A operação segura e eficiente de unidades de produção de petróleo e gás depende essencialmente do desempenho de seus dispositivos, componentes e estruturas. Dutos rígidos são importantes componentes utilizados na indústria offshore, comumente empregados como flowlines e risers. Aços ao carbono, como o API 5L X65, são materiais tipicamente utilizados para essas aplicações, devido ao seu baixo custo relativo e disponibilidade. No entanto, para o pré-sal brasileiro, parece improvável o uso desses aços, uma vez que o óleo está contaminado por elevadas concentrações de CO2, o que provoca a corrosão generalizada. Assim, as operadoras no Brasil devem considerar uma solução alternativa, como tubos cladeados ou ligas resistentes à corrosão (CRA). Aços inoxidáveis duplex e superduplex (AISD) surgiram na última década como um material alternativo para ambientes quimicamente agressivos. No entanto, de acordo com estudos recentes, quando catodicamente protegidos contra a corrosão, esses aços são vulneráveis ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HISC). O objetivo deste trabalho é avaliar, através de ensaios de tenacidade à fratura, a susceptibilidade ao HISC de amostras do AISD soldadas, utilizando dois níveis diferentes de proteção catódica. Para a avaliação da tenacidade à fratura, decidiu-se utilizar o método de ensaio de step loading, pois esta prática é considerada mais realista já que as amostras são expostas ao hidrogênio durante todo o teste, ao invés de um simples pré-carregamento de hidrogênio como recomendado por alguns procedimentos. Os valores de tenacidade são dados em termos de CTOD e integral J. A tenacidade foi avaliada em termos de iniciação e carga máxima, utilizando corpos de prova do tipo SENB da mecânica da fratura. Os resultados aqui apresentados indicam que os AISD são bastante suscetíveis a HISC, especialmente na zona termicamente afetada, mesmo para potenciais pouco catódicos como -650 mVECS. / The optimized and secure operation of oil and gas floating production units depends essentially on the performance of their devices, components and structures. Rigid pipelines are key equipment used in the offshore industry commonly employed as flowlines and risers. Carbon steel such as API 5L X65 is the material of choice for those applications due to its low relative cost and availability. However, for the Brazilian pre-salt it seems unlikely the use of carbon steels, since the oil is contaminated by high concentrations of CO2, which causes generalized corrosion. Therefore, operators in Brazil should consider an alternative solution, such as lined or cladded pipes as well as corrosion resistant alloys (CRA). Duplex and superduplex stainless steels (SDSS) have emerged in the last decade or so as an alternative material for harsh environments. Nevertheless, according to recent studies, SDSS when cathodically protected against corrosion are prone to hydrogen induced stress cracking (HISC). The aim of this investigation is to evaluate through fracture toughness measurements the susceptibility of welded SDSS samples to HISC for two different levels of cathodic protection. For fracture toughness evaluation, we decided to use the step loading test method, since we understand that this practice is more realistic because samples are exposed to hydrogen during the entire tests instead of simple hydrogen pre-charging as recommended by some procedures. Fracture toughness values are given in terms of both CTOD and J-integral for crack initiation and maximum stress for SENB specimens. The results given here indicated that SDSS are quite susceptible to HISC especially in the heat affect zone even for potentials as negative as -650 mVsce.

Apesar de todo avanço da engenharia, o fenômeno da fadiga em estruturas continua causando pesadas perdas econômicas e em vidas. Portanto, investimentos na simulação e entendimento do fenômeno continuam sendo prioritários na engenharia. As simulações numéricas de fadiga, em especial a nível microscópico, vem ganhando grande atenção da comunidade científica internacional em anos recentes, pois vem permitindo um entendimento melhor da física do fenômeno. Para tais simulações, modelos discretos de fratura têm sido empregados, em especial o método das interfaces coesivas. Neste contexto se insere o presente trabalho, cujo objetivo principal foi a implementação de uma forma de considerar o dano numa relação constitutiva de interface coesiva. Neste caso, se a carga na ponta da trinca não é monotônica crescente, um dano cumulativo se desenvolve podendo, em cargas cíclicas, levar a propagação da trinca mesmo para níveis de carga inferiores a de ruptura estática. Interessante que tal implementação pode mudar o comportamento da propagação de trincas mesmo no caso de cargas monotônicas crescentes aplicadas, pois descargas localizadas podem ocorrer na ponta da trinca. Este trabalho analisou algumas formas de considerar o dano, que basicamente consiste na modificação da forma como se dá a descarga da relação constitutiva de interface. Há varias formas alternativas de realizar tal descarga. Não se teve como objetivo deste trabalho esgotar todas as alternativas, nem propor novas alternativas, mas sim analisar o efeito das descargas mais empregadas na literatura. As aplicações foram divididas em duas partes. Na primeira analisou-se o efeito da descarga em cargas externas monotônicas crescentes. Observou-se que houve descarga na ponta da trinca na propagação e uma conseqüente mudança nos resultados com a modificação da lei constitutiva de descarga. Tais exemplos foram casos de impacto, rodados com o método das diferenças finitas centrais. Foi observado que, para tais exemplos, o uso da condição CFL aplicada a elementos volumétricos está muito longe de conferir estabilidade ao método (a condição CFL, ou Courant-Friedrichs-Lewy, estabelece as condições mínimas de estabilidade numérica no método das diferenças centrais, conforme detalhado no Apêndice A). O problema acontece uma vez que a condição CFLnão pode ser aplicada aos elementos de interface, pois estes têm espessura nula, ao menos no início do processo. Na segunda parte, analisou-se casos com fadiga em tração, na qual somente o modo I de propagação foi considerado. Efeitos dinâmicos foram desprezados neste caso. As análises se restringiram à MFLE, ou seja, a zona de plastificação na ponta da trinca era pequena frente as demais dimensões. Dependendo do tipo de descarga, resultados coerentes com a literatura foram obtidos. / The fatigue phenomenon in structures is still causing heavy losses economically and in lives, even considering the recent advances of Engineering. Therefore, investments in simulation and knowledge of the phenomenon remain priority in Engineering. The simulations of fatigue. specially at microscopic level, have received great attention from international scientific community in recent years and a better understanding of the phenomenon physics was possible. For such simulations, discrete fracture models have been used, in special, the cohesive interface method. The present work is focused in this context, being its main goal to implement a way to consider damage in a cohesive interface constitutive relation. In this case, if the load at the crack tip is not monotonically crescent, a cumulative damage occurs that may lead, under cyclic loads, to crack propagation even for load levels below static rupture load. Interesting that such implementation can change crack propagation behavior even under monotonically crescent applied loads, since localized unloading may occur at the crack tip. This work analyzed some ways to consider damage, which basically consists in the modification of the unloading of the interface constitutive relation. There are many ways to do such unloading. The present work did not aim to explore all possibilities, or to propose new ones, and focused only on the most used unloading laws used in literature. Applications were divided in two parts. The first analyzed the unloading effect under monotonically crescent applied loads. It was observed that localized unloading at the crack tip took place during propagation, leading to changes in results when the unloading of the constitutive law was changed. These examples were dynamic and were analyzed using the Central Differences Method. It was observed that CFL condition applied to volumetric Finite Elements, is far from granting stability of the method (the CFL condition, or Courant-Friedrichs-Lewy, establishes the minimum numerical stability conditions for the Central Differences Method, as detailed in Appendix A). The reason is that CFL condition can not be applied to interface elements, since they have null thickness, at least at the begining of the analysis. The second part, fatigue cases in tension were analyzed where only mode I of propagation was present. Dynamic effects were neglected. The cases were restricted to Linear Elastic Fracture Mechanics, i. e., crack tip plastification zone was smallcompared to other dimensions. Results were coherent with literature, depending on unloading relationship used.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2012. / Submitted by Elna Araújo (elna@bce.unb.br) on 2013-03-04T21:36:58Z No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / Approved for entry into archive by Luanna Maia(luanna@bce.unb.br) on 2013-03-05T14:13:14Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / Made available in DSpace on 2013-03-05T14:13:15Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2012_MichelSullivanTeixeiraPires.pdf: 3222565 bytes, checksum: 0b151a3be6eaab825cab56810f1f4057 (MD5) / O presente trabalho apresenta uma metodologia para a estimativa da vida sob condições de fretting. A metodologia considera o uso da Teoria das Distâncias Críticas associada a um modelo de fadiga multiaxial baseado na abordagem de plano crítico. A ideia inicial da metodologia é de que estimativas de vida em fadiga para problemas envolvendo concentradores e gradientes de tensão devem considerar que existe uma relação entre a distância crítica (zona de processo) e o número de ciclos para a falha. Essa relação pode então ser usada com modelos baseados em tensão para estimar a vida em regime de médio / alto número de ciclos, onde as tensões ainda são elásticas. Para a aplicação e validação da metodologia foram utilizados dados da literatura envolvendo o contato entre cilindros fabricados em liga aeronáutica Al 4%Cu (HE 15-TF). Estes dados revelaram que o fenômeno de fretting não produz efeito sobre a resistência à fadiga do componente quando a semi-largura do contato, a, é menor do que um valor crítico. Todos os testes experimentais foram conduzidos sob-regime de escorregamento parcial. Pelos resultados obtidos pode-se concluir que em regime de fadiga de médio número de ciclos (105 ≤Nf ≤107 ciclos) a metodologia funciona com boa acurácia. No entanto, para os dados que foram interrompidos em 107 ciclos (condição de parada dos ensaios experimentais para atingir vida infinita), mostrou-se que uma abordagem limiar tipo falha / não-falha, é mais apropriada com estimativas de resistência localizadas dentro de uma faixa de erro de +-20%. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / This work presents a methodology to estimate fretting fatigue lifetime of mechanical components. The methodology considers the use of the Theory of Critical Distances applied in conjunction with a multiaxial fatigue model based on the Critical Plane approach. The starting point of this methodology is that to estimate lifetime of components under stress gradient/stress concentration conditions it is necessary to assume that the critical distance (process zone) is a function of the number of cycles to failure. This relationship can be used together with stress based models to estimate lifetime in the high / medium cycle regime where the stresses are still elastic. To validate the proposed model experimental data were taken from the literature. These data involves a cylinder on plane contact configuration where both contacting bodies are made of an aeronautic alloy Al 4%Cu (HE 15-TF). The data revealed that the fretting phenomenon do not affect the component`s fatigue strength when the semi-width of the contact, a, is lower than a critical value. All tests were carried under partial slip regime. From the results we can conclude that the multiaxial model considered in conjunction with the Theory of Critical Distances was able to estimate fretting fatigue life with a good level of accuracy in the medium-high cycle regime (105 ≤Nf ≤107 ciclos). However, for tests which run out (at 107 cycles - infinite life) a fail/safe approach proved to be more appropriate and provided fatigue strength estimates within an error interval of about 20%.

Tese (doutorado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2007. / Submitted by Kathryn Cardim Araujo (kathryn.cardim@gmail.com) on 2009-10-20T16:29:48Z No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) / Approved for entry into archive by Gomes Neide(nagomes2005@gmail.com) on 2010-07-05T17:54:47Z (GMT) No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) / Made available in DSpace on 2010-07-05T17:54:47Z (GMT). No. of bitstreams: 1 SandroDScFullProteted.pdf: 1666527 bytes, checksum: 3ce1af4e1f9426dfd4e82333f144b99e (MD5) Previous issue date: 2007-06 / Nos equipamentos usados na engenharia aeroespacial, na construção civil e na indústria nuclear, entre outras, as trincas ou os defeitos devem ser analisados com bastante cuidado. Determinada a trinca, existe a possibilidade, com o auxílio da Mecânica da Fratura, de se avaliar a vida útil, ou o número de ciclos de carga, que a estrutura ainda pode suportar com segurança. Por outro lado, as técnicas de ensaio para a determinação precisa de trincas em estruturas podem ser caras, principalmente se a opção for o uso do Raio-X - que é o mais eficiente entre os ensaios não-destrutivos. Algoritmos numérico-computacionais podem ser de grande auxílio para a determinação de trincas e para o cálculo dos parâmetros da Mecânica da Fratura, como o Fator de Intensidade de Tensão, que podem servir de auxílio no estudo da propagação de trincas. Este trabalho apresenta algumas formulações com aplicações do Método dos Elementos de Contorno para o cálculo do Fator de Intensidade de Tensão e para a determinação da existência de trincas fechadas simples ou múltiplas em chapas. Para determinar trincas, a formulação apresentada associa as respostas do Método dos Elementos de Contorno com a resposta de sensores piezelétricos em campos de tensão elásto-estáticos ou elásto-dinâmicos. As aplicações limitam-se a chapas usadas na indústria aeroespacial com ou sem reforçadores. Os algoritmos numérico-computacionais propostos foram implementados em códigos base do Método do Elemento de Contorno e do Método do Elemento de Contorno Dual. Através de uma série de exemplos, estes algoritmos foram testados e revelam-se eficientes tanto para o cálculo do Fator de Intensidade de Tensão bem como para a determinação da presença de trincas em chapas. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / In equipments used in the aerospace engineering, in civil construction, and in the nuclear industry, among other, cracks or defects should be analyzed with great care. Once a crack is detected, it is possible, with the help of Fracture Mechanics, to make the evaluation of the crack, and, consequently, to assess the lifetime, or the number of loading cycles, the equipment or structure with the crack can still undertake with safety. On the other hand, the non-destructive techniques for the accurate determination of cracks in structures can be very expensive, mainly if the option chosen is the X-Ray examination, which is the most efficient among the non-destructive tests. Numerical-computational algorithms can be of great assistance in the determination of cracks and in the calculation of the Fracture Mechanics parameters, like the Stress Intensity Factor, employed in the evaluation of the crack propagation. This work presents several formulations making use of the Boundary Element Methods for the calculation of the Stress Intensity Factor and also for the determination of simple or multiple closed cracks. To detect cracks, the formulation presented associates the answers of the Boundary Element Method with the answers of piezoelectric sensors in elastostatic or elastodynamic stress fields. The formulations presented in this work are limited to stiffened or without stiffener plates which are typically used in the aerospace industry. The numerical-computational algorithms proposed were implemented in basic codes of Boundary Element or Dual Boundary Element Methods. Throughout a series of examples, these algorithms were tested and confirmed to be efficient for the calculation of the Stress Intensity Factor as well as for the determination of the closed cracks in plates.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2010-11-11T15:24:36Z No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / Approved for entry into archive by Daniel Ribeiro(daniel@bce.unb.br) on 2010-11-19T23:13:51Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / Made available in DSpace on 2010-11-19T23:13:51Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_MarcosBrunoBellorio.pdf: 1800293 bytes, checksum: a7c6b5c97e0b0799f6fb4bcf15ae8fc8 (MD5) / O presente trabalho tem como objetivo conduzir uma revisao critica sobre as diferentes metodologias existentes para o projeto e manutencao de linhas de transmissao de energia quanto a fadiga sob condicoes de fretting. Entre as metodologias estudadas, o metodo da Cigre para calculo da vida remanescente mostrou ser a mais consistente e util. Uma vez concluida a analise critica aplicou-se estas metodologias para um conjunto de dados medidos para um cabo da Eletronorte em uma linha de transmissao de 230 kV instalada na regiao Norte do Brasil no trecho de travessia Vila do Conde - Guama. Essa analise permite estimar a durabilidade do cabo e constituiu importante ferramenta de analise para o setor de manutencao de empresas da area. Atualmente ha uma forte demanda das empresas do setor de transmissao de energia eletrica para tentar elevar o nivel da carga de pre-esticamento do cabo condutor. Isso alem de reduzir custos amenizaria dificuldades operacionais associadas, por exemplo, a construcao de torres muito altas para a travessia de grandes rios Amazonicos. Nesse sentido, esse trabalho propos uma alternativa para o calculo da curva de resistencia a fadiga do cabo na presenca de maiores cargas de esticamento. Ate onde o autor tenha conhecimento, essa e uma proposta inedita no sentido que, na presenca de cargas de esticamento mais elevadas costuma-se corrigir apenas os valores da solicitacao dinamica do cabo por meio da correcao do fator de rigidez na formula de Poffenberger-Swart. Essa e a primeira tentativa de corrigir-se nao apenas a solicitacao, mas tambem a curva de resistencia a fadiga da montagem cabo/grampo de suspensao. Uma discussao sobre a necessidade dessa medida e construida em detalhes. _________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this work is to conduct a critical review of the different existing methodologies for the design and maintenance of overhead conductors under fretting fatigue. Among these methodologies, the Cigre method for remain life calculation has proved to be the most consistent and useful. Once the critical review was concluded those methodologies were applied using a set of data obtained from an Eletronorte overhead conductor installed in the North region of Brazil. This analysis allows one to estimate the durability of the overhead conductor which is a very important tool for the maintenance sector of transmission line companies. Nowadays there is a strong demand from the electrical transmission line companies to elevate the stretch factor (Every Day Stress - EDS) of the overhead conductor. This will reduce the costs and the operational difficulties associated to it, for instance, the construction of very high towers for the crossing of large Amazon rivers. In this context, this work proposed an alternative way to calculate the conductor fatigue curve for higher pre-loads. To the author’s knowledge, this is a proposal without precedent in the sense that in a presence of higher stretch loads it is common to correct only the values for dynamic loads by correcting the stiffness factor of Poffenberger-Swart formula. This is the first proposal to correct the stiffness factor and also the fatigue endurance limit curve for the conductor/clamp set. A discussion on the need for this measure is constructed in detail.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2009. / Submitted by Jaqueline Ferreira de Souza (jaquefs.braz@gmail.com) on 2011-02-28T11:27:59Z No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2011-02-28T11:51:28Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / Made available in DSpace on 2011-02-28T11:51:28Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2009_TaniaMariadeOliveiraSerraHortencio.pdf: 16223040 bytes, checksum: 7ab702a94bb1bed964b9e8298d1026d4 (MD5) / O presente trabalho é de natureza experimental e, visa apresentar uma contribuição sobre o estudo da estimativa de vida útil de cabos condutores de energia elétrica, tendo como referência a análise da resistência à fadiga por fretting. Em particular, o levantamento de dados preliminares que possibilitem a determinação da curva de durabilidade (Curva de Wöhler ou S-N) da montagem do cabo CAA 397,5 MCM - IBIS, com o grampo de suspensão monoarticulado, assim como, identificar as características associadas ao aspecto e posicionamento das falhas encontradas neste tipo de cabo. Testes a uma mesma amplitude de tensão foram conduzidos, observando-se a ruptura do primeiro, segundo e terceiro fio de alumínio e registrando-se o número de ciclos experimentado pela montagem até o instante de cada quebra. Repetindo-se o teste para diferentes amplitudes de deslocamento pode-se então traçar uma curva da amplitude de tensão contra o número de ciclos, a qual é denominada de Curva S-N ou de Wöhler. Para estabelecer a tensão gerada na região de falha utilizou-se a fórmula de Poffenberger-Swart (1965).Os ensaios foram executados, de acordo com as recomendações da CIGRE (1985), EPRI (1979) e IEEE (1978), em uma bancada de 46,8 metros de comprimento, em ambiente climatizado, com sistema de controle dos equipamentos totalmente informatizado.Para a combinação cabogrampo usada, a Curva Limite de Segurança da CIGRÉ (CSBL) mostrou-se muito conservativa, isto é, a vida do cabo é de 5 a 10 vezes maior quando calculada utilizando a curva específica do material como referência.Através do mapeamento das falhas contatouse que para amplitudes de deslocamento menores que 1,0 mm, de maneira geral as falhas ocorreram na camada externa, já para amplitudes maiores a maior incidência até três falhas, foi na camada interna. O valor médio das distâncias das falhas na camada externa foi de 26,7 mm e na camada interna foi de 26,2 mm. Esta constatação evidencia que a previsão da vida útil em fadiga do cabo é de grande importância para as atividades de manutenção, isto porque, as quebras dos fios ocorrem dentro do grampo de suspensão e, portanto não podem ser identificadas nas inspeções visuais. _______________________________________________________________________________ ABSTRACT / The present wok consists of an experimental research on fretting fatigue of an ACSR IBIS overhead conductor, with the objective to contribute to the study of the estimated fatigue life of such components. More specifically, tests were conducted in the same bending displacement amplitude (peak to peak) at a position on the cable 89 mm away from the last point of contact between cable and the mono-articulated aluminium clamping system. The rupture of the first, second and third aluminum strands were monitored as well as the number of cycles experienced by the assembly until the moment of each break. Repeating the test for different levels of prescribed displacement amplitudes one can then plot a curve of stress amplitude versus fatigue life, the so called S-N or Wöhler`s Curve. To correlate the prescribed displacement with stress amplitude Poffenberger-Swart equation was used. The tests were performed in accordance with the recommendations of CIGRE (1985), EPRI (1979) and IEE (1978), in a 46.8 meters long span, in air conditioned environment and using a closed loop control system to assure the repeatability of the tests. The results of the tests showed that, for the conductor/clamp mounting used, the CIGRE Safe Border Line (CSBL) curve was extremely conservative. The actual conductor life was 5 to 10 times higher than the value estimated by the CSBL for the same level of stress amplitude. Such result emphasizes the need to raise specific laboratory S-N curves for different cable/clamp assemblies should accuracy of life estimates be pursued. Mapping the wire failures it was found that for displacement amplitudes smaller than 1 mm, the failures generally occurred in the outer layer, while for amplitudes larger than 1 mm, they preferably occurred in the inner aluminium layer, for up to three failures. Such wire breaks were localized inside the clamp at average distances of 26.7 mm in the outer layer and 26.2 mm in the inner layer, both measured from the clamp mouth. The fact that the broken strand occurs well within the suspension clamp means that it can not be identified by visual inspection and that even inspections by infrared thermography may not be effective, demonstrating the need to establish an accurate methodology to estimate the remaining conductor life in order to allow maintenance before a cathastrofic breakage of the whole cable.

O presente estudo teve como objetivo avaliar a resistência à fadiga cíclica de dois diferentes sistemas rotatórios de níquel-titânio, K3 (Sybron Endo, EUA) e Endosequence (Brasseler, EUA), fundamentando-se no número de usos. Todas as limas rotatórias que foram selecionadas possuíam conicidade 0.04, 25 mm de comprimento e diâmetro de ponta 25, padrão ISO. Para tal logro, um dispositivo desenvolvido especificamente para executar ensaios dinâmicos foi utilizado. Cada grupo foi subdividido em quatro subgrupos em função do número de usos, sendo estabelecidos da seguinte maneira: grupos A0 e B0, instrumentos sem nenhum uso; grupos A1 e B1, instrumentos de um único uso; grupos A3 e B3, instrumentos de três usos e grupos A5 e B5, instrumentos de cinco usos. Cada subgrupo era composto por 12 limas, totalizando 96 instrumentos rotatórios entre K3 e Endosequence. A simulação foi realizada em canais artificiais de resina com curvatura de 40 graus e raio de 5 mm. Todas as limas foram submetidas a ensaios de fadiga cíclica realizados em um dispositivo experimental que permitiu que o instrumento reproduzisse uma instrumentação rotatória em canais curvos. Esse dispositivo possui um temporizador, que registra o tempo de avanços em segundos, desde o início do movimento até a fratura da lima e também um contador, que registra dentro do intervalo de tempo o número de ciclos realizados pelo cilindro pneumático até o momento da fratura. Foi utilizada uma peça de mão com contra-ângulo redutor de 16:1, acionado por motor elétrico na velocidade de 350 rpm e 2 Ncm de torque. O tempo foi registrado por meio do contador presente no dispositivo. Os valores foram transformados em segundos. Para análise estatística, empregou-se o teste de análise de variância (dois critérios) entre as amostras testadas e observou-se que não houve diferença estatisticamente significante em relação ao número de usos. Entretanto, o sistema K3 apresentou maior resistência à fadiga flexural em relação ao sistema Endosequence (p < 0,05). / The aim of this work was to evaluate the cyclic fatigue resistance of two different nickel-titanium rotary systems, K3 (Sybron Endo, EUA) and Endosequence (Brasseler, EUA), based on the number of uses. All rotary files which were selected had their conicity of 0,04, 25mm of length and tip diameter of 25, following ISO standardization. To reach the purposes, a specially developed apparatus to perform dynamic assays was employed. Each group was subdivided into 4 subgroups according to the number of uses, being established as follows: groups A0 and B0, instruments without any use; groups A1 and B1, instruments of a single use; groups A3 and B3, instruments of three uses and groups A5 and B5, instruments of five uses. Each subgroup was compound of 12 files, totalizing 96 rotary instruments between K3 and Endosequence. The simulation was conducted in resin artificial canals presenting curvature of 40 degrees and radius of 5 mm. All files were submitted to cyclic fatigue assays performed on an experimental apparatus where the instrument could reproduce a rotary instrumentation in curved canals. This equipment contains an timer, which records advance time per seconds, since the begin of movement until the file fracture, and also has a counter which registers, on a period of time, the cycle number accomplished by the pneumatic cylinder until the fracture time. A reducer contra-angle hand piece of 16:1 was used, activated by an electric motor on a speed of 350rpm and 2 Ncm of torque. Time was recorded by the counter coupled in the apparatus. Values were converted into seconds. The two-way analysis of variance was employed to statistical evaluation, among tested samples and we could observe that no statistical differences were found in relation to the number of uses. However, the K3 system showed higher resistance to flexural fatigue when compared to the Endosequence system (p < 0,01).

Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / O objetivo deste trabalho foi avaliar o efeito da tÃcnica de soldagem de aÃos AISI 8630M e ASTM A182 F22 aplicados em componentes estruturais subaquÃticos do setor PetrÃleo e GÃs Natural considerando os parÃmetros operacionais, suas caracterÃsticas metalÃrgicas e suas propriedades mecÃnicas. Foram fabricadas juntas dos aÃos AISI 8630M ou ASTM A182 F22 previamente amanteigados com a liga de nÃquel Inconel 625  ou com uma liga de aÃo baixo carbono comumente utilizada na soldagem do aÃo AISI 8630M. Foram utilizadas diferentes tÃcnicas de amanteigamento com e sem o uso de tratamentos tÃrmicos de alÃvio de tensÃes (TTAT). Para algumas das juntas amanteigadas sem TTAT foram depositadas camadas de amanteigamento de acordo com os parÃmetros sugeridos pelos testes de Higuchi e Higuchi modificado previamente realizados. Foram realizados ensaios de dureza, microdureza e de fratura para caracterizaÃÃo mecÃnica das interfaces de amanteigamento e, alÃm disso, foi realizada uma intensa caracterizaÃÃo microestrutural da mesma utilizando microscopia Ãtica, microscopia eletrÃnica de varredura e anÃlises de EDS e de EBSD. O teste de Higuchi mostrou-se uma boa opÃÃo para escolha dos parÃmetros de amanteigamento dos aÃos AISI 8630M e ASTM A182 F22. As juntas amanteigadas com condiÃÃes indicadas pelo teste de Higuchi apresentaram um intenso refino de grÃo na ZAC dos aÃos baixa liga, enquanto as juntas amanteigadas com condiÃÃes reprovadas apresentaram granulaÃÃo grosseira. A interface dissimilar apresentou composiÃÃo quÃmica intermediÃria entre os aÃos utilizados e a liga de nÃquel, sendo essa interface chamada de zona de alta diluiÃÃo (ZAD). As ZAD apresentaram pontos de microdureza elevada e, mesmo nas amostras submetidas a TTAT, nÃo foi possÃvel revenir essas regiÃes. A zona afetada pelo calor (ZAC) das amostras amanteigadas com parÃmetros indicados pelo teste de Higuchi e sem TTAT apresentou valores de dureza similares aos das amostras soldadas com parÃmetros reprovados no teste de Higuchi e com TTAT. Os ensaios de fratura indicaram que, de uma forma geral, o TTAT nÃo trouxe Ãs ZAC benefÃcios significativos relacionados à tenacidade dessas regiÃes e, alÃm disso, os mesmos podem comprometer a tenacidade da interface dissimilar. A anÃlise do caminho preferencial à propagaÃÃo das trincas indicou que o uso de TTAT tende a fragilizar a interface dissimilar, acredita-se que esse efeito està associado a difusÃo de carbono e possÃvel precipitaÃÃo de carbonetos durante esse tratamento. Acredita-se que essa possÃvel precipitaÃÃo pode ser ainda mais crÃtica quando à considerada uma fonte constante de hidrogÃnio para a junta (como em uma proteÃÃo catÃdica), essa hipÃtese traz à tona um questionamento a respeito da necessidade do uso de TTAT na fabricaÃÃo desse tipo de junta. / The aim of this study was to evaluate the effect of welding technique in the AISI 8630M and ASTM A182 F22 steels applied in offshore structural components for Oil and Natural Gas sectors. Joints of AISI 8630M or ASTM A182 F22 were fabricated and previously buttered with nickel alloy Inconel 625  or an alloy of low carbon steel commonly used in welding of AISI 8630M. Different techniques of buttering were performed with and without post welding heat treatment (PWHT). For some of the joints buttered without PWHT, buttering layers were deposited in accordance with the welding parameters suggested by Higuchi and modified Higuchi tests previously performed. Mechanical tests (hardness, microhardness and fracture) were accomplished for buttering interfaces and an intense microstructural characterization (optical microscopy, scanning electron microscopy, EDS and EBSD) was realized. Higuchi test has been showed as a good option to select parameters for AISI 8630M and ASTM A182 F22 buttering. The joints that were buttered using the conditions indicated by Higuchi test showed an intense grain refinement in the HAZ of low alloy steels, while the ones that was buttered with the conditions disapproved showed a coarse granulation. The dissimilar interface showed off intermediate chemical composition between the steel and nickel alloy, and this interface was called high dilution zone (HDZ). The HDZ revealed points of high hardness and, even in samples subjected to PWHT was not possible to anneal these regions. The heat affected zone (HAZ) of the samples buttered using the parameters indicated by Higuchi (without PWHT) showed hardness values similar to those of the samples welded with parameters that failed in the Higuchi test and with PWHT. In general, fracture tests showed that the PWHT not bring significant toughnessâs benefits to the HAZ, furthermore, may impair the toughness of dissimilar interface. The analysis of the preferred path for cracks propagation showed that the use of PWHT tends to weak the dissimilar interface, possibly this effect is related to carbon diffusion and possible carbide precipitation during this treatment. It is believed that this precipitation can be even more critical when considering a constant supply of hydrogen to the board (as in a cathodic protection), this reinforces the use of buttering techniques without subsequent heat treatment in the manufacture of this type of joints.

Ao longo dos anos o crescente interesse pelo aumento das propriedades mecânicas de resistência dos aços, bem como busca por uma tenacidade à fratura aumentada, tem levado o desenvolvimento de novos aços de ultra-alta resistência. Essa classe de aços se demonstra bastante adequada a uma série de aplicações em componentes de alta responsabilidade, como os da indústria aeronáutica. O aço VART 100 é um desenvolvimento da Villares Metals S.A. e é um aço diferenciado, por seu maior teor de níquel, cromo e molibdênio e pela introdução de cobalto em sua composição química que se apresenta como um aço nacional para substituição com vantagens do aço SAE 300M. No mercado internacional existe um aço que tem sido utilizado para este tipo de aplicação com grande sucesso que é o aço AerMet 100. Vários ciclos de tratamentos térmicos podem ser utilizados no VART 100 levando a uma elevada resistência mecânica que pode ter sérias implicações na sua tenacidade à fratura e resistência a fadiga. Este trabalho faz parte de um estudo maior do aço VART100, onde as propriedades mecânicas de tenacidade ao impacto, tenacidade à fratura, vida em fadiga e resistência a propagação de trinca por fadiga estão sendo estudados. Especificamente neste trabalho foram realizadas analises microestruturais, ensaios de dureza Rockwell, ensaios de tração, propagação de trinca por fadiga, curvas da/dN x &#916;K e de tenacidade à fratura,KIC, além da avaliação dos micromecanismos de fratura. Os resultados da análise microestrutural mostrou que os grãos da austenita anterior possuem um tamanho médio de 11,6 &#956;m e uma distribuição homogênea de finos precipitados na matriz de martensita envelhecida. Os parâmetros de resistência mecânica obtidos no ensaio de tração do aço VART 100 se apresentaram muito similares aos dos aços SAE 300M e AerMet 100, entretanto os parâmetros de ductilidade apresentaram valores superiores em relação tanto ao 300M quanto em relação ao Aermet 100. Do ensaio de tenacidade à fratura, observa-se que em relação ao aço SAE 300M, o aço VART 100 apresenta uma superior tenacidade à fratura, entretanto com relação ao AerMet 100, ainda que os parâmetros de resistência são similares, o AerMet 100 apresenta uma destacada superioridade na tenacidade à fratura (cerca de 57% superior). Dos parâmetros obtidos nos ensaios de propagação de trinca por fadiga, observamos que os valores de &#916;K0 da Região I são semelhantes independente das direções ensaiadas R-C e LR, mas há uma pequena redução nesse valor quando a razão de carga aumentou de 0,1 para 0,5. A região de Paris foi insensível a variação da razão de carga. Assim, os parâmetros C e m obtidos na Região II, fornece valores bastante similares, que comparados através da utilização da equação de Forman modificada, nos permite notar um desempenho levemente superior do Aermet 100 comparado ao VART 100. / Over the years a growing interest in increasing the mechanical strength of steels, as well as, the search for an increased fracture toughness, has led to the development of new ultra-high resistance steels. This class of steels demonstrated to be well suited to a variety of applications in components of high responsibility, such as the ones for the aerospace industry. The VART 100 steel is a Villares Metals S.A. development and is a distinctive steel, for its higher content of nickel, chromium and molybdenum and the introduction of cobalt and Ti in its chemical composition that presents as a national option for replacement, with advantages, for the SAE 300M steel . In the international market there is a steel that has been used for this type of application with great success, it is named AerMet 100. Different heat treatment cycles can be used in VART 100 leading to high mechanical resistance that may cause serious implications on their fracture toughness and fatigue resistance. This work is part of a larger study with the VART100 steel, where the mechanical properties, such as impact resistance, fracture toughness, fatigue life, and fatigue crack propagation resistance are being studied. Specifically in this work the microstructural analysis, Rockwell hardness testing, tensile, fatigue crack propagation curves da / dN x &#916;K and fracture toughness, KIC, were carried out. The microstructural results showed that the prior austenite grains have an average size of 11.6 &#956;m and a homogeneous distribution of fine precipitates in a aged martensite matrix. The mechanical strength obtained in the tensile test of the VART 100 steel are very similar to both the SAE 300M steels and AerMet 100, however the ductility parameters showed higher values than the ones for 300M and Aermet 100 steels. From the fracture toughness test, it was observed that the VART 100 exhibits superior fracture toughness than the SAE 300M, but in relation to the AerMet 100 steel, although the strength parameters are similar, the AerMet 100 presented an outstanding superior fracture toughness (about 57% higher). From the fatigue crack propagation tests, we observed that the values of K0 (Region I) are similar regardless of the tested R-C and L-R directions, but there is a small reduction in value when the load ratio increased from 0.1 to 0.5 . The Paris region was insensitive to variation of the load ratio. Thus, the C and m parameters, obtained in Region II, provided very similar values, if compared by using the modified Forman equation, allows us to observe a slightly higher performance of AerMet 100 when compared to VART 100.

O estudo dos mecanismos de fadiga por contato tem grande relevância para o estudo dos componentes mecânicos que estão sujeitos ao desgaste. O desgaste é um tipo de falha que ocorre na maioria dos componentes que trabalham em contato. Atualmente para prever o desgaste são utilizados métodos experimentais que permitem ajustar curvas semi-empíricas, ou seja, o resultado depende de vários testes que além de caros são demorados. Com o aumento da competitividade na indústria, o tempo se tornou artigo de luxo e com isso o aprimoramento dos modelos de cálculo e das simulações numéricas são muito bem justificados. O estudo aprofundado do mecanismo de fratura por contato sem dúvida pode dar subsídios para um melhor projeto do componente mecânico e assim conseguir predizer com maior precisão quando a falha por desgaste ocorrerá e assim evitar falhas catastróficas e paradas de máquinas não programadas gerando grandes prejuízos e também risco de vidas humanas Este estudo apresenta um modelo numérico utilizando o método dos elementos finitos computacional para a simulação do spalling em componentes mecânicos sujeitos à fadiga de contato. O modelo foi simplificado para duas dimensões e foi considerado estado plano de deformações. Este estudo apresenta uma aproximação na aplicação dos conceitos da Mecânica da Fratura para estimar a vida de componentes mecânicos. O resultado do modelo numérico é confrontado qualitativamente com resultados práticos. A geometria dos pits assim como as relações entre o Fator de intensidade de tensões e o tamanho da trinca é apresentado.