CoordenaÃÃo de AperfeiÃoamento de Pessoal de NÃvel Superior / Uma liga metÃlica que vem apresentando um desempenho satisfatÃrio em ambientes de maior agressividade à o aÃo inoxidÃvel super duplex. Esse tipo de aÃo possui boas propriedades de resistÃncia mecÃnica, resistÃncia à corrosÃo e tenacidade ao impacto. Mesmo apresentando desempenho satisfatÃrio, esses aÃos podem apresentar problemas de corrosÃo quando sofrem algum tratamento tÃrmico devido à precipitaÃÃo de uma fase deletÃria chamada de alfa linha (â), a qual precipita em temperaturas entre 300 ⁰C e 550 ⁰C e pode ocasionar uma diminuiÃÃo da resistÃncia à corrosÃo e tenacidade do material. Portanto, o objetivo deste trabalho à avaliar a resistÃncia à corrosÃo dos aÃos inoxidÃveis super duplex fundidos de grau 5A e 6A apÃs sofrerem tratamento tÃrmico a 475 ⁰C. O grau 6A se difere do 5A pela presenÃa de cobre e tungstÃnio na sua composiÃÃo quÃmica. A resistÃncia à corrosÃo dos corpos de prova foi avaliada por meio das seguintes tÃcnicas eletroquÃmicas: monitoramento do potencial de circuito aberto, polarizaÃÃo anÃdica, polarizaÃÃo cÃclica, espectroscopia de impedÃncia eletroquÃmica e temperatura crÃtica de pite. Foi realizada a caraterizaÃÃo microestrutural dos materiais, onde foi possÃvel observar sua estrutura bifÃsica composta por uma matriz ferrÃtica e ilhas de austenita em proporÃÃes coerentes. O ensaio de dureza Brinell mostrou que a dureza aumenta nas primeiras horas de tratamento tÃrmico e, depois, hà uma diminuiÃÃo nessa taxa de aumento da dureza. Os resultados eletroquÃmicos indicaram que, para os dois tipos de aÃo estudados, as amostras com 10 horas de tratamento tÃrmico apresentaram uma maior resistÃncia à corrosÃo.

[pt] A redução de espessura de parede de dutos, causada por corrosão, é um dos defeitos que mais afetam a integridade dos mesmos. Este defeito pode ocorrer no metal base, nas soldas longitudinais e circunferenciais. Com a expansão do número de dutos rígidos instalados no fundo do mar e o avançado tempo de uso, a indústria de petróleo tem desenvolvido diversas ferramentas de reparo desses dutos, sem comprometer a segurança e a perda da produção. O objetivo preliminar desse trabalho foi o estudo e a geração de modelos computacionais, os quais uma vez parametrizados, possam servir como ferramenta para análise de conexões de reparo de dutos submarinos. No decorrer desse estudo, sobre dois tipos de conexões de reparo, foi percebido que o comportamento na falha, descrito pelos modelos numéricos das mesmas, possui detalhes que precisavam ser esclarecidos em complementação ao programa experimental adotado (Alves,1995). Uma fase dessa pesquisa constou o trabalho de laboratório no qual repetiu-se a confecção da mistura de resina epóxi e cimento, segundo as referencias adotadas no programa experimental de Alves e realizaram-se ensaios de compressão em corpos-de-prova cilíndricos moldados com essa mistura visando o levantamento de curva tensão versus deformação e determinação do coeficiente de Poisson. Outra fase dessa pesquisa foi a consulta de diversos outros trabalhos que indicassem o comportamento dessa mistura, quando submetida à compressão. Por fim, foram gerados modelos analíticos e numéricos da conexão de reparo. Seus resultados foram comparados com os resultados obtidos no programa experimental de Alves. Com base nessa comparação foram levantadas as discrepâncias dos resultados, bem como as possíveis causas dessas discrepâncias e suas possíveis razões e sugestões para se alcançar o objetivo inicial foram indicadas. / [en] The reduction of pipeline wall thickness caused by corrosion is one of the defects that more affect pipeline structural integrity. These defects can take place in the metal base, in the longitudinal and circumferential welding. With the expansion of the rigid submarine pipelines mesh already installed and considering the advanced time of using, the oil industry has been developing several tools for pipeline repair without compromising the safety and avoiding production stops. The preliminary objective of this work was the study and the generation of computer models, which once parameter, they could be a tool for analyze the repair connection of submarine pipeline. During this study, about two types of repair connection, it was realized that the behaviour at failure described by the connection numerical models has details which needed to be explained in addition to the considered experimental program (Alves). One phase of this research was the laboratory works in which it was possible to repeat the mixture of epoxi resin and cement, according to the references adopted in the experimental program (Alves). Compression test were conducted on cylindrical specimens made of this mixture for determining the stress-strain curve and the Poisson coefficient. Another phase of this research was the consulting of other works which could indicate the expected behaviour of the mixture subjected to the compression load. Finally, analytical and numerical models of repair connection were generated the results were compared with those obtained on experimental program (Alves) Based on comparison, discrepancies were detected as well as they possible causes. Suggestions to obtain the initial objective were indicated.

Biomateriais metálicos devem apresentar uma combinação de propriedades como resistência à corrosão, biocompatibilidade e resistência mecânica. Os aços inoxidáveis austeníticos, especialmente do tipo AISI 316L, aliam estas propriedades com a possibilidade de fabricação a um baixo custo. No entanto, são susceptíveis à corrosão nos fluidos fisiológicos e seus produtos de corrosão podem causar reações alérgicas ou infecciosas nos tecidos vizinhos ao implante. No presente trabalho, a aplicação de revestimentos obtidos por processos de deposição física de vapor (PVD) sobre um aço inoxidável austenítico do tipo AISI 316L foi realizada a fim de aumentar sua resistência à corrosão e biocompatibilidade. Os filmes depositados foram de nitreto de titânio (TiN), carbonitreto de titânio (TiCN) e de carbono tipo diamante (DLC). Estes materiais têm alta dureza e resistência ao desgaste, além de biocompatibilidade intrínseca, características altamente desejáveis para aplicações biomédicas. A caracterização do comportamento eletroquímico do aço com os três tipos de revestimentos mostrou que a presença de defeitos na superfície das camadas depositadas exerce uma influência negativa sobre a resistência à corrosão do substrato. A presença dos defeitos foi evidenciada por microscopia eletrônica de varredura. Foi proposto um mecanismo, com base nos dados obtidos por espectroscopia de impedância eletroquímica, para explicar a evolução do comportamento eletroquímico do aço com os diferentes revestimentos ao longo do tempo de imersão. Foram também empregados dois tratamentos de passivação da superfície do aço em soluções de ácido sulfúrico e ácido nítrico, a fim de aumentar a resistência à corrosão do substrato. Os resultados indicaram que os tratamentos utilizados não foram eficientes para melhorar esta característica, mas podem ser modificados visando um desempenho superior. As propriedades eletrônicas dos filmes passivos formados, tanto sobre o aço sem tratamento de passivação como sobre o aço passivado, foram estudadas utilizando a abordagem de Mott-Schottky. Os filmes apresentaram um caráter duplex, mostrando comportamento de um semicondutor altamente dopado acima e abaixo do potencial de banda plana. A concentração de dopantes no filme passivo foi associada à resistência à corrosão do material. Os três revestimentos PVD investigados apresentaram comportamento não citotóxico. Considerando a diminuição do coeficiente de atrito do aço 316L, os revestimentos de TiCN e o DLC foram os mais eficientes. Estas características, aliadas ao fator custo, sugerem que a aplicação comercial destes materiais sobre implantes ortopédicos pode ser viável. No entanto, a resistência à corrosão, conforme a avaliação realizada no presente estudo, não foi adequada quando comparada ao desempenho do aço sem nenhum tipo de revestimento. Ao final do texto, são apresentadas algumas sugestões a fim de conseguir um desempenho superior para a capacidade protetora dos revestimentos PVD. / Metallic biomaterials must present a combination of properties such as corrosion resistance, biocompatibility and mechanical resistance. Austenitic stainless steels, especially AISI 316L combine these properties with the easy of fabrication at low cost. However, they are prone to corrosion in physiological solutions. Furthermore, their corrosion products may lead to infectious ou allergenic reactions in the tissues around the implant device. In the present work, coatings produced by physical vapour deposition (PVD) methods have been applied on the surface of a 316L stainless steel to increase its corrosion resistance and biocompatibility. Three thin films were tested: titanium nitride (TiN), titanium carbonitride (TiCN) and diamond-like carbon (DLC). These materials present high hardness, wear resistance and intrinsic biocompatibility that are key features when considering biomedical applications. The characterization of the electrochemical behavior of the stainless steel coated with the three different films showed that the presence of surface defects are deleterious to the corrosion resistance of the substrate. These defects were observed using scanning electron microscopy. The evolution of the electrochemical behavior of the coated steel was explained through a mechanism based on the experimental results obtained using electrochemical impedance spectroscopy. Two different passivation treatments were carried out on the stainless steel surface, either in sulfuric or nitric acid solutions, to increase its corrosion resistance. The results suggested que these treatments were not efficient, but may be modified to improve its performance. The electronic properties of the passive films of the non-passivated and passivated stainless steel were studied using the Mott-Schottky approach. The films presented a duplex character. Below the flatband potential the behavior is typical of a highly doped type-p semiconductor. Above the flatband potential is typical of a highly doped type-n semiconductor. The doping concentration in the passive film was determined and associated with the corrosion resistance of the substrate. All PVD coatings investigated showed non-cytotoxic behavior. DLC and TiCN coatings decreased the friction coefficient of the stainless steel substrate. These properties allied with the stainless steel low cost recommend their commercial use for implants materials purposes. Nevertheless the corrosion resistance presented by the coated-steel was inferior to that of the bare steel and should be improved. At the end of the present text, some suggestions are proposed in order to improve the corrosion protection performance of the PVD coatings.

Nenhuma / A liga 800GN (grau nuclear) é um material utilizado na fabricação de geradores de vapor para reatores de água pressurizada (PWR) de usinas nucleares devido à sua elevada resistência à corrosão. A resistência à corrosão da liga 800GN é devida ao caráter protetor da película de óxido formada na superfície do tubo em contato com a água pressurizada à alta temperatura. No entanto, a corrosão tem sido a principal causa de falhas nos tubos dos geradores de vapor de usinas nucleares. Os problemas gerados pela corrosão têm sido atribuídos a condições e excursões da química da água do circuito secundário, muitos dos quais resultantes da entrada de água de refrigeração do condensador no circuito secundário. A experiência adquirida em diferentes centrais nucleares mostra que a composição química da água tem um papel importante na manutenção da integridade da película protetora de óxido formada na superfície do tubo. Neste trabalho foi avaliada a resistência à corrosão por pites de tubos da liga 800GN, em meio similar ao do circuito secundário de um reator PWR contendo teores de contaminação por íons cloreto de 250 ppb, 1 ppm, 5 ppm, 10 ppm e 50 ppm. A susceptibilidade dos tubos de liga 800GN ao processo de corrosão por pites foi avaliada em célula eletroquímica à temperatura de 80 C e em autoclave à temperatura de 250 oC, empregando-se a técnica eletroquímica de polarização anódica potenciodinâmica cíclica. A observação da morfologia da superfície das amostras após os ensaios eletroquímicos foi realizada por meio de microscopia ótica e microscopia eletrônica por varredura e microanálise por EDS (Energy Dispersive Spectrometry). A 80 C, a liga 800GN apresentou resistência à corrosão por pites, mesmo quando concentrações 5 ppm de Cl- foram adicionadas ao meio similar ao do ambiente secundário de um reator PWR. Corrosão por pites foi observada somente com a adição de 10 e 50 ppm de Cl-. Os ensaios eletroquímicos a 250 C mostraram que na condição normal de operação de um reator PWR e com a adição de 250 ppb de íons cloreto a liga 800GN exibiu elevada resistência à corrosão por pites, não ocorrendo nenhuma modificação na superfície do material. No entanto, ficou evidenciado que com a adição de 1 ppm de cloreto ao meio PWR iniciou-se uma modificação no filme passivo formado na superfície da liga 800GN.

[pt] A seleção de materiais para o transporte de óleo e gás não é feita pela sua resistência à corrosão, mas sim pelas suas boas propriedades mecânicas, facilidade de fabricação e baixos custos. Devido às taxas de perda de material, causado pela corrosão interna, existe necessidade em se conhecer o comportamento dos aços de mais alta resistência, utilizados especialmente em gasodutos e oleodutos tais como API 5L X70 e API 5L X80. Um dos elementos responsáveis pela corrosão interna é o dióxido de carbono (CO2). O principal produto de corrosão da reação deste gás com o aço é um precipitado de carbonato de ferro que em determinada temperatura se acredita poder retardar o processo de corrosão, agindo como uma barreira à difusão das espécies. Neste trabalho foi estudado o comportamento destes aços numa solução de 1% NaCl contendo CO2, e a estabilidade do filme formado (FeCO3) à diferentes temperaturas. Técnicas de análise eletroquímicas como: curvas de polarização, resistência à polarização linear e de impedância eletroquímica foram usadas para estudar a formação do filme de carbonato de ferro sobre a superfície dos aços. O filme também foi observado e caracterizado por microscópio eletrônico de varredura (MEV) e difração de raios-X. / [en] The selection of materials for the transport of oil and gas, is not always made sufficiently emphasizing corrosion resistance, but rather good mechanical properties, ease of fabrication and low cost. Due to the material loss rates resulting from internal corrosion, it becomes necessary to thoroughly characterize the behaviour of the high strength steels which are used for oil and gas pipelines, such as API 5L X70 and API 5L X80. One the contributing factors responsible for internal corrosion is carbon dioxide (CO2). The main corrosion product resulting from the action of this gas, in solution, on the steel is an iron carbonate precipitate which is believed to retard further corrosion at some temperatures, acting as a diffusion barrier to the chemical species involved. The current work studies the behaviour of the above steels in a 1% NaCl solution containing CO2, and the stability of the FeCO3 film formed at different temperatures. Electrochemical analysis techniques, such as polarization curves, linear polarization resistance and impedance measurements were used to study the formation of the iron carbonate film on the surface of the steels. The film was also observed and characterized by scanning electron microscopy (SEM) and X-ray diffraction (XRD).

Dissertação (Mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro de Ciências Físicas e Matemáticas. / Made available in DSpace on 2012-10-17T05:08:41Z (GMT). No. of bitstreams: 0Bitstream added on 2016-01-09T00:52:40Z : No. of bitstreams: 1 147511.pdf: 17268276 bytes, checksum: 65debb5f710d27789f5c3a3e1c3f53e7 (MD5)

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Metrologia Científica e Industrial. / Made available in DSpace on 2012-10-22T20:23:14Z (GMT). No. of bitstreams: 1 228309.pdf: 9183690 bytes, checksum: 43e6f8e60327d0c8a47ca7cb504846df (MD5) / Devido à natureza dos ambientes encontrados na indústria do petróleo, os dutos de transporte estão sujeitos à corrosão e perda de integridade. Para evitar o problema, estes podem ser revestidos com materiais compostos que fornecem resistência à corrosão e, opcionalmente, reforço estrutural. Apesar da proteção contra corrosão dada pelos revestimentos, após a sua aplicação não é mais possível a inspeção visual da superfície metálica do duto. É por isso que é muito importante garantir uma perfeita adesão entre o revestimento e a superfície do duto para garantir a qualidade do revestimento. Este trabalho trata da utilização da técnica óptica de shearography para a detecção e localização destas falhas de adesão. Esta técnica é do tipo não-destrutiva e consiste na análise das imagens resultantes da interferência entre regiões vizinhas da superfície inspecionada iluminada por laser, medindo o campo de deformações do objeto. Essa é a sua principal vantagem em relação a outras técnicas ópticas que medem apenas o campo de deslocamentos. Sendo assim, a shearography é mais sensível a variações no campo de deformações (e conseqüentemente à detecção de falhas) e menos sensível a deslocamentos de corpo rígido. Essa vantagem a torna mais adequada à utilização em campo sem a necessidade de equipamentos para isolação de calor e vibrações. Para a medição do campo de deformações, são obtidas imagens do objeto em dois estados diferentes de carregamento, que por sua vez aqui é aplicado utilizando três métodos: carga mecânica, vácuo e aquecimento localizado. O objetivo final do trabalho é desenvolver um protótipo capaz de detectar um conjunto de falhas artificiais especialmente construídas para este trabalho e validar a aplicabilidade da técnica na detecção destas falhas de adesão. Due to the nature of the environments found in the oil industry, oil and gas pipes are subject to corrosion and integrity loss. To avoid this problem these pipes can be coated with composite materials, providing them corrosion protection and, optionally, structural reinforcements. Despite the corrosion protection that should be given by the composite coatings, after they are applied it is not possible to visual inspect their metallic surface anymore. It is why it is very important to guarantee perfect adhesion between coating and pipe to guarantee the quality of the coating. This work is about the use of the optical technique called shearography to detect and locate these adhesion defects. It is a non-destructive form of inspection and consists in comparing two images resulting from the interference between neighbor areas from the surface illuminated by a laser, measuring the stress field of the object. This is its main advantage in comparison to other optical techniques who measure only the displacement field. In this way, the shearography is more sensitive to the stress field variations (and consequently to the defects detection) and less sensitive to rigid body motions. This advantage turns it more adequate to be used in the field without equipment to isolate vibrations and heat. To measure the stress field, two pictures of the object are taken in two distinct loading states. The loading is here applied to the pipe using three methods: mechanical stress, surface vacuum and heating. The main purpose of this work is to develop a prototype which is capable of detecting a series of adhesion defects specifically built and validate the applicability of shearography in detecting this special kind of adhesion defects.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais. / Made available in DSpace on 2012-10-24T01:03:32Z (GMT). No. of bitstreams: 1 258453.pdf: 1262099 bytes, checksum: ff7bbab2ddd60f52c2cfaea9e6ce433a (MD5) / Durante os sucessivos ciclos de uma turbina a vapor, se concentram na superfície das palhetas e rotores, impurezas como, por exemplo, os íons sódio, sulfato, fosfato, cálcio e cloreto. Em vista da ação deletéria que esses íons causam sobre o sistema, o controle da qualidade da água deve ser minucioso, pois mesmo a presença de impurezas em níveis de ppb, quando associadas aos concentradores de tensões, provoca trincas que podem se propagar e levar à fratura do material, por meio do processo de corrosão-fadiga. As falhas dos componentes da turbina geram prejuízos e aumento nos custos de manutenção, além da perda da confiabilidade do equipamento. Neste estudo foram coletadas amostras de vapor no ponto de entrada na turbina de baixa pressão de uma usina termoelétrica e do condensado polido, em períodos de operação normal e partida da máquina. As amostras foram analisadas por meio de cromatografia iônica, com sensibilidade em níveis de ppb, possibilitando verificar a qualidade da água. Além disso, foram instalados filtros coletores de depósitos de impurezas do vapor, que posteriormente foram analisados por MEV/EDX, fornecendo mais subsídios para correlacionar os resultados das análises, possibilitando o monitoramento da qualidade da água e dos processos corrosivos no ciclo de vapor. Estudos com eletrodos rotativos de AISI 403 formando menisco em meios de alta concentração salina, com e sem proteção de esmalte, foram realizados visando obter condições semelhantes à do condensado nas palhetas (NaCl 25%). Estes estudos foram feitos com auxílio das técnicas de Polarização Eletroquímica, Tafel e Espectroscopia de Impedância Eletroquímica e mostraram que em eletrodos mergulhados e com formação de menisco, a utilização do esmalte nas amostras de AISI 403 foi eficiente na delimitação da área estudada, apresentando menor taxa de corrosão em relação às amostras não esmaltadas, apenas em alguns casos. Da mesma forma, o estudo com eletrodos rotativos, nem sempre apresentou a maior taxa de corrosão. No entanto, a técnica de Polarização Potenciodinâmica demonstrou a agressividade da solução de NaCl 25% ao aço AISI 403.

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / Com o objetivo de investigar a influência que o molibdênio exerce nas propriedades das camadas passivas das armaduras de aços austeníticos, barras redondas dos aços UNS S30400 e 31600 foram submetidas à ação de soluções que simulam as que são encontradas nos poros de concreto. Para caracterizar o efeito do molibdênio na resistência daqueles aços à corrosão por pites, foram conduzidos ensaios de circuito aberto, polarização anódica, espectroscopia de impedância eletroquímica, análise de Mott-Schottky, tração em baixa taxa de deformação e análise das superfícies por microscopias óptica e eletrônica de varredura. Os resultados obtidos demonstram que, de uma forma geral, o aço UNS S30400 (sem molibdênio) apresentou maior resistência à corrosão localizada que o UNS S31600 (2% de Mo) nas soluções alcalinas cloretadas naturalmente aeradas, comportamento este inverso ao que se observa nos mesmos materiais quando submetidos a soluções cloretadas neutras ou ácidas. / Aiming to investigate the influence that molybdenum has on properties of passive layers of austenitic steels, round bars of UNS S30400 and S31600 steels were subjected to the action of solutions that simulate those found in the concrete pores. To characterize the effect of molybdenum on the resistance of those steels to pitting corrosion, tests were conducted in open circuit, anodic polarization curves, electrochemical impedance spectroscopy, Mott- Schottky analysis, slow strain rate test and surface analysis by optical microscopy and scanning electron microscopy. The obtained results showed that, grosso modo, the stainless steel UNS S30400 (Mo free) has higher corrosion resistance than UNS S31600 (2% Mo) in naturally aerated alkaline solutions containing chloride ions, which characterizes an inverse behaviour in relation to the same materiais in neutral or acidic solutions.

Dissertação (mestrado) - Universidade Federal de Santa Catarina, Centro Tecnológico. Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia dos Materiais. / Made available in DSpace on 2013-07-16T00:34:30Z (GMT). No. of bitstreams: 1 229501.pdf: 3015107 bytes, checksum: 0b2e306ad09f5a52efabec0f7d645256 (MD5) / A utilizacao de metais ou ligas metalicas para o tratamento endovascular de arteriopatias requer condicoes estruturais e superficiais que propiciem funcionalidade e biocompatibilidade. A liga de NiTi pode atender a estes requisitos atraves de tratamentos termicos adequados e que resultem em propriedades mecanicas favoraveis a aplicacao e, resistencia a corrosao elevada. Atraves deste trabalho, procurou-se definir a condicao de tratamento termico ideal para se obter fios de NiTi superelasticos e com boas condicoes superficiais. Essas propriedades foram avaliadas atraves de ensaios mecanicos e eletroquimicos in vitro por meio de analise de variancia e teste t de Student. Para os ensaios in vivo foi validado um metodo de aquisicao de dados utilisando um eletrodo de pseudo-referencia de platina e um eletrodo de trabalhdo de NiTi. Elevadas temperaturas de tratamento termico dao origem a uma estrutura martensitica que favorece a propriedade de memoria de forma da liga NiTi, mas gera condicoes superficiais desfavoraveis para solicitacoes mecanicas e quimicas, reduzindo o tempo de vida sob fadiga e corrosao. Temperaturas de tratamento termico baixas favorecem a formacao de NiTi superelastico em funcao do tempo de processamento, mas geram superficies com menor incidencia de defeitos, propiciando um tempo de vida maior para o material. A condicao padrao de tratamento termico (CP) apresenta propriedades intermediarias de vida sob fadiga e, potenciais de corrosao e transpassivacao, quando comparada com as condicoes encruada (CP0), CP-T-t, CP+T+t, CP+T-t e CP-T+t, onde T representa variacao na teperatura e t variacao no tempo de tratamento termico. As reacoes eletroquimicas in vivo, para a condicao CP, podem ser bem simuladas atraves de ensaios eletroquimicos in vitro com solucao AFNOR S90-