Cette étude porte sur la Fragilisation par Hydrogène (FPH), sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante, d'un acier à Haute Limite d'Elasticité (HLE) de grade API X80, utilisé pour la construction de pipelines, ainsi que sur la compréhension des mécanismes physiques de fragilisation associés. Ce travail s'inscrit dans un contexte de développement d'une nouvelle politique énergétique, basée sur l'utilisation d'énergies renouvelables, et dans laquelle l'utilisation de l'hydrogène, en tant que vecteur énergétique, s'inscrit pleinement. Dans cette optique, l'utilisation de pipelines en acier HLE semble être, pour le transport de l'hydrogène à grande échelle et à moindre coût, une des solutions à envisager. Celle-ci nécessite cependant de quantifier, et de comprendre, l'impact de l'hydrogène sur ces aciers. En premier lieu, ce travail s'est axé sur l'étude bibliographique des phénomènes d'adsorption, d'absorption, de diffusion, de transport et de piégeage de l'hydrogène dans les aciers. Il est s'accompagné d'un travail expérimental et numérique permettant l'implantation, dans le code de calcul par éléments finis CAST3M, d'un modèle de diffusion de l'hydrogène couplé aux champs mécaniques. En second lieu, l'influence de l'hydrogène sur les caractéristiques mécaniques de l'acier X80, de microstructure ferrito-perlitique, a été étudiée aux moyens d'essais de traction sous 300 bar d'hydrogène et à température ambiante. Une fois mise en évidence, la sensibilité de l'acier X80 à la FPH a été analysée plus en détail via la réalisation d'essais de traction à différentes vitesses de déformation, sous diverses pressions d'hydrogène, et sur des éprouvettes axisymétriques entaillées. Ces travaux ont montré que l'ampleur de la FPH varie effectivement avec les conditions expérimentales. De plus, corrélés aux résultats issus des simulations de ces essais, ils ont également mis en lumière que, dans nos conditions expérimentales et pour cet acier, la FPH est induite par trois populations distinctes d'hydrogène : l'hydrogène piégé aux interfaces ferrite/perlite, l'hydrogène adsorbé en surface, et enfin l'hydrogène réticulaire et piégé dans le volume du matériau. En dernier lieu, la réalisation d'essais de traction et de rupture de disques, durant lesquels des changements d'atmosphères ont été réalisés, ont montré une forte réversibilité de la FPH, associée à son apparition quasi immédiate dès l'introduction d'hydrogène dans l'atmosphère. Corrélés aux simulations de ces essais, ces résultats ont mis en exergue le rôle de l'hydrogène adsorbé dans les mécanismes de fragilisation de l'acier X80. Ces travaux ont également mis en évidence que l'hydrogène fortement piégé ne participe pas à la fragilisation de l'acier. Au contraire, l'hydrogène réticulaire et faiblement piégé (WB ≤ 16 kJ/mol), présent à proximité de la surface, semble amplifier l'effet fragilisant de l'hydrogène adsorbé. Au final, trois mécanismes de fragilisation, associés chacun à une des populations d'hydrogène incriminées dans la FPH de l'acier X80, sont présentés et discutés. Il ressort principalement de cette étude que l'hydrogène adsorbé, par son influence sur l'organisation des atomes du matériau en surface, a un rôle de tout premier plan dans la FPH sous voie gazeuse haute pression et à température ambiante de l'acier X80 / Manquant

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T12:43:53Z No. of bitstreams: 2 Dissertação Heronilton Lira - Revisao Final.pdf: 4492681 bytes, checksum: cb22c1cd13e007a10c2be332306b6750 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T12:43:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação Heronilton Lira - Revisao Final.pdf: 4492681 bytes, checksum: cb22c1cd13e007a10c2be332306b6750 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-07 / A simulação de curvas de resfriamento da zona termicamente afetada (ZTA) do aço API 5L X80 foi realizada com base nas taxas de resfriamento de soldas reais do processo arame tubular autoprotegido. Neste estudo, as amostras foram analisadas por macroscopia, microscopia óptica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) para investigar os efeitos das condições de resfriamento sobre o ensaio de tração e de dureza Vickers. Um simulador termomecânico (STM) reproduziu por condução térmica e pressão de contato as diferentes condições termodinâmicas de pontos da ZTA e permitiu que os ciclos térmicos obtidos por soldas reais fossem aplicados a amostras do Aço API 5L X80. As microestruturas simuladas nas amostras se aproximaram da microestrutura da solda real, porém as taxas de resfriamento reais ocorreram a velocidades um pouco maiores do que aquelas obtidas pelo estudo. As amostras apresentaram uma estrutura com tendência de mistura da microscopia granular e acicular da ferrita como constituintes matrizes, e subestruturas dessas fases com características de austenita retida e martensita-austenita. De acordo com os ensaios de dureza e tração realizados, os valores de dureza, limite de escoamento e limite ruptura encontrados nas amostras foram menores do que aqueles apresentados pelo material como recebido, com destaque para o limite de escoamento que obteve valores da ordem de 50% do limite de escoamento do metal de base. Além disso, o perfil de dureza das amostras simuladas apresentou valores ligeiramente menores do que o apresentado pelas amostras das soldas reais.

Submitted by Eduarda Figueiredo (eduarda.ffigueiredo@ufpe.br) on 2015-03-10T12:51:04Z No. of bitstreams: 2 TESE_joined.pdf: 11021093 bytes, checksum: 3b13dfa67c56025343084b53adf20b93 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) / Made available in DSpace on 2015-03-10T12:51:04Z (GMT). No. of bitstreams: 2 TESE_joined.pdf: 11021093 bytes, checksum: 3b13dfa67c56025343084b53adf20b93 (MD5) license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Previous issue date: 2012-12 / CAPES / O estudo das transformações de fase no aço API 5L X80 foi realizado em diferentes seqüências termomecânicas com o objetivo de aumentar sua tenacidade à fratura. Os ensaios dilatométricos realizados no aço X80 temperado revelaram a ocorrência de uma transformação de fase, eliminação das ilhas do constituinte MA, durante o aquecimento do material no intervalo de temperatura de 320 a 345ºC aproximadamente. Os ensaios dilatométricos realizados no aço X80 “como recebido” revelaram as temperaturas de início e fim das transformações de fase e . Baseados em ensaios dilatométricos preliminares, foram realizados 10 tratamentos térmicos e termomecânicos onde todos iniciaram com aquecimento do aço até 950°C. As microestruturas associadas a estes diferentes tratamentos foram caracterizadas por microscopia eletrônica de varredura (MEV) e as propriedades mecânicas foram levantadas por meio de ensaios de tração. As micrografias obtidas por MEV revelaram a presença dos constituintes perlita, ferrita poligonal, ferrita acicular, ferrita granular, austenita retida e ilhas MA. Todos os tratamentos realizados resultaram na formação de ferrita acicular e no aumento do limite de resistência do material. Os tratamentos de envelhecimento produziram reduções no limite de escoamento e aumentos no alongamento e na tenacidade do aço X80. Com o aumento da temperatura de envelhecimento do aço, o limite de resistência diminuiu e o alongamento aumentou. O maior valor indicativo de tenacidade foi obtido com o material envelhecido a 550ºC por 30 min. Nesta condição de tratamento, o material foi soldado pelo processo MAG em condições especiais de resfriamento, produzindo uma junta com microestrutura homogênea tendendo à acicularidade e com propriedades mecânicas semelhantes às do metal de base.

Made available in DSpace on 2014-06-12T17:35:26Z (GMT). No. of bitstreams: 2 arquivo7110_1.pdf: 3440888 bytes, checksum: a525e2fa83e56d079d4ebe3d6b3cbe08 (MD5) license.txt: 1748 bytes, checksum: 8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33 (MD5) Previous issue date: 2011 / As condições de soldagem undermatched e evenmatched no processo FCAW foram empregadas no aço API 5L X80. Neste estudo, foram utilizadas duas geometrias de juntas (bisel de 25 e de 35°) com diferentes parâmetros de processo. Cada tipo de junta foi soldada com os dois tipos de consumíveis: E71T1- C (undermatcheed) e E81T1-Ni1C (evenmatched), ambos com variação do aporte térmico, para isto manteve-se a tensão constante e variou-se a corrente. Durante a soldagem, a tensão e a corrente variaram numa faixa para preservar o modo de transferência por curto-circuito. Estas variações de condições operacionais influenciam consideravelmente nos resultados da soldagem. Para cada tipo de consumível, estudou-se a influência destes parâmetros na qualidade do metal de solda e, para cada ângulo de bisel, mediu-se a extensão das zonas termicamente afetadas e as propriedades mecânicas das juntas. As microestruturas foram caracterizadas por microscopia ótica e de varredura, onde foram feitas análises qualitativas dos microconstituintes, em seções transversais ao cordão de solda. As propriedades mecânicas para cada condição foram levantadas por ensaios de tração uniaxial, ensaios de dobramento e dureza que possibilitaram a comparação entre os diferentes parâmetros utilizados. Os resultados mostraram que o aporte térmico individual tem influência no tamanho das zonas termicamente afetadas. Os resultados obtidos com a geometria de junta com menor ângulo de bisel apresentaram resultados similares aos da junta de maior ângulo. Os consumíveis com resistência mecânica menor (E71T-1C) ou igual (E81T1-Ni1C) apresentaram desempenhos compatíveis com seus níveis de resistência e mostraram-se viáveis, dependendo da aplicação. O desenvolvimento deste trabalho forneceu contribuições tecnológicas significantes, tendo em vista ser recente o processo de soldagem com arame tubular do aço API 5L X80 para uso na indústria de petróleo e gás no Brasil

Os aços para tubos API 5L X80 são aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) usados na fabricação de tubos para o transporte de gás e petróleo conduzidos através de dutos. Os tubos API 5L X80 se caracterizam por terem excelentes propriedades mecânicas como resistência à tração, tenacidade, ductilidade e resistência à corrosão, além de boa soldabilidade. Estes tubos trazem muitos benefícios como, por exemplo, o fator econômico já que ao ter boa resistência mecânica estes tubos podem ser fabricados com espessuras de parede menores. Estas reduções nas espessuras diminuem os custos de transporte, construção, soldagem e instalação. Além disso, estes tubos podem ser fabricados com grandes diâmetros, permitindo o transporte de grandes quantidades de fluidos a elevadas pressões e vazões. A tenacidade confere ao material a propriedade de ser resistente à fratura frágil, uma vez que estes tubos em sua maioria trabalham em condições ambientais severas. O objetivo deste trabalho é simular fisicamente e estudar as propriedades mecânicas de regiões da zona afetada pelo calor (ZAC) produzidas por diferentes ciclos térmicos, que ocorrem quando o tubo é fabricado e o duto montado. A ideia foi estudar a ZAC produzida no tubo fabricado pelo processo UOE (solda longitudinal) e a solda feita no campo quando o tubo é montado (solda circunferencial) além da ZAC na intersecção entre a soldagem longitudinal e circunferencial. Foram usinados corpos-de-prova nas orientações L-T e T-L e com o cordão de solda longitudinal do tubo no centro. Estes corpos-de-prova foram submetidos a quatro ciclos térmicos únicos com temperaturas máximas de 650, 800, 950 e 1300 °C e ciclos térmicos multipasse 950-800 e 950-800- 650 °C. Estes corpos-de-prova foram submetidos a diferentes ensaios e caracterizações. Foram feitos ensaios de impacto a 0 °C, as superfícies fraturadas foram analisadas no MEV e mediu-se a expansão lateral produzida pelo ensaio de impacto. Mediu-se a dureza da microestrutura por meio do ensaio Vickers com 300g de carga. A microestrutura da ZAC foi caracterizada por microscopia óptica, com ataque convencional e ataque colorido Klemm, e microscopia eletrônica de varredura. Metalografia quantitativa foi usada para obter a quantidade de perlita na matriz dos corpos-de-prova. A trajetória da fratura na microestrutura dos corpos-de-prova simulados, provocada pelo ensaio Charpy, foi analisada com microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que as energias absorvidas no ensaio de impacto pelos corpos-de-prova simulados cumprem com os requisitos exigidos pela norma API 5L para o metal base sem simulação e que as microestruturas observadas variam segundo o tipo de ciclo térmico aplicado a cada posição do tubo. / API 5L Grade X80 steel are high strength low alloy steels (HSLA) used in the manufacture of pipes for transporting oil and gas by pipelines. API 5L X80 pipes are characterized by having excellent mechanical properties such as tensile strength, toughness, ductility, corrosion resistance, and good weldability. These pipes bring many benefits, for example, the economic factor related to the good mechanical strength of these tubes which can be produced with smaller wall thicknesses. This reduction in thickness lowers costs for transportation, construction, welding and installation. In addition, these tubes can be fabricated with large diameters, allowing the transport of large amounts of fluids at high pressures and flow rates. The toughness gives, to this material, the characteristic of being resistant to brittle fracture, since these tubes mostly work in aggressive environmental conditions. The objective of this work is to physically simulate and study the mechanical properties of regions of the heat affected zone (HAZ) produced by different thermal cycles, which occur when the duct pipe is manufactured and assembled. The idea was to study the HAZ produced in the pipe manufactured by the UOE process (longitudinal weld) and the welding done in the field when the tube is mounted (HAZ beyond the intersection between the longitudinal and circumferential welding). Charpy V samples were machined in the L-T and T-L orientations and in the longitudinal weld in the center of the tube. These samples were subjected to single thermal cycles with maximum temperatures of 650, 800, 950 and 1300°C and multipass thermal cycling with maximum temperatures of 950-800 and 950-800-650°C. The samples were subjected to different tests and characterizations. Impact tests were made at 0°C, measured the lateral expansion produced and the surface fracture were examined under SEM. Vickers 300g microhardness was also measured in the simulated HAZ region. The microstructure of the HAZ was characterized by optical microscopy with conventional etching and Klemm colorful etching, and scanning electron microscopy. Quantitative metallography was used to obtain the amount of pearlite in the matrix of samples. The Charpy V fracture propagation path trajectory in the simulated microstructure was analyzed with optical microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that the Charpy V absorbed energy by the simulated samples complies with the requirements of the API 5L standard for the base metal without simulation and the HAZ observed microstructures vary according to the thermal cycle type applied to each tube position.

[pt] As correlações dos parâmetros de processamento com a microestrutura e propriedades mecânicas resultantes apresentam grande relevância para o controle da qualidade e manutenção do grau API do tubo curvado por indução. Este trabalho enfoca principalmente nas alterações dos mecanismos de endurecimento para avaliar os efeitos do curvamento a quente e do revenimento posterior. Foi observado que além do refino de grão, a precipitação fina dos microligantes na austenita e a densidade de discordâncias são responsáveis pelas propriedades mecânicas do material como recebido. O endurecimento por solução sólida caracterizado para todas as amostras foi aproximadamente igual. O endurecimento devido ao refino de grão dependeu do fator de endurecimento. Nas curvas as transformações de fases de baixas temperaturas foram induzidas pela elevação da temperabilidade em função de maiores temperaturas de curvamento, contudo a extensão das camadas temperadas ficou limitada pelas taxas de resfriamento. A principal alteração promovida pelo curvamento a quente e diretamente associada ao projeto de liga do aço é devido à inibição da precipitação do vanádio e sua manutenção em solução sólida. O endurecimento das curvas a quente devido à precipitação do molibdênio, transformação de fases e densidade de discordâncias não foi suficiente para atingir o limite de escoamento mínimo especificado pela API, para o grau X80, sem a aplicação de revenimento posterior a 600 graus Celsius para obter precipitação fina de vanádio. / [en] The correlation between high frequency hot induction bending parameters with microstructure and mechanical properties is very important in order to keep the bent pipe within the API grade, in according with the API Specification 5L after the induction bending. The measured values of yield strength are a function of hardening mechanisms in both the tangent end and the bent section. The changes imposed by the thermal cycles of hot bending and tempering can modify the contribution of the strengthening mechanisms. This work aims to evaluate the changes of mechanical properties in the tangent end and the bent section from the point of view of the strengthening mechanisms such as phase transformation, dislocation density and precipitation. The results of the microstructural evaluations of the tangent section have shown that the hardening by grain refinement, precipitation in the austenite and the high dislocation density were responsible for high yield strength. The restrict range of cooling rate originated from the hot bending temperature was the most significant parameter on the microstructure, precipitation, dislocation density and hardening of the layers of the bent section. However, in the bend sections the restriction of precipitation of Vanadium significantly decreased the yield strength level. After hot bending the contributions of the strengthening mechanisms such as precipitation, phase transformation and dislocation hardening did not produce the desired minimum value of 552 MPa for the yield strength. Only after the tempering heat treatment at 600 Celsius degrees it was possible to obtain an increase in the yield strength.

Submitted by Maria Medeiros (maria.dilva1@ufcg.edu.br) on 2018-08-20T13:27:19Z No. of bitstreams: 1 EPITÁCIO BRONZEADO NETO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 2616160 bytes, checksum: 1b560aacefbd9d94396aeb8e4d0a727c (MD5) / Made available in DSpace on 2018-08-20T13:27:19Z (GMT). No. of bitstreams: 1 EPITÁCIO BRONZEADO NETO - DISSERTAÇÃO (PPGEM) 2018.pdf: 2616160 bytes, checksum: 1b560aacefbd9d94396aeb8e4d0a727c (MD5) Previous issue date: 2018-02-27 / CNPq / O presente estudo documentado neste trabalho buscou investigar a possível correlação existente entre os valores de tenacidade à fratura obtida por meio de ensaios CTOD com a microestrutura da região de grãos grosseiros da região termicamente afetada de juntas do aço API 5L X80, fabricados no Brasil soldados por meio do processo manual e robotizado. Na soldagem manual foi utilizado processo SMAW onde nos passes de raiz foram realizados com eletrodo AWS E9010-G, os passes de preenchimento e acabamento foram realizados com eletrodo AWS E9018-G. Na soldagem robotizada, os passes de raiz foram realizados com processo GMAW e com arame ER120S-G, os demais, passes de preenchimento e acabamento foram realizados com arame tubular AWS E101T-1 tipo flux-cores com proteção gasosa de Ar+25%CO² (FCAW-G) ou AWS E91T8-G com arame auto protegido (FCAW-S). Após as soldagens foram usinados corpos de prova do tipo SE(B) normatizados segundo a ASTM E1820 com entalhe posicionado na região mais propícia a fragilização de acordo com as avaliações da metalográfica e microdureza com intuito de evidenciar o efeito deletério da presença de zonas frágeis (ZF) localizadas nesta região da junta soldada. Foi possível observar que indiferentemente do processo de soldagem houve uma redução significativa na tenacidade à fratura na RGG devido à presença de regiões frágeis constituídas de ilhas de Martensita e Austenita denominadas de microconstituinte AM devido a formação de microtrincas e heterogeneidade microestrutural principalmente no processo manual. Por fim, observou-se que o processo robotizado apresentou melhor repetibilidade e resultados mais favoráveis desde uma melhor distribuição microestrutural, perfil de dureza mais homogêneo e maiores valores de tenacidade à fratura. / The present study investigated the correlation between the fracture toughness values, obtained by CTOD test, with the microstructure of the coarse grains regions of the heat affected zone (HAZ) of API 5L X80 steel welded joints obtained by manual Shielded Metal Arc Welding (SMAW) and by automated Gas Metal Arc Welding Process (GMAW). In the robotized welding, the root passes were made with GMAW process and with ER120S-G wire, the others, composite fill and finishing passages made with AWS E101T-1 type flux-color tubular wire with clay protection Ar + 25% CO² (FCAW-G) or AWS E91T8-G with self-protected wire (FCAW-S). SE(B test specimens standardized according to ASTM E1820 with notch positioned in the most critical regions of the HAZ according to the metallographic and microhardness evaluations in order to evidence the deleterious effect of the fragile zone were done .It was possible to observe that there was a considerable reduction of CTOD value in region with the presence of Austenite and Martensite island nominated AM constituent due to formation of microcracks and microstructural heterogeneity mainly in the manual process. The results also showed that HAZ obtained using the automated GMAW process presented better repeatability, microstructural distribution and CTOD values.

Os aços para tubos API 5L X80 são aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) usados na fabricação de tubos para o transporte de gás e petróleo conduzidos através de dutos. Os tubos API 5L X80 se caracterizam por terem excelentes propriedades mecânicas como resistência à tração, tenacidade, ductilidade e resistência à corrosão, além de boa soldabilidade. Estes tubos trazem muitos benefícios como, por exemplo, o fator econômico já que ao ter boa resistência mecânica estes tubos podem ser fabricados com espessuras de parede menores. Estas reduções nas espessuras diminuem os custos de transporte, construção, soldagem e instalação. Além disso, estes tubos podem ser fabricados com grandes diâmetros, permitindo o transporte de grandes quantidades de fluidos a elevadas pressões e vazões. A tenacidade confere ao material a propriedade de ser resistente à fratura frágil, uma vez que estes tubos em sua maioria trabalham em condições ambientais severas. O objetivo deste trabalho é simular fisicamente e estudar as propriedades mecânicas de regiões da zona afetada pelo calor (ZAC) produzidas por diferentes ciclos térmicos, que ocorrem quando o tubo é fabricado e o duto montado. A ideia foi estudar a ZAC produzida no tubo fabricado pelo processo UOE (solda longitudinal) e a solda feita no campo quando o tubo é montado (solda circunferencial) além da ZAC na intersecção entre a soldagem longitudinal e circunferencial. Foram usinados corpos-de-prova nas orientações L-T e T-L e com o cordão de solda longitudinal do tubo no centro. Estes corpos-de-prova foram submetidos a quatro ciclos térmicos únicos com temperaturas máximas de 650, 800, 950 e 1300 °C e ciclos térmicos multipasse 950-800 e 950-800- 650 °C. Estes corpos-de-prova foram submetidos a diferentes ensaios e caracterizações. Foram feitos ensaios de impacto a 0 °C, as superfícies fraturadas foram analisadas no MEV e mediu-se a expansão lateral produzida pelo ensaio de impacto. Mediu-se a dureza da microestrutura por meio do ensaio Vickers com 300g de carga. A microestrutura da ZAC foi caracterizada por microscopia óptica, com ataque convencional e ataque colorido Klemm, e microscopia eletrônica de varredura. Metalografia quantitativa foi usada para obter a quantidade de perlita na matriz dos corpos-de-prova. A trajetória da fratura na microestrutura dos corpos-de-prova simulados, provocada pelo ensaio Charpy, foi analisada com microscopia óptica e eletrônica de varredura. Os resultados mostraram que as energias absorvidas no ensaio de impacto pelos corpos-de-prova simulados cumprem com os requisitos exigidos pela norma API 5L para o metal base sem simulação e que as microestruturas observadas variam segundo o tipo de ciclo térmico aplicado a cada posição do tubo. / API 5L Grade X80 steel are high strength low alloy steels (HSLA) used in the manufacture of pipes for transporting oil and gas by pipelines. API 5L X80 pipes are characterized by having excellent mechanical properties such as tensile strength, toughness, ductility, corrosion resistance, and good weldability. These pipes bring many benefits, for example, the economic factor related to the good mechanical strength of these tubes which can be produced with smaller wall thicknesses. This reduction in thickness lowers costs for transportation, construction, welding and installation. In addition, these tubes can be fabricated with large diameters, allowing the transport of large amounts of fluids at high pressures and flow rates. The toughness gives, to this material, the characteristic of being resistant to brittle fracture, since these tubes mostly work in aggressive environmental conditions. The objective of this work is to physically simulate and study the mechanical properties of regions of the heat affected zone (HAZ) produced by different thermal cycles, which occur when the duct pipe is manufactured and assembled. The idea was to study the HAZ produced in the pipe manufactured by the UOE process (longitudinal weld) and the welding done in the field when the tube is mounted (HAZ beyond the intersection between the longitudinal and circumferential welding). Charpy V samples were machined in the L-T and T-L orientations and in the longitudinal weld in the center of the tube. These samples were subjected to single thermal cycles with maximum temperatures of 650, 800, 950 and 1300°C and multipass thermal cycling with maximum temperatures of 950-800 and 950-800-650°C. The samples were subjected to different tests and characterizations. Impact tests were made at 0°C, measured the lateral expansion produced and the surface fracture were examined under SEM. Vickers 300g microhardness was also measured in the simulated HAZ region. The microstructure of the HAZ was characterized by optical microscopy with conventional etching and Klemm colorful etching, and scanning electron microscopy. Quantitative metallography was used to obtain the amount of pearlite in the matrix of samples. The Charpy V fracture propagation path trajectory in the simulated microstructure was analyzed with optical microscopy and scanning electron microscopy. The results showed that the Charpy V absorbed energy by the simulated samples complies with the requirements of the API 5L standard for the base metal without simulation and the HAZ observed microstructures vary according to the thermal cycle type applied to each tube position.

Submitted by Irene Nascimento (irene.kessia@ufpe.br) on 2016-09-28T17:50:15Z No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Edivânia.pdf: 9678189 bytes, checksum: bc6e8c52a38eb49d616a9e268bd0a048 (MD5) / Made available in DSpace on 2016-09-28T17:50:15Z (GMT). No. of bitstreams: 2 license_rdf: 1232 bytes, checksum: 66e71c371cc565284e70f40736c94386 (MD5) Tese Edivânia.pdf: 9678189 bytes, checksum: bc6e8c52a38eb49d616a9e268bd0a048 (MD5) Previous issue date: 2016-02-26 / PRH / A exploração da energia de petróleo e gás é um campo de importância atual no desenvolvimento da economia mundial a qual tem tomado gradualmente o centro das atenções nos ambientes econômico e científico, elevando a demanda por tecnologias no desenvolvimento de materiais mais resistentes como os aços da classe API. As plataformas de prospecção e produção de petróleo no mar, oleodutos e gasodutos em operação, são fabricados a partir de chapas com diferentes processos de soldagem. Estes equipamentos, quando submersos em água do mar, estão susceptíveis a corrosão por fatores diversos como zona termicamente afetada e salinidade. Esse conjunto de fatores pode enfraquecer o material, principalmente na região da junta de solda podendo ocasionar a nucleação e propagação de trincas em regiões preferenciais. A degradação de materiais metálicos pode tornar-se ainda mais severa quando houver associação do meio corrosivo com micro-organismos os quais se aderem às superfícies e, através do seu metabolismo modificam as condições do meio podendo comprometer alterar a durabilidade e desempenho dos materiais. Neste trabalho foi obtida uma melhor compreensão sobre a ação das bactérias redutoras de sulfato e do Vibrio alginolyticus isoladamente e em consórcio, na corrosão de corpos de prova com juntas de solda do aço API 5L X80 em presença de água do mar. Para tanto, foram expostos corpos de prova do aço X 80 em sistemas contendo água do mar estéril, acrescida dos respectivos micro-organismos, além de um sistema abiótico. Foram feitas quantificações de bactérias sésseis e planctônicas, determinação das taxas de corrosão, ensaio de impacto Charpy e tração, observação das superfícies por microscópio eletrônico de varredura (MEV). Os resultados mostraram que a adesão microbiana e as taxas de corrosão não foram afetadas pela presença da solda e que os micro-organismos provocaram um efeito passivante, na corrosão por perda de massa, porem a observação das superfícies por MEV mostrou ataque por corrosão localizada. Quanto às propriedades mecânicas, os corpos de prova com solda, expostos ao sistema contendo Vibrio alginolyticus apresentara uma queda na absorção de energia, mostrando um enfraquecimento do material nessas condições. / The exploitation of oil and gas energy is a current important field in the development of the world economy which has gradually taken center stage in the economic and scientific environments, increasing the demand for technologies in the development of more resistant materials such as grade steels API. The platforms of oil exploration and production offshore, oil and gas pipelines in operation are made from sheets with different welding processes. These devices, when submerged in seawater, are susceptible to corrosion by several factors such as heat affected zone and salinity. This set of factors can weaken the material, especially in the solder joint in the region may cause the nucleation and propagation of cracks in preferred regions. Deterioration of metallic materials may become even more severe when the corrosive environment associated with micro-organisms which adhere to surfaces and through metabolism modifying the conditions of the environment can compromise alter the durability and performance of the materials. In this work we obtained a better understanding of the action of sulfate-reducing bacteria and Vibrio alginolyticus alone and in consortium, the corrosion test specimens with steel solder joints API 5L X80 in the presence of seawater. For both, it was exposed X 80 steel specimens in water the barren sea, plus the respective micro-organisms, as well as an abiotic system. measurements were made of sessile and planktonic bacteria, determination of corrosion rates, Charpy impact test and pull, observation of surfaces by scanning electron microscope (SEM). The results showed that the microbial adhesion and corrosion rates were not affected by the presence of solder, and that micro-organisms caused a passivating effect on the corrosion weight loss, but the observation of the surface by SEM showed attack by pitting. As for the mechanical properties, the samples with solder, exposed to the system containing Vibrio alginolyticus presented a drop in energy absorption, showing a weakening of the material in these conditions.

Os tubos API 5L X80, construídos com aços alta resistência e baixa liga, são especificados para a construção de dutos para transporte de petróleo e derivados sob alta pressão, com conseqüente redução no peso dos tubos. O processo mais empregado para a soldagem circunferencial de tubos em campo no Brasil é o processo com eletrodo revestido, tanto para o passe de raiz quanto para os passes de enchimento. Uma alternativa para o passe de raiz é o processo de soldagem MAG com Transferência Controlada (MAG-TC), enquanto que o enchimento pode ser feito com o processo de soldagem utilizando eletrodo tubular (AT), tanto o auto-protegido (AT-AP) como o com proteção gasosa (AT-PG). Esta combinação de processos (MAG-TC + AT) apresenta-se como um promissor substituto do processo de soldagem com eletrodo revestido, reunindo alta qualidade do metal de solda depositado e alta produtividade. O objetivo deste trabalho é estudar a soldabilidade do tubo API 5L X80 nacional, com 508 mm (20\") de diâmetro e 19 mm (3/4\") de espessura, comparando-se duas combinações de processos de soldagem circunferencial: MAG-TC + AT-PG e MAG-TC + AT-AP. A soldagem foi realizada com o arame ER80S-G no passe de raiz e processo MAG-TC com proteção de CO2. O enchimento foi feito com os arames E101T1-GM-H8 (com proteção gasosa) e E91T8-G (auto-protegido). Foram fixadas as temperaturas de pré-aquecimento (150 °C) e interpasse (250 °C) para ambas combinações de processos de soldagem. As juntas foram caracterizadas utilizando-se: análise química, saturação magnética, metalografia óptica e eletrônica de varredura e ensaios mecânicos: dureza Vickers, tração, dobramento, nick-break e ensaio de impacto a 0°C. Foi seguido como referência os requisitos técnicos básicos para a qualificação de um procedimento de soldagem conforme a norma API 1104. Os resultados mostraram que, segundo os critérios da norma API 1104, apenas uma das combinações de processos foi aprovada, sendo a outra reprovada no ensaio nick-break devido à ocorrência de falta de fusão na raiz de um dos quadrantes. O processo MAG-TC na raiz exige uma habilidade específica do soldador. / API 5L X80 pipes, built with high strength - low alloy steel, are specified for the construction of pipelines to transport oil and oil products under high pressure, with consequent reduction in weight of the tubes. The most often pipeline construction used for welding circumferential pipe field in Brazil is the SMAW process, for root and filling passes. An alternative welding process to the root pass is the GMAW-STT® process, while the filling passes can be welded with FCAW-G (Flux Cored Arc Welding with Gas shielding) and FCAWS (Flux Cored Arc Welding with Self shielding). This combination of processes (GMAW-STT® + FCAW) is presented as a promising substitute for the SMAW process, bringing high-quality weld metal deposited and high productivity. The objective of this work is to study the weldability of the Brazilian API 5L X80 pipe, with 508 mm (20 inches) in diameter and 19 mm (3 / 4 inch) thick, comparing the two combinations of circumferential welding processes: GMAWSTT ® + FCAW-G and GMAW-STT® + FCAW-S. The welding was done with the ER80S-G wire in the root pass and process GMAW-STT® using pure CO2 as shielding gas. The filling passes were made with the wires E101T1-GM-H8 for FCAW-G and E91T8-G for FCAW-S. Preheat and interpass temperatures were kept constant, respectively 150 °C and 250 °C for both welding processes combinations. The joints were characterized using: chemical analysis, magnetic saturation, optical metallography and scanning electron microscopy and mechanical tests such as: Vickers hardness, tensile, bending, nick-break and Charpy V test at 0°C. It was followed API 1104 standard as reference to the basic technical requirements for the qualification of a welding procedures. The results showed that, according to the criteria of the API 1104 standard, only one combination of the two processes was approved. The other combination was reproved in the nick-break test due to lack of fusion occurred in one of the quadrants in the root pass. The GMAW-STT® process at the root pass requires a specific skill of the welder.