Conselho Nacional de Desenvolvimento CientÃfico e TecnolÃgico / A indÃstria de petrÃleo requer materiais com caracterÃsticas especÃficas como a alta resistÃncia mecÃnica e à corrosÃo, por isso tem investido em pesquisas de novos materiais. Destas pesquisas surgem possibilidades da utilizaÃÃo dos aÃos inoxidÃveis superduplex para atender tais expectativas, no entanto, o efeito dos ciclos tÃrmicos de soldagem pode ser prejudicial Ãs propriedades destas ligas, por meio da alteraÃÃo microestrutural ferrita/austenita e da precipitaÃÃo de fases intermetÃlicas. Desta forma, este trabalho tem como objetivo avaliar a influÃncia da energia de soldagem sobre a resistÃncia à corrosÃo e as transformaÃÃes microestruturais na soldagem multipasse, pelo processo MIG/MAG, do aÃo inoxidÃvel superduplex UNS S32760. Foram produzidas e utilizadas juntas soldadas modificando-se a energia de soldagem nos nÃveis 0,5, 1,0 e 2,0 kJ/mm. Duas regiÃes da junta soldada foram obtidas para estudo: a Zona Fundida (ZF) e a Zona Afetada pelo Calor (ZAC). Uma amostra sem sofrer soldagem foi utilizada como referÃncia. A resistÃncia à corrosÃo foi avaliada por meio das tÃcnicas eletroquÃmicas: monitoramento do potencial de circuito aberto, polarizaÃÃo potenciodinÃmica, espectroscopia de impedÃncia eletroquÃmica e da temperatura crÃtica de pite (CPT). Os ensaios eletroquÃmicos mostraram que a ZAC da energia 1,0 kJ/mm se mostrou mais susceptÃvel a corrosÃo. O ensaio CPT nÃo mostrou diferenÃa significativa nos resultados. A nucleaÃÃo dos pites ocorreu na fase ferrÃtica tanto na regiÃo da ZAC e ZF e nÃo apresentou uma relaÃÃo com as regiÃes onde havia a precipitaÃÃo de fases intermetÃlicas.Os resultados indicaram que a energia de soldagem foi o fator que exerceu maior influÃncia sobre o teor mÃdio de ferrita na regiÃo da raiz das juntas. Houve precipitaÃÃes de nitretos de cromo em todas as energias e de fase sigma na energia de 1,0 kJ/mm e 2,0 kJ/mm. Foi observado que as composiÃÃes quÃmicas entre as fases ferrita e austenita sÃo bastante semelhantes, porÃm a fase ferrÃtica apresentou um PREN inferior ao da austenita. / The oil industry requires materials with special properties such as high mechanical and corrosion resistance, so it has invested in research of new materials.These researches permit the use of super duplex stainless steels to meet such expectations.However, the effect of welding thermal cycles can be harmful to the properties of these alloys by modifying ferrite/austenite microstructure and intermetallic phases precipitation. The aim of this work is therefore to evaluate the influence of heat input on corrosion resistance and microstructural transformations of super duplex stainless steel UNS S32760 in multipass welding process MIG/MAG. The samples were produced and welded joints were prepared by modifying the heat input at levels of 0.5, 1.0 and 2.0 kJ/mm.Two regions of the welded joint were obtained for study: moltenzone (ZF) and the heat affected zone (ZAC). A sample unwelding was used as reference. The corrosion resistance was evaluated by means of electrochemical techniques: open circuit potentialmonitoring,potentiodynamic polarization, electrochemical impedance spectroscopy and determination of critical pitting temperature (CPT).The electrochemical tests showed that ZAC energy 1.0 kJ/mm was more susceptible to corrosion. The CPT test showed no significant difference in the results., The nucleation of pits occurred in the ferritic phase in both the regions ZAC and ZF and did not show a relationship with the regions where precipitation occurred intermetallic phases. The results indicated that the heat input was the factor that had the greatest influence on the average content of ferrite in the root zone of the joints. There was precipitation of chromium nitrides in all samples and sigmaphase in the samples of 1.0 kJ/mm and 2.0 kJ/mm. It was observed that the chemical compositions between the ferrite and austenite phases are fairly similar, but the ferrite phase has presented a pitting resistance equivalente (PREN) lower than the austenite.

A microestrutura típica dos aços inoxidáveis duplex (AID) e superduplex (AISD) proporciona uma excelente combinação de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Como resultado, os AID e AISD possuem aplicações na indústria do óleo e gás, papel e celulose, química, petroquímica e geração de energia. Neste trabalho, foi realizado um estudo com o objetivo de analisar a influência de diferentes frações volumétricas das fases ferrita (d) e austenita (g) nas propriedades mecânicas do aço UNS-S32760. Inicialmente foi realizado um estudo termodinâmico-computacional, a fim de acompanhar a evolução das fases em termos de quantidade e composição química no intervalo de temperaturas compreendido entre 1050°C e 1150°C. Após as simulações termodinâmicas, foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço em estudo. Assim, tendo por base as simulações termodinâmicas e objetivando-se analisar a evolução das fases ferrita e austenita, foram realizados tratamentos isotérmicos em diferentes tempos e temperaturas. Para tanto, fez-se uso (i) do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4, (ii) técnicas metalográficas e DRX e, (iii) de uma máquina de ensaios universal. Os resultados mostraram que as frações volumétricas das fases ferrita e austenita são função do tempo e temperatura empregados e indicaram, também, forte correlação entre a morfologia e distribuição das fases e as propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex UNS-S32760. / The typical microstructure of duplex (DSS) and superduplex (SDSS) stainless steels provides an excellent combination of corrosion resistance and mechanical properties. As a result, DSS and SDSS have applications in the oil and gas industry, pulp and paper, chemical, petrochemical and power generation. In this work, a study was conducted in order to analyze the influence of different volume fractions of ferrite and austenite phases on the mechanical properties of UNS-S32760 steel. Initially a computational thermodynamic study was conducted in order to follow the phase evolution in terms of amount and chemical composition in the temperature range between 1050°C and 1150°C. After the thermodynamic simulation, the mechanical and metallurgical characterization of the steel under study were carried out. Thus, based on the thermodynamic simulations and aiming to study the development of ferrite and austenite phases, isothermal treatments were performed at several time span and temperature. Consequently, (i) the thermodynamic simulation software FactSage v. 6.4, (ii) metallographic techniques and XRD and, (iii) a universal testing machine were use. The results showed that the volume fraction of ferrite and austenite phases are a function of the time and temperature and also indicated a strong correlation between morphology and phase distribution and the mechanical properties of superduplex stainless steel UNS-S32760.

A microestrutura típica dos aços inoxidáveis duplex (AID) e superduplex (AISD) proporciona uma excelente combinação de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Como resultado, os AID e AISD possuem aplicações na indústria do óleo e gás, papel e celulose, química, petroquímica e geração de energia. Neste trabalho, foi realizado um estudo com o objetivo de analisar a influência de diferentes frações volumétricas das fases ferrita (d) e austenita (g) nas propriedades mecânicas do aço UNS-S32760. Inicialmente foi realizado um estudo termodinâmico-computacional, a fim de acompanhar a evolução das fases em termos de quantidade e composição química no intervalo de temperaturas compreendido entre 1050°C e 1150°C. Após as simulações termodinâmicas, foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço em estudo. Assim, tendo por base as simulações termodinâmicas e objetivando-se analisar a evolução das fases ferrita e austenita, foram realizados tratamentos isotérmicos em diferentes tempos e temperaturas. Para tanto, fez-se uso (i) do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4, (ii) técnicas metalográficas e DRX e, (iii) de uma máquina de ensaios universal. Os resultados mostraram que as frações volumétricas das fases ferrita e austenita são função do tempo e temperatura empregados e indicaram, também, forte correlação entre a morfologia e distribuição das fases e as propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex UNS-S32760. / The typical microstructure of duplex (DSS) and superduplex (SDSS) stainless steels provides an excellent combination of corrosion resistance and mechanical properties. As a result, DSS and SDSS have applications in the oil and gas industry, pulp and paper, chemical, petrochemical and power generation. In this work, a study was conducted in order to analyze the influence of different volume fractions of ferrite and austenite phases on the mechanical properties of UNS-S32760 steel. Initially a computational thermodynamic study was conducted in order to follow the phase evolution in terms of amount and chemical composition in the temperature range between 1050°C and 1150°C. After the thermodynamic simulation, the mechanical and metallurgical characterization of the steel under study were carried out. Thus, based on the thermodynamic simulations and aiming to study the development of ferrite and austenite phases, isothermal treatments were performed at several time span and temperature. Consequently, (i) the thermodynamic simulation software FactSage v. 6.4, (ii) metallographic techniques and XRD and, (iii) a universal testing machine were use. The results showed that the volume fraction of ferrite and austenite phases are a function of the time and temperature and also indicated a strong correlation between morphology and phase distribution and the mechanical properties of superduplex stainless steel UNS-S32760.

A microestrutura típica dos aços inoxidáveis duplex (AID) e superduplex (AISD) proporciona uma excelente combinação de resistência à corrosão e propriedades mecânicas. Como resultado, os AID e AISD possuem aplicações na indústria do óleo e gás, papel e celulose, química, petroquímica e geração de energia. Neste trabalho, foi realizado um estudo com o objetivo de analisar a influência de diferentes frações volumétricas das fases ferrita (d) e austenita (g) nas propriedades mecânicas do aço UNS-S32760. Inicialmente foi realizado um estudo termodinâmico-computacional, a fim de acompanhar a evolução das fases em termos de quantidade e composição química no intervalo de temperaturas compreendido entre 1050°C e 1150°C. Após as simulações termodinâmicas, foi realizada a caracterização mecânica e metalúrgica do aço em estudo. Assim, tendo por base as simulações termodinâmicas e objetivando-se analisar a evolução das fases ferrita e austenita, foram realizados tratamentos isotérmicos em diferentes tempos e temperaturas. Para tanto, fez-se uso (i) do software de simulação termodinâmica FactSage v. 6.4, (ii) técnicas metalográficas e DRX e, (iii) de uma máquina de ensaios universal. Os resultados mostraram que as frações volumétricas das fases ferrita e austenita são função do tempo e temperatura empregados e indicaram, também, forte correlação entre a morfologia e distribuição das fases e as propriedades mecânicas do aço inoxidável superduplex UNS-S32760. / The typical microstructure of duplex (DSS) and superduplex (SDSS) stainless steels provides an excellent combination of corrosion resistance and mechanical properties. As a result, DSS and SDSS have applications in the oil and gas industry, pulp and paper, chemical, petrochemical and power generation. In this work, a study was conducted in order to analyze the influence of different volume fractions of ferrite and austenite phases on the mechanical properties of UNS-S32760 steel. Initially a computational thermodynamic study was conducted in order to follow the phase evolution in terms of amount and chemical composition in the temperature range between 1050°C and 1150°C. After the thermodynamic simulation, the mechanical and metallurgical characterization of the steel under study were carried out. Thus, based on the thermodynamic simulations and aiming to study the development of ferrite and austenite phases, isothermal treatments were performed at several time span and temperature. Consequently, (i) the thermodynamic simulation software FactSage v. 6.4, (ii) metallographic techniques and XRD and, (iii) a universal testing machine were use. The results showed that the volume fraction of ferrite and austenite phases are a function of the time and temperature and also indicated a strong correlation between morphology and phase distribution and the mechanical properties of superduplex stainless steel UNS-S32760.

[pt] Este trabalho investiga a formação de biofilmes sobre ligas de aço inoxidável S32750, conhecido como superduplex, por cepas de bactérias redutoras de sulfato (BRS) em circuito de teste, submetido a condições de vazão e temperatura constantes, utilizando como fluido de processo a água do mar sintética. As ligas de superduplex são geralmente empregadas em serviços cuja concentração de íons cloretos é alta. As BRS desempenham papel significativo nos processos corrosivos por pites em aços inoxidáveis. Foram elaborados corpos de prova em S32750 e em AISI 316, a título de comparação com a literatura, que foram expostos ao fluido de processo por 15 e 35 dias. Também foi avaliada a influência das características físicas da superfície e para isso foram testados três diferentes tratamentos superficiais nos corpos de prova antes de serem inseridos no sistema: jateamento com microsfera de vidro e polimento com pasta de diamante com grãos de 6 μm e 1μm. Foram realizados a quantificação das BRS sésseis e planctônicas, o teor de sulfetos totais produzidos, a quantificação dos ácidos orgânicos e sulfato depletado, a morfologia dos biofilmes, a rugosidade superficial, além da avaliação dos pites formados. Foram realizados ensaios abióticos (sem a presença de bactérias) a fim de avaliar a ação corrosiva do meio. / [en] The goal of this work is to determine the biofilm colonization on the surface of superduplex stainless steel S32750 by Sulfate Reducing Bacteria (SRB) in a flow loop at constant flow rate and room temperature, exposed to artificial sea water. The duplex stainless steel has been widely used as material for offshore applications due to their excellent corrosion resistance in chloride environments, compared with austenitic stainless steel. At high concentrations these sulfides are known to adsorb and catalyze anodic dissolution and hence facilitate pitting. The samples of S32750 were exposed to flowing conditions for 15 and 35 days. Other 316 stainless steel coupons were exposed under the same time in order to compare with superduplex. The physical and chemical characteristics of a solid surface affect biofilm formation in flowing systems. Surface roughness affects bacterial adhesion. The degree of surface roughness may well be a critical factor in biofilm development. Some coupons were ground and others were polished (6 μm e 1 μm - diamond paste). The bacterial cells were quantified using most probable number (NMP) method. It was also quantified the total sulfide, the organics acids and sulfate depleted. Biofilm morphology, surface roughness and pitting formation were explored.

Made available in DSpace on 2017-07-21T20:42:33Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Ariane Emi Yonekubo.pdf: 14387414 bytes, checksum: 915c8e68747eb2fccc91d9829eb93469 (MD5) Previous issue date: 2010-09-10 / Fundação Araucária de Apoio ao Desenvolvimento Científico e Tecnológico do Paraná / Superduplex stainless steels are often used in applications where is necessary high mechanical strength combined with corrosion resistance. They are formed by a ferrite (a) BCC and austenite (g) FCC mixture, have a yield stress about of the double of the austenitic and ferritic stainless steels, larger plasticity that the one of the martensitic and precipitation hardening, high resistance to the intergranular corrosion, pitting and the stress-corrosion cracking. However, during hot deformation, these steels recrystallize forming a lamellar microstructure with anisotropic properties. Through the high energy milling, accomplished with Spex, Attritor and Planetary ball mills, it was aimed to obtain a homogeneous and with fine grains superduplex stainless steel. Initially, in this work, chips were made by machining of a UR 52N+ (UNS S32520) commercial superduplex stainless steel rolled sheet, without previous heat treatment, which will be submitted to the high energy milling adjusting the milling parameters and subsequently it was accomplished the heat treatment at temperatures of 1200 °C e 1250 °C for 1 hour in argon atmosphere and 1200 °C for 1 hour in argon with 2% of hydrogen. The obtained powders were analyzed by scanning electron microscopy, observing that the smaller and more homogeneous particles were obtained by Spex milling for 16 and 32 hour; the compressibility curve showed that after a long time milling, the material can present compaction difficulty and this way, great final porosity. The x ray diffraction presented peaks with a bottom widening due to the small size of the obtained particles. The porosity percentage determined by optical microscopy, reduced after heat treatment at 1200 °C in argon atmosphere with 2% hydrogen, however the scanning electron microscopy showed a fine porosity that could not be observed only in the optical microscopy analysis. The differential scanning calorimetry and the differential thermal analysis showed formation and revertion of strain induced martensite peaks and using atomic force microscopy, magnetic ferrite and paramagnetic austenite phases were observed by a non destructive test. The milling of the chips in Spex milling for 16 hours provided a refined microstructure with equiaxial grains and size of 11 μm after heat treatment at 1200 °C for 1 hour in argon atmosphere. / Aços inoxidáveis dúplex são frequentemente utilizados em aplicações onde é necessária elevada resistência mecânica combinada a resistência à corrosão. São formados por uma mistura de ferrita (a) CCC e austenita (g) CFC, apresentam limite de escoamento cerca de o dobro dos aços inoxidáveis austeníticos e ferríticos, maior plasticidade que a dos martensíticos e dos endurecíveis por precipitação, elevada resistência à corrosão intergranular, à corrosão localizada e à corrosão sob tensão. Porém, durante a deformação a quente, estes aços recristalizam-se formando uma microestrutura lamelar com propriedades anisotrópicas. Através da moagem de alta energia, realizada com moinhos de bolas dos tipos Spex, Attritor e Planetário, objetivou-se obter um aço inoxidável superdúplex de grãos homogêneos equiaxiais e finos. Inicialmente, neste trabalho, foram feitos cavacos por usinagem da chapa laminada de um aço inoxidável superdúplex comercial UNS S32520 (UR 52N+), sem tratamento térmico prévio, os quais foram submetidos à moagem de alta energia acertando-se os parâmetros de moagem e posteriormente realizou-se o tratamento térmico em temperaturas de 1200 °C e 1250 °C, por tempo de 1 hora em atmosfera de argônio, e a 1200 °C por 1 hora em atmosfera de argônio com 2% de hidrogênio. Analisaram-se os pós obtidos por microscopia eletrônica de varredura, observando que as partículas menores e mais homogêneas foram obtidas após as moagens no Spex por 16 e 32 horas; a curva de compressibilidade mostrou que após um tempo muito grande de moagem, o material pode apresentar dificuldade de compactação e desta maneira, maior porosidade final. A difração de raios x apresentou picos com alargamento na base devido ao tamanho pequeno de partículas obtidas. A porcentagem de porosidade, determinada por micrografia óptica, diminuiu após tratamento térmico a 1200 °C em atmosfera de argônio com 2% de hidrogênio,porém a microscopia eletrônica de varredura mostrou uma porosidade fina que não pôde ser observada somente através da microscopia óptica. As análises térmicas por calorimetria exploratória diferencial e por análise térmica diferencial mostraram picos de formação e reversão de martensita induzida por deformação e pela microscopia de força atômica, foram observadas as fases ferrita magnética e austenita paramagnética por ensaio não destrutivo. A moagem dos cavacos em moinho do tipo Spex por 16 horas forneceu uma microestrutura refinada com grãos equiaxiais e tamanho de 11 μm após tratamento térmico a 1200 °C por 1 hora em atmosfera de argônio.