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Título: Avaliação da técnica de dupla camada na soldagem TIG considerando a tenacidade e características metalúrgicas de juntas de aço AISI 8630M e ASTM A182 F22
Título em inglês: Evaluation of Double Layer Technical in GTAW Welding Considering the tenacity and Metallurgical Characteristics of Joints Steel AISI 8630M and ASTM A182 F22
Autor(es): Brito, Francisco Felipe Gomes
Orientador(es): Miranda , Hélio Cordeiro de
Palavras-chave: Ciência dos materiais
Soldagem
Aço
Data do documento: 26-Set-2014
Citação: BRITO, F. F. G. (2014)
Resumo: Com a descoberta do pré-sal, a Petrobrás está cada vez mais investindo nas explorações de petróleo em águas profundas e ultra profundas, o que exige um grande dispêndio em pesquisa e desenvolvimento (P&D) na área de produção. Várias estruturas submarinas são soldadas e possuem juntas dissimilares, como por exemplo, em conexão de flowlines e risers rígidos com os flanges presentes em manifolds e árvores de natal. Esses equipamentos são geralmente protegidos com proteção catódica galvânica, a qual promove a liberação de íons de hidrogênio na superfície dos materiais. Esse hidrogênio adsorvido migra para região da junta susceptíveis, facilitando a propagação de defeitos, especialmente a trinca por hidrogênio. De uma forma geral este trabalho possui o objetivo de avaliar os efeitos do procedimento de soldagem TIG com alimentação de arame frio aplicado no amanteigamento dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22, considerando o uso do TTPS em diferentes condições de soldagens de juntas dissimilares, bem como avaliar as características metalúrgicas e propriedades mecânicas da interface dissimilar do amanteigamento. Os materiais de base utilizados foram o AISI 8630M e o ASTM A182F22, soldados com a liga de níquel AWS ER NiCrMo-3 utilizando o processo TIG com alimentação de arame frio. Em uma primeira etapa foram realizados os testes de Higuchi Convencional e Modificado, onde foram levantados os parâmetros para aplicação da técnica da Dupla Camada. Na segunda etapa foram fabricadas juntas dissimilares com diferentes técnicas de amanteigamento, utilizando os parâmetros aprovados e reprovados nos testes de Higuchi, como também o uso ou não do tratamento térmico pós-soldagem TTPS. Em seguida, foram retiradas amostras para análises dos fenômenos ocorridos na interface dissimilar, assim como, suas características metalúrgicas e mecânicas. Foi possível, por meio dos testes de Higuchi Convencional e Modificado, determinar para o aço AISI 8630M e ASTM A 182 F22 relações de parâmetros de amanteigamento que, sem necessidade do uso do TTPS, resulte em zonas termicamente afetada (ZTA) bem refinadas e com durezas próximas da indicada por normas. As ZTA dos aços AISI 8630M e ASTM A182 F22 foram compostas basicamente por martensita revenida e bainita, respectivamente, onde foi observado um intenso refino de grãos nas juntas amanteigadas com as relações aprovadas nos testes de Higuchi Convencional e Modificado, enquanto que uma granulação grosseira foi observada nas juntas com condições reprovadas nos mesmos. Os ensaios de fratura indicaram que, de forma geral, os maiores valores do fator de intensidades de tensões (K) foram obtidos quando as pontas do entalhe estão localizadas dentro da ZTA.
Abstract: With the discovery of the pre-salt, Petrobras is increasingly investing in oil explorations in deep water and ultra deep, which requires a large expenditure on research and development in the area of production. Several underwater structures are welded and have dissimilar joints, e.g. in connection of flow lines and risers with rigid flanges present in manifolds and Christmas trees. This equipment are generally protected with galvanic cathode protection, which promotes the release of hydrogen ions on the surface of materials. This adsorbed hydrogen migrates to the joint which region, facilitating the spread of defects, especially the fissure by hydrogen. In general this work has the objective to evaluate the effects of procedure GTAW welding with wire feed cold applied in buttering of AISI 8630M and ASTM A182 F22, considering the use of Post-Weld Heat Treatment (PWHT) in different conditions for welding dissimilar joints, as well as evaluate the metallurgical characteristics and mechanical properties of dissimilar interface of buttering. The materials used were the AISI 8630M and ASTM A182F22, welded with the nickel alloy AWS ERNiCrMo-3 using the GTAW process with cold wire feed. In a first stage were carried Conventional and Modified Higuchi Test, where were raised the parameters for application of the technique of double layer. In the second stage were manufactured dissimilar joints with different buttering techniques, using the parameters approved and disapproved Higuchi tests, as well as the use of PWHT. Then, samples were taken for analysis of the phenomena occurring in dissimilar interface, as well as, metallurgical and mechanical characteristics. It was possible, through the of Conventional and Modified Higuchi Test, determine for Steel AISI 8630M and ASTM A 182 F22 buttering parameters relationships that, without the use of PWHT, resulting in heat affected zone (HAZ) well refined and hardness close indicated by standards. The HAZ AISI 8630M steel and ASTM A182 F22 were composed basically by tempering martensite and bainite, respectively, where it was observed an intense grain refining in the buttery joints with relations adopted in Higuchi tests while a coarse granulation was observed in the joints with disapproved on the same conditions. Fracture tests indicated that, overall, the highest values of stress intensity factor (K) were obtained when the ends of the notch are located inside the HAZ.
Descrição: BRITO, F. F. G. Avaliação da técnica de dupla camada na soldagem TIG considerando a tenacidade e características metalúrgicas de juntas de aço AISI 8630M e ASTM A182 F22. 2014. 139 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia e Ciência de Materiais) - Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2014.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/10743
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