O presente trabalho tem como objetivo determinar a pressão de colapso de tubos API 5L X56 de parede fina com trincas longitudinais internas e externas submetidas a pressão interna. Foi utilizado o método R6 conforme a norma BS7910:1999 e a Análise por Elementos Finitos. Foram feitos ensaios de tração e de caracterização da tenacidade do material utilizado por integral J, assim como o modelamento por Elementos Finitos do tubo e a aplicação dos “Failure Assessment Diagram” FAD para determinar a pressão de colapso. Verificou-se que para trincas internas a pressão de colapso é levemente maior que em trincas externas. Isto é mais acentuado para trincas com uma profundidade maior que a metade da parede do tubo. As predições da pressão de colapso em função do tamanho da trinca do método R6 em comparação com alguns resultados experimentais mostraram uma precisão satisfatória, porem em alguns casos não conservadora.

O presente trabalho foi desenvolvido em várias etapas envolvendo desde o estudo do desempenho em fadiga de tubos utilizados em risers rígidos até a avaliação do comportamento em fratura dos mesmos. Inicialmente foi desenvolvido um sistema de ensaios de fadiga de tubos por ressonância. Este sistema constava de cabeças de apoio, sendo o tubo submetido a carregamento cíclico por uma massa excêntrica acionada por um motor elétrico. Com este sistema foram realizados ensaios de fadiga em tubos que continham uma emenda produzida por solda helicoidal. Foram testadas duas séries de tubos, sendo uma sem simulação de bobinamento e outra com simulação de bobinamento. Devido ao fato de que os ensaios de fadiga nestes tubos eram interrompidos quando a trinca se tornava passante, alguns tubos foram submetidos a um carregamento em tração até a ruptura. Assim foi possível avaliar a resistência remanescente e com estes dados comparar com aqueles utilizando-se os ensaios a partir da previsão do comportamento em fratura obtida com corpos de prova da mecânica da fratura. Foram, também, ensaiados por tração tubos com defeitos produzidos por usinagem para comparação do comportamento na fratura com aqueles que possuíam defeitos gerados por fadiga. Com o objetivo de avaliar a possibilidade de utilização de corpos de prova normalizados do tipo SE(B), foram realizados em laboratório, ensaios de tenacidade à fratura em corpos de prova retirados dos tubos. No intuito de avaliar a correspondência de técnicas de simulação numérica foram utilizadas técnicas analíticas por método de elementos finitos para simular o comportamento de trincas em tubos. Estes resultados foram comparados com os obtidos nos ensaios de tração. Também foi realizada a simulação do corpo de prova testado em laboratório com o mesmo objetivo. Foi verificado que o sistema de ensaio sob carregamento cíclico permite a execução de testes de fadiga em tubos. Os tubos testados apresentaram ótimo desempenho em fadiga, sendo os resultados superiores àqueles especificados em norma. Os ensaios de tração nos tubos trincados por fadiga mostram que estes apresentam resistência próxima das do tubo íntegro, mesmo possuindo trinca da ordem de 60 mm de comprimento. Entretanto, os ensaios de laboratório revelaram que os corpos de prova de dimensões reduzidas utilizados para avaliação do comportamento em fratura destes componentes são inadequados. A simulação numérica mostrou-se eficiente na reprodução do comportamento de tubos com trinca não passante e para os corpos de prova de laboratório,não tendo, entretanto, o mesmo sucesso na previsão do comportamento de tubos com trincas passantes. / This work was developed in multiple steps, from the fatigue behavior to fracture evaluation of rigid risers’ pipes. First was developed a resonant fatigue test rig, which consisted of two support heads, with the pipe being submitted to cyclic load by a rotating eccentric mass that was driven by an electric motor. With this rig full-scale fatigue tests were carried out in two sets of middle bias weld pipes. One set was subjected to plastic deformation simulating reeling operation, while the other was not. Since the tests were interrupted when there was a trough the wall crack, some pipes were tested in tension to fracture to evaluate the load capacity of the remaining pipe sections. Pipes with machined defects were also tested, in order to compare their behavior to that of the pipes that had fatigue defects. With the goal of evaluating the possibility of using standard SE(B) specimens, some fracture toughness tests were done in laboratory with specimens extracted from the pipes. In order to evaluate the correspondence of numeric simulation methods to reality, a commercial software was used to simulate the load capacity of the fractured pipe segments and the results were compared with those obtained in the tension to fracture tests. A simulation of the laboratory tested specimen was also done with the same objective. It was evidenced that the resonance fatigue test rig was capable of executing fatigue tests in full-scale pipes. The tested pipes presented good performance under fatigue, being superior to the specified by the standard. The tension to fracture tests done on the cracked pipe segments showed that they have a resistance that is close to that of the non-cracked pipes, even with cracks with lengths of around 60 mm. The laboratory tests proved that the small standard specimens are inadequate to measure the fracture properties of the pipe's material. The numeric simulation showed itself to be efficient in the reproduction of the behavior of pipes with non-trough the wall cracks and of standard specimens, but showed poor agreement with the behavior presented by the pipes with trough-wall cracks.

A Norma ISO 7206-4 descreve o método, as condições de ensaio e a preparação de corpos-de-prova para a determinação das propriedades de resistência à fadiga de hastes femorais. Como para a preparação dos corpos-de-prova a Norma não define uma espessura do meio de fixação, este estudo teve como objetivo investigar quais os efeitos, nos resultados de resistência à fadiga, de camada de cimento menos espessa e, se possível, estabelecer uma condição de ensaio mais severa e facilmente reprodutível, contrapondo a atualmente sugerida pelas ilustrações da Norma. Para tanto, foram avaliadas através de extensômetros de resistência elétrica as deformações residuais provenientes da cura do cimento e as deformações produzidas durante os ensaios nos mantos de cimento e nas hastes. Para o desenvolvimento do trabalho foi construído um dispositivo de fixação de amostras alternativo. Neste aparato já estão atendidos os ângulos de abdução e flexão previstos pela Norma. O suporte de amostra (cilíndrico) foi produzido com diâmetro interno que possibilitou a preparação de camadas de cimento de menor espessura.Foram respeitadas as condições de preparo, temperatura e composição para posterior comparação de resultados. Foram previstas a preparação de 3 corpos-de-prova em cada espessura de manta para os ensaios de fadiga. Todas fixadas com PMMA. Os mantos de cimento foram instrumentados nas regiões proximal e distal e as hastes femorais nas regiões lateral, frontal e medial. Os ensaios foram conduzidos nas condições que determinam a Norma e os dados de deformação foram adquiridos por um condicionador de sinais e processados por software específico. Adicionalmente foram realizadas as simulações por elementos finitos das duas condições de espessuras do manto de cimento para complementação das análises. Ao final se pode constatar que as diferenças nos níveis de deformação de ambos os casos não foram significantes. Considerando apenas os resultados dos ensaios de fadiga, os corpos de prova preparados com manto mais espesso apresentaram deformações pouco maiores nas hastes. Desta forma, se constatou que o dispositivo criado não produziu uma condição mais severa. Além disso, se pôde inferir que o acúmulo de danos na camada de cimento tem grande influencia sobre as deformações que são impostas às hastes ao longo dos 5 milhões de ciclos de fadiga. / The ISO 7206-4 standard describes the method and conditions of testing to assess the endurance properties of femoral stems. However, in the standard is not specified the thickness of the embedding medium. In this study it has been investigated the influence of thin cement layer during fatigue tests. Therefore, the strains induced by the curing and the external loads applied during the fatigue testes were measured using strain gages inside the cement mantle and at particular stem positions. A test fixation apparatus was fabricated to develop this work. The apparatus follow the angles of adduction and flexion required by the ISO standard. A cylindrical support was produced to facilitate the stem fixation in the thinner cement layer. The conditions of preparation, temperature and composition of cement mantles were kept to allow comparison with the commonly used method. The fatigue tests were conducted with three specimens for each mantle thickness utilizing PMMA for the stem fixation. The measurements of strain gages were realized in the proximal and distal regions of the cement mantles and the lateral, frontal and medial regions of the stems. The tests were performed according ISO standard specifications and the data measurements acquiring and processing were realized by specific software. Additionally, the computer simulations of the two cement mantle condition were performed. The results suggest in both cases that there are no significant differences in the strain levels. The fatigue tests in the thicker cement layer specimens showed small strain increases in the stems. In this way the both apparatus have shown similar results. Besides that, it was possible to conclude that the damage accumulation at the cement played an important rule in strain imposed at the stem during five millions cycles fatigue testing.

Neste trabalho foram investigadas fibras cerâmicas piezoelétricas produzidas por extrusão a partir de quatro diferentes pós comerciais de zirconato titanato de chumbo (PZT): EC65, EC76, PCM51A, PZT5K. Foram ainda testadas aditivações com lantânio (0,5, 4,0 e 8,0 % mol) e PbO (3,0 % mol) em um dos pós (EC65). A queima das fibras foi realizada em duas diferentes temperaturas (1050°C e 1200°C) com patamar de duas horas. A queima foi realizada em atmosfera rica em chumbo, utilizando para controle da atmosfera: i) PbO e ii) mistura de PbZrO3 e ZrO2. As propriedades piezoelétricas foram testadas em fibras individuais por meio de uma técnica específica original. As fibras foram polarizadas, aplicando um campo elétrico de 3,5 kV/mm por cinco minutos. Subseqüentemente, a evolução da deformação (S) para as fibras como função do campo elétrico aplicado (E) de ± 3 kV/mm foi medida em uma freqüência de 2,778 mHz. Os resultados dos testes de queima mostram que retração mais elevada ocorre a temperaturas mais baixas na atmosfera de PbO. As medidas ferroelétricas mostraram que as fibras com composição próxima à fronteira de fase morfotrópica, com uma quantidade mais elevada de fase tetragonal combinada com um tamanho de grão maior possuem melhor resposta ferroelétrica. Comparando os resultados das medidas ferroelétricas dos quatro materiais sinterizados, o EC65 apresentou-se como o material mais promissor devido à sua elevada resposta ferroelétrica aliada a baixo crescimento de grão. A aditivação do pó EC65 com lantânio prejudicou a sinterabilidade e elevou a porosidade das fibras. Estes efeitos apresentaram-se mais significativos quanto maior o teor de lantânio utilizado, e suas conseqüências na microestrutura das fibras são suficientemente drásticas para mascarar quaisquer benefícios advindos do efeito dopante em si. Da mesma forma, a adição de excesso de 3% em moles de chumbo prejudicou a microestrutura final das fibras, e desencadeou o surgimento de um defeito no núcleo das fibras, possivelmente ocasionado por problemas de fluxo durante a extrusão. / In this investigation, ceramic piezoelectric fibers produced by using four different commercial PZT powders (EC65, EC76, PCM51A, PZT5K) were investigated. Modifications of EC65 with lanthanum (0.5, 4.0 and 8.0 mole-%) and PbO (3.0 mole-%) were also tested. The fibers were sintered using two different sintering temperatures (1050°C and 1200°C) in a PbO-rich atmosphere. To provide a PbO-rich atmosphere during the sintering, two different powder mixtures were enclosed: i) PbO ii) a mixture of PbZrO3 and ZrO2. The piezoelectric properties were tested on single fibers by means of a novel single fiber test method. The fibers were polarized by applying an electric field of 3.5 kV/mm for five minutes. Subsequently the free strain (S) evolution for the single fibers as function of the applied electric field (E; ± 3 kV/mm) was measured at a frequency of 2.778 mHz. The results of the sintering experiments show that higher shrinkage occurs at lower temperatures in the PbO atmosphere. The ferroelectric measurements showed that fibers consisting of a composition near the morphotropic phase boundary with a slightly higher amount of tetragonal phase combined with a higher grain size possess improved free strain evolution. EC65 is the most promising material because of its high free strain combined with a comparable small grain size after sintering. Modification of EC65 with Lanthanum has worsened the sinterability and increased porosity of the fibers. The effect was more intense for higher La contents, and its consequences in the microstructure of the fibers are drastic enough to mask any benefits of the doping effect itself. In the same way, the addition of excess of 3%-mole of lead oxide was detrimental to the final microstructure of the fibers, and caused a macroscopic defect in the nucleus of the fibers, possibly caused by flow problems during the extrusion.

Este trabalho investigou o fenômeno da degradação de revestimentos obtidos por aspersão térmica pelas técnicas de HVOF e plasma spray, de um sistema metal cerâmico à base de NiCr (NiCr-Cr3C2), submetido à erosão, desde a temperatura ambiente até 800°C, relacionando a resistência à erosão à sua microestrutura. Os revestimentos erodidos tiveram o sistema NiCr-Cr3C2 com percentual das fases variável. No caso dos revestimentos obtidos por HVOF investigou-se o comportamento em revestimentos com 0, 35, 70 e 75% de fase Cr3C2 na matriz metálica, NiCr. Já no caso dos revestimentos obtidos por plasma spray avaliou-se o comportamento em revestimentos com 0, 35, 70 e 100% de fase Cr3C2 na matriz metálica, NiCr. Para os ensaios de erosão foi construído um equipamento capaz de variar as condições experimentais como velocidade, fluxo, ângulo de incidência do erodente, além da temperatura de ensaio. Os revestimentos foram obtidos a partir dos melhores parâmetros de deposição avaliados em pré-testes, visando-se controlar a porosidade das amostras, conforme a limitação de cada técnica empregada. A superfície das amostras foi levemente lixada antes de serem erodidas para a retirada de lamelas não bem aderidas, visando-se obter um padrão semelhante de rugosidade em cada grupo. As amostras foram submetidas a um fluxo controladonde partículas erodentes de alumina eletrofundida, em ângulos de incidência de 30, 45, 60 e 90º, a uma velocidade mantida em torno de 50 m/s. As temperaturas estudadas foram de 25, 200, 400, 600 e 800ºC. O material foi caracterizado quanto a sua microestrutura (microscopia ótica e eletrônica de varredura, porosidade, rugosidade, fases presentes e sua morfologia), também quanto a propriedades mecânicas como (micro- e nano-) dureza e módulo de elasticidade. O desgaste foi medido pela perda de volume do corpo erodido. Os resultados indicaram que a relação entre a porosidade, temperatura e quantidade de fase Cr3C2 foi determinante no desgaste erosivo dos revestimentos. O aumento de temperatura proporcionou um acréscimo na incrustação de partículas erodentes, na oxidação e na plasticidade dos revestimentos, esta última sendo verificada pelo decréscimo da dureza do material. Além disso, o fenômeno erosão-oxidação fez-se presente acima de 400°C O acréscimo de fase Cr3C2 a matriz metálica proporcionou uma diminuição da incrustação de partículas erodentes, tendo em vista a diminuição da plasticidade dos revestimentos, além do aumento da oxidação e porosidade dos revestimentos. A porosidade, de fato, influenciou decisivamente na resistência à erosão, dividindo claramente os revestimentos em dois grupos, no intervalo de porosidades superior (revestimentos obtidos por plasma spray) e inferior (revestimentos obtidos por HVOF) a 4%. Nos revestimentos de maior porosidade mesmo o acréscimo de uma fase mais dura não proporcionou um aumento da resistência à erosão, pois a porosidade implicou em uma menor área de contato entre as lamelas, facilitando seu arrancamento do revestimento sob ataque erosivo. Já para os revestimentos de menor porosidade o incremento de Cr3C2 proporcionou um aumento da resistência ao desgaste para todo o intervalo de temperatura investigado, devido ao aumento da dureza. Quanto aos mecanismos que proporcionaram o desgaste nos revestimentos observou-se uma preponderância de desgaste dúctil (corte – 30º e platelet – 90º) para os revestimentos metálicos NiCr0,5% e NiCr9%. Com o acréscimo de fase Cr3C2 há uma diminuição da característica dúctil de desgaste, mais acentuada nos revestimentos obtidos por plasma spray. E a partir do acréscimo de 70% de Cr3C2 observou-se alguns mecanismos de desgaste frágeis, como a formação de trincas, e pits. O acréscimo de temperatura proporcionou o aumento da plasticidade dos revestimentos, a diminuição de formação de platelets e no caso do desgaste eminentemente frágil (para o revestimento CrC28%) o arredondamento das bordas desgastadas. / In this work, the degradation behavior of thermal-sprayed NiCr-Cr3C2-based metal-ceramic coatings under erosion at temperatures ranging from room temperature to 800°C was investigated in order to establish correlations between the erosion resistance and the microstructure. In order to obtain coatings with different microstructures, the coatings were produced employing two different techniques - HVOF and plasma spray -; and different amounts of the Cr3C2 ceramic phase in the metallic NiCr matrix: 0, 35, 70, 75% (only by HVOF) and 100% (only by plasma spray). For the erosion tests, an equipment capable of using different conditions of speed, flux and angle of incidence of the erodent at different temperatures was developed. The samples were subjected to a controlled flux of fused alumina erodent particles, with angles of incidence of 30, 45, 60 e 90º, at a speed of about 50m/s. Temperatures of 25, 200, 400, 600 e 800ºC were employed in the tests. The material was characterized regarding its microstructure (optical microscopy, scanning electron microscopy, porosity, rugosity, phase composition and phase morphology) and its mechanical properties (micro- and nano-hardness and Young modulus). The wear was evaluated by measuring the volume loss of the eroded bodies. The results indicated that porosity, temperature and amount of Cr3C2 had a critical role in the erosive wear of the coatings. Higher temperatures increased the incrustation of erodent particles, the oxidation (which was observed above 400°C and was also influenced by porosity), and the plasticity of the coatings. Increasing the Cr3C2 content in the metallic matrix has lowered the incrustation by making the coatings less plastic, and has also increased the oxidation and porosity. In fact, the porosity had a crucial role in the erosion resistance, in such way that it is possible to divide the obtained coatings in two groups: those with porosity level above 4% (obtained by plasma spray) and those with porosity below that level (obtained by HVOF). In the high porosity group, even increasing the level of hard phase was not enough to make the coatings more resistant, because the porosity has lowered the contact area between the lamellas, easing its pull-out by erosive attack. For the low-porosity coatings, on the other hand, increasing the Cr3C2 content made the coatings more wear-resistant in the whole temperature range under investigation. As for the wear mechanisms involved, a preponderance of ductile wear (cutting – 30º and platelet – 90º) was observed for the NiCr0,5% and NiCr9% coatings. With increasing Cr3C2 content, a decrease in the ductile wear characteristic was observed, more prominently in the plasma sprayed coatings. From the 70% Cr3C2 content on, fragile wear mechanisms were observed, as cracks and pits formation. Increasing temperature made the coatings more plastic, reducing the platelet formation and, for the eminently fragile mechanism observed for the CrC28% coating, making the edges of the worn areas less sharp.

O interesse renovado das indústrias no desenvolvimento de novas ligas metálicas leves vem aumentando nos últimos anos, principalmente no setor automobilístico. As pressões econômicas tais como as reservas de petróleo e seus derivados que sofrem oscilações constantes de preço e são essenciais para os veículos, com também o anuncio recente da comunidade científica do aquecimento global com uma gestão ambiental cada vez mais efetiva no controle das emissões gasosas e processos de produção industrial. Neste contexto os fatores externos de pressão frente às indústrias fazem do magnésio e suas ligas uma alternativa de grande interesse, principalmente no setor automobilístico por apresentar entre os metais estruturais a melhor relação peso/resistência. Neste sentido, muitas ligas de magnésio vem sendo estudadas nos últimos anos, já que a liga AZ91, conhecida e produzida em alta escala, não oferece estabilidade em altas temperaturas, devido ao enfraquecimento do contorno de grão a partir da precipitação descontínua da fase β-Mg17Al12 de baixo ponto de fusão(Moreno 2003). As ligas do sistema Mg-Al-RE-Ca oferecem ótimo desempenho quando submetidas a fluência com resultados similares à liga de alumínio ADC12 utilizada em caixa de transmissão de veículos. Na literatura encontram-se trabalhos que correlacionam os parâmetros de solidificação com as propriedades mecânicas para ligas convencionais como os aços, ligas de cobre e de alumínio. Porém, há poucos estudos sobre ligas de magnésio que relacionam a influência das variáveis de solidificação na formação da microestrutura e as propriedades mecânicas. Provavelmente a pouca informação sobre as ligas de magnésio se deve principalmente pelo fato do magnésio ser uma liga metálica de difícil fusão, já que durante a fusão na presença de oxigênio a liga de magnésio entra em combustão (Shih, Wang et al. 2004). Sabendo desta dificuldade projetou-se um aparato de solidificação unidirecional especial para fusão e solidificação de ligas de magnésio. O presente trabalho tem como objetivo realizar um estudo da liga de magnésio ZAXLa05413, com % em peso de (4%Al-3%La-1%Ca-0,5%Zn-restante%Mg) analisando a influência das variáveis de solidificação com relação às propriedades mecânicas. Dessa forma, a liga estudada foi solidificada lentamente e unidirecional para análise térmica. Os lingotes foram submetidos a análises estruturais (macro e microestrutura) e caracterização mecânica através do ensaio de tração nos corpos de provas extraídos do lingote. / The industries new interest with the development of new alloys metallic light has been increasing in the last years and the main automotive industry. The economic pressures such as the petroleum reserves and your derivatives that suffer constant oscillations of price are essential for the vehicles, and also the announced recent of the scientific community alerting about the global heating, increasing the control of the gassy emissions in the industries. In this context the factors external of pressure front to the industries and lowest density of all metallic construction materials do of the magnesium alloys with great interest research. The system alloys MG-Al-RE-Ca has great performance the creep with similar results of the aluminum alloy ADC12 used as gearbox housing in the VW-Passat (Volkswagem AG). In the papers meets may articles those relationships solidifications conditions and mechanical properties for the alloys aluminum, copper and steel, however it has few papers about alloys magnesium that relationships solidifications conditions and mechanical properties, probably because for higher temperatures, the rate of oxidation becomes extremely rapid could set on fire. In the present work, the aim of this study consisted of the analyses solidifications conditions to correlate with mechanical properties of alloys ZAXLa05413 and AZ91. The alloys studies were casting in special furnace for thermal analysis. The ingots were extracted specimen for analyzed macrostructure, microstructure and tension specimen for uniaxial tension test.

A Petrobras desenvolveu em São Mateus do Sul uma unidade para processamento do Xisto, a partir da qual são produzidos óleos, gases, nafta, etc. Esta planta possui uma série de equipamentos especialmente projetados para esta aplicação, sendo um dos mais críticos, do ponto de vista de confiabilidade, o forno de radiação, que utiliza tubos de troca térmica confeccionados em aço inoxidável ferrítico ASTM A 268 Gr. 446. Este estudo tem como objetivo avaliar o nível de degradação destes tubos, através da verificação das alterações ocorridas na matriz metálica e em algumas das propriedades mecânicas do material, devido à exposição a temperaturas próximas a 800°C e a um ambiente contendo gás sulfídrico (H2S). Objetiva-se também definir um possível limite de utilização dos tubos, evitando, desta forma, paradas de produção ocasionadas por ruptura dos tubos em operação. Foram estudadas amostras tubos de novos e usados, com o auxílio de microscopia ótica, microscopia eletrônica de varredura, espectroscopia por energia dispersiva de raios X, ensaios de dureza e microdureza, e ensaios de tração à temperatura ambiente e à temperatura de 770°C. Observou-se, que nos tubos novos a matriz apresentava-se totalmente ferrítica, já nos tubos usados, a matriz permanecia predominantemente ferrítica, porém, com precipitação de fases sigma e carbonetos de cromo nos contornos de grãos. Pôde-se observar também a corrosão interna no material, que se iniciava nas fases localizadas nos contornos de grãos e após passava a corroer o restante da matriz, reduzindo desta forma a seção metálica resistente. Verificou-se nos tubos usados, um aumento de dureza e redução da resistência à tração a temperatura ambiente, alterações estas, que são diretamente influenciadas pela precipitação de fases sigma e carbonetos. Em função dos resultados obtidos no ensaio de tração realizado a 770°C, foi possível definir-se um limite para utilização dos tubos do forno, atribuindo este limite a uma espessura mínima capaz de resistir aos esforços existentes. Concluiu-se que somente a precipitação das fases sigma e carbonetos no material analisado não seriam suficientes para provocar a ruptura do material em operação. Atribuiu-se então, como principal causa de deterioração o processo corrosivo que o material está submetido, reduzindo de forma considerável sua secção resistente e promovendo a falha do componente. / The Petrobras developed in São Mateus do Sul a manufacturing unit to process Shale where oil, gas, naphtha, etc., are produced. This plant has a large number of equipments specially designed to this application. The most critical equipment by the point of view of reliability is the radiation furnace, which uses exchange thermic tubes made by ferritic stainless steel ASTM A 268 Gr. 446. The first objective of this study is to evaluate the degradation in these tubes, verifying the modifications in the metallic matrix and in some mechanical properties due to the exposure at high temperatures close to 800°C and a hydrogen sulfide gas environment (H2S). A second objective is to correlate the results to establish a possible residual live to these tubes, avoiding failure and rupture in operation. Samples of new and used tubes were studied, using optical microscopy, scanning electron microscopy (SEM), energy dispersive spectroscopy (EDS), hardness and micro hardness test, tensile tests at the room temperature and at 770°C. It was observed, that in the new tubes the matrix was totally ferritic, and in the used tubes the matrix remain predominantly ferritic, but with sigma phase and chromium carbide around the grains. It was observed corrosion, which has begun in the area around the grains and after that passed to corrode the remaining matrix, reducing the metallic resistance section. It was verified in the used tubes higher hardness and lower strength at room temperature, changes that were influenced directly by sigma phase and chromium carbide precipitation. After analysis that were obtained from tensile tests carried out at 770°C, for used tubes, it was defined a minimum thickness resistant. It was concluded that just the sigma phase and chromium carbide precipitation, were not sufficient to cause the rupture of the tubes during operation. The main reason to cause fails in these tubes is the corrosive process the tubes were submitted, reducing substantially the resistant section.

A possibilidade da utilização de sistemas eficientes para inspeção tem despertado o interesse da indústria. Isto porque descontinuidades com diferentes geometrias e orientações podem surgir em um componente durante sua fabricação ou durante seu funcionamento, podendo ocasionar uma falha catastrófica no material, gerando prejuízos à empresa. Métodos tradicionais como o ensaio radiográfico e o ensaio manual por ultra-som não garantem uma inspeção totalmente confiável, devido a suas limitações, principalmente, na monitoração e no dimensionamento destes defeitos. Assim, este trabalho apresenta a técnica TOFD como uma ferramenta eficiente na determinação da profundidade de refletores artificiais usinados em blocos de aço SAE 1022. Visando o desenvolvimento de metodologias que facilitem a compreensão da técnica, este trabalho serve de referência para aplicações mais avançadas, como por exemplo, o monitoramento do crescimento de trincas em serviço e a inspeção de materiais soldados. Quatro corpos de provas com espessuras de, aproximadamente, 25mm, apresentando diferentes geometrias e profundidades de entalhes, foram confeccionados. Fatores como o ângulo da sapata, freqüência e separação dos cabeçotes são determinantes para se alcançar a variação ideal para cada tipo de defeito. Os resultados mostram que tanto para defeitos aflorando na superfície de varredura quanto para defeitos aflorando na superfície oposta, o dimensionamento pode ser bem preciso, se a variação adequada para cada caso for selecionada. Além disso, para a análise de defeitos esféricos internos, é possível obter um erro experimental dentro do tolerável para todas as profundidades dimensionadas. / The possibility of the use of efficient systems for inspection has attracted the interest of industry. This is because discontinuities with different geometries and orientations may arise in a component during its manufacture or in service and may cause a catastrophic failure in the material, generating damage to the company. Traditionals methods as radiographic test and ultrasound manual test does not guarantee an inspection totally reliable, because of theirs limitations, mainly, in the monitoring and in the sizing of this defects. Then, this work to present TOFD technique as an efficient tool to determine the height of artificials reflectors machined in samples of SAE 1022 steel. To develop methodologies to facilitate the understanding of the technique, this work serves as a reference for more advanced applications, for example, the monitoring of cracks growth in service and the inspection of welded materials. Four samples with thickness around 25mm, having different notches geometries and heights were made. Factors as shoe angle, frequency and probe separation are determinants to reach ideal variation for each defect type. Results show that as for notches breaking in the surface inspected as for notches breaking in the inside surface, opposite the scanned surface, sizing can be precise, if the correct variation was chosen. Besides, for spherical defects inside the material it is possible to obtain an experimental error tolerable for all heights sized.

A exploração do petróleo em campos do Pré-Sal, iniciada em 2008, constitui um desafio para o desenvolvimento de materiais de engenharia. Estudos recentes estimam para exploração desse óleo condições de processo mais severas que as atuais, como temperatura, pressão, concentração de CO2 e H2S. Esse cenário pode culminar em processos de deterioração mais críticos que os atuais, principalmente taxas de corrosão críticas nos equipamentos e tubulações de processo. O presente trabalho se fundamenta na necessidade do estudo da viabilidade da aplicação de materiais alternativos aos atualmente empregados. A revisão bibliográfica aborda os principais mecanismos de deterioração esperados para os equipamentos dos sistemas de tratamento de óleo, de água produzida e de gás, além das propriedades gerais dos polímeros. A metodologia utilizada consiste na aplicação atual de FRP e PVC nos processos envolvidos e na avaliação e classificação das possíveis formas de deterioração de cada meio avaliado, considerando o uso desses materiais e de revestimentos orgânicos em aço carbono. Por fim, os materiais pesquisados serão classificados segundo as aplicações e limitações quanto às condições de processo previstas. / The exploitation of recently discovered fossil fuel in reservoirs under the salt layer became a challenging field to the development of new engineering materials. Recent studies estimates more severe process conditions that the usually known, such as temperature, pressure, CO2 and H2S concentrations, which may result in critical damage mechanism in equipments and process piping, especially high corrosion rates. This dissertation is based on the need of studying alternative materials to be applied at these conditions. The review presents the expected damage mechanisms to the oil, produced water and gas treatment plant. General properties of polymers have been understood by its classifications. The methodology used is based on a search of polymeric materials already applied at similar conditions. Organic resins used as internal coatings of metallic equipments and piping will be also evaluated. Finally, the studied materials will be evaluated and compared by a criteria developed in this study.

Embora seja extensivamente utilizado em todo o mundo, há uma grande discussão entre os profissionais da área de inspeção de equipamentos sobre os reais benefícios da realização do teste hidrostático como ferramenta para avaliação de integridade de vasos de pressão. Um dos principais argumentos contra a realização de testes hidrostáticos é o perigo da ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD), sem que este fenômeno seja percebido, causando a redução da vida remanescente do equipamento. Este trabalho tem como objetivo estudar as condições para ocorrência de crescimento subcrítico de descontinuidades (CSCD) em um vaso de pressão durante a realização de teste hidrostático e seus possíveis efeitos. O objeto de estudo é um vaso de pressão, com características típicas de um vaso de refinaria de petróleo, contendo defeitos em sua estrutura (em seu costado). O trabalho consistiu, basicamente, de simulações realizadas com auxílio do programa crackwise, baseadas no procedimento de análise de rasgamento dúctil da norma inglesa BS 7910, verificando em que condições a aplicação do TH influenciaria no comportamento futuro do equipamento, causando CSCD e reduzindo sua vida remanescente. Através da variação de valores das profundidades das trincas, dos expoentes de encruamento do material e da tenacidade à fratura do material, foram quantificados os valores de extensão dúctil das trincas e analisadas as alterações nos diagramas FADs gerados para as condições avaliadas. / Although it is widely used around the world, there is a great discussion among professionals in the field of equipment inspection of the real benefits of performing hydrostatic testing as a tool for assessing the integrity of pressure vessels. One of the main arguments against hydrostatic testing is the danger of the occurrence of stable crack growth (SCG), without this phenomenon been perceived, resulting in the reduction of the equipment remaining life. This work aims to study the conditions for the occurrence of stable crack growth (SCG) in a pressure vessel during the performance of a hydrostatic test and its possible effects. The object of study is a pressure vessel, with typical characteristics of oil refinery vessels, having cracks in its structure. The work basically consisted of simulations using the Crackwise software. The study was based on the procedure of ductile tearing analysis of the British standard BS 7910, to verify which conditions used during the hydrostatic test influence the future behavior of the equipment, causing SCG and reducing its remaining life. Varying crack depths values, the hardening exponents and the fracture toughness of the material, the crack ductile extension was quantified and the changes in the FAD diagrams generated were analyzed.