Influência da microestrutura na suscetibilidade a fragilização pelo hidrogênio em aços martensíticos

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Tatiane Augusta Almeida dos Santos
Data de Publicação: 2021
Tipo de documento: Tese
Idioma: por
Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/46499
https://orcid.org/0000-0002-5912-2710
Resumo: Aços temperados e revenidos de alta resistência são utilizados em poços petrolíferos para a exploração e produção de óleo e gás. Os poços de ultra alta profundidade explorados nas últimas décadas fomentaram o desenvolvimento de materiais aptos a suportar as altas pressões estabelecidas. Nestas condições também se encontram ambientes corrosivos com a presença de sulfetos de hidrogênio, responsáveis pela corrosão assistida por sulfetos, a qual é governada pela fragilização pelo hidrogênio. Este fenômeno tem sido estudado buscando-se verificar estratégias de mitigação visando reduzir a degradação dos aços martensíticos de alta resistência desenvolvidos para tal aplicação. A utilização de elementos tais como Nb, Ti, V e Mo é uma das estratégias utilizadas. No presente trabalho foram estudados três materiais utilizados como revestimento de colunas petrolíferas: um aço comercial e dois aços recém desenvolvidos por um fabricante de tubulações. O objetivo foi de elucidar os mecanismos envolvidos na fragilização pelo hidrogênio e a contribuição das diferentes características microestruturais para tal. Foram utilizadas técnicas de permeação e dessorção térmica de hidrogênio e foi verificado que o aço com maior teor de Nb e estrutura mais homogênea foi capaz de minimizar a quantidade de hidrogênio disponível na rede cristalina para interagir com defeitos, tais como inclusões não metálicas, e assim reduzir o impacto da fragilização do hidrogênio sobre o material.
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Este fenômeno tem sido estudado buscando-se verificar estratégias de mitigação visando reduzir a degradação dos aços martensíticos de alta resistência desenvolvidos para tal aplicação. A utilização de elementos tais como Nb, Ti, V e Mo é uma das estratégias utilizadas. No presente trabalho foram estudados três materiais utilizados como revestimento de colunas petrolíferas: um aço comercial e dois aços recém desenvolvidos por um fabricante de tubulações. O objetivo foi de elucidar os mecanismos envolvidos na fragilização pelo hidrogênio e a contribuição das diferentes características microestruturais para tal. Foram utilizadas técnicas de permeação e dessorção térmica de hidrogênio e foi verificado que o aço com maior teor de Nb e estrutura mais homogênea foi capaz de minimizar a quantidade de hidrogênio disponível na rede cristalina para interagir com defeitos, tais como inclusões não metálicas, e assim reduzir o impacto da fragilização do hidrogênio sobre o material.High resistance quenched and tempered steels are applied in oil and gas operations of exploration and production. Ultra-deep wells explored in the last decade led to the development of process and materials more suitable to work in high pressures and corrosive environments. In these environments there are hydrogen sulfides which are responsible for the sulfide stress corrosion, a phenomenon where the hydrogen embrittlement plays an important hole. This phenomenon is being studied by many authors in the way to find best strategies to reduce material degradation and this is the main topic of the present work. The use of alloying elements such as Nb, Ti, V and Mo is one of the possibilities to mitigate the hydrogen embrittlement. In this work, three steels, two recently developed by a company that provides pipelines for OCTG, and one that is a grade already commercialized were studied aiming to elucidate the main mechanism behind hydrogen embrittlement and the contribution of the different microstructural features. For this purpose, permeation and thermal desorption techniques were applied where it was found that the steel with higher Nb content and the most homogeneous structure was capable of trap strongly hydrogen atoms minimizing the amount of free hydrogen in the material lattice in a way to decrease the change of hydrogen interact with defects such as non-metallic inclusions, this way, mitigating the impact of the hydrogen embrittlement in the material. Thus, the best strategies of alloying design for industrial purpose were elucidated.porUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica, Materiais e de MinasUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA METALÚRGICAEngenharia metalúrgicaMetalurgia físicaCarbonetosAço-carbonoQuímica de superfíciePermeação eletroquímicaEspectroscopia de dessorção térmicaFragilização pelo hidrogênioCarbonetosAços carbonoInfluência da microestrutura na suscetibilidade a fragilização pelo hidrogênio em aços martensíticosinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALTatiane Santos_Tese Doutorado_correções repositorio 13092022.pdfTatiane Santos_Tese Doutorado_correções repositorio 13092022.pdfTese atualizada conforme solicitado por Gustavo Miranda em 09 de setembro 2022.application/pdf5098746https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/46499/4/Tatiane%20Santos_Tese%20Doutorado_corre%c3%a7%c3%b5es%20repositorio%2013092022.pdf2332a2d834372a284ba49bd7739e1855MD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82118https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/46499/5/license.txtcda590c95a0b51b4d15f60c9642ca272MD551843/464992022-10-21 15:28:07.212oai:repositorio.ufmg.br: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ório de PublicaçõesPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2022-10-21T18:28:07Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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