BEZERRA, A. C. Efeito do hidrogênio na propagação de trincas no aço 2 1/4 Cr-1 Mo utilizado em reatores de hidroprocessamento. 2002. 87 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2002. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-11T17:22:13Z No. of bitstreams: 1 2002_dis_acbezerra.pdf: 5507890 bytes, checksum: 9729c7c4c7cbb3e338a4873ca6f76849 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-11T17:24:24Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2002_dis_acbezerra.pdf: 5507890 bytes, checksum: 9729c7c4c7cbb3e338a4873ca6f76849 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-11T17:24:24Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2002_dis_acbezerra.pdf: 5507890 bytes, checksum: 9729c7c4c7cbb3e338a4873ca6f76849 (MD5) Previous issue date: 2002-08 / The hydroprocessing reactors used in petroleum refineries are usually composed of a base metal coated with a double layer of austenitic stainless steel. These materials have different thermo-elastic properties that cause high stress coating during shutdown of the reactor, leading to nucleation and propagation of cracks. Furthermore, the wall of the reactor is subject to a corrosive environment, hydrogen-rich, high pressure and temperature. Thus, there is the possibility of hydrogen embrittlement, which would reduce the ductility, the stress intensity threshold for the propagation of cracks and the failure time of the material. For a better study of these problems, the work was divided into two parts: computer simulation of the reactor wall and experimental. First, we conducted a computer simulation of the wall of a typical hydroprocessing reactor, comprising the base metal 21/4Cr-1Mo (ASTM A387 grade 22 Class 2) and double layer coating of stainless steel type 309 (buttering) and 347 . This simulation showed by the stress distribution along the wall of the reactor, with and without the presence of a crack, the potential of the thermal stress cracks spread coating. In the experimental part, the steel under study (21/4Cr-1Mo) was hydrogenated in the state characterized and compared with results obtained for the non-hydrogenated state. Furthermore, the hydrogen embrittlement was quantified by determining the fracture toughness of the material, in both states, through the use of J-integral. The computational results confirmed the high probability of a crack reaching the interface coating with the base metal after a few cycles on-off. However, there remain possibly this crack plasticized. Since the experimental results confirm the high susceptibility to hydrogen embrittlement of the material under study. / Os reatores de hidroprocessamento utilizados em refinarias de petróleo são, geralmente, compostos de um metal de base revestido com dupla camada de aço inoxidável austenítico. Estes materiais têm diferentes propriedades termo-elásticas, que causam elevadas tensões de revestimento durante o desligamento do reator, podendo levar à nucleação e propagação de trincas. Além disso, a parede do reator está sujeita a um ambiente corrosivo, rico em hidrogênio, a alta pressão e temperatura. Desta forma, existe a possibilidade de fragilização por hidrogênio, o que causaria uma redução da ductilidade, da intensidade de tensão limite para propagação de trincas e do tempo de falha do material. Para um melhor estudo destes problemas, o trabalho foi dividido em duas partes: simulação computacional da parede do reator e ensaios experimentais. Primeiramente, foi realizada uma simulação computacional da parede de um reator de hidroprocessamento típico, composto pelo metal de base 21/4Cr-1Mo (ASTM A387 Grau 22 Classe 2) e dupla camada de revestimento de aço inoxidável da tipo 309 (amanteigamento) e 347. Esta simulação mostrou, através da distribuição de tensões ao longo da parede do reator, com e sem a presença de trinca, a potencialidade das tensões térmicas de revestimento em propagar trincas. Na parte experimental, o aço em estudo (21/4Cr-1Mo) foi caracterizado no estado hidrogenado e comparado com os resultados obtidos para o estado não-hidrogenado. Além disso, a fragilização por hidrogênio foi quantificada por meio da determinação da tenacidade à fratura do material, nos dois estados, através do uso da integral-J. Os resultados computacionais comprovaram a alta probabilidade de uma trinca de revestimento chegar na interface com o metal de base após alguns ciclos liga-desliga. No entanto, possivelmente esta trinca lá permaneceria plastificada. Já os resultados experimentais confirmaram a alta suscetibilidade à fragilização por hidrogênio do material em estudo.

MONTEZUMA, M. F. V. Modelagem computacional da propagação de trincas em vigas de pontes de aço sob carregamento cíclico de amplitude variável. 2002. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência dos Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2002. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-19T18:02:28Z No. of bitstreams: 1 2002_dis_mfvmontezuma.pdf: 4354563 bytes, checksum: 0f5031bc841753d1bfc1f5c2cdd57086 (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-19T18:03:57Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2002_dis_mfvmontezuma.pdf: 4354563 bytes, checksum: 0f5031bc841753d1bfc1f5c2cdd57086 (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-19T18:03:57Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2002_dis_mfvmontezuma.pdf: 4354563 bytes, checksum: 0f5031bc841753d1bfc1f5c2cdd57086 (MD5) Previous issue date: 2002 / Steel bridges are normally subjected to random loads with different traffic frequencies. This way, steel bridges are structures of dynamic behavior and are subjected to fatigue failure process. After localize and determine the amplitude of an existing flaw, its important predicts crack propagation and the convenient repair time. At this work, the fatigue crack propagation on steel beam bridges, has been studied under different spectrum of variable-amplitude loading. To study the fatigue crack growth was developed a computational code, using the root-mean-square and the cycle-by-cycle models. Different loads histories and initial crack length were considered input variables. This way was evaluate the dispersion of results of the expected structural life choosing different initial parameters. / Pontes de aço normalmente estão sujeitas a carregamentos cíclicos de amplitude variável com tipo e freqüência de tráfego ao acaso. Dessa forma, as pontes de aço, por serem estruturas de comportamento dinâmico, estão sujeitas a falhar por processo de fadiga. Após determinar a localização e a amplitude de uma falha existente, tem-se de imediato a preocupação com a previsão de propagação da mesma a fim de ter-se um tempo conveniente de reparo. Neste trabalho avaliou-se o problema de propagação de trincas de fadiga em vigas de pontes de aço sob diferentes espectros de carregamentos cíclicos de amplitude variável. Foi desenvolvido um programa computacional para a análise do crescimento das trincas utilizando-se os modelos do Valor Médio Quadrático e Ciclo-a-Ciclo. Considerou-se como variáveis de entrada do programa diferentes tamanhos iniciais de trincas e diferentes histórias de carregamentos. Dessa forma pôde-se avaliar a dispersão dos resultados de vida esperada da estrutura com a variação dos diferentes parâmetros de entrada.

SILVA, E. de M. Análise da superfície de fratura do aço inoxidável duplex UNS S31803 através da aplicação da geometria dos fractais. 2002. 83 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2002. / Submitted by Marlene Sousa (mmarlene@ufc.br) on 2012-04-19T19:02:32Z No. of bitstreams: 1 2002_dis_emsilva.pdf: 8452361 bytes, checksum: 1f9479cbb978a7cdec8505fed90f880d (MD5) / Approved for entry into archive by Marlene Sousa(mmarlene@ufc.br) on 2012-04-19T19:06:19Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2002_dis_emsilva.pdf: 8452361 bytes, checksum: 1f9479cbb978a7cdec8505fed90f880d (MD5) / Made available in DSpace on 2012-04-19T19:06:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2002_dis_emsilva.pdf: 8452361 bytes, checksum: 1f9479cbb978a7cdec8505fed90f880d (MD5) Previous issue date: 2002-10 / In the last years, the fractal geometry has become widely studied. Its application in several areas increased substantially, particularly in materials engineering and science, aiming the analysis of failures and the study of the mechanical properties of materials. Some studies have shown the relationship between the fracture surfaces and their mechanical properties using the fractal geometry and its properties of fractal dimension and selfsimilarity. In this research, the fracture surface of duplex stainless steel, which was obtained by the Charpy impact test, was studied applying the fractal geometry. Considering the 475°C embrittlement, the steel was submitted to thermal aging to obtain the fracture surfaces, whose images were captured by the scanning electron microscope (SEM). In the fractal analysis, a study was made applying the island method and profile analysis through the digitalization of the images and the application of image analyzing software. Emphasis was given on the calculation of the fractal dimension (FD) of the surface, on the energy absorbed during the impact test, on the involved fracture mechanisms and as well on the relationship between FD and thermal aging. In order to better understanding the subject, it was done the review about fracture mechanics, of duplex stainless steel and of fractal geometry. Finishing the research, the obtained fracture surface, the absorbed energy and the obtained values of FD were analyzed. The obtained results demonstrated a relationship between the fractal dimension, the size of the dimples in fracture surfaces and the impact energy to obtain them. / A geometria dos fractais nos últimos anos tem se tornado bastante difundida no meio científico. O seu emprego em diversas áreas aumentou substancialmente, em particular na engenharia e ciência dos materiais, com o objetivo de analisar falhas e estudar as propriedades mecânicas dos materiais. Alguns estudos têm mostrado a relação entre as propriedades mecânicas de superfícies de fratura com a geometria dos fractais e suas propriedades de dimensão fractal e auto-similaridade. Nesta pesquisa, foi estudada, com base na geometria dos fractais, a superfície de fratura do aço inoxidável duplex obtida através do ensaio de impacto Charpy. Considerando a fragilização a 475°C, o aço foi submetido ao tratamento térmico de envelhecimento para a obtenção das superfícies de fraturas cujas imagens foram captadas no microscópio eletrônico de varredura (MEV). Na análise fractal foi feito um estudo aplicando os métodos das ilhas e análise de perfil através da digitalização das imagens e aplicação de softwares de análise de imagem. Foi dada ênfase na análise do cálculo da dimensão fractal (Df) da superfície, na energia absorvida no ensaio de impacto, nos mecanismos de fratura envolvidos, bem como na relação entre Df e o tratamento térmico de envelhecimento. Para o melhor entendimento do trabalho foi feita uma revisão bibliográfica sobre a mecânica da fratura, o aço inoxidável duplex e a geometria dos fractais. Para finalizar a pesquisa, foi feita a análise da superfíce de fratura obtida, da energia absorvida e de valores de Df alcançados. Os resultados obtidos demonstraram uma relação entre a dimensão fractal, o tamanho dos dimples em superfícies de fratura e a energia de impacto para a obtenção das mesmas.