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Title in Portuguese: Efeito do teor de Molibdênio na microestrutura de juntas soldadas em ligas Fe-Cr-Mo
Title: Effect of the Molybdenum Content in the Microstructure of Fe-Cr-Mo Alloy Welded
Author: Guimarães, Rodrigo Freitas
Advisor(s): Abreu, Hamilton Ferreira Gomes de
Co-advisor(s): Miranda, Hélio Cordeiro de
Keywords: Molibdênio
Metais - Propriedades mecânicas
Soldagem
Issue Date: 2011
Citation: GUIMARÃES, Rodrigo Freitas. Efeito do teor de Molibdênio na microestrutura de juntas soldadas em ligas Fe-Cr-Mo. 2011. 178 f. Tese (Doutorado em Engenharia e Ciência dos Materiais)-Centro de Tecnologia, Universidade Federal do Ceará, Fortaleza, 2011.
Abstract in Portuguese: O elevado índice de acidez presente no petróleo processado na indústria do setor Petróleo e Gás Natural exige dos diversos equipamentos, uma elevada resistência à corrosão. Dentre os materiais empregados nos equipamentos destacam-se os aços Cr-Mo e os aços inoxidáveis austeníticos com adição de molibdênio. Estes aços não têm apresentado rendimento satisfatório quando em operação nestes equipamentos. A utilização de aços inoxidáveis ferríticos vem crescendo significativamente com o avanço tecnológico e com a adição de elementos de liga tem-se obtido aços com maiores resistência mecânica e a corrosão, aliado a uma boa soldabilidade. Desta forma o objetivo deste trabalho é estudar o efeito do teor de molibdênio na resistência a corrosão naftênica, nas alterações microestruturais, propriedades mecânicas e soldabilidade em novas ligas Fe-Cr-Mo. Com base nos teores de elementos presentes foram levantados diagramas de fase para identificar as fases e os tratamentos térmicos afim de determinar as melhores combinações de cromo e molibdênio. Amostras das ligas solubilizadas foram retiradas para a caracterização por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura a fim de verificar se o tratamento de solubilização foi capaz de promover a obtenção de uma microestrutura completamente ferrítica. Através da realização de ensaios dureza, tração e impacto foram determinadas as propriedades mecânicas das ligas experimentais. Foram realizadas soldagens sem e com adição de material empregando os processos TIG e MIG. Foi feita análise de tamanho de grão da ZAC das ligas, caracterização microestrutural das regiões da solda e levantamento da microdureza. Os resultados obtidos mostraram que as ligas Fe-Cr-Mo apresentaram uma microestrutura ferrítica na condição solubilizada, com grãos grandes e propriedades mecânicas superiores ao de ligas comerciais, onde o molibdênio apresenta uma efeito mais significativo no aumento das propriedades mecânicas. O teores de cromo e molibdênio favoreceram a um comportamento frágil das ligas a temperatura ambiente, contudo para uma temperatura superior a 60 oC, as ligas tendem a apresentar um comportamento do tipo dúctil. O tamanho de grão e as propriedades das ligas indicam que as mesmas seriam de dificil soldabilidade. Contudo, foi possível realizar a soldagem das ligas empregando os processos TIG e MIG. Além da microestrutura ferrítica, as ligas apresentaram a formação de carbonetos do tipo M6C e M23C6 após a realização das soldagens.
Abstract: The high level of naphthenic acidity present in oils processed in refineries requires a high corrosion resistance of equipment and ducts. Among materials used in the Petroleum industry we highlight the Cr-Mo steels and austenitic stainless steel with molybdenum in their composition. These steels have not shown satisfactory performance when in contact with Petroleum rich in naphthenic acid. Iron-Chromium steels with Mo in their composition have become an alternative to this application. The main objective of this work was to study the effect the increasing of molybdenum content on the naphthenic corrosion resistance, microstructural changes, mechanical properties and weldability of Fe-Cr-Mo with Mo content higher than used in commercial alloys. Pseudo-binary diagrams for different compositions of Fe-Cr-Mo alloys were made to identify, phases and possible heat treatments. Solubilized samples of different alloy compositions were characterized by optical microscopy and scanning electron microscopy. Mechanical properties of experimental alloys were determined the through hardness, tensile and impact tests. Welds were carried out with and without addition of material using TIG and MIG processes. HAZ grain size of alloys and microstructural characterization of welded regions and the microhardness survey were performed. The results showed that the alloys Fe-Cr-Mo showed a ferritic microstructure in the solubilized condition, with large grains and mechanical properties superior to commercial alloys. The molybdenum increases naphthenic corrosion resistance and has a significant effect in the mechanical properties. The increase of chromium and molybdenum contents favored a brittle behavior of alloys at room temperature. The studied alloys tend to exhibit a ductile behavior when tested at temperatures exceeding 60 °C. At a first glance, grain size and mechanical properties of the alloys indicated that it would be difficult to weld these alloys. However, it was possible to perform the welding of alloys using TIG and MIG processes. This work deals with phases and carbides that precipitate when welding with different parameters.
URI: http://www.repositorio.ufc.br/handle/riufc/592
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