Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Programa de Pós-graduação em Integridade de Materiais da Engenharia, 2016. / Submitted by Fernanda Percia França (fernandafranca@bce.unb.br) on 2016-08-18T17:21:52Z No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2016-08-25T18:17:08Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-08-25T18:17:08Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2016_AdrianeFariadeAlmeida.pdf: 74601079 bytes, checksum: d4568bf757914897c93f08e0d6ea5761 (MD5) / Este trabalho avalia a influência da laminação na alteração das taxas de propagação de trincas por fadiga em ligas de alumínio AL7050-T7451. A análise é baseada no levantamento das curvas de velocidade de propagação de trincas da/dN x ΔK através de ensaios experimentais, e na obtenção das constantes de Paris para cada uma das direções. Foram analisados quatro diferentes posicionamento de corpos de prova em função do sentido de laminação, sendo eles: L-T, T-L, S-L e T-S. Os resultados foram comparados entre si a fim de avaliar se existem diferenças significativas. As quatro direções analisadas apresentaram diferenças de resistência à propagação de trincas significativas, sendo a direção S-L menos resistente e a direção T-S mais resistente à propagação de trincas, sendo a diferença da velocidade de propagação de trincas entre as direções T-S e S-L, para os mesmos valores de ΔK, cerca de 600% a mais na direção S-L. A direção L-T apresentou a menor aceleração no crescimento das trincas, já a maior aceleração foi observada na direção S-L. Porém, a direção T-S (que foi a mais resistente à propagação de trincas) apresentou tendência de desvios e /ou bifurcações significativas. Ainda foi verificado que o método de ensaio experimental experimental utilizado pode influenciar os resultados obtidos (controle de ΔK ou amplitude de carga constante), mesmo que todos os parâmetros utilizados nos dois métodos estejam dentro das condições estabelecidas pelas normas vigentes. _________________________________________________________________________________________________ ABSTRACT / This study evaluates the influence of rolled on the propagation rates of fatigue crack in AL7050-T7451 aluminum alloy. The analysis is based on survey of velocity curves propagation da / dN x ΔK through experimental trials, and obtaining of the constant of Paris for each direction. Four different positions of specimens were analyzed in function the direction of lamination, being them: L-T, T-L, S-L and T-S. The results were compared each other to assess whether there are significant differences. The four directions analyzed showed resistance differences to the spread of significant cracks, and the direction S-L was less resistant and direction T-S was more resistant to crack propagation, and the difference of crack propagation speed between the T-S and S-L directions for the same ΔK values, was about 600% more in the direction S-L. L-T direction had the lowest acceleration in the growth of cracks, already the largest acceleration was observed in the direction S-L. However, the direction of T-S (which was more resistant to crack propagation) tended significant of deviations and/or bifurcations. In additional it was found that the used experimental test method can influence the results (ΔK control or constant load), even if all the parameters used in the two methods are within the conditions laid down by standards.

As trincas transversais faciais são defeitos que podem ocorrer durante a solidificação de aços pelo processo de lingotamento contínuo. Este defeito se torna mais crítico na produção de aços peritéticos devido às transformações de fases envolvidas, e está relacionada, principalmente, à capacidade desses materiais suportarem as deformações geradas ao longo do processo. A determinação e o controle das variáveis de processo são importantes para garantir a qualidade do tarugo, assim como a composição química das corridas produzidas. Esse trabalho teve como objetivo estudar a interferência das variáveis de processo tais como velocidade de lingotamento, estripamento negativo, condições de refrigeração do equipamento e da composição química para avaliar a interferência destas com a ocorrência de trincas em tarugos. Os pontos básicos aqui tratados foram: a composição química do aço 1025 dentro das faixas de C e Mn estipuladas, as condições de refrigeração e de estripamento negativo do equipamento. Experimentos foram realizados para determinar os efeitos de cada um dos fatores listados acima na formação de trincas transversais faciais. Baseado nos resultados destes experimentos foi possível concluir que alto valor para o estripamento negativo aplicado à baixas velocidades de lingotamento, é a principal causa da formação de trincas transversais faciais. / The facial transversal cracks are defects that can happen during the steel solidification in the continuous casting process. This defects are more critical in the peritectic steels production, due to phase transformations involved, and it’s related, mainly, to the ability of these materials to endure the big amount of deformations generated in the process. The determination and control of the process variables are important to assure billets quality, as well as its chemical composition. The objective of this work was to study the effect of the process variables as continuous casting speed, negative strip time, cooling conditions of the equipment and chemical composition in crack occurrences in billets. The main topics involved were the chemical composition of a 1025 steel, C and Mn contents were controlled in a stipulated range, the cooling and negative strip time conditions of the equipment. Experiments were carried out to determinate the effect of each one of the factors listed above on the formation of facial transversal cracks. Based on the results of these experiments, it was possible to conclude that high value for the negative strip time applied to low speed casting, is the main cause of the formation of facial transversal cracks.

As trincas transversais faciais são defeitos que podem ocorrer durante a solidificação de aços pelo processo de lingotamento contínuo. Este defeito se torna mais crítico na produção de aços peritéticos devido às transformações de fases envolvidas, e está relacionada, principalmente, à capacidade desses materiais suportarem as deformações geradas ao longo do processo. A determinação e o controle das variáveis de processo são importantes para garantir a qualidade do tarugo, assim como a composição química das corridas produzidas. Esse trabalho teve como objetivo estudar a interferência das variáveis de processo tais como velocidade de lingotamento, estripamento negativo, condições de refrigeração do equipamento e da composição química para avaliar a interferência destas com a ocorrência de trincas em tarugos. Os pontos básicos aqui tratados foram: a composição química do aço 1025 dentro das faixas de C e Mn estipuladas, as condições de refrigeração e de estripamento negativo do equipamento. Experimentos foram realizados para determinar os efeitos de cada um dos fatores listados acima na formação de trincas transversais faciais. Baseado nos resultados destes experimentos foi possível concluir que alto valor para o estripamento negativo aplicado à baixas velocidades de lingotamento, é a principal causa da formação de trincas transversais faciais. / The facial transversal cracks are defects that can happen during the steel solidification in the continuous casting process. This defects are more critical in the peritectic steels production, due to phase transformations involved, and it’s related, mainly, to the ability of these materials to endure the big amount of deformations generated in the process. The determination and control of the process variables are important to assure billets quality, as well as its chemical composition. The objective of this work was to study the effect of the process variables as continuous casting speed, negative strip time, cooling conditions of the equipment and chemical composition in crack occurrences in billets. The main topics involved were the chemical composition of a 1025 steel, C and Mn contents were controlled in a stipulated range, the cooling and negative strip time conditions of the equipment. Experiments were carried out to determinate the effect of each one of the factors listed above on the formation of facial transversal cracks. Based on the results of these experiments, it was possible to conclude that high value for the negative strip time applied to low speed casting, is the main cause of the formation of facial transversal cracks.

A integridade estrutural de um duto representa um fator importante na confiabilidade do transporte de gás natural e de petróleo e seus derivados. Uma parte significativa dos custos de manutenção é oriunda da necessidade de correção de defeitos surgidos, tanto no período de operação normal quanto por acidentes durante a manutenção da linha. Estes defeitos podem envolver a perda de espessura da parede por corrosão, trincas, riscos e amassamentos. Os materiais mais modernos utilizados na construção de dutos, como aços API 5L X65 e X70, tem melhorado muito seu desempenho quanto à capacidade de deformação e resistência e, por isso, existe a necessidade de avaliação dos novos materiais utilizados quanto à tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Na tentativa de evitar o prejuízo decorrente de vazamentos em dutos, foi avaliado nesta dissertação o comportamento de trincas em dutos procurando evitar a interrupção de funcionamento das linhas no campo, aumentando o tempo de operação antes de uma parada. O trabalho a seguir visou estabelecer a comparação do efeito do retardo de trinca em corpos de prova tipo compact tension com trincas em dutos reais utilizados em gasodutos, simulando comportamento de campo. O material utilizado no estudo foi o aço API 5L grau X65. Foram avaliados dutos com 22 polegadas de diâmetro externo e espessura de parede de 0,5 polegadas com trincas propagadas em fadiga a partir de entalhes usinados por eletro-erosão na raiz da solda longitudinal. As cargas de fadiga foram aplicadas através de variações da pressão interna. Os resultados mostraram que as sobrecargas aplicadas sobre as trincas propagadas nos dutos tiveram efeito positivo no efeito de retardo de crescimento da trinca descrevendo os resultados obtidos nos corpos de prova ensaiados em máquina de ensaio universal. O ganho de vida em fadiga foi significativo nos corpos de prova e tubos com sobrecargas aplicadas, comprovando o efeito da técnica estudada. / The structural integrity of pipelines represents an important factor in the reliability of transportation of natural gas and petroleum and its derivatives. A significant part of maintenance costs come from the need to correct the defects that comes during normal operation or by accident during maintenance of the lines. These defects can involve loss of thickness due to corrosion, cracks, scratches and dents. The new materials used in construction of pipelines, as steel API 5L X65 and X70, has greatly improved its performance in terms of strength and deformation capacity, and therefore, there is a need to assess new materials on the fracture toughness and fatigue resistance. In attempt to prevent the damage caused by leaks in pipelines, was evaluated in this paper the behavior of cracks, in the aim to avoid the interruption of operation of field lines, increasing the operating time before stop maintenance. The work aims to establish the comparison between the effect of crack retardation in compact tension specimens with cracks in real pipelines, simulating field behavior. The material evaluated was steel API 5L X65. Pipes with 22 inches outside diameter and wall thickness of 0,5 inches were tested in fatigue, propagating cracks form notches machined by spark erosion at longitudinal seam weld. The fatigue loads were applied by varying the internal pressure. The results shown that the overloads applied to the propagated cracks in the pipes had a positive effect on the crack growth retardation, describing the results obtained in specimens tested in a universal testing machine. The increase in fatigue life was significant in the specimens and pipes with overload application, confirming the effect of the technique studied.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Civil e Ambiental, 2015. / Submitted by Ana Cristina Barbosa da Silva (annabds@hotmail.com) on 2015-05-14T16:38:14Z No. of bitstreams: 1 2015_RafaelMarquesSilva.pdf: 3637053 bytes, checksum: 5285498b0c9027dcf10eb4d965e45774 (MD5) / Approved for entry into archive by Raquel Viana(raquelviana@bce.unb.br) on 2015-05-14T21:01:45Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RafaelMarquesSilva.pdf: 3637053 bytes, checksum: 5285498b0c9027dcf10eb4d965e45774 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-05-14T21:01:45Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RafaelMarquesSilva.pdf: 3637053 bytes, checksum: 5285498b0c9027dcf10eb4d965e45774 (MD5) / O presente trabalho trata da transição da propagação de trincas bidimensionais para trincas passantes por fadiga, em espécimes de aço sujeitos à tração. A falha por fadiga nas estruturas é um problema muito comum que é caracterizado pela geração e propagação paulatina de uma ou várias trincas, causado pelo efeito cumulativo da aplicação cíclica de cargas variáveis. Quando a trinca penetra parcialmente na peça, ela é considerada bidimensional. Já quando penetra totalmente na peça, a trinca é dita unidimensional ou passante. Existem algumas expressões empíricas para trincas bidimensionais fornecidas na literatura que ajudam a descrever os fatores de intensidade de tensão. Essas equações estão limitadas a diversos fatores de forma que relacionam as características geométricas da peça, tais como espessura, largura e o tipo de entalhe, já que as trincas bidimensionais mudam de aspecto a cada ciclo de carga. Uma questão importante nesse assunto é a transição de uma trinca parcialmente penetrante (bidimensional) para uma situação unidimensional (trinca passante), pois para calcular a vida total de uma trinca por fadiga é preciso também conhecer seu comportamento na fase de transição. Contudo, esse processo de transição não tem sido muito acompanhado por estudos. Esta pesquisa tem como objetivo geral estudar o processo de transição de trincas bidimensionais para unidimensionais por fadiga. Foram realizados experimentos de propagação de trincas em corpos de prova com seção transversal retangular. Em cada experimento, uma trinca foi induzida a partir de um defeito com forma quarto-elíptica em um dos vértices do corpo de prova. Durante o ensaio, foram aferidos, no processo de transição, comprimentos característicos da forma da trinca (a, c e c’). Nesse contexto, o presente estudo apresenta uma análise da transição de trincas bidimensionais para unidimensionais por fadiga, em corpos de prova de aço SAE 4340, de seção retangular, com um entalhe inicial de canto, submetido a cargas de tração por fadiga. São apresentados resultados experimentais comparados com os resultados no programa ViDA. / This work deals with the transition of two-dimensional cracks to through cracks by fatigue in steel specimen under tension. Fatigue failure in structures is a very common problem that is characterized by the gradual generation and propagation of one or more cracks, caused by the cumulative effect of cyclic variable loads application. When the crack partially penetrates the thickness specimen it is called two-dimensional crack. However, when it fully penetrates the thickness specimen it is called through crack. There are some empirical mathematical expressions in the literature to evaluate stress intensity factor. These equations are limited to many configuration parameters and ratios, related to the geometrical specimen features, such as thickness, width, notch type, since surface crack aspect changes each load cycle. An important issue in this matter is the trasition of a part-through crack to a one-dimensional situation (through crack), because to calculate total life of a fatigue crack is also necessary to know its behavior in the trasition period. However, this process of transition has not been very accompanied by studies. This research has as main objective to study the transition from two-dimensional cracks to one-dimensional cracks by fatigue. Crack propagation tests were performed on specimen with rectangular cross section. In each test, a crack was induced from a quarter-elliptical flaw in one of the specimen corners. During the test, in the transition period, characteristic lengths of crack shape (a, c and c') were measured. In this sense, this study presents an analysis of two-dimensional cracks transition to one-dimensional crack by fatigue, in SAE 4340 steel specimens, with rectangular cross section, with a inicial corner notch, under tensile fatigue loads. Experimental results are compared with the results of software ViDa.

As trincas transversais faciais são defeitos que podem ocorrer durante a solidificação de aços pelo processo de lingotamento contínuo. Este defeito se torna mais crítico na produção de aços peritéticos devido às transformações de fases envolvidas, e está relacionada, principalmente, à capacidade desses materiais suportarem as deformações geradas ao longo do processo. A determinação e o controle das variáveis de processo são importantes para garantir a qualidade do tarugo, assim como a composição química das corridas produzidas. Esse trabalho teve como objetivo estudar a interferência das variáveis de processo tais como velocidade de lingotamento, estripamento negativo, condições de refrigeração do equipamento e da composição química para avaliar a interferência destas com a ocorrência de trincas em tarugos. Os pontos básicos aqui tratados foram: a composição química do aço 1025 dentro das faixas de C e Mn estipuladas, as condições de refrigeração e de estripamento negativo do equipamento. Experimentos foram realizados para determinar os efeitos de cada um dos fatores listados acima na formação de trincas transversais faciais. Baseado nos resultados destes experimentos foi possível concluir que alto valor para o estripamento negativo aplicado à baixas velocidades de lingotamento, é a principal causa da formação de trincas transversais faciais. / The facial transversal cracks are defects that can happen during the steel solidification in the continuous casting process. This defects are more critical in the peritectic steels production, due to phase transformations involved, and it’s related, mainly, to the ability of these materials to endure the big amount of deformations generated in the process. The determination and control of the process variables are important to assure billets quality, as well as its chemical composition. The objective of this work was to study the effect of the process variables as continuous casting speed, negative strip time, cooling conditions of the equipment and chemical composition in crack occurrences in billets. The main topics involved were the chemical composition of a 1025 steel, C and Mn contents were controlled in a stipulated range, the cooling and negative strip time conditions of the equipment. Experiments were carried out to determinate the effect of each one of the factors listed above on the formation of facial transversal cracks. Based on the results of these experiments, it was possible to conclude that high value for the negative strip time applied to low speed casting, is the main cause of the formation of facial transversal cracks.

A integridade estrutural de um duto representa um fator importante na confiabilidade do transporte de gás natural e de petróleo e seus derivados. Uma parte significativa dos custos de manutenção é oriunda da necessidade de correção de defeitos surgidos, tanto no período de operação normal quanto por acidentes durante a manutenção da linha. Estes defeitos podem envolver a perda de espessura da parede por corrosão, trincas, riscos e amassamentos. Os materiais mais modernos utilizados na construção de dutos, como aços API 5L X65 e X70, tem melhorado muito seu desempenho quanto à capacidade de deformação e resistência e, por isso, existe a necessidade de avaliação dos novos materiais utilizados quanto à tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Na tentativa de evitar o prejuízo decorrente de vazamentos em dutos, foi avaliado nesta dissertação o comportamento de trincas em dutos procurando evitar a interrupção de funcionamento das linhas no campo, aumentando o tempo de operação antes de uma parada. O trabalho a seguir visou estabelecer a comparação do efeito do retardo de trinca em corpos de prova tipo compact tension com trincas em dutos reais utilizados em gasodutos, simulando comportamento de campo. O material utilizado no estudo foi o aço API 5L grau X65. Foram avaliados dutos com 22 polegadas de diâmetro externo e espessura de parede de 0,5 polegadas com trincas propagadas em fadiga a partir de entalhes usinados por eletro-erosão na raiz da solda longitudinal. As cargas de fadiga foram aplicadas através de variações da pressão interna. Os resultados mostraram que as sobrecargas aplicadas sobre as trincas propagadas nos dutos tiveram efeito positivo no efeito de retardo de crescimento da trinca descrevendo os resultados obtidos nos corpos de prova ensaiados em máquina de ensaio universal. O ganho de vida em fadiga foi significativo nos corpos de prova e tubos com sobrecargas aplicadas, comprovando o efeito da técnica estudada. / The structural integrity of pipelines represents an important factor in the reliability of transportation of natural gas and petroleum and its derivatives. A significant part of maintenance costs come from the need to correct the defects that comes during normal operation or by accident during maintenance of the lines. These defects can involve loss of thickness due to corrosion, cracks, scratches and dents. The new materials used in construction of pipelines, as steel API 5L X65 and X70, has greatly improved its performance in terms of strength and deformation capacity, and therefore, there is a need to assess new materials on the fracture toughness and fatigue resistance. In attempt to prevent the damage caused by leaks in pipelines, was evaluated in this paper the behavior of cracks, in the aim to avoid the interruption of operation of field lines, increasing the operating time before stop maintenance. The work aims to establish the comparison between the effect of crack retardation in compact tension specimens with cracks in real pipelines, simulating field behavior. The material evaluated was steel API 5L X65. Pipes with 22 inches outside diameter and wall thickness of 0,5 inches were tested in fatigue, propagating cracks form notches machined by spark erosion at longitudinal seam weld. The fatigue loads were applied by varying the internal pressure. The results shown that the overloads applied to the propagated cracks in the pipes had a positive effect on the crack growth retardation, describing the results obtained in specimens tested in a universal testing machine. The increase in fatigue life was significant in the specimens and pipes with overload application, confirming the effect of the technique studied.

A integridade estrutural de um duto representa um fator importante na confiabilidade do transporte de gás natural e de petróleo e seus derivados. Uma parte significativa dos custos de manutenção é oriunda da necessidade de correção de defeitos surgidos, tanto no período de operação normal quanto por acidentes durante a manutenção da linha. Estes defeitos podem envolver a perda de espessura da parede por corrosão, trincas, riscos e amassamentos. Os materiais mais modernos utilizados na construção de dutos, como aços API 5L X65 e X70, tem melhorado muito seu desempenho quanto à capacidade de deformação e resistência e, por isso, existe a necessidade de avaliação dos novos materiais utilizados quanto à tenacidade à fratura e resistência à fadiga. Na tentativa de evitar o prejuízo decorrente de vazamentos em dutos, foi avaliado nesta dissertação o comportamento de trincas em dutos procurando evitar a interrupção de funcionamento das linhas no campo, aumentando o tempo de operação antes de uma parada. O trabalho a seguir visou estabelecer a comparação do efeito do retardo de trinca em corpos de prova tipo compact tension com trincas em dutos reais utilizados em gasodutos, simulando comportamento de campo. O material utilizado no estudo foi o aço API 5L grau X65. Foram avaliados dutos com 22 polegadas de diâmetro externo e espessura de parede de 0,5 polegadas com trincas propagadas em fadiga a partir de entalhes usinados por eletro-erosão na raiz da solda longitudinal. As cargas de fadiga foram aplicadas através de variações da pressão interna. Os resultados mostraram que as sobrecargas aplicadas sobre as trincas propagadas nos dutos tiveram efeito positivo no efeito de retardo de crescimento da trinca descrevendo os resultados obtidos nos corpos de prova ensaiados em máquina de ensaio universal. O ganho de vida em fadiga foi significativo nos corpos de prova e tubos com sobrecargas aplicadas, comprovando o efeito da técnica estudada. / The structural integrity of pipelines represents an important factor in the reliability of transportation of natural gas and petroleum and its derivatives. A significant part of maintenance costs come from the need to correct the defects that comes during normal operation or by accident during maintenance of the lines. These defects can involve loss of thickness due to corrosion, cracks, scratches and dents. The new materials used in construction of pipelines, as steel API 5L X65 and X70, has greatly improved its performance in terms of strength and deformation capacity, and therefore, there is a need to assess new materials on the fracture toughness and fatigue resistance. In attempt to prevent the damage caused by leaks in pipelines, was evaluated in this paper the behavior of cracks, in the aim to avoid the interruption of operation of field lines, increasing the operating time before stop maintenance. The work aims to establish the comparison between the effect of crack retardation in compact tension specimens with cracks in real pipelines, simulating field behavior. The material evaluated was steel API 5L X65. Pipes with 22 inches outside diameter and wall thickness of 0,5 inches were tested in fatigue, propagating cracks form notches machined by spark erosion at longitudinal seam weld. The fatigue loads were applied by varying the internal pressure. The results shown that the overloads applied to the propagated cracks in the pipes had a positive effect on the crack growth retardation, describing the results obtained in specimens tested in a universal testing machine. The increase in fatigue life was significant in the specimens and pipes with overload application, confirming the effect of the technique studied.

Dissertação (mestrado)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2015. / Submitted by Albânia Cézar de Melo (albania@bce.unb.br) on 2015-12-04T13:07:44Z No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / Approved for entry into archive by Guimaraes Jacqueline(jacqueline.guimaraes@bce.unb.br) on 2016-03-28T11:33:00Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-03-28T11:33:00Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RaphaelAraujoCardoso.pdf: 4524264 bytes, checksum: 5ea4d3c957b8492a91bd31fad78fdf80 (MD5) / O objetivo desse trabalho é avaliar o fenômeno de propagação de trincas em condições de fretting. Uma metodologia mais genérica para estimar o fenômeno de parada de trincas curtas foi proposta e diferentes modelos para estimar a direção de iniciação e a posterior propagação de trincas também foram avaliados. Teorias clássicas como o método da distribuição das discordâncias e rotinas robustas em elementos finitos foram utilizadas para calcular os parâmetros mais importantes desse trabalho. Dados experimentais disponíveis na literatura foram utilizados para verificar a acurácia das metodologias em estudo. A metodologia proposta para avaliar o fenômeno de parada de trincas curtas foi capaz fornecer melhores resultados que outras presentes na literatura quando uma curva mais genérica para o fator de intensidade de tensão limiar (Δℎ), baseada no parâmetro material de Bazant, , foi utilizada. A respeito da estimativa da direção de iniciação de trincas, duas metodologias baseadas na Teoria das Distâncias Críticas foram avaliadas e um delas (o Método da Direção Crítica) foi capaz de fornecer satisfatoriamente a direção de iniciação das trincas, enquanto que a outra metodologia baseada em uma abordagem não-local de plano crítico levou a grandes erros nas estimativas. Duas outras diferentes metodologias também foram testadas para prever o caminho de propagação de trincas sendo que uma delas, baseada no cálculo do fator de intensidade de tensão de uma trinca infinitesimal emergindo de uma trinca preexistente, foi capaz de fornecer bons resultados, enquanto que a outra metodologia, baseada na faixa de tensão cisalhante nas proximidades da ponta da trinca, conduziu a resultados discrepantes em relação as observações experimentais. _____________________________________________________________________________________ ABSTRACT / The aim of this work is to evaluate the crack behaviour under fretting conditions. A more generic methodology was proposed to predict the short crack arrest phenomenon and different models to estimate the direction of crack initiation and further propagation were also assessed. Classical theories as the distribution dislocation technique and robust commercial FEM routines were used to calculate the most important mechanical parameters involved in these theories. Available experimental data were collected to verify the accuracy of the present methodologies. The methodology proposed here to evaluate short crack arrest was able to provide better estimates than other available in the literature when a more generic curve for the stress intensity factor threshold (Δℎ), based on the Bezant’s material parameter, , was used. Concerning the estimate of crack initiation direction, two methodologies based on the Theory of Critical Distances were assessed and one of them (the Critical Direction Method) could satisfactory provide the direction of crack initiation, whereas the other model, based on a non-local critical plane approach, led to high discrepancies. Two methodologies were also tested to predict crack propagation path and one of them, based on the calculation of the stress intensity factor of an infinitesimal kinked crack emerging from the original one, was able to provide good results, whereas the other methodology, based on the shear stress range near to the crack tip, led to inaccurate results.

Os ensaios de propagação de trinca por fadiga em meios corrosivos apresentam um desafio para os laboratórios, onde os métodos de medição mais utilizados (e.g. Medidor de Propagação de Trinca e Clip Gauge) para a medição do comprimento da trinca, se deterioram. O método de Queda de Potencial (QP) pode ser uma alternativa viável e de boa precisão para este propósito, porém deve ser demonstrado que o laboratório tem capacidade de obter elevada precisão e acurácia através do método. Este trabalho tem o objetivo principal de avaliar uma metodologia para a determinação do comprimento de trinca curta durante ensaios de fadiga para caracterização das propriedades de materiais utilizados como dutos de coleta na indústria do petróleo em ambientes corrosivos. Os demais objetivos são: · Consolidar o método de QP para o monitoramento do comprimento da trinca em Corpo de Prova (CP) tipo SENB com trinca curta; · Apresentar as curvas ao ar de propagação de trinca da/dN x ΔK obtidas em ensaios nos materiais 13Cr5Ni2Mo, 25Cr7Ni e API 5L X60; · Identificar melhorias no procedimento dos ensaios para elevar a precisão e acurácia das curvas de taxa de propagação de trinca. Foram realizados ensaios de propagação de trinca em três aços diferentes, isto é, inoxidáveis Supermartensítico e superdúplex e Aço Carbono, sendo registrados os dados do Medidor de Propagação de Trinca (gabarito) e da técnica de QP (método a ser avaliado). Foram validadas as equações necessárias para determinar o tamanho de trinca do CP em função da diferença de potencial transversalmente à trinca com o Medidor de Propagação de Trinca e foram apresentadas as curvas ao ar de taxa de propagação de trinca x ΔK dos materiais estudados. Foi observada uma forte correlação entre os dois métodos de medição de trinca. Acreditamos que as pequenas diferenças observadas nos valores de tamanho de trinca entre as duas técnicas se devem, principalmente à: · Efeito de tunelamento na frente da trinca, já que cada método mede a trinca em diferentes regiões do CP; · Imprecisões na distância do ponto na soldagem dos fios do multímetro (que mede o potencial para técnica de QP) à trinca. As curvas de propagação de trinca foram similares à curva de dois estágios para aços da norma BS 7910 (R ≥ 0,5) na maior parte da curva. Entretanto, em ΔK próximos a 15 MPa.m1/2 (faixa inicial de ΔK aplicado), os aços apresentaram taxas de propagação significativamente inferiores à curva da norma. Foram indicados possíveis motivos para os desvios da curva e sugeridas melhorias nos procedimentos dos ensaios para elevar a precisão e acurácia na obtenção das curvas da/dN x ΔK. / Fatigue crack growth rate (FCGR) tests in corrosive environments are a challenge for laboratories, where the most used techniques (e.g. Clip Gage and Crack Propagation Sensor) for crack size measurements, deteriorate. Potential Drop (PD) technique is a high precision viable alternative, however, it must be demonstrated that the laboratory has capacity to obtain high precision and accuracy through the method. This study has the main objective of evaluate a methodology to determine the short crack size during fatigue tests to properties chacacterization of materials used as oil gathering pipes in the oil and gas industry in corrosivive environment. The other objectives are: · Consolidate the PD technique for crack size monitoring in short crack SENB specimen configurations; · Introduce the 13Cr5Ni2Mo, 25Cr7Ni and API 5L X60 crack propagation rate curves (da/dN x ΔK) tested in air; · Identify test procedures improvements to enhance precision and accuracy of FGCR test curves. FCGR tests were performed in three different steels, i.e. Supermartensitic, Superduplex and Carbon Steel, where Crack Propagation Sensor (template) and PD technique (evaluated method) data were registered. Equations to determine specimen crack size in function of the potential difference measured transversally to the crack were validated with the Crack Propagation Sensor and FCGR curves in air for the studied materials were presented. A strong correlation between both crack size measurement techniques was observed. It is believed that small differences in measured crack size between techniques are mainly due to: · The tunneling effect in the crack front, both methods measuring the crack in different specimen regions · The imprecisions in the distance of the welding point of the multimeter wires used in PD to the crack. The FCGR curves behavior were similar to the two stage curve in air (R ≥ 0.5) from BS 7910 standard for the most of the curve. However, when ΔK was close to 15 MPa.m1/2 (initial applied ΔK range), the steels presented significantly lower propagation rate compared to the standard curve. It was pointed out possible reasons for this deviation and tests procedures improvements were suggested in order to increase FCGR test precision and accuracy.