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Previous issue date: 2016-02-29 / Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado de São Paulo (FAPESP) / The oil exploitation and production at the pre-salt fields in a safety and efficient
way depends on the development of materials that withstand the severe work
conditions found in these fields. For instance, pipes, such as drilling risers and
casings, are often subjected to severe wear and corrosion conditions. This thesis
is dedicated to evaluate the technical feasibility to produce wear and corrosion
resistant bimetallic pipes by spray forming. The processing-microstructure-properties relationship of the spray-formed boron-modified supermartensitic
stainless steel (SMSS) grades was comprehensively studied. Deposits of SMSS
with boron contents ranging from 0.3 %wt. to 1.0 %wt. were processed by spray
forming. The spray-formed boron-modified SMSS deposits had the wear
resistance evaluated through different wear tests and their corrosion resistances
by means of electrochemical techniques. It was demonstrated that the wear
resistance of the spray-formed boron-modified SMSS is determined by the presence of the eutectic network of M 2B-type borides resulted from the spray
forming process. On the other hand, the corrosion resistance of the spray-formed
boron-modified SMSS is controlled by the chemical composition of the martensitic matrix. Furthermore, spray-formed bimetallic pipes composed of
boron-modified SMSS and conventional SMSS were produced in the unique
semi-industrial scale spray-forming plant of the Foundation Institute of Materials
Science (IWT-University of Bremen, Germany). The relationship between the
process parameters and the metallurgical quality of the pipes was addressed. It
was shown that the key to produce a spray-formed bimetallic pipe with good
metallurgical quality is adjusting the process parameters in such a way that the
deposition zone’s temperature is kept within the alloy’s solidification temperature
range during the whole deposition process. Moreover, solidification and grain size
evolution models in spray forming were proposed. Finally, the mechanical
properties of one of the spray-formed bimetallic pipes in the as-spray formed
condition and after heat treatments were evaluated. / A exploração e produção de petróleo nos poços do pré-sal de modo seguro e
eficiente dependem do desenvolvimento de ligas que suportem severas
condições de trabalho. Por exemplo, tubos como risers de perfuração e casings
são frequentemente submetidos à severas condições de desgaste e corrosão.
Esta tese se dedica a avaliar a viabilidade técnica de produzir tubos bimetálicos
resistentes à corrosão e ao desgaste conformados por spray. A relação
processamento-microestrutura-propriedade do aço inoxidável supermartensítico
(AISM) modificado com boro e conformado por spray foi estudada de forma
abrangente. Depósitos de AISM com teores de boro variando de 0,3%p. a 1,0%p.
foram processados por conformação por spray. Os depósitos tiveram a
resistência ao desgaste avaliada através de diferentes ensaios e a resistência à
corrosão por meio de técnicas eletroquímicas. Demonstrou-se que a resistência
ao desgaste das ligas modificadas com boro é determinada pela presença de
boretos eutéticos, do tipo M2B, oriunda do processo de conformação por spray.
Por outro lado, a resistência à corrosão das ligas modificadas com boro é
controlada pela composição química da matriz. Além disso, tubos bimetálicos
compostos de AISM modificado com boro e AISM convencional foram
produzidos em escala semi-industrial na planta de conformação por spray do
Instituto de Ciência dos Materiais (IWT-Universidade de Bremen). A relação
entre os parâmetros de processo e a qualidade metalúrgica dos tubos foi tratada.
Mostrou-se que a chave para produzir tubos bimetálicos conformados por spray
com boa qualidade metalúrgica é o ajustar os parâmetros do processo de tal
modo que a temperatura da zona de deposição permaneça dentro do intervalo
de solidificação da liga durante todo processo. Além disso, modelos de
solidificação e evolução de tamanho de grão em conformação por spray foram
propostos. Finalmente, avaliou-se as propriedades mecânicas de um dos tubos
bimetálicos conformado por spray, com e sem tratamentos térmicos. / FAPESP: 12/25352-4
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/7734 |
| Date | 29 February 2016 |
| Creators | Zepon, Guilherme |
| Contributors | Bolfarini, Claudemiro |
| Publisher | Universidade Federal de São Carlos, Câmpus São Carlos, Programa de Pós-graduação em Ciência e Engenharia de Materiais, UFSCar |
| Source Sets | IBICT Brazilian ETDs |
| Language | English |
| Detected Language | English |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, info:eu-repo/semantics/doctoralThesis |
| Source | reponame:Repositório Institucional da UFSCAR, instname:Universidade Federal de São Carlos, instacron:UFSCAR |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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