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Title: Efeito da deformação a frio e tratamentos térmicos em tubos e juntas soldadas do grau API X70Q.
Authors: Leão, Rian Felipe Vieira
metadata.dc.contributor.advisor: Cândido, Luiz Cláudio
Porcaro, Rodrigo Rangel
Keywords: Junta soldada
Deformação a frio
Engenharia de materiais
Issue Date: 2019
metadata.dc.contributor.referee: Queiroz, Rhelman Rossano Urzedo
Souza, Diego Antônio de
Porcaro, Rodrigo Rangel
Citation: LEÃO, Rian Felipe Vieira. Efeito da deformação a frio e tratamentos térmicos em tubos e juntas soldadas do grau API X70Q. 2019. 102 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia de Materiais) – Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2019.
Abstract: O grau API X70Q é obtido a partir do tratamento térmico de aços ARBL, apresentando boa relação entre resistência mecânica e tenacidade à fratura sendo, portanto, de ampla utilização na construção de malhas dutoviárias para condução de óleo e gás. Além de suas propriedades mecânicas favoráveis, destaca-se sua boa soldabilidade (baixo teor de carbono equivalente) e a possibilidade de redução da espessura de parede dos tubos, gerando uma significativa diminuição nos custos finais do projeto. No processo de montagem de tais malhas dutoviárias destaca-se o processo de soldagem, sendo este responsável pela união dos tubos. Dentre as técnicas existentes, observa-se uma tendência atual na utilização dos processos GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) e GMAW (Gas Metal Arc Welding), com chanfros estreitos. Em adição ao processo de união, as condições geográficas dos locais de instalação dos pipelines levam a uma necessidade de deformar (a frio ou a quente) os tubos e/ou regiões soldadas. Ambos os processos, soldagem e deformação, são de grande importância metalúrgica devido às suas influências diretas nas propriedades mecânicas do material. Portanto, o presente trabalho teve como objetivo caracterizar o impacto que tal processo de deformação a frio (seguido ou não de tratamento térmico) em campo tem sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de tubos e juntas soldadas. Realizou-se a soldagem (GTAW - automatizada e GMAW - manual) circunferencial em segmentos de tubos sem costura do grau API X70Q pelos processos GTAW (passes de raiz) e GMAW (passes de preenchimento e acabamento). Posteriormente, simularam-se em amostras duas condições que ocorrem em campo: deformação a frio (em duas angulações distintas) e deformação a frio seguido de tratamentos térmicos. Subsequentemente, foi realizada a avaliação microestrutural e mecânica (tração e dureza) em tais amostras com o intuito de se observar a influência de tais práticas na estrutura e propriedades mecânicas no metal de base e em juntas soldadas, sendo constatado que tais práticas possuem impacto direto no material estudado. Foi possível observar/sugerir que o material apresentou, após tratamento térmico, uma microestrutura composta por ferrita e bainita. De forma geral constata-se que o processo de deformação a frio levou a um aumento na resistência mecânica devido ao encruamento do material. Já a deformação a frio seguida de tratamento térmico levou a um aumento da resistência mecânica devido ao refino de grão, sendo esta maior se comparada à condição anterior (apenas deformado a frio).
metadata.dc.description.abstracten: The API grade X70Q is obtained from a HSLA steel, presenting a good relationship between mechanical properties and toughness being, therefore, widely applied to build up pipelines to conduct oil and gas. Besides its good mechanical properties, stands out the good weldability (low carbon content) and the possibility to reduce the pipe wall thickness of pipes, implying on a significant reduction of project’ costs. During the installation of such pipelines stands out the welding, being this process responsible to connect the pipes. Among the existing techniques, it is possible to observe a tendency to apply GTAW and GMAW, with narrow bevel. In addition to this process, the geographical conditions of installation places drive to a necessity to apply a bending (cold or with heating) of the pipes and welded areas. Both processes, welding and bending, have a big metallurgical importance due to its direct impact on the mechanical properties of the material. Therefore, this work has the main goal to evaluate the impact that the cold bending (followed or not by a quenching and tempering process) in the field has on the microstructure and mechanical properties of the pipe and welded area. It was done a circumferential welding of the API X70Q seamless pipes using GTAW (root) and GMAW (filling). These welded samples were cold bended (two different angles) and some of them were quenched and tempered to simulate two main conditions found in the field. After that it was done a microstructural and mechanical tests (tensile and hardness) on the samples to observe the influence of such practices on the base metal, being verified that this practice has impact on the studied material. It was possible to observe that the material (both pipe and welded area) presented a bainitic and ferrite microstructure. The cold bend process increased the material mechanical resistance due to the hardening process and the cold bend followed by a heat treatment increased the mechanical resistance due to a reduction on the grain size, being this bigger if compared with the first condition.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia de Materiais. Departamento de Engenharia Metalúrgica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/handle/123456789/11882
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 29/01/2020 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
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