Submitted by WILLIAN ROBERTO VALICELLI SANITÁ null (willian.r.sanita@gmail.com) on 2017-03-17T01:27:33Z No. of bitstreams: 1 API 5L X-70 NdYAG - REV-00.pdf: 14588761 bytes, checksum: 027f498ff74dcf88e5b24148813899ae (MD5) / Approved for entry into archive by Juliano Benedito Ferreira (julianoferreira@reitoria.unesp.br) on 2017-03-21T18:52:02Z (GMT) No. of bitstreams: 1 sanita_wrv_me_ilha.pdf: 14588761 bytes, checksum: 027f498ff74dcf88e5b24148813899ae (MD5) / Made available in DSpace on 2017-03-21T18:52:02Z (GMT). No. of bitstreams: 1 sanita_wrv_me_ilha.pdf: 14588761 bytes, checksum: 027f498ff74dcf88e5b24148813899ae (MD5) Previous issue date: 2017-02-17 / Conduziu-se um estudo da soldagem laser na condição “bead on plate” no aço microligado ARBL API 5L Gr. X70 na forma de chapas com 1,0 x 20 x 120 mm (A x L x P). Realizou-se 12 soldas em atmosfera de gás argônio com fluxo de gás de 15 l/min, diâmetro de feixe de 0,2 mm, ângulo de 90º, taxa de repetição de 9, 8, 7, 6, 5 Hz, velocidade de soldagem de 1 mm/s, profundidades de foco iguais a 0,57 mm abaixo da superfície da peça e energia do pulso (Ep) fixada em 10,0 J. A largura temporal (Lt) foi mantida em 10 ms. O aporte térmico foi variado em 90, 80, 70, 60 e 50 J/ mm. Os resultados foram analisados com base na relação entre potência, geometria do cordão de solda, corrosão, dureza Vickers e microestrutura. Para revelação dos metais de solda utilizou-se reagente Nital 5%. As medidas de geometria (largura e profundidade) dos cordões de solda foram realizadas através de imagens obtidas em câmera digital em um microscópio óptico comum. Foram realizados ensaios de microscopia em microscópio eletrônico de varredura em detector retroespalhado (BSD), afim de verificar com maior clareza as microestruturas das amostras. Para verificação da resistência mecânica foi ensaio de tração nas amostras e no metal de base sem a inserção de entalhe. Para verificação de dureza foram analisados quatro parâmetros sendo eles três linhas horizontais e uma linha vertical no centro do cordão de solda. Para verificação da corrosão foi conduzido ensaio em um potenciostato para ensaio de polarização potenciodinâmica onde foram analisadas as curvas de polarização. Os maiores valores de largura profundidade foram encontrados em maiores valores de potência e largura temporal. As microestruturas das amostras apresentaram formações de ferrita acicular, ferrita alotriomórfica e possíveis elevados teores de martensita no caso das amostras de menor aporte térmico (60 e 50 J/ mm). Todas as amostras apresentaram maior resistência mecânica do que o metal de base, visto que todas romperam no metal de base. Os coeficientes de dureza se mostraram mais elevados para amostras de menor aporte térmico. As resistência de corrosão se mantiveram próximas ao metal base e alguns casos superiores (Ap 70 J/ mm) , visto que provavelmente tenha se formado um filme passivo de óxido após processo de soldagem, resultando em maior resistência. / We carried out a study of laser welding provided "bead on plate" in micro-alloyed steel ARBL API 5L Gr. X70 in the form of plates with 1,0 x 20 x 120 mm (H x W x D). 12 welds was performed in argonic gas flow of 15 l/min, beam diameter 0,2 mm, angle of 90°, repetition rate of 9, 8, 7, 6 and 5 Hz, welding speed of 1 mm/s, gas depths focus equal to 0,57 mm below the surface of the workpiece and the pulse energy (Ep) set at 10,0 J. The time width (Lt) set at 10 ms. The heat input was varied at 90, 80, 70, 60 and 50 J/mm. The results were analyzed based on the relationship between power, weld bead geometry, corrosion, Vickers hardness, chemical analysis and microstructure. For structure revelation of the weld metals used both Nital 5%. Measures of geometry (width and depth) of the weld beads were made using images taken by digital camera on an ordinary optical microscope. Microscopy tests were carried out using a scanning electron microscope in a backscattered detector (BSD), in order to verify with greater clarity the microstructures of the samples. For verification of mechanical strength was tensile test on samples and base metal without notch insertion. For verification of hardness were analyzed four parameters being three horizontal lines and a vertical line in the center of the weld bead. To verify the corrosion, a potentiostat test was conducted for potentiodynamic polarization test where the polarization curves were analyzed. The greatest values of depth width were found in higher values of power and temporal width. The microstructures of the samples showed formations of acicular ferrite, allotriomorphic ferrite and possible high martensite contents in the case of samples with lower heat input (60 and 50 J / mm). All samples showed higher mechanical strength than the base metal, since all of them broke in the base metal. The coefficients of hardness were higher for samples with lower thermal input. The corrosion resistance remained close to the base metal and some higher cases (Ap 70 J / mm), since a passive oxide film probably formed after welding, resulting in higher strength.

Uma das regiões produtoras de petróleo offshore que representa um papel importante na vanguarda dos desafios de extração em altas profundidades é a província do Pré-Sal, situada na costa brasileira, composta por grandes acumulações de óleo leve de excelente qualidade. O óleo proveniente dos poços do Pré-Sal brasileiro contém CO2 dissolvido, e após as separações de óleo e gases liberar o CO2 na atmosfera não condiz com as tentativas da indústria mundial em reduzir a emissão de gases do efeito estufa. Uma alternativa econômica e ecologicamente viável é a injeção do dióxido de carbono nos reservatórios para aumentar o fator de recuperação de óleo e, ao mesmo tempo, garantir a captura e armazenamento geológico deste gás. Caso haja uma descompressão repentina devido a uma falha nas linhas de transporte do CO2, uma abrupta redução de temperatura é observada nas paredes do vaso próximas ao vazamento. Uma vez que diretrizes de projeto indicam a utilização de materiais com boa tenacidade em baixas temperaturas, a utilização de aços ligados ao níquel se faz uma boa alternativa no transporte de CO2. O presente estudo visa avaliar a influência do tratamento térmico de têmpera e revenido na tenacidade à fratura de aços ligados ao níquel, conhecidos como 5,5Ni e 9Ni, em temperatura ambiente e também a -100 °C, bem como avaliar a ação do hidrogênio nestes aços quando em baixa temperatura. Foram utilizados corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura sem e com tratamento térmico. Foi possível observar que os tratamentos térmicos de têmpera e revenido foram muito eficientes para manter a tenacidade original do aço 5,5Ni na temperatura de -100 °C. De fato, na condição de bruto de laminação, os valores de CTOD para esse aço nessa temperatura foram muito inferiores daqueles encontrados na temperatura ambiente, indicando que esse material experimenta uma transição muito importante do comportamento em fratura em baixas temperaturas. Já o aço 9Ni sem tratamentos térmicos apresentou valores praticamente constantes de CTOD nas condições de ensaio, com um leve aumento nos valores médios após a têmpera e revenido, principalmente em baixa temperatura. Não foi verificada grande influência do carregamento de hidrogênio nos resultados da tenacidade à fratura dos aços 5,5Ni e 9Ni na temperatura de -100 °C, uma vez que os valores de CTOD nestas condições apresentaram uma leve redução em relação aos valores para os aços sem hidrogenação e ensaiados na temperatura de -100 °C. / One of the regions offshore where the oil production performs an important role in the forefront of the challenges in deep-water extractions is the Pre-salt region, located in Brazilian coast, containing big concentrations of light oil with an excellent quality. The oil from Brazilian Pre-salt oilfields contains dissolved CO2, and after the oil and gases separation, simply release the CO2 in the atmosphere does not match the efforts of the global industries to reduce the greenhouse gases emissions. A viable economic and ecological alternative is the carbon dioxide injection into the reservoirs to enhance the oil recovery factor, meanwhile ensuring geological capture and storage of that gas. In case of a suddenly depressurization in the CO2 pipelines, a temperature drop is observed in the walls near the leakage. Since project guidelines indicates the use of materials with good low temperature toughness, the use of nickel alloyed steels are a good alternative for the CO2 transportation. This work aims to evaluate the influence of the heat treatment on fracture toughness of nickel alloyed steels, nominated 5.5Ni and 9Ni, at room temperature and also at -100 °C, as well as evaluating the hydrogen effect on fracture toughness of these steels in low temperature. SE(B) fracture mechanic samples were evaluated with and without quench and temper heat treatments. It was possible to observe that the quench and temper heat treatments were so much efficient to maintain the original toughness of 5.5Ni steel at temperature of -100 °C. Indeed, in as rolled condition, CTOD values for this steel at that temperature were much lower than those found at room temperature, indicating that this material faces a very important transition in fracture behavior at low temperatures. 9Ni steel without heat treatments showed CTOD values practically constants for the tests conditions, barely increasing the medium CTOD values after the quench and temper, mainly at low temperature. A major influence of hydrogen charging on fracture toughness of 5.5Ni and 9Ni steel at -100 °C temperature was not observed, since the CTOD values on these conditions showed a slightly reduction when related to values calculated for steels with no hydrogen charging and tested in temperature of -100 °C.

Orientador: Vicente Afonso Ventrella / Resumo: We carried out a study of laser welding provided "bead on plate" in micro-alloyed steel ARBL API 5L Gr. X70 in the form of plates with 1,0 x 20 x 120 mm (H x W x D). 12 welds was performed in argonic gas flow of 15 l/min, beam diameter 0,2 mm, angle of 90°, repetition rate of 9, 8, 7, 6 and 5 Hz, welding speed of 1 mm/s, gas depths focus equal to 0,57 mm below the surface of the workpiece and the pulse energy (Ep) set at 10,0 J. The time width (Lt) set at 10 ms. The heat input was varied at 90, 80, 70, 60 and 50 J/mm. The results were analyzed based on the relationship between power, weld bead geometry, corrosion, Vickers hardness, chemical analysis and microstructure. For structure revelation of the weld metals used both Nital 5%. Measures of geometry (width and depth) of the weld beads were made using images taken by digital camera on an ordinary optical microscope. Microscopy tests were carried out using a scanning electron microscope in a backscattered detector (BSD), in order to verify with greater clarity the microstructures of the samples. For verification of mechanical strength was tensile test on samples and base metal without notch insertion. For verification of hardness were analyzed four parameters being three horizontal lines and a vertical line in the center of the weld bead. To verify the corrosion, a potentiostat test was conducted for potentiodynamic polarization test where the polarization curves were analyzed. The greatest values of depth width were found i... (Resumo completo, clicar acesso eletrônico abaixo) / Mestre

Uma das regiões produtoras de petróleo offshore que representa um papel importante na vanguarda dos desafios de extração em altas profundidades é a província do Pré-Sal, situada na costa brasileira, composta por grandes acumulações de óleo leve de excelente qualidade. O óleo proveniente dos poços do Pré-Sal brasileiro contém CO2 dissolvido, e após as separações de óleo e gases liberar o CO2 na atmosfera não condiz com as tentativas da indústria mundial em reduzir a emissão de gases do efeito estufa. Uma alternativa econômica e ecologicamente viável é a injeção do dióxido de carbono nos reservatórios para aumentar o fator de recuperação de óleo e, ao mesmo tempo, garantir a captura e armazenamento geológico deste gás. Caso haja uma descompressão repentina devido a uma falha nas linhas de transporte do CO2, uma abrupta redução de temperatura é observada nas paredes do vaso próximas ao vazamento. Uma vez que diretrizes de projeto indicam a utilização de materiais com boa tenacidade em baixas temperaturas, a utilização de aços ligados ao níquel se faz uma boa alternativa no transporte de CO2. O presente estudo visa avaliar a influência do tratamento térmico de têmpera e revenido na tenacidade à fratura de aços ligados ao níquel, conhecidos como 5,5Ni e 9Ni, em temperatura ambiente e também a -100 °C, bem como avaliar a ação do hidrogênio nestes aços quando em baixa temperatura. Foram utilizados corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura sem e com tratamento térmico. Foi possível observar que os tratamentos térmicos de têmpera e revenido foram muito eficientes para manter a tenacidade original do aço 5,5Ni na temperatura de -100 °C. De fato, na condição de bruto de laminação, os valores de CTOD para esse aço nessa temperatura foram muito inferiores daqueles encontrados na temperatura ambiente, indicando que esse material experimenta uma transição muito importante do comportamento em fratura em baixas temperaturas. Já o aço 9Ni sem tratamentos térmicos apresentou valores praticamente constantes de CTOD nas condições de ensaio, com um leve aumento nos valores médios após a têmpera e revenido, principalmente em baixa temperatura. Não foi verificada grande influência do carregamento de hidrogênio nos resultados da tenacidade à fratura dos aços 5,5Ni e 9Ni na temperatura de -100 °C, uma vez que os valores de CTOD nestas condições apresentaram uma leve redução em relação aos valores para os aços sem hidrogenação e ensaiados na temperatura de -100 °C. / One of the regions offshore where the oil production performs an important role in the forefront of the challenges in deep-water extractions is the Pre-salt region, located in Brazilian coast, containing big concentrations of light oil with an excellent quality. The oil from Brazilian Pre-salt oilfields contains dissolved CO2, and after the oil and gases separation, simply release the CO2 in the atmosphere does not match the efforts of the global industries to reduce the greenhouse gases emissions. A viable economic and ecological alternative is the carbon dioxide injection into the reservoirs to enhance the oil recovery factor, meanwhile ensuring geological capture and storage of that gas. In case of a suddenly depressurization in the CO2 pipelines, a temperature drop is observed in the walls near the leakage. Since project guidelines indicates the use of materials with good low temperature toughness, the use of nickel alloyed steels are a good alternative for the CO2 transportation. This work aims to evaluate the influence of the heat treatment on fracture toughness of nickel alloyed steels, nominated 5.5Ni and 9Ni, at room temperature and also at -100 °C, as well as evaluating the hydrogen effect on fracture toughness of these steels in low temperature. SE(B) fracture mechanic samples were evaluated with and without quench and temper heat treatments. It was possible to observe that the quench and temper heat treatments were so much efficient to maintain the original toughness of 5.5Ni steel at temperature of -100 °C. Indeed, in as rolled condition, CTOD values for this steel at that temperature were much lower than those found at room temperature, indicating that this material faces a very important transition in fracture behavior at low temperatures. 9Ni steel without heat treatments showed CTOD values practically constants for the tests conditions, barely increasing the medium CTOD values after the quench and temper, mainly at low temperature. A major influence of hydrogen charging on fracture toughness of 5.5Ni and 9Ni steel at -100 °C temperature was not observed, since the CTOD values on these conditions showed a slightly reduction when related to values calculated for steels with no hydrogen charging and tested in temperature of -100 °C.

Uma das regiões produtoras de petróleo offshore que representa um papel importante na vanguarda dos desafios de extração em altas profundidades é a província do Pré-Sal, situada na costa brasileira, composta por grandes acumulações de óleo leve de excelente qualidade. O óleo proveniente dos poços do Pré-Sal brasileiro contém CO2 dissolvido, e após as separações de óleo e gases liberar o CO2 na atmosfera não condiz com as tentativas da indústria mundial em reduzir a emissão de gases do efeito estufa. Uma alternativa econômica e ecologicamente viável é a injeção do dióxido de carbono nos reservatórios para aumentar o fator de recuperação de óleo e, ao mesmo tempo, garantir a captura e armazenamento geológico deste gás. Caso haja uma descompressão repentina devido a uma falha nas linhas de transporte do CO2, uma abrupta redução de temperatura é observada nas paredes do vaso próximas ao vazamento. Uma vez que diretrizes de projeto indicam a utilização de materiais com boa tenacidade em baixas temperaturas, a utilização de aços ligados ao níquel se faz uma boa alternativa no transporte de CO2. O presente estudo visa avaliar a influência do tratamento térmico de têmpera e revenido na tenacidade à fratura de aços ligados ao níquel, conhecidos como 5,5Ni e 9Ni, em temperatura ambiente e também a -100 °C, bem como avaliar a ação do hidrogênio nestes aços quando em baixa temperatura. Foram utilizados corpos de prova do tipo SE(B) da mecânica da fratura sem e com tratamento térmico. Foi possível observar que os tratamentos térmicos de têmpera e revenido foram muito eficientes para manter a tenacidade original do aço 5,5Ni na temperatura de -100 °C. De fato, na condição de bruto de laminação, os valores de CTOD para esse aço nessa temperatura foram muito inferiores daqueles encontrados na temperatura ambiente, indicando que esse material experimenta uma transição muito importante do comportamento em fratura em baixas temperaturas. Já o aço 9Ni sem tratamentos térmicos apresentou valores praticamente constantes de CTOD nas condições de ensaio, com um leve aumento nos valores médios após a têmpera e revenido, principalmente em baixa temperatura. Não foi verificada grande influência do carregamento de hidrogênio nos resultados da tenacidade à fratura dos aços 5,5Ni e 9Ni na temperatura de -100 °C, uma vez que os valores de CTOD nestas condições apresentaram uma leve redução em relação aos valores para os aços sem hidrogenação e ensaiados na temperatura de -100 °C. / One of the regions offshore where the oil production performs an important role in the forefront of the challenges in deep-water extractions is the Pre-salt region, located in Brazilian coast, containing big concentrations of light oil with an excellent quality. The oil from Brazilian Pre-salt oilfields contains dissolved CO2, and after the oil and gases separation, simply release the CO2 in the atmosphere does not match the efforts of the global industries to reduce the greenhouse gases emissions. A viable economic and ecological alternative is the carbon dioxide injection into the reservoirs to enhance the oil recovery factor, meanwhile ensuring geological capture and storage of that gas. In case of a suddenly depressurization in the CO2 pipelines, a temperature drop is observed in the walls near the leakage. Since project guidelines indicates the use of materials with good low temperature toughness, the use of nickel alloyed steels are a good alternative for the CO2 transportation. This work aims to evaluate the influence of the heat treatment on fracture toughness of nickel alloyed steels, nominated 5.5Ni and 9Ni, at room temperature and also at -100 °C, as well as evaluating the hydrogen effect on fracture toughness of these steels in low temperature. SE(B) fracture mechanic samples were evaluated with and without quench and temper heat treatments. It was possible to observe that the quench and temper heat treatments were so much efficient to maintain the original toughness of 5.5Ni steel at temperature of -100 °C. Indeed, in as rolled condition, CTOD values for this steel at that temperature were much lower than those found at room temperature, indicating that this material faces a very important transition in fracture behavior at low temperatures. 9Ni steel without heat treatments showed CTOD values practically constants for the tests conditions, barely increasing the medium CTOD values after the quench and temper, mainly at low temperature. A major influence of hydrogen charging on fracture toughness of 5.5Ni and 9Ni steel at -100 °C temperature was not observed, since the CTOD values on these conditions showed a slightly reduction when related to values calculated for steels with no hydrogen charging and tested in temperature of -100 °C.