Os biofilmes constituem uma nova forma de vida que oferece maior resistência aos micro-organismos, protegendo-os contra agressões físicas e químicas do meio envolvente, o que facilita a sua adaptação em condições adversas. O desenvolvimento de biofilmes patogênicos em superfícies de contato nas áreas da saúde (próteses e instrumentos cirúrgicos) e alimentícia (equipamentos e tubulações) é a principal causa do acréscimo de contaminações que podem, eventualmente, originar problemas de saúde pública e de ordem econômica. Para prevenir, controlar ou erradicar biofilmes, alternativas tecnológicas vêm sendo desenvolvidas e testadas em materiais com propriedades antimicrobianas. Dentro deste contexto, este trabalho teve por objetivo avaliar as propriedades antimicrobianas dos íons prata (Ag+) implantados no aço inoxidável austenítico AISI 304 a baixa energia (4 keV) no equipamento Ion Plating Diversified (IPD). As bactérias estudadas foram Escherichia coli (IBEc 101) e Staphyloccocus aureus (ATCC 6538). As simulações de Monte Carlo previram para uma determinada energia de polarização, o perfil de dose e profundidade de íons Ag+ implantados no aço. A análise físico-química apresentou doses de prata, na ordem de grandeza de 1016 átomos/cm2 em profundidades menores do que 10 nm. A densidade areal de átomos de prata implantados foi influenciada pela relação entre o índice de corrente de emissão e o tempo de processo. Os resultados microbiológicos obtidos apresentaram uma significativa redução na aderência bacteriana (95% de E. coli e 90% de S. aureus) em relação aos seus controles. Porém, impurezas como o oxigênio encontrado na superfície das amostras alteraram a capacidade de aderência das células bacterianas. A variação do pH do meio de cultura fez com que a repulsão eletrostática entre as células bacterianas e a superfície sólida aumentasse para valores de pH próximos da neutralidade e diminuísse para valores de pH não alcalinos, interferindo desta forma, na adesão das bactérias. Ainda que faltem dados que comprovem seu rendimento e o custo total do produto tratado, existe uma enorme perspectiva de tornar o processo IPD em escala industrial. / Submitted by Ana Guimarães Pereira (agpereir@ucs.br) on 2014-11-24T13:14:54Z No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Graniero Echeverrigaray.pdf: 3217258 bytes, checksum: 0befcf5967159291ee174c210a9c79d8 (MD5) / Made available in DSpace on 2014-11-24T13:14:54Z (GMT). No. of bitstreams: 1 Dissertacao Fernando Graniero Echeverrigaray.pdf: 3217258 bytes, checksum: 0befcf5967159291ee174c210a9c79d8 (MD5) / Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, CNPq / The biofilms are a new form of life that offers greater resistance to microorganisms, protecting them against physical and chemical aggressions of the surroundings, which facilitate its adaptation in adverse conditions. The development of pathogenic biofilms on contact surfaces used in the health and food industries is the main cause of increased contamination that can, eventually, lead to public health problems and economic order. To prevent, control or eradicate biofilms, technological alternatives are being developed and tested in materials with antimicrobial properties. Within this context, this study aimed to evaluate the antimicrobial properties of silver ions (Ag+) implanted on the surface of austenitic stainless steel AISI 304 by the technique of ion implantation at low energy (4 keV) in an Ion Plating Diversified (IPD) equipment. The bacteria studied were Escherichia coli (IBEc 101) and Staphylococcus aureus (ATCC 6538). The simulations Monte Carlo has predicted for a given energy of polarization, the dose and depth profile of ions Ag+ implanted in steel. Physico-chemical analysis presented doses of silver, in the order of magnitude of 1016 atoms/cm2 at depths less than 10 nm. The areal density of silver atoms implanted was influenced by the relationship between the emission current index and the process time. The microbiological results obtained showed a significant reduction in bacterial adhesion (95% for E. coli and 90% for S. aureus) in relation to its controls. However, impurities such as oxygen found on the surface of samples altered the adhesion of the bacterial cells. The variation of the pH of the culture medium caused the electrostatic repulsion between bacterial cells and solid surface increases to pH values close to neutrality and to shrink to no alkaline pH values, interfering in this way, in the adhesion of bacteria. Missing data yet proving their income and the total cost of the product treated, there is a huge prospect of making the process IPD on an industrial scale.

Submitted by CAROLINA DE OLIVEIRA SILVA null (caroli_oliveira@hotmail.com) on 2017-04-18T05:45:14Z No. of bitstreams: 1 trabalho revisado - Carol corrigida 18-04.pdf: 4289233 bytes, checksum: 352f0db50ce2a9d93581a7a0dd27df20 (MD5) / Approved for entry into archive by Luiz Galeffi (luizgaleffi@gmail.com) on 2017-04-18T18:52:43Z (GMT) No. of bitstreams: 1 silva_co_me_ilha.pdf: 4289233 bytes, checksum: 352f0db50ce2a9d93581a7a0dd27df20 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-04-18T18:52:43Z (GMT). No. of bitstreams: 1 silva_co_me_ilha.pdf: 4289233 bytes, checksum: 352f0db50ce2a9d93581a7a0dd27df20 (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / O aço inoxidável austenítico 316L é um material empregado nas indústrias que requerem resistência à corrosão e mecânica como a indústria de petróleo, gás natural e papel e celulose. O uso do laser vem se tornando uma ferramenta atrativa em relação as soldagens convencionais, devido aos seus benefícios que vão desde processo sem contato, controle de energia do feixe e fácil automatização do sistema. Nesse trabalho o objetivo foi analisar a influência do processo de soldagem laser pulsado Nd: YAG nas características mecânicas e microestruturais da junta soldada de chapas de aço inoxidável austenítico AISI 316L com 1,0 mm de espessura, averiguando o efeito da energia de soldagem nas características do cordão de solda desenvolvidas no Laboratório de Soldagem Laser, do Departamento de Engenharia Mecânica da FEIS UNESP. Foram realizadas soldagens de juntas de chapas aço inoxidável austenítico com valores fixos de energias de soldagem em 8 Joules, largura temporal em 4 ms, velocidade de soldagem em 1 mm/s, variando apenas a frequência entre 2 e 10 Hz, com isso obteve-se diferentes taxas de sobreposição, com proteção gasosa de argônio. Com as diferentes condições obtidas foram realizadas análises macrográficas das juntas soldadas, através de secções transversais das mesmas e, ensaios de microdureza Vickers e ensaios de tração. Os resultados obtidos mostraram que o cordão de solda se comportou de forma frágil, rompendo-se todos no cordão, a fractografia da seção transversal aparentemente apresentou muitos vazios, a ZTA mostrou-se muito pequena e aparentemente não houve crescimento do grão, o aumento da sobreposição da junta soldada tem influencia direta com a dureza do material. / 316L austenitic stainless steel is a material used in industries which require mechanical and corrosion resistance like the petroleum industry, natural gas and paper/cellulose industry. The usage of laser has become an attractive tool compared to conventional welding, due to its benefits ranging from contactless process, beam power control and easy system automation. In this work the objective was to analyze the influence of the Nd: YAG pulsed laser welding process on the mechanical and microstructural characteristics of the welded joint of AISI 316L austenitic stainless steel sheets with 1.0 mm thickness, investigating the effect of the welding energy on the characteristics Of the weld bead developed at the Laser Welding Laboratory of the Mechanical Engineering Department of FEIS UNESP. Sheet joints of austenitic stainless steel were welded with fixed values of welding energies in 8 Joules, temporal width in 4 ms, welding speed in 1 mm / s, only varying the frequency between 2 to 10 Hz. With this, different rates of overlap, with argon gas protection. With the different conditions obtained, macroscopic analysis of the welded joints were carried out through cross sections of the welds and Vickers microhardness tests and tensile tests. The results showed that the weld bead behaved in a fragile manner, breaking all in the cord, the fracture of the cross section apparently presented many voids, the ZTA showed to be very small and apparently there was no growth in the grain, the increase of the overlap of the welded joint has a direct influence on the hardness of the material.

Made available in DSpace on 2016-05-07T12:04:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 000478491-Texto+Parcial-0.pdf: 409701 bytes, checksum: ece1c9e62d9b0d680c9b4a7d64a27079 (MD5) Previous issue date: 2016 / Introduction: The aims of this study were to assess the in vitro cytotoxicity of orthodontic bands, with and without silver solder, and to compare the viability of the HaCaT, HGF, MRC-5, and Vero cell lines, when exposed to orthodontic band extracts. Material and Methods: An MTT assay was performed on the extracts of the tested materials. The culture medium alone was used as a negative control and copper strip extracts were used as a positive control. Results: A one-way Analysis of Variance (ANOVA) showed a difference between all of the groups in all of the cell lines and Tukey’s post-hoc test revealed no significant differences between the stainless steel orthodontic bands and the negative control group. There was a significant difference between the negative control group and the stainless steel orthodontic bands with silver solder joints in the HaCaT and MRC-5 cell lines. A great variability in the percentages of cell viability was observed. According to these results, the stainless steel orthodontic bands did not induce cytotoxic effects on any of the cell lines. When associated with silver solder, the orthodontic bands decreased the cell viability in the HaCaT, HGF, MRC-5, and Vero cell lines, but there was only a statistical significance in the HaCaT and MRC-5 cell lines. Conclusions: More than one type of cell line must be tested in a cytotoxicity assay due to the outcome variability from one cell line to another. / Introdução: Os objetivos deste estudo foram avaliar, in vitro, a citotoxicidade dos anéis ortodônticos com e sem soldagem à prata e comparar a viabilidade celular nas linhagens FGH, HaCaT, MRC-5 e Vero após a exposição aos extratos dos anéis ortodônticos. Materiais e Métodos: Foi realizado o ensaio de redução de MTT após a exposição das culturas celulares aos extratos dos materiais testados. Foram utilizados como controles negativo e positivo, respectivamente, meio de cultura DMEM e extratos de tira de cobre. Resultados: A análise de variância de uma via (ANOVA) mostrou que houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos em todas as linhagens avaliadas. O teste de comparações múltiplas de Tukey detectou ausência de diferença significativa entre os grupos controle negativo e anéis ortodônticos de aço inoxidável. Houve diferença estatisticamente significativa entre os grupos controle negativo e anéis ortodônticos de aço inoxidável com soldagem à prata nas linhagens celulares HaCaT e MRC-5. Observou-se grande variabilidade nas percentagens de viabilidade celular entre as linhagens. Conclusões: Ao avaliar a citotoxicidade de anéis ortodônticos com e sem soldagem à prata, existe variabilidade nos resultados quando linhagens diferentes são comparadas. Anéis ortodônticos de aço inoxidável não induziram efeitos citotóxicos em nenhuma das linhagens testadas. Quando associados à solda de prata, os extratos dos anéis ortodônticos reduziram a viabilidade celular nas linhagens FGH, HaCaT, MRC-5 e Vero, embora essa redução tenha ocorrido de forma estatisticamente significativa apenas nas linhagens HaCaT e MRC-5.

Orientador: Luis Rogério de Oliveira Hein / Banca: Ana Paulo Rosifini Alves Claro / Banca: Durval Rodrgigues Júnior / Resumo: Superfícies de fratura apresentam a evolução entrópica durante a propagação de trincas, demonstrando relações entre componentes estruturais, campos de tensões locais e formações típicas de relevo. No caso das ligas metálicas, a evolução das formações topográficas pode indicar as linhas de ação de carga, a dinâmica do processo de fratura, falhas de uso ou de processamento, e outros. Neste trabalho, foram realizadas análises da relação entre a dimensão fractal e a variação do fator intensidade de tensão, da relação entre a dimensão fractal e a posição à frente da trinca, além do estudo da influência da espessura nos valores de dimensão fractal. Esses estudos foram efetuados a partir da topografia das superfícies fraturadas do aço 15-5PH obtidas em ensaios de propagação de trincas por fadiga, conforme ASTM E647. A investigação das fraturas foi feita por meio do método de reconstrução por extensão de foco, com o qual foi possível calcular os valores de dimensão monofractal (Df), dimensão textural (Dt) e dimensão estrutural (Ds), utilizando os mapas de elevações gerados pelo método. Os resultados das análises mostraram que os valores de Ds foram sensíveis à mudança dos micromecanismos de fratura, sendo que eles aumentaram até a transição do estágio II para o estágio III, sofrendo uma leve queda quando a trinca se propagava de forma instável e, em seguida, voltaram a aumentar quando a trinca estava perto de atingir seu tamanho crítico. Também foi observado que os valores de Ds e Dt se comportaram de forma inversa com o aumento da velocidade de propagação da trinca, em que os valores de Ds aumentaram e os de Dt decresceram em relação à evolução de K. Sendo, então, a dimensão estrutural responsável por descrever o comportamento anisotrópico do relevo, devido à evolução... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Fracture surfaces present the entropic evolution during the crack propagation, demonstrating relationship between structural components, local stress fields and typical relief formation. Regarding metallic alloys, the evolution of topographical formations may indicate the load action lines, the dynamism of the fracture process, during the processing or in use failures. In this work, it was performed the analysis of the relation between the fractal dimension and the stress intensity factor deviation, the relation between the fractal dimension and the crack tip position and also the study of the thickness influence in the fractal dimension values. These studies were performed by means of the topography of the 15-5PH steel fracture surfaces obtained throughout the fatigue crack propagation tests, in accordance with ASTM E647. The fractures investigation was executed using the 3-D reconstruction by extended depth of field method, allowing the possibility to calculate the values of the monofractal dimension (Df), textural dimension (Dt) and structural dimension (Ds), using of the elevation maps generated by the method. The analysis results showed that Ds was sensitive to changes on fracture micromechanisms, once they have increased up to the stage II to stage III transition, appearing a smooth reduction during the crack propagation at the unstable region and, after this, the values turned back to increase when the crack was near to achieve the critical length. It was also observed the Ds and Dt values presented an inverse behavior due the increase of the crack propagation velocity, while Ds raised the Dt values diminished related to the K evolution. Hence, the structural dimension is the responsible to describe the anisotropic behavior of the relief due the stress fields evolution in the crack tip... (Complete abstract click eletronic access below) / Mestre

Orientador: Manoel Cléber de Sampaio Alves / Co-orientador: Carlos Alberto Soufen / Banca: Ivaldo de Domenico Valarelli / Banca: Paulo Donato Frighetto / Resumo: Neste trabalho foi analisada a microestrutura e suas propriedades mecânicas dos pinos de transmissão mecânica das chaves seccionadoras Magrini Galileu, série MSM. O pino de transmissão é produzido em aço inoxidável AISI 420 e tratados termicamente e o pino fusível em latão ASTM C36000, comercialmente conhecido como Latão Corte Livre Americano. Durante a operação da chave seccionadora, pode ocorrer o rompimento do pino fusível e sua substituição passa a ser prioridade deixando para segundo plano a operação em curso realizada pela chave seccionadora. Os referidos pinos fusíveis estão localizados na região superior da chave seccionadora e instalados, portanto, do lado energizado da chave. Sua troca é demorada sendo uma manutenção de alto risco. O objetivo é a troca de posição entre o pinos de transmissão mecânica e o pino fusível, evitando que o técnico de seja exposto ao lado energizado da chave durante a manutenção. As propriedades mecânicas foram estudadas pela caracterização metalográfica, por microscopia óptica e M.E.V. (Microscopia Óptica de Varredura) e as propriedades mecânicas dos pinos foram obtidas por ensaio de tração, cisalhamento e dureza. Os ensaios laboratoriais mostraram que a tensão de cisalhamento do pino fusível de latão ASTM C36000 é 30% da tensão de cisalhamento do pino de transmissão em aço inoxidável AISI 420 endurecido por têmpera. Com esses resultados, a substituição pode ser feita com boa margem de segurança e o equipamento opera corretamente, reduzindo o tempo de desligamento da chave e consequentemente da linha desenergizada / Abstract: This work analyzed the microstructure and mechanical properties of mechanical transmission pins of the switchgear Magrini Gallileo, MSM series. The transmit pin is manufactured of stainless steel AISI 420 and heat-treated and fuse pin in brass ASTM C36000, commercially known as Brass Cut Free American. During operation of the switchegear, there may be disruptionof the fuse pin and its replacement becomes a priority leaving the blackground the ongoing conducted by the switchgear. These fuse pins are located in the upper region of the switchgear and installed therefore the key energized side. The exchange of the seitchgear takes a long time and a high risk maintenance. The goal is to change positions between mechanical transmission pins and the fuse pin, avoiding that the technician be exposed to energized side key during maintenance. The mechanical properties were studied by metallographic characterization by optical microscopy, S.E.M. (Scanning Electron Microscopy) and the pin mechanical properties were obtained by strain, shear and hardness test. The laboratory tests showed that the shear stress of brass ASTM C36000 fuse pin is 30% of the shear pin transmission AISI 420 stainless steel hardened by temper. With these results, the substitution can be made with good safety margin and the equipment operates correctly, reducing the time to switch power off and consequently the e-energized line / Mestre

Orientador: César Renato Foschini / Banca: Luiz Eduardo de Angelo Sanchez / Banca: Carlos Alberto Fortulan / Resumo: A engenharia está presente em diversos segmentos tecnológicos, entre eles, a ciência dos biomateriais. Após a segunda guerra mundial, o desenvolvimento rápido de novos materiais e tecnologias levaram alguns cientistas e cirurgiões a visualizarem aplicações médicas para alguns materiais nobres que se apresentaram altamente eficazes em termos de resistência mecânica e principalmente pela característica inerte apresentada. Para os biomateriais, muitos parâmetros devem ser analisados para assegurar a eficiência do material a ser utilizado, tendo em vista que este estará em contato íntimo com um organismo vivo e esta interação não pode ser prejudicial, tanto para o organismo quanto para o material, o qual se encontrará, muitas vezes, em um ambiente altamente agressivo. Este trabalho teve o objetivo de avaliar experimentalmente algumas propriedades mecânicas analisando representantes das principais classes de metais utilizados em aplicações médicas. Ainda, discorre sobre parâmetros biológicos, químicos e físicos através de estudos realizados por cientistas ao redor do mundo. Os metais analisados experimentalmente foram: titânio comercialmente puro, uma liga de titânio, aços inoxidáveis martensíticos e uma liga a base de cobalto. Tais materiais foram submetidos a ensaios de tração e dureza para análise das propriedades mecânicas correlacionadas. A elevada resistência mecânica da liga a base de cobalto e da liga de titânio puderam ser observadas quando comparadas com os demais materi... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Abstract: Engineering is present in several technology segments, among them, the science of biomaterials. After World War II, the fast development of new materials and technologies has led some scientistics and surgeons to visualize medical applications for some noble materials which appeared highly effective in terms of mechanical strength and especially by inert characteristic presented. For biomaterials, many parameters must be analyzed to ensure the efficiency of the material to be used, given that this will be in close contact with a living organism and this interaction may not be harmful, both for the body and for the material, which will often meet in a highly agressive environment. This work aimed to experimentally evaluate some mechanical properties analyzing representatives of major classes of metals used in medical applications. Besides, it talks about biological, chemical and physical parameters through studies conducted by scientistics around the world. The metals analyzed experimentally were: commercially pure titanium, a titanium alloy, martensitic stainless steel and a cobalt-based alloy. Such materials were subjected to tensile and hardness testing for analysis of correlated mechanical properties. This high strength of cobalt-based alloy and the titanium alloy could be observed when compared to other materials, being up to 73% higher compared to stainless steel and commercially pure titanium. On the other hand, the ductility of the coballt-based alloy is 68% higher when comapred to titanium alloy, being very similar compared to stainless steel and commercially pure titanium. The cobalt-based alloy also showed superior in terms of hardness, being 60% higher than in the titanium alloy, up to 11,7% higher than stainless steel and up to 181% higher than the commercially pure titanium, resulting in an indicative of a higher wear resistance of this alloy when compared to other materials analyzed / Mestre

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.

A operação segura e eficiente de unidades de produção de petróleo e gás depende essencialmente do desempenho de seus dispositivos, componentes e estruturas. Dutos rígidos são importantes componentes utilizados na indústria offshore, comumente empregados como flowlines e risers. Aços ao carbono, como o API 5L X65, são materiais tipicamente utilizados para essas aplicações, devido ao seu baixo custo relativo e disponibilidade. No entanto, para o pré-sal brasileiro, parece improvável o uso desses aços, uma vez que o óleo está contaminado por elevadas concentrações de CO2, o que provoca a corrosão generalizada. Assim, as operadoras no Brasil devem considerar uma solução alternativa, como tubos cladeados ou ligas resistentes à corrosão (CRA). Aços inoxidáveis duplex e superduplex (AISD) surgiram na última década como um material alternativo para ambientes quimicamente agressivos. No entanto, de acordo com estudos recentes, quando catodicamente protegidos contra a corrosão, esses aços são vulneráveis ao trincamento induzido pelo hidrogênio (HISC). O objetivo deste trabalho é avaliar, através de ensaios de tenacidade à fratura, a susceptibilidade ao HISC de amostras do AISD soldadas, utilizando dois níveis diferentes de proteção catódica. Para a avaliação da tenacidade à fratura, decidiu-se utilizar o método de ensaio de step loading, pois esta prática é considerada mais realista já que as amostras são expostas ao hidrogênio durante todo o teste, ao invés de um simples pré-carregamento de hidrogênio como recomendado por alguns procedimentos. Os valores de tenacidade são dados em termos de CTOD e integral J. A tenacidade foi avaliada em termos de iniciação e carga máxima, utilizando corpos de prova do tipo SENB da mecânica da fratura. Os resultados aqui apresentados indicam que os AISD são bastante suscetíveis a HISC, especialmente na zona termicamente afetada, mesmo para potenciais pouco catódicos como -650 mVECS. / The optimized and secure operation of oil and gas floating production units depends essentially on the performance of their devices, components and structures. Rigid pipelines are key equipment used in the offshore industry commonly employed as flowlines and risers. Carbon steel such as API 5L X65 is the material of choice for those applications due to its low relative cost and availability. However, for the Brazilian pre-salt it seems unlikely the use of carbon steels, since the oil is contaminated by high concentrations of CO2, which causes generalized corrosion. Therefore, operators in Brazil should consider an alternative solution, such as lined or cladded pipes as well as corrosion resistant alloys (CRA). Duplex and superduplex stainless steels (SDSS) have emerged in the last decade or so as an alternative material for harsh environments. Nevertheless, according to recent studies, SDSS when cathodically protected against corrosion are prone to hydrogen induced stress cracking (HISC). The aim of this investigation is to evaluate through fracture toughness measurements the susceptibility of welded SDSS samples to HISC for two different levels of cathodic protection. For fracture toughness evaluation, we decided to use the step loading test method, since we understand that this practice is more realistic because samples are exposed to hydrogen during the entire tests instead of simple hydrogen pre-charging as recommended by some procedures. Fracture toughness values are given in terms of both CTOD and J-integral for crack initiation and maximum stress for SENB specimens. The results given here indicated that SDSS are quite susceptible to HISC especially in the heat affect zone even for potentials as negative as -650 mVsce.

Os aços inoxidáveis dúplex (AIDs) exibem uma combinação de propriedades mecânicas e de resistência à corrosão atraente que os destaca entre os demais aços inoxidáveis. Isso ocorre devido a sua microestrutura balanceada, consistindo de ferrita e austenita, e também pela sua composição química específica contendo elementos de liga como cromo e molibdênio. Considerando-se estes fatores positivos, os AIDs são amplamente utilizados nas indústrias de óleo e gás, petroquímica, papel e celulose, e de controle de poluição. A aplicação destas ligas usualmente depende de processos de soldagem, e os ciclos térmicos merecem atenção especial para se evitar alterações microestruturais que comprometam o desempenho mecânico e/ou eletroquímico (fundamentalmente a resistência à corrosão). A soldagem por fricção e mistura mecânica ou Friction Stir Welding é uma técnica de união no estado sólido que pode reduzir defeitos, como trincas, porosidades entre outros, frequentemente encontrados em processos de soldagem que envolvem fusão. Além disso, devido ao menor aporte térmico, os processos de união no estado sólido têm o potencial de minimizar alterações microestruturais, mantendo assim, no caso dos aços AIDs, a morfologia, a distribuição e a proporção das fases ferrita e austenita mais próximas do ideal. O presente estudo empregou o processo de FSW para produzir juntas de topo em chapas com 4 mm de espessura do aço inoxidável dúplex UNS S31803, com ferramenta de PCBN inclinada em 1,5º a uma velocidade rotacional de 500 rpm, força axial de 45 kN, e diferentes velocidades de soldagem. Soldas com penetração completa e livres de defeitos foram consolidadas aplicando velocidades de soldagem de 1, 2 e 3 mm/s, enquanto a velocidade de 4 mm/s resultou em defeitos do tipo vazios na zona de mistura (ZM) no lado de avanço. A caracterização através de microscopia óptica na secção transversal das soldas revelou um refino microestrutural que aumentou os valores de dureza na ZM. A técnica de difração de elétrons retroespalhados (EBSD) mostrou um conteúdo apropriado de ferrita, entre 40 e 60%, para todas as condições de soldagem testadas. Ensaios de tração de amostras transversais das juntas soldadas romperam no material de base (MB) para velocidades de soldagem entre 1 e 3 mm/s, e falharam no local onde existiam vazios para a velocidade de soldagem de 4 mm/s. Além disso, as juntas soldadas apresentaram limite de escoamento e limite de resistência à tração similares ao MB, mas com menor alongamento. As soldas produzidas com velocidade de soldagem de 1 mm/s mostraram indícios de fases intermetálicas, que não comprometeram a resistência mecânica das juntas. Uma correlação entre a história térmica associada ao processo de FSW, a microestrutura produzida e o desempenho mecânico das juntas soldas foi estabelecida. / Duplex stainless steels (DSS) exhibit an attractive combination of mechanical properties and corrosion resistance due to their balanced microstructure consisting of ferrite and austenite, and also their chemical composition containing alloy elements like chromium and molybdenum. Considering these positive factors, DSS are widely used in the oil and gas, petrochemical, pulp and paper, and pollution control industries. The application of these alloys usually depends on welding processes, and the thermal cycles deserve special attention in order to avoid microstructural changes that compromise the mechanical and/or electrochemical performance (fundamentally corrosion resistance). Friction Stir Welding is a solid-state joining technique which can reduce flaws, such as cracks and porosities often found on fusion welding processes. Furthermore, due to the lower heat input, solid-state joining techniques have the potential of minimizing microstructural alterations and maintain, in the case of DSS, morphology, distribution and proportion of the phases ferrite and austenite. The present study used FSW to produce butt joints on 4 mm thick sheets of UNS S31803 DSS, with a PCBN tool tilted 1,5º in a rotational speed of 500 rpm, axial force of 45 kN, and different welding speeds. Full penetration and defect free welds were consolidated applying welding speeds of 1, 2 and 3 mm/s, whereas 4 mm/s resulted in voids inside the stir zone (SZ) in the advancing side. Characterization through optical microscopy on transverse section of the welds revealed a microstructural refinement, which increased the microhardness values on the SZ. Electron backscatter diffraction (EBSD) technique showed a proper ferrite content between 40 and 60% for all the tested welding conditions. Transverse tensile tests of the welded joints failed at the base metal for welding speeds between 1 and 3 mm/s, and failed on the location of the voids defects for welding speed of 4 mm/s. Moreover, the welded joints presented similar yield and tensile strength to the base material and reduced elongation. The welds produced with welding speed of 1 mm/s showed evidences of intermetallic phases, which didn’t compromise the strength of the joints. A correlation between the thermal history associated to the FSW process, the produced microstructure, and the mechanical performance of the welded joints has been established.

Os aços inoxidáveis duplex são materiais altamente utilizados em diversos setores da indústria, e em componentes de alta responsabilidade, como por exemplo, tubulações na indústria de óleo e gás. Por este motivo, o conhecimento do material quanto às fases presentes, suas características mecânicas e seu comportamento em meio corrosivo é de grande importância. Devido ao tempo de uso e temperatura de exposição, o material pode sofrer danos, em decorrência da precipitação de fases intermetálicas, que fragilizam o material, causando perda de suas propriedades. Sendo assim, neste trabalho o aço UNS S 31803 foi analisado como recebido (laminado e solubilizado), e após a precipitação de fases intermetálicas. Para isso, amostras foram tratadas termicamente a 780°C, por diversos tempos, para promover diferentes quantidades de fases intermetálicas em cada amostra. Foram realizadas metalografia, análise em Microscopia Eletrônica de Varredura (EDS e EBSD) e Microscopia de Transmissão. Como técnica de caracterização das fases presentes, foi utilizada a Difração de Raios-X. Com relação às propriedades mecânicas, foi realizado ensaio de tração com as diversas amostras, a fim de analisar o limite de escoamento, limite de resistência e módulo elástico em cada condição de tratamento térmico. Foi realizado ensaio Charpy, obtendo-se os valores de energia absorvida pelo material ao sofrer impacto. O equipamento de ensaio de impacto utilizado é instrumentado e, com isso, valores de KId do material também foram obtidos, demonstrando que na presença das fases intermetálicas ocorre uma grande queda no valor da energia absorvida ao impacto pelo material. O material foi analisado em meio corrosivo contendo 3,5% NaCl, simulando o ambiente marinho, avaliando o comportamento do material nestas condições quando estão presentes as fases intermetálicas. Os resultados mostraram que as fases intermetálicas causam danos nas propriedades mecânicas do material, especialmente na resistência ao impacto, além de causar grande perda na resistência à corrosão do material quando exposto ao meio contendo cloreto (NaCl 3,5%). Além disso, é possível verificar diferentes variações na velocidade sônica do material, conforme a quantidade de fases intermetálicas presentes e a textura apresentada pelo material, sendo o ultrassom uma técnica sensível a esta variação microestrutural. / The duplex stainless steel is a material highly utilized in various industry sectors, in high responsibility components, for example, pipes in the oil and gas industry. For this reason, knowing the material microstructure, their mechanical properties and their behavior in corrosive environment is of great importance. Due to run time and exposure temperature, the material can be damaged as a result of the precipitation of intermetallic phases which weaken the material, causing loss of its properties. Thus, this work has analyzed the UNS S 31803 steel as received (laminate and solubilized) and after the precipitation of intermetallic phases. For this purpose, samples have been heated treated at 780 ° C during different to promote different amounts of intermetallic phases in each sample. Metallography, Scanning Electron Microscopy (EDS and EBSD) and Transmission Electronic Microscopy analysis have been performed. X-ray diffraction has been used as the characterization technique of present phases. With respect to mechanical properties, tensile testing was carried out in order to analyze the yield strength, tensile strength and elastic modulus in each condition of heat treatment. Charpy testing was performed, obtaining the values of absorbed energy by the material during the impact test. The impact tests were carried out in an instrumented equipment, so that KId values of the material were also obtained, demonstrating that there is a big drop in the absorbed energy by the material in the presence of intermetallic phases. The material was analyzed in a corrosive environment containing 3.5% NaCl, in order to simulate the marine conditions by evaluating the material behavior under these circumstances when intermetallic phases are present. The results demonstrate that the intermetallic phases cause decrease of the mechanical properties, especially in impact toughness, and causes loss in corrosion resistance of the material when exposed to environment containing chloride (NaCl 3.5%). Furthermore, it is possible to notice different variations in the sonic velocity of the material according to the amount of intermetallic phases and the texture presented by the material, so that the ultrasound is a sensitive technique to this microstructural variation.