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Previous issue date: 2016-09-19 / Não recebi financiamento / Circumferential field-welding joints of oil pipelines are susceptible to defects that may lead to failures when in operation. The type of product to be transported is an important factor in the evaluation of environment-induced cracking, especially of welded joints, where fatigue cracks may originate at points of high stress concentration. In Brazil, the construction of a long distance pipeline has been started in 2014, to transport sugarcane ethanol, which is currently widely mixed with motor fuels. In this work a circumferential joint of an API 5L X70 line pipe was evaluated by hardness, tensile and impact tests; the microstructure was observed by optical microscopy in the different regions of the welded joint and the fractured surfaces were analyzed by SEM. The material of the tube was classified according to API 5L specifications and the welded regions showed hardness distribution and microstructures in agreement with the literature. The fracture surface of the welding metal after tensile and impact tests indicated that the presence of welding discontinuities may affect strongly the fracture behavior, leading to embrittlement, especially under impact testing. The susceptibility of welded joints to stress corrosion cracking (SCC) in a simulated fuel-grade ethanol (SFGE) environment was evaluated by slow strain rate (SSR) and fatigue crack growth (FCG) tests. The tests were designed to promote crack propagation through the heat-affected zone (HAZ) or through the weld metal (WM) of a circumferential weld on an API X70 steel pipe. The SSR tests in SFGE showed reduction of elongation to failure and mixed fracture, with clear signs of SCC in both the regions of the weld. The FCG tests demonstrated that the time-dependence of corrosion fatigue interactions may involve alternating periods of increasing and decreasing crack growth rates throughout the test. Acceleration of crack propagation due to SCC predominated in the WM and deceleration predominated in the HAZ. / A construção de dutos utilizados no transporte de combustíveis e derivados de petróleo e gás envolve a soldagem em campo dos tubos que, quando em operação, serão submetidos a esforços mecânicos repetitivos e a meios agressivos, dependendo do produto transportado e das condições de instalação do sistema. Em 2014 iniciou-se no Brasil a construção de um duto de longa distância que fará o transporte de etanol, uma alternativa de fonte renovável de energia com alto potencial brasileiro de produção. O processo de soldagem em campo gera pontos de concentração de tensões e regiões mais susceptíveis a defeitos e à formação de trincas, cujo processo de propagação pode ser afetado pelo contato com o etanol. Neste trabalho uma junta de solda circunferencial de um duto de aço API 5L X70 foi avaliada por meio de ensaios de dureza, tração e impacto; a microestrutura foi observada por microscopia ótica nas distintas regiões da junta e as superfícies fraturadas foram analisadas ao MEV. O efeito da Corrosão sob Tensão (CST), na solda e na zona termicamente afetada (ZTA), foi avaliado em ambiente contendo etanol simulado (SFGE), por meio de ensaios em baixa taxa de deformação (BTD) e de propagação de trinca em fadiga. O material de base do tubo foi classificado dentro das especificações da norma API 5L e a região da solda apresentou distribuição de dureza e microestruturas compatíveis com as encontradas na literatura. A análise da fratura do metal de solda em ensaios de tração e de impacto indicou que as descontinuidades da solda, ainda que qualificada, interferem significativamente no mecanismo de fratura, tendendo à fragilização, especialmente no impacto. Ensaios de baixa taxa de deformação (BTD), com corpos de prova entalhados em contato com o etanol, indicaram perda de ductilidade e fratura mista com evidência de CST na solda e ZTA. Ensaios de propagação de trinca por fadiga em etanol mostraram efeitos da interação corrosão-fadiga dependentes do tempo que podem resultar em períodos de aceleração ou desaceleração no crescimento da trinca, com predominância da aceleração na região da solda e da desaceleração na ZTA.
| Identifer | oai:union.ndltd.org:IBICT/oai:repositorio.ufscar.br:ufscar/8984 |
| Date | 19 September 2016 |
| Creators | Giorgetti, Vinícius |
| Contributors | Sordi, Vitor Luiz |
| 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 | Portuguese |
| Detected Language | Portuguese |
| 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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