria Petrobrás, em caso de vazamentos, os do tipo estruturais podem ser submetidos a temperaturas criogênicas de -100°C, -120°C e até -190°C devido ao vazamento de gases. Assim, o material foi caracterizado em temperaturas criogênicas através dos ensaios de tração, impacto e de CTOD. No ensaio de tração foi observado para as diferentes temperaturas criogênicas que apesar do aumento na resistência do material, da ordem de 787 MPa, o Inconel 625 manteve um alongamento acima de 40%. Nos resultados de Impacto a tenacidade se manteve acima de 200 J e não foi notada a curva de transição dúctil-frágil, mesmo para temperaturas tão baixas. No ensaio de CTOD utilizou-se corpos de prova de flexão (SENB) no ensaio de tenacidade à fratura, de acordo com a norma ASTM E1290.A componente plástica da abertura da boca do entalhe na temperatura de -190°C, pior caso, se manteve em 1,52 mm em média. Mediante a todos os resultados obtidos, pode-se afirmar que o aumento da resistência do Inconel 625 pelo processo de encruamento, não impossibilita sua aplicação para temperaturas criogênicas, mantendo sua capacidade de se deformar apreciavelmente antes de se romper. / Recently oil and gas discoveries in the Pre-Salt layer represent a huge exploration potential in Brazil, however, the technological challenges for the exploitation of these mineral resources are immense and therefore have motivated the development of studies looking for efficient methods and materials for their productions. The requirements about materials more corrosion resistance and mechanical resistance have been more frequently, as a result of high deep layer to explore the petroleum. The materials and equipment optimization to improve the performance in the pre-salt exploration have been the big search for oil and gas companies in the last years, but this materials must be testing in the crack propagation, because, this materials must resistance by oscillations, as consequence of ocean movements and others difficult situations that the materials must be support. To support H2S conditions, corrosion resistance by pitting corrosion and high mechanical resistance, bolts and nuts have been manufactured with Inconel 625, these products are structural and they are extreme importance to petroleum exploration. After all manufacturing operations, hot worked heat treatment and cold worked, the material was studied, and it was realized micrographic testing that result in grain size 7 and 8, in accordance ASTM E112 standard. One of premise to realized this paper are in the conditions that the material will be supported in accident situations, in agreement of Petrobras information, in the gases scape accidents, the structure materials can be exposed in cryogenically temperatures of -100°C, -120°C until -190°C. Therefore, the material was studied in cryogenically temperatures throw tensile testing, impact testing and CTOD. In the tensile testing was noted to different kind of cryogenically temperatures, same with more mechanical resistance, 787 MPa yield strength, the Inconel 625 has kept the 40% elongation. In the impact testing the notch toughness as kept above 200 J and it was not seen the transition ductile-Brittle in the low temperatures. In the CTOD testing was used bending test specimens (SENB) in the fracture toughness test for the Inconel 625, in agreement with the ASTM E1290 standard. The specimens was testing in tension and CTOD test in low temperatures: -100°C, -120°C and -190°C.The Clip gage displacement was recorded in the -190°C temperature with 1,52 mm average, this is the worse situation. Analyzing all the results, can be considered that the growth mechanical resistance of Inconel 625 by cold worked process, allow your application with cryogenically situations and the material has kept your ability to be well deformed before the crack.

As recentes descobertas de reservas de petróleo no pré-sal, representam uma grande oportunidade e desafio para a Petrobrás e demais indústrias de exploração e extração do petróleo. As exigências quanto aos materiais mais resistentes à corrosão e que conciliam boa resistência mecânica são cada vez maiores, devido aos constantes esforços dinâmicos que os equipamentos estarão sujeitos, pois os componentes estruturais serão submetidos à grande lâmina de água, ocorrência que as companhias exploradoras terão que superar. A otimização de materiais e equipamentos que podem melhorar a performance nas explorações do pré-sal tem sido a grande busca do setor nos últimos anos, muitos deles precisam ser testados e atestados quanto sua resistência à propagação de trincas, uma vez que, serão submetidos a oscilações devido as movimentações das marés e as condições de alta severidade a que serão expostos. Para suportar as condições de exposições com H2S, resistência a corrosão por pitting e resistência mecânica, porcas e parafusos têm sido fabricados com o Inconel 625, essas peças são estruturais e de extrema importância para a prospecção do petróleo. Após todas as etapas de fabricação, conformação, tratamento térmico e laminação a frio, o material foi caracterizado, realizou-se ensaio de metalografia que apresentou tamanhos de grão 7 e 8 conforme norma ASTM E112. Uma das premissas para a realização desse trabalho está nas condições que o material será exposto em situações acidentais, conforme informações da própria Petrobrás, em caso de vazamentos, os do tipo estruturais podem ser submetidos a temperaturas criogênicas de -100°C, -120°C e até -190°C devido ao vazamento de gases. Assim, o material foi caracterizado em temperaturas criogênicas através dos ensaios de tração, impacto e de CTOD. No ensaio de tração foi observado para as diferentes temperaturas criogênicas que apesar do aumento na resistência do material, da ordem de 787 MPa, o Inconel 625 manteve um alongamento acima de 40%. Nos resultados de Impacto a tenacidade se manteve acima de 200 J e não foi notada a curva de transição dúctil-frágil, mesmo para temperaturas tão baixas. No ensaio de CTOD utilizou-se corpos de prova de flexão (SENB) no ensaio de tenacidade à fratura, de acordo com a norma ASTM E1290.A componente plástica da abertura da boca do entalhe na temperatura de -190°C, pior caso, se manteve em 1,52 mm em média. Mediante a todos os resultados obtidos, pode-se afirmar que o aumento da resistência do Inconel 625 pelo processo de encruamento, não impossibilita sua aplicação para temperaturas criogênicas, mantendo sua capacidade de se deformar apreciavelmente antes de se romper. / Recently oil and gas discoveries in the Pre-Salt layer represent a huge exploration potential in Brazil, however, the technological challenges for the exploitation of these mineral resources are immense and therefore have motivated the development of studies looking for efficient methods and materials for their productions. The requirements about materials more corrosion resistance and mechanical resistance have been more frequently, as a result of high deep layer to explore the petroleum. The materials and equipment optimization to improve the performance in the pre-salt exploration have been the big search for oil and gas companies in the last years, but this materials must be testing in the crack propagation, because, this materials must resistance by oscillations, as consequence of ocean movements and others difficult situations that the materials must be support. To support H2S conditions, corrosion resistance by pitting corrosion and high mechanical resistance, bolts and nuts have been manufactured with Inconel 625, these products are structural and they are extreme importance to petroleum exploration. After all manufacturing operations, hot worked heat treatment and cold worked, the material was studied, and it was realized micrographic testing that result in grain size 7 and 8, in accordance ASTM E112 standard. One of premise to realized this paper are in the conditions that the material will be supported in accident situations, in agreement of Petrobras information, in the gases scape accidents, the structure materials can be exposed in cryogenically temperatures of -100°C, -120°C until -190°C. Therefore, the material was studied in cryogenically temperatures throw tensile testing, impact testing and CTOD. In the tensile testing was noted to different kind of cryogenically temperatures, same with more mechanical resistance, 787 MPa yield strength, the Inconel 625 has kept the 40% elongation. In the impact testing the notch toughness as kept above 200 J and it was not seen the transition ductile-Brittle in the low temperatures. In the CTOD testing was used bending test specimens (SENB) in the fracture toughness test for the Inconel 625, in agreement with the ASTM E1290 standard. The specimens was testing in tension and CTOD test in low temperatures: -100°C, -120°C and -190°C.The Clip gage displacement was recorded in the -190°C temperature with 1,52 mm average, this is the worse situation. Analyzing all the results, can be considered that the growth mechanical resistance of Inconel 625 by cold worked process, allow your application with cryogenically situations and the material has kept your ability to be well deformed before the crack.

Aços ferríticos ligados ao cromo e molibdênio, como o ASTM A335 P22, são largamente utilizados nos geradores de vapor em plantas termoelétricas ao redor do mundo e podem apresentar trincas por fadiga durante sua operação. A montagem dos componentes dos geradores de vapor em campo é realizada através de técnicas manuais de soldagem e tem sido apontada como um fator crítico para a qualidade destes equipamentos quando algum parâmetro de soldagem é negligenciado durante o processo. A região soldada de um aço ligado sofre grande influência do ciclo térmico durante a soldagem, cujos elementos de liga mesmo em pequenas quantidades presentes no aço e metal da solda aumentam a temperabilidade, e que dessa forma favorece a formação de microestruturas bainíticas ou martensíticas na região soldada. Neste estudo, uma solda realizada de acordo com o procedimento qualificado, com pré-aquecimento e alivio de tensões pós-soldagem, foi comparada com uma solda realizada sem os tratamentos de pré-aquecimento e alivio de tensões, e foi comparada ainda com uma solda realizada sem os tratamentos térmicos de pré-aquecimento e alivio de tensões e com aporte de calor acima do determinado pelo procedimento. Para isto, o desempenho de cada solda foi analisado quanto ao desempenho nos ensaios de tração, dobramento lateral (requisitos de qualificação de procedimento pelo código ASME IX), e nos ensaios complementares de resistência ao impacto charpy e tenacidade à fratura de cada região principal da solda (Material base, ZTA e Metal de adição). A tenacidade à fratura de cada uma das regiões foi determinada através da técnica da mecânica da fratura elasto-plástica do Deslocamento da Abertura da ponta da trinca, \"Crack Tip Open Displacement\" (CTOD), aplicada a materiais dúcteis. O resultado deste estudo comparativo mostra que mesmo negligenciando os limites dos parâmetros do procedimento de soldagem especificado para o aço ASTM A335 P22, com espessura de 21mm e 304,8mm de diâmetro, o procedimento teria sido aprovado nos ensaios de qualificação estabelecidos pela norma (tração e dobramento lateral). Contudo, os resultados dos ensaios de Impacto charpy e CTOD realizados nas regiões da solda, mostraram que o metal de adição apresentou tenacidade bem a baixo do que foi observado para a ZTA e para o material base. Desta forma a realização do pré-aquecimento e tratamento de alívio pós-soldagem produziu microestruturas de menor dureza, mas que não refletiu em um aumento da tenacidade do metal de adição. / Ferritic alloy steels with chromium and molybdenum, as ASTM A335 P22, are widely used in steam generators in power plants around the world and may have broken fatigue during operation. The assembly of the components of the steam generators in the field is performed by manual welding techniques and has been identified as a critical factor for the quality of these devices when some parameter is ignored during the welding process. The welded region of an alloy is influenced thermal cycle during welding, alloying elements present in the steel and weld metal increases hardenability, and thus favors the formation of bainíticas or martensitic microstructures in the welded region. In this study, a weld made according to the procedure qualified, pre-heating and post-weld relief of stress was compared with a weld treatments performed without preheating and relieving stress, and was further compared with a solder heat treatments performed without preheating and stress relief heat input and determined by the above procedure. For this, the performance of each weld was analyzed for performance in tensile tests, lateral bending (qualification requirements of ASME IX by procedure code), and testing of Charpy impact resistance and toughness of each major region of the fracture weld (base material, HAZ and weld metal). The fracture toughness of each region was determined by fracture mechanics technique of elastic-plastic fracture Crack Tip Open Displacement (CTOD) applied to ductile materials. The result of this comparative study shows that even neglecting the parameters limits of the welding procedure specified for ASTM A335 P22 with thickness of 21mm and diameter of 304.8 mm, the procedure would have passed in qualification tests established by ASME IX (tensile and lateral bending). However, the results of Charpy impact and the CTOD tests performed in weld regions showed that the weld metal had a very low tenacity than was observed in the HAZ and the base material. Thus the realization of pre-heating and post-weld treatment relief produced microstructures with lower hardness but that was not reflected in an increase in the toughness of weld metal.

A importância das indústrias de cana-de-açúcar no cenário nacional cresce exponencialmente, desde sua origem. Porém nas últimas três décadas este tipo de indústria deixou de ser tipicamente familiar e passou a produzir em grande escala açúcar, etanol, produtos químicos derivados, levedura e planta de CO2 (para indústria de bebida e ou alimentos), além da venda do excedente da energia que é gerada na própria indústria. Um dos principais equipamentos em uma usina de açúcar e álcool é a caldeira, nome popular dado ao vaso de pressão que gera vapor a partir do aquecimento da água em um ambiente de alta pressão. Este calor é usado como fonte para produção de energia. Os aços ligados ao Cr e Mo têm sido cada vez mais aplicada neste tipo de equipamento. O presente trabalho tem por objetivo entender a influência dos parâmetros de tratamento térmico pós-soldagem nas propriedades mecânicas e na microestrutura de um tubo sem costura de aço ASTM A 335 Gr P91, através da determinação dos valores de: resistência à tração, limite de escoamento, percentual de alongamento, dureza, tenacidade à fratura e CTOD do material base, metal de solda e zona termicamente afetada (ZTA) da região soldada de tubos unidos por solda. Para a realização desta pesquisa serão aplicados os conceitos da teoria da mecânica da fratura elasto-plástica (Crack Tip Open Displacement, CTOD) e os conceitos de comportamento mecânico dos materiais, para o estudo da influência dos parâmetros de tratamento térmico pós-soldagem. / The importance of sugar cane industries on the national scene grows exponentially since its origin. But in the last three decades these became from cottage industries to large-scale production of Ethanol, Chemicals derivatives, yeast and plant CO2 (for food or drink industry). One of the main equipment in a sugar and alcohol plant is the boiler, popular name given to the pressure vessel that generates steam from the heating of water in a high pressure environment. This is used as heat source for energy production. One of the alloy that has been increasingly applied in projects of this equipment are martensitic steels (Cr Mo alloys). The present study aims to understand the influence of post weld heat treatment parameter´s on mechanical properties and microstructure of a seamless tube, steel ASTM 335 Gr P91, the determination of values of tensile strength, yield strength, percentage of elongation, hardness, fracture toughness and CTOD of the base material, weld metal and heat affected zone (HAZ) of the welded region of tubes welded together. In this research the concepts of the theory of mechanics of elastic-plastic fracture (Crack Tip Open Displacement, CTOD) and the concepts of mechanical behavior of materials will be applied.

Este trabalho apresenta um procedimento de avaliação para a determinação da Integral J e do CTOD para dutos com trincas circunferenciais em sua superfície externa e interna submetidos à flexão pura para uma ampla faixa de geometrias de trinca e propriedades (encruamento) de material baseados em soluções das componentes plásticas de J e CTOD. Uma descrição da metodologia sobre a qual J e CTOD são determinados estabelece o contexto necessário para a determinação das funções adimensionais h1 e h2 aplicáveis a uma grande faixa de geometrias de trinca e propriedades de material características de aços estruturais para a construção de dutos e vasos de pressão. As extensivas análises numéricas não-lineares 3-D fornecem um conjunto completo de soluções para J e CTOD, os quais entram diretamente em procedimentos avançados para a avaliação de defeitos em dutos e cilindros submetidos à flexão. Este estudo também examina uma comparação exploratória entre os resultados do procedimento proposto e os resultados de análises numéricas por elementos finitos de dutos com trincas superficiais submetidos ao processo de enrolamento. / This work provides an estimation procedure to determine the J-integral and CTOD for pipes with circumferential surface cracks subjected to bending load for a wide range of crack geometries and material (hardening) based upon fully-plastic solutions. A summary of the methodology upon which J and CTOD are derived sets the necessary framework to determine nondimensional functions h1 and h2 applicable to a wide range of crack geometries and material properties characteristic of structural, pressure vessel and pipeline steels. The extensive nonlinear, 3-D numerical analyses provide a definite full set of solutions for J and CTOD which enters directly into fitness-for service (FFS) analyses and defect assessment procedures of cracked pipes and cylinders subjected to bending load. The study also examines an exploratory comparison between the resulting fully-plastic solutions and finite element analyses of circumferentially cracked pipes subjected to reeling.

Este trabalho apresenta um procedimento de avaliação para a determinação da Integral J e do CTOD para dutos com trincas circunferenciais em sua superfície externa e interna submetidos à flexão pura para uma ampla faixa de geometrias de trinca e propriedades (encruamento) de material baseados em soluções das componentes plásticas de J e CTOD. Uma descrição da metodologia sobre a qual J e CTOD são determinados estabelece o contexto necessário para a determinação das funções adimensionais h1 e h2 aplicáveis a uma grande faixa de geometrias de trinca e propriedades de material características de aços estruturais para a construção de dutos e vasos de pressão. As extensivas análises numéricas não-lineares 3-D fornecem um conjunto completo de soluções para J e CTOD, os quais entram diretamente em procedimentos avançados para a avaliação de defeitos em dutos e cilindros submetidos à flexão. Este estudo também examina uma comparação exploratória entre os resultados do procedimento proposto e os resultados de análises numéricas por elementos finitos de dutos com trincas superficiais submetidos ao processo de enrolamento. / This work provides an estimation procedure to determine the J-integral and CTOD for pipes with circumferential surface cracks subjected to bending load for a wide range of crack geometries and material (hardening) based upon fully-plastic solutions. A summary of the methodology upon which J and CTOD are derived sets the necessary framework to determine nondimensional functions h1 and h2 applicable to a wide range of crack geometries and material properties characteristic of structural, pressure vessel and pipeline steels. The extensive nonlinear, 3-D numerical analyses provide a definite full set of solutions for J and CTOD which enters directly into fitness-for service (FFS) analyses and defect assessment procedures of cracked pipes and cylinders subjected to bending load. The study also examines an exploratory comparison between the resulting fully-plastic solutions and finite element analyses of circumferentially cracked pipes subjected to reeling.

O presente trabalho avalia e compara os resultados da tenacidade à fratura da zona termicamente afetada (ZTA) de soldas múltiplos passes por meio de ensaios de CTOD. Para este estudo, foi utilizado um aço alta resistência e baixa liga (ARBL) resistente à corrosão ambiental. As soldas foram realizadas com insumo de calor de 30 e 50 kJ/cm em um chanfro 1/2 K. Os resultados dos ensaios de CTOD mostraram que a solda produzida com maior insumo de calor apresenta tenacidade à fratura mais elevada. A análise microestrutural revelou que as microestruturas de elevada dureza e baixa tenacidade, formadas na ZTA de granulação grosseira, para a condição de 30 kJ/cm, deram lugar às microestruturas de tenacidade mais elevada, para o insumo de calor de 50 kJ/cm. / In this work the fracture toughness results of the heat affected zone (HAZ) in a multiple pass welds using a crack tip opening displacement (CTOD) concept were evaluated and compared. It was used an ambiental resistent high strengh low alloy steel. The welds were carried out using a heat input of 30 and 50 kJ/cm in a bevel preparation 1/2 K. The results of CTOD testing showed that increasing heat input, caused an improvement in the weldments fracture toughness. Microstructural analysis revealed that the high hardness and low toughness microstructures formed at coarse grain HAZ, near fusion line, for welding condition 30 kJ/cm were changed to higher toughness microstructure using a heat input of 50 kJ/cm.

Le stress hydrique menacera plus que 40% de la population mondiale en 2050. Plus de 240 millions de personnes seront dépourvues d’accès à une source d’eau améliorée. En effet, pour assurer une gestion durable de cette ressource, la minimisation des ruptures dans les réseaux d'adduction d'eau potable est primordiale. La rupture des canalisations, phénomène assez fréquent en milieu urbain, s’amorce sur un défaut et sous l’effet des contraintes engendrées par un chargement inhabituel : coup de bélier, un phénomène de surpression. Depuis les années 80, le polyéthylène prend une part de plus en plus importante dans la fabrication des canalisations d'eau potable. Les jonctions sont les zones les plus dangereuses dans les réseaux. D'où l'importance d'étudier la résistance à la rupture des conduites coudées en PEHD. Pour résoudre ce problème, une étude est abordée par une approche expérimentale et une approche numérique par éléments finis pour caractériserle comportement à la fissuration des conduites coudées en PE100. Deux méthodologies sont proposées pour déterminer la ténacité du PEHD : la méthode de l'intégrale J et la méthode du déplacement d'ouverture en pointe de fissure ''CTOD''.La combinaison de ces outils permet de choisir la valeur critique de l'intégrale J comme valeur de la ténacité du PEHD.Ensuite, nous proposons une formule simplifiée basée sur la détermination de l'intégrale J en fonction de la pression dans les réseaux d'adduction d'eau potable en présence d'un défaut superficiel. Enfin, nous étudions le phénomène de coup de bélier pour déterminer la surpression avec un modèle mathématique développé dans cette thèse. Nous démontrons l'importance de l'interaction fluide-structure pour définir la pression au niveau des coudes / Water scarcity will be threatening more than 40% of the world population by 2050, more than 240 million people will not have a source of improved water. In fact, to ensure a sustainable management of this resource, the minimization of the leakages in drinking-water supply network is vital. Pipe rupture, a frequent phenomenon in urban zones, starts with a defect, under the effect of constraints caused by an unusual over pressure: Water Hammer. Since the 80s, polyethylene is being widely considered in manufacturing the pipelines water supply networks. Nevertheless, junctions are the most dangerous zones in the networks. As a result, it is vital to study the tear resistance of the angled conducts in PEHD. To solve this problem, a study is approached with an experimental investigation and a digital approach by fine elements in order to characterize the behavior in the fissuring of pipe bends PE100. Two methodologies are proposed to determine the tenacity of the PEHD: the method of the J-integral and the method of the sharp's movement opening of crack "CTOD ". The combination of these tools permits to choose the critical value of the integral J as a value of the tenacity of the HDPE. In addition, a simplified formula was proposed based on the calculation of the J-integral as a function of the pressure in water supply networks in the presence of a superficial defect. Finally, the water hammer phenomenon was investigated in order to determine the overpressure with a mathematical model which was developed in this thesis. The fluid-structure interaction was found to be important in defining the pressure at elbow pipe