O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento da junta para diferentes parâmetros de soldagem em um processo inovador de soldagem por fricção em tubos utilizando um anel rotativo. O material do tubo utilizado neste trabalho foi o aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803).Utilizou-se o método estatístico Taguchi para reduzir a quantidade de juntas soldadas e verificar quais os melhores parâmetros de soldagem. O processo avaliou 3 parâmetros variando em máximo e mínimo, resultando em 4 condições de soldagem. Três juntas soldadas foram produzidas para cada condição de soldagem, o que acabou gerando 12 juntas. A obtenção da melhor condição de soldagem foi realizada através da análise de “quanto maior melhor” para o resultado de resistência à tração para as amostras. Nesta análise,a condição ótima de soldagem coincidentemente foi a condição de soldagem 4. Paralelamente à análise Taguchi, foram realizados ensaios de qualificação para todas as 4 condições de soldagem de acordo com a norma DNV-OS-F101:2013: teste de tração, dobramento, dureza, porcentagem de ferrita e porcentagem de intermetálicos Adicionalmente aos ensaios exigidos pela norma DNV-OS-F101:2013, foram realizados testes de impacto Charpy-V e EBSD para a melhor condição de soldagem obtida pela método Taguchi (condição 4). Os resultados indicaram que, de acordo com os requisitos da norma DNV-OS-F101:2013, apenas a condição de soldagem quatro (0,10 mm/s; 7,50 kN/s/ 10,0 mm) foi integralmente qualificada. Valores insuficientes de resistência obtidos nos ensaios de tração, bem como divergências nas porcentagens ótimas de fases desqualificaram as outras três condições de soldagem. Como resultado adicional para a condição de soldagem qualificada, testes de impacto Charpy apresentaram valores de energia absorvida superiores àqueles encontrados para processos convencionais de soldagem. / The present work had as objective to investigate the joint behavior for different welding parameters in an innovative process of welding by friction in tubes using a rotating ring. The material of the tube used in this work was duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803). The Taguchi statistical method was used to reduce the amount of welded joints and to verify the best welding parameters. The process evaluated 3 parameters varying in maximum and minimum, resulting in 4 welding conditions. Three welded joints were produced for each welding condition, resulting in 12 joints. The best welding condition was obtained by the analysis of "the greater the better" for the result of tensile strength for the samples. In this analysis, the optimum welding condition coincidentally was the welding condition 4. Parallel to the Taguchi analysis, qualification tests were performed for all 4 welding conditions according to DNV-OS-F101: 2013: tensile test, bending, hardness, percentage of ferrite and percentage of intermetallics In addition to the tests required by the DNV-OS-F101: 2013, Charpy-V impact tests and characterization by EBSD were performed for the best welding condition obtained by the Taguchi method (condition 4). The results indicated that, according to the requirements of DNV-OS-F101: 2013, only the welding condition four (0.10 mm/s, 7.50 kN/s; 10.0 mm) was fully qualified. Insufficient values of strength obtained in the tensile tests, as well as divergences in the optimal percentages of phases, disqualified the other three welding conditions. As an additional result for the qualified welding condition, Charpy impact tests showed absorbed energy values higher than those found for conventional welding processes.

Este trabalho buscou avaliar a técnica ultrassônica de Tempo de Voo da Onda Difratada (TOFD - Time-Of-Flight-Diffraction) para o monitoramento de trincas de fadiga nucleadas no interior de tubos de aço Superdúplex. Para isso, foram fabricados corpos de prova do tipo single edge bending SE(B) a partir de um tubo de aço Superdúplex sem costura. Estas amostras foram ensaiadas em fadiga, e o crescimento de trinca foi monitorado com as técnicas de TOFD, de Flexibilidade no Descarregamento (Compliance) – durante os ensaios, foram dadas sobrecargas mecânicas que causaram deformação plástica. As deformações serviram de pontos de referência para analisar o crescimento de trinca. Para aferir a validade os resultados obtidos com o TOFD nos ensaios de fadiga e fazer uma correlação com o monitoramento em campo de defeitos em tubos de aço Superdúplex, foi fabricado um padrão que simulou um tubo com defeito interno conhecido. Este padrão foi inspecionado com o TOFD, empregando os mesmos equipamentos e parâmetros utilizados nos ensaios de fadiga. Foi possível monitorar o crescimento de trinca em fadiga utilizando a técnica de TOFD e houve forte correlação entre os dados obtidos com o TOFD e o Compliance. A inspeção no tubo padrão manteve uma diferença entre a medida real e a obtida com o TOFD proporcional às encontradas durante o monitoramento dos ensaios de fadiga. / This study aimed to evaluate the ultrasonic technique Time-Of-Flight-Diffraction (TOFD) in monitoring fatigue nucleated cracks within super duplex steel pipes. In order to do it, single edge bending SE (B) specimens were manufactured using a super duplex steel seamless pipe. These samples were tested in fatigue and crack growth was monitored with two different techniques: TOFD and Flexibility in Unloading (Compliance). During the tests, it was used mechanical overloadings so deformation would be cause on the steel pipes. The deformations caused by that served as reference points to analyze the cracking growth. Thus, to assess the validity of the data obtained with the TOFD in fatigue tests, it was made a pattern that simulated a tube with known internal defect. This pattern was inspected with the TOFD, using the same equipment and parameters used in the fatigue tests. A correlation with the monitoring of defects field super duplex steel pipes was also made. The experiment has shown it is possible to monitor the cracking growth fatigue using the TOFD technique. Figures indicate, as well, there is a strong correlation between results obtained with the TOFD and Compliance. The inspection of the standard steel pipe maintained a difference between the actual measurement and obtained measurement. That difference was proportional from TOFD data and those found during the monitoring of the fatigue tests.

Os risers rígidos, utilizados na indústria offshore para a exploração e transporte de óleo e gás, estão sujeitos a diversus fenômenos de degradação. A fadiga e a corrosãofadiga são uma das causas mais comuns de falhas em serviço destas tubulações. Estas falhas geralmente são encontradas nas regiões submetidas a processos de soldagem. Para uma operação que alie produtividade e segurança os fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga devem ser estudados e entendidos a fim de evitá-los ou minimizá-los. Na indústria de exploração de óleo e gás, os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga tornam-se necessários para a obtenção de dados que auxiliem no projeto das estruturas de produção. Aliado a isto, com a descoberta de novos campos de exploração de óleo e gás, novas condições operacionais são encontradas e carecem de dados. Deste modo, este trabalho tem o objetivo de determinar o comportamento frente aos fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga do aço API 5L X60, para uma condição com elevada pressão de CO2, na presença de água com alta concentração de cloretos, inovando na aplicação de pressão elevada e abrindo caminho para a obtenção de resultados em altíssimas pressões, as quais frequentemente são encontradas em campo. Para a obtenção dos resultados esperados, foi construído um sistema específico para o controle dos parâmetros do ensaio, sendo destacável a robustez do sistema e o baixo custo, quando comparado aos tradicionais equipamentos servomecânicos. Foram realizados ensaios de fadiga e corrosão-fadiga ao ar e no meio agressivo, respectivamente. Os ensaios foram realizados em flexão a quatro pontos em uma frequência de 1 Hz, sob razão de carregamento de R=0,1. Os dados finais são apresentados em uma curva de Wöhler. Como resultado do trabalho, foi sugerida a existência de uma competição entre os fatores de dissolução do material pela corrosão e o mecanismo de propagação de trincas, levando o material a exibir, para alguns casos, um comportamento em corrosão-fadiga até seis vezes maior do que somente em fadiga, ou seja, no meio agressivo para algumas condições o material resistiu até seis vezes mais ciclos do que nos ensaios realizados ao ar. Com isso, o trabalho fornece indícios de que, no meio/material estudados em escala laboratorial, a abordagem tradicional para o fenômeno de corrosão-fadiga pode levar a erros, sendo que em alguns casos o meio não age reduzindo a vida do material e pelo contrário sendo até benéfico para as características de fadiga em algumas situações. / Steel rigid risers applied for oil exploration and transportation on offshore industry are subjected to several degradation phenomena. Fatigue and corrosion are the most commons in service pipeline failure sources, mainly for the welded risers. In order to achieve productive and safety operation conditions, fatigue and corrosion fatigue phenomena shall be well studied in order to minimize or even avoid them. In oil and gas industry fatigue and corrosion fatigue testing become necessary to provide helpful data for production structure design. Besides, there are shortage data for new operational conditions found on new oil and gas field discoveries. Thus, this work aims to determine the fatigue and corrosion fatigue behaviour of the API 5L X60 steel for high CO2 pressure condition in presence of water with high chloride content, innovating on the higher pressures aplication and opening the way to much higher pressures tests wich are often found on the field. A specific system for test parameters control was assembled to achieve the expected results, being detected its robustness and low cost when compared to traditional servo mechanical equipments. Fatigue and corrosion fatigue test were performed in air and in aggressive environment, respectively. The experiments were conducted using four point bend test and a frequency of 1Hz. All final data are presented on a Wöhler curve. The results suggest the existence of a competition between corrosion anodic dissolution and crack propagation mechanisms leading to an exhibition, for some cases, of a six times better behavior on corrosion fatigue condition then in air fatigue for this material. Thereby this work supplies evidences that for this specific material / medium tested on laboratory scale the traditional approach for corrosion fatigue phenomenon could lead to mistakes since that in some cases the environment does not act as a reduce factor for fatigue life, but actually could even be benefit for fatigue characteristics at some situations.

Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são largamente utilizados na indústria de óleo e gás. As principais vantagens são suas propriedades relacionadas à soldabilidade, tenacidade e resistência mecânica. Tubos produzidos com esses aços são utilizados na fabricação de dutos através do emprego de soldas circunferenciais. Os dutos então são usados para transporte de grandes volumes de produtos sob altas pressões. As tubulações inevitavelmente serão expostas a carregamentos dinâmicos, principalmente em aplicações de dutos em alto mar (offshore). Dentro desse contexto, o tubo estará exposto à água do mar em sua superfície externa e fluido de produção na parte interna. De fato, esse último é a maior preocupação, visto que pode ser composto de soluções aquosas com alta concentração de cloretos, contaminadas pelos gases H2S e CO2. Desse modo, a determinação da vida remanescente em corrosão fadiga das soldas fabricadas com essa classe de aços é de suma importância, principalmente na região da raiz das soldas circunferenciais, expostas ao meio agressivo interno. Esse trabalho tem por objetivo determinar a vida em corrosão fadiga de juntas soldadas do aço ARBL API 5L X65 em soluções contendo cloretos, e saturadas com diferentes pressões parciais de CO2. Foram ensaiados corpos de prova de juntas soldadas desse aço em solução contendo 115.000 ppm de cloretos e saturada com pressões de 3, 8 e 15 psia de CO2 a 35ºC. Os ensaios de fadiga foram realizados em um dispositivo de flexão a quatro pontos, com frequência de 0,2 Hz e razão de carregamento alternado de 0,1. Os resultados encontrados indicaram que o aumento da pressão parcial de CO2 tende a aumentar a taxa de corrosão e diminuir a vida remanescente em corrosão fadiga. Isso foi verificado principalmente para altos níveis de carregamento. Entretanto, quando os corpos de prova foram submetidos a carregamentos dinâmicos de menor magnitude, a curva de fadiga da maior pressão parcial de CO2 estudada apresenta uma tendência de “recuperação” (devido à inclinação mais positiva da curva S-N), permanecendo assim mais próxima às curvas encontradas para as outras condições estudadas de menor pressão parcial do gás. Com base na literatura consultada, foram criadas algumas justificativas para tal comportamento. Tudo indica que o fenômeno de “recuperação” da vida em corrosão fadiga foi atribuído à formação de camadas de carbonato não fraturadas e à dissolução anódica de microdeformações típicas da nucleação de trincas de fadiga (microintrusões e microextrusões). / High strength low alloy steels (HSLA) are widely applied in the oil and gas industry. The main advantages from this steel class are good weldability, toughness and mechanical strength. Pipelines are manufactured using girth welding process of tubes sections fabricated with this material. These pipelines are particularly useful for high pressure high volume products transportation. Regarding offshore application, pipelines are inevitably submitted to dynamic loading. The steel is externally exposed to sea water, and internally, to production fluids. In fact, the later is a big concern, since it may contain high chloride content aqueous solution saturated with the H2S and CO2 gases. In this way the corrosion fatigue life determination of HSLA girth welding root are important. These weld joint regions are exposed to environments such as found in the internal side of pipelines. So in order to evaluate CO2 influence on design life of such pipelines, this work aims to determine corrosion fatigue life of API 5L X65 girth welds exposed to high chloride content solution saturated with different partial pressures of CO2. The steel’s girth weld specimens were tested in aqueous solution with chloride content of 115.000 ppm saturated with different partial pressures of 3, 8 and 15psia of CO2 at 35ºC. Four point bend test device were applied for dynamic loading at 0,2 Hz frequency and 0,1 loading ratio. Results found shown that the increase of CO2 partial pressure increases corrosion rate and so decreases the corrosion fatigue life. This was clearly verified for high levels of applied loading. On the other hand, corrosion fatigue life at conditions of elevated partial pressure of CO2 seems to produce some “recovery” when submitted to low stress range levels (due to higher slope of S-N curve), thus recovering fatigue life until it matches with the other two corrosive conditions with lower gas partial pressure. Such behavior of S-N curves was explained based on literature. The “recovery” phenomenon for corrosion fatigue life was attributed to non fractured carbonate scale layers formation and also due to anodic dissolution of microstrain deformations formed during initial corrosion fatigue process (intrusions and extrusions).

As condições para a exploração do petróleo em campos do pré-sal são mais severas que as convencionais no que se refere à pressão, temperatura, concentração de CO2 e H2S. Nesse contexto, os dutos responsáveis pela transferência do petróleo do fundo do mar até os tanques de armazenamento na superfície representam uma importância fundamental no processo de produção do petróleo. Dessa forma, o objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento em corrosão-fadiga de juntas soldadas do aço API 5L X60 em solução aquosa salina contendo 115.000 ppm de cloretos e CO2 e avaliar a influência do H2S e do inibidor de corrosão. A ênfase na avaliação da região da solda se dá por ela ser um dos pontos mais suscetíveis a sofrer o processo de degradação por corrosão-fadiga. Nessa região, além do concentrador de tensões, são geradas tensões residuais trativas e mudanças microestruturais devido ao processo de soldagem que acarretam em queda no desempenho em fadiga na presença de meios agressivos. Neste estudo utilizou-se controle de carga sob flexão a quatro pontos, razão de carregamento de 0,1, frequência de carregamento de 0,5 Hz e run out de 1 milhão de ciclos. Com as curvas de Wöhler geradas, os resultados foram comparados e foi possível verificar o efeito benéfico causado pela utilização do inibidor de corrosão e o efeito deletério associado à presença de H2S. / The conditions for the oil fields exploitation in the pre-salt are more severe than those present in usual conditions, regarding to pressure, temperature, CO2 and H2S concentration. In this case, the pipelines responsible for the oil transfer from the seabed to the surface storage tanks represent a fundamental importance in the production of oil. Thus, the aim of this work is to study the corrosion-fatigue behavior of welded steel API 5L X60 in aqueous salt solution containing 115.000 ppm of chlorides and CO2, also, evaluate the influence of H2S and corrosion inhibitor. Bearing in mind that the weld region is one of the most likely to suffer degradation process of corrosion-fatigue, due to the tensile residual stresses generated by the welding process, which are aggravated in the presence of aggressive environment. The experiments were conducted using force control in a four point bending configuration, load ratio of 0.1, loading frequency of 0.5 Hz and run out of one million cycles. With the Wöhler curves plotted, the results were compared and it was possible to verify the beneficial effect caused by the use of corrosion inhibitor and the harmful effect caused by the presence of H2S.

Este trabalho buscou avaliar a técnica ultrassônica de Tempo de Voo da Onda Difratada (TOFD - Time-Of-Flight-Diffraction) para o monitoramento de trincas de fadiga nucleadas no interior de tubos de aço Superdúplex. Para isso, foram fabricados corpos de prova do tipo single edge bending SE(B) a partir de um tubo de aço Superdúplex sem costura. Estas amostras foram ensaiadas em fadiga, e o crescimento de trinca foi monitorado com as técnicas de TOFD, de Flexibilidade no Descarregamento (Compliance) – durante os ensaios, foram dadas sobrecargas mecânicas que causaram deformação plástica. As deformações serviram de pontos de referência para analisar o crescimento de trinca. Para aferir a validade os resultados obtidos com o TOFD nos ensaios de fadiga e fazer uma correlação com o monitoramento em campo de defeitos em tubos de aço Superdúplex, foi fabricado um padrão que simulou um tubo com defeito interno conhecido. Este padrão foi inspecionado com o TOFD, empregando os mesmos equipamentos e parâmetros utilizados nos ensaios de fadiga. Foi possível monitorar o crescimento de trinca em fadiga utilizando a técnica de TOFD e houve forte correlação entre os dados obtidos com o TOFD e o Compliance. A inspeção no tubo padrão manteve uma diferença entre a medida real e a obtida com o TOFD proporcional às encontradas durante o monitoramento dos ensaios de fadiga. / This study aimed to evaluate the ultrasonic technique Time-Of-Flight-Diffraction (TOFD) in monitoring fatigue nucleated cracks within super duplex steel pipes. In order to do it, single edge bending SE (B) specimens were manufactured using a super duplex steel seamless pipe. These samples were tested in fatigue and crack growth was monitored with two different techniques: TOFD and Flexibility in Unloading (Compliance). During the tests, it was used mechanical overloadings so deformation would be cause on the steel pipes. The deformations caused by that served as reference points to analyze the cracking growth. Thus, to assess the validity of the data obtained with the TOFD in fatigue tests, it was made a pattern that simulated a tube with known internal defect. This pattern was inspected with the TOFD, using the same equipment and parameters used in the fatigue tests. A correlation with the monitoring of defects field super duplex steel pipes was also made. The experiment has shown it is possible to monitor the cracking growth fatigue using the TOFD technique. Figures indicate, as well, there is a strong correlation between results obtained with the TOFD and Compliance. The inspection of the standard steel pipe maintained a difference between the actual measurement and obtained measurement. That difference was proportional from TOFD data and those found during the monitoring of the fatigue tests.

O presente trabalho teve como objetivo investigar o comportamento da junta para diferentes parâmetros de soldagem em um processo inovador de soldagem por fricção em tubos utilizando um anel rotativo. O material do tubo utilizado neste trabalho foi o aço inoxidável duplex SAF 2205 (UNS S31803).Utilizou-se o método estatístico Taguchi para reduzir a quantidade de juntas soldadas e verificar quais os melhores parâmetros de soldagem. O processo avaliou 3 parâmetros variando em máximo e mínimo, resultando em 4 condições de soldagem. Três juntas soldadas foram produzidas para cada condição de soldagem, o que acabou gerando 12 juntas. A obtenção da melhor condição de soldagem foi realizada através da análise de “quanto maior melhor” para o resultado de resistência à tração para as amostras. Nesta análise,a condição ótima de soldagem coincidentemente foi a condição de soldagem 4. Paralelamente à análise Taguchi, foram realizados ensaios de qualificação para todas as 4 condições de soldagem de acordo com a norma DNV-OS-F101:2013: teste de tração, dobramento, dureza, porcentagem de ferrita e porcentagem de intermetálicos Adicionalmente aos ensaios exigidos pela norma DNV-OS-F101:2013, foram realizados testes de impacto Charpy-V e EBSD para a melhor condição de soldagem obtida pela método Taguchi (condição 4). Os resultados indicaram que, de acordo com os requisitos da norma DNV-OS-F101:2013, apenas a condição de soldagem quatro (0,10 mm/s; 7,50 kN/s/ 10,0 mm) foi integralmente qualificada. Valores insuficientes de resistência obtidos nos ensaios de tração, bem como divergências nas porcentagens ótimas de fases desqualificaram as outras três condições de soldagem. Como resultado adicional para a condição de soldagem qualificada, testes de impacto Charpy apresentaram valores de energia absorvida superiores àqueles encontrados para processos convencionais de soldagem. / The present work had as objective to investigate the joint behavior for different welding parameters in an innovative process of welding by friction in tubes using a rotating ring. The material of the tube used in this work was duplex stainless steel SAF 2205 (UNS S31803). The Taguchi statistical method was used to reduce the amount of welded joints and to verify the best welding parameters. The process evaluated 3 parameters varying in maximum and minimum, resulting in 4 welding conditions. Three welded joints were produced for each welding condition, resulting in 12 joints. The best welding condition was obtained by the analysis of "the greater the better" for the result of tensile strength for the samples. In this analysis, the optimum welding condition coincidentally was the welding condition 4. Parallel to the Taguchi analysis, qualification tests were performed for all 4 welding conditions according to DNV-OS-F101: 2013: tensile test, bending, hardness, percentage of ferrite and percentage of intermetallics In addition to the tests required by the DNV-OS-F101: 2013, Charpy-V impact tests and characterization by EBSD were performed for the best welding condition obtained by the Taguchi method (condition 4). The results indicated that, according to the requirements of DNV-OS-F101: 2013, only the welding condition four (0.10 mm/s, 7.50 kN/s; 10.0 mm) was fully qualified. Insufficient values of strength obtained in the tensile tests, as well as divergences in the optimal percentages of phases, disqualified the other three welding conditions. As an additional result for the qualified welding condition, Charpy impact tests showed absorbed energy values higher than those found for conventional welding processes.

Os risers rígidos, utilizados na indústria offshore para a exploração e transporte de óleo e gás, estão sujeitos a diversus fenômenos de degradação. A fadiga e a corrosãofadiga são uma das causas mais comuns de falhas em serviço destas tubulações. Estas falhas geralmente são encontradas nas regiões submetidas a processos de soldagem. Para uma operação que alie produtividade e segurança os fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga devem ser estudados e entendidos a fim de evitá-los ou minimizá-los. Na indústria de exploração de óleo e gás, os ensaios de fadiga e corrosão-fadiga tornam-se necessários para a obtenção de dados que auxiliem no projeto das estruturas de produção. Aliado a isto, com a descoberta de novos campos de exploração de óleo e gás, novas condições operacionais são encontradas e carecem de dados. Deste modo, este trabalho tem o objetivo de determinar o comportamento frente aos fenômenos de fadiga e corrosão-fadiga do aço API 5L X60, para uma condição com elevada pressão de CO2, na presença de água com alta concentração de cloretos, inovando na aplicação de pressão elevada e abrindo caminho para a obtenção de resultados em altíssimas pressões, as quais frequentemente são encontradas em campo. Para a obtenção dos resultados esperados, foi construído um sistema específico para o controle dos parâmetros do ensaio, sendo destacável a robustez do sistema e o baixo custo, quando comparado aos tradicionais equipamentos servomecânicos. Foram realizados ensaios de fadiga e corrosão-fadiga ao ar e no meio agressivo, respectivamente. Os ensaios foram realizados em flexão a quatro pontos em uma frequência de 1 Hz, sob razão de carregamento de R=0,1. Os dados finais são apresentados em uma curva de Wöhler. Como resultado do trabalho, foi sugerida a existência de uma competição entre os fatores de dissolução do material pela corrosão e o mecanismo de propagação de trincas, levando o material a exibir, para alguns casos, um comportamento em corrosão-fadiga até seis vezes maior do que somente em fadiga, ou seja, no meio agressivo para algumas condições o material resistiu até seis vezes mais ciclos do que nos ensaios realizados ao ar. Com isso, o trabalho fornece indícios de que, no meio/material estudados em escala laboratorial, a abordagem tradicional para o fenômeno de corrosão-fadiga pode levar a erros, sendo que em alguns casos o meio não age reduzindo a vida do material e pelo contrário sendo até benéfico para as características de fadiga em algumas situações. / Steel rigid risers applied for oil exploration and transportation on offshore industry are subjected to several degradation phenomena. Fatigue and corrosion are the most commons in service pipeline failure sources, mainly for the welded risers. In order to achieve productive and safety operation conditions, fatigue and corrosion fatigue phenomena shall be well studied in order to minimize or even avoid them. In oil and gas industry fatigue and corrosion fatigue testing become necessary to provide helpful data for production structure design. Besides, there are shortage data for new operational conditions found on new oil and gas field discoveries. Thus, this work aims to determine the fatigue and corrosion fatigue behaviour of the API 5L X60 steel for high CO2 pressure condition in presence of water with high chloride content, innovating on the higher pressures aplication and opening the way to much higher pressures tests wich are often found on the field. A specific system for test parameters control was assembled to achieve the expected results, being detected its robustness and low cost when compared to traditional servo mechanical equipments. Fatigue and corrosion fatigue test were performed in air and in aggressive environment, respectively. The experiments were conducted using four point bend test and a frequency of 1Hz. All final data are presented on a Wöhler curve. The results suggest the existence of a competition between corrosion anodic dissolution and crack propagation mechanisms leading to an exhibition, for some cases, of a six times better behavior on corrosion fatigue condition then in air fatigue for this material. Thereby this work supplies evidences that for this specific material / medium tested on laboratory scale the traditional approach for corrosion fatigue phenomenon could lead to mistakes since that in some cases the environment does not act as a reduce factor for fatigue life, but actually could even be benefit for fatigue characteristics at some situations.

Aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são largamente utilizados na indústria de óleo e gás. As principais vantagens são suas propriedades relacionadas à soldabilidade, tenacidade e resistência mecânica. Tubos produzidos com esses aços são utilizados na fabricação de dutos através do emprego de soldas circunferenciais. Os dutos então são usados para transporte de grandes volumes de produtos sob altas pressões. As tubulações inevitavelmente serão expostas a carregamentos dinâmicos, principalmente em aplicações de dutos em alto mar (offshore). Dentro desse contexto, o tubo estará exposto à água do mar em sua superfície externa e fluido de produção na parte interna. De fato, esse último é a maior preocupação, visto que pode ser composto de soluções aquosas com alta concentração de cloretos, contaminadas pelos gases H2S e CO2. Desse modo, a determinação da vida remanescente em corrosão fadiga das soldas fabricadas com essa classe de aços é de suma importância, principalmente na região da raiz das soldas circunferenciais, expostas ao meio agressivo interno. Esse trabalho tem por objetivo determinar a vida em corrosão fadiga de juntas soldadas do aço ARBL API 5L X65 em soluções contendo cloretos, e saturadas com diferentes pressões parciais de CO2. Foram ensaiados corpos de prova de juntas soldadas desse aço em solução contendo 115.000 ppm de cloretos e saturada com pressões de 3, 8 e 15 psia de CO2 a 35ºC. Os ensaios de fadiga foram realizados em um dispositivo de flexão a quatro pontos, com frequência de 0,2 Hz e razão de carregamento alternado de 0,1. Os resultados encontrados indicaram que o aumento da pressão parcial de CO2 tende a aumentar a taxa de corrosão e diminuir a vida remanescente em corrosão fadiga. Isso foi verificado principalmente para altos níveis de carregamento. Entretanto, quando os corpos de prova foram submetidos a carregamentos dinâmicos de menor magnitude, a curva de fadiga da maior pressão parcial de CO2 estudada apresenta uma tendência de “recuperação” (devido à inclinação mais positiva da curva S-N), permanecendo assim mais próxima às curvas encontradas para as outras condições estudadas de menor pressão parcial do gás. Com base na literatura consultada, foram criadas algumas justificativas para tal comportamento. Tudo indica que o fenômeno de “recuperação” da vida em corrosão fadiga foi atribuído à formação de camadas de carbonato não fraturadas e à dissolução anódica de microdeformações típicas da nucleação de trincas de fadiga (microintrusões e microextrusões). / High strength low alloy steels (HSLA) are widely applied in the oil and gas industry. The main advantages from this steel class are good weldability, toughness and mechanical strength. Pipelines are manufactured using girth welding process of tubes sections fabricated with this material. These pipelines are particularly useful for high pressure high volume products transportation. Regarding offshore application, pipelines are inevitably submitted to dynamic loading. The steel is externally exposed to sea water, and internally, to production fluids. In fact, the later is a big concern, since it may contain high chloride content aqueous solution saturated with the H2S and CO2 gases. In this way the corrosion fatigue life determination of HSLA girth welding root are important. These weld joint regions are exposed to environments such as found in the internal side of pipelines. So in order to evaluate CO2 influence on design life of such pipelines, this work aims to determine corrosion fatigue life of API 5L X65 girth welds exposed to high chloride content solution saturated with different partial pressures of CO2. The steel’s girth weld specimens were tested in aqueous solution with chloride content of 115.000 ppm saturated with different partial pressures of 3, 8 and 15psia of CO2 at 35ºC. Four point bend test device were applied for dynamic loading at 0,2 Hz frequency and 0,1 loading ratio. Results found shown that the increase of CO2 partial pressure increases corrosion rate and so decreases the corrosion fatigue life. This was clearly verified for high levels of applied loading. On the other hand, corrosion fatigue life at conditions of elevated partial pressure of CO2 seems to produce some “recovery” when submitted to low stress range levels (due to higher slope of S-N curve), thus recovering fatigue life until it matches with the other two corrosive conditions with lower gas partial pressure. Such behavior of S-N curves was explained based on literature. The “recovery” phenomenon for corrosion fatigue life was attributed to non fractured carbonate scale layers formation and also due to anodic dissolution of microstrain deformations formed during initial corrosion fatigue process (intrusions and extrusions).

Este trabalho buscou avaliar a técnica ultrassônica de Tempo de Voo da Onda Difratada (TOFD - Time-Of-Flight-Diffraction) para o monitoramento de trincas de fadiga nucleadas no interior de tubos de aço Superdúplex. Para isso, foram fabricados corpos de prova do tipo single edge bending SE(B) a partir de um tubo de aço Superdúplex sem costura. Estas amostras foram ensaiadas em fadiga, e o crescimento de trinca foi monitorado com as técnicas de TOFD, de Flexibilidade no Descarregamento (Compliance) – durante os ensaios, foram dadas sobrecargas mecânicas que causaram deformação plástica. As deformações serviram de pontos de referência para analisar o crescimento de trinca. Para aferir a validade os resultados obtidos com o TOFD nos ensaios de fadiga e fazer uma correlação com o monitoramento em campo de defeitos em tubos de aço Superdúplex, foi fabricado um padrão que simulou um tubo com defeito interno conhecido. Este padrão foi inspecionado com o TOFD, empregando os mesmos equipamentos e parâmetros utilizados nos ensaios de fadiga. Foi possível monitorar o crescimento de trinca em fadiga utilizando a técnica de TOFD e houve forte correlação entre os dados obtidos com o TOFD e o Compliance. A inspeção no tubo padrão manteve uma diferença entre a medida real e a obtida com o TOFD proporcional às encontradas durante o monitoramento dos ensaios de fadiga. / This study aimed to evaluate the ultrasonic technique Time-Of-Flight-Diffraction (TOFD) in monitoring fatigue nucleated cracks within super duplex steel pipes. In order to do it, single edge bending SE (B) specimens were manufactured using a super duplex steel seamless pipe. These samples were tested in fatigue and crack growth was monitored with two different techniques: TOFD and Flexibility in Unloading (Compliance). During the tests, it was used mechanical overloadings so deformation would be cause on the steel pipes. The deformations caused by that served as reference points to analyze the cracking growth. Thus, to assess the validity of the data obtained with the TOFD in fatigue tests, it was made a pattern that simulated a tube with known internal defect. This pattern was inspected with the TOFD, using the same equipment and parameters used in the fatigue tests. A correlation with the monitoring of defects field super duplex steel pipes was also made. The experiment has shown it is possible to monitor the cracking growth fatigue using the TOFD technique. Figures indicate, as well, there is a strong correlation between results obtained with the TOFD and Compliance. The inspection of the standard steel pipe maintained a difference between the actual measurement and obtained measurement. That difference was proportional from TOFD data and those found during the monitoring of the fatigue tests.