Avaliação da integridade estrutural de juntas soldadas do aço API 5 L x70 pelo processo de soldagem híbrido laser-arco através da análise microestrutural e da tenacidade à fratura por CTOD
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Data de Publicação: | 2023 |
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Título da fonte: | Repositório Institucional da UFPE |
Texto Completo: | https://repositorio.ufpe.br/handle/123456789/51196 |
Resumo: | A fim de aumentar a produtividade, reduzir os custos e melhorar cada vez mais a qualidade e segurança das juntas soldadas, novos processos de soldagem vêm sendo estudados ao redor do mundo. O processo de soldagem híbrido laser-arco (HLAW) se mostra como promissor para aplicação em dutos de transporte de gás e óleo, pois apesar do elevado custo inicial associado a esse processo, apresenta ganho considerável quanto à produtividade, mantendo a qualidade e segurança necessárias para a aplicação. Esses dutos operam em situação, quase sempre, de alta pressão e é exigido um elevado grau de segurança, pois uma falha pode resultar em um acidente catastróficos. Convencionalmente, a pressão máxima que deve ser utilizada para transporte de gás e óleo é cerca de 72% do limite de escoamento, entretanto, esse conservadorismo resulta em projetos com excesso de material, o que aumenta o custo, além de gerar dificuldades como transporte e mais passes de soldagem. Por isso, a avaliação da integridade através da metodologia da mecânica da fratura é indicada para essas aplicações, pois permite a utilização de paredes mais finas, mantendo o principal critério que é a segurança. Portanto, este trabalho visa avaliar a integridade estrutural das juntas soldadas do aço API 5L X70, pelo processo de soldagem HLAW junto ao processo FCAW ou GMAW. Essa avaliação foi feita através da análise das microestruturas, microdureza, ensaios mecânicos, incluindo resistência à tração e o ensaio de tenacidade à fratura elasto-plástica, através da técnica de CTOD, realizado tanto no metal de base, quanto na zona fundida. Concluiu- se que a estrutura das juntas soldadas teve uma boa integridade estrutural, com ausência de defeitos como vazios ou mordedura. A região de mais elevada dureza foi encontrada na zona fundida pelo processo HLAW, devido à presença de microestruturas como perlita e carbertos dispersos e da adição dos elementos transferidos durante a queima do eletrodo. Os resultados de CTOD foram de 0,21 mm para as juntas soldadas com HLAW-FCAW e 0,28 mm para HLAW-GMAW e foi observada a fratura dúctil em todas as situações, indicando que mesmo com a presença de micro defeitos e ainda assim resistir a sua propagação. As fractografias pós ensaio de CTOD apresentaram uma superfície rugosa, o que confirma o comportamento elasto-plástico das juntas. |
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O processo de soldagem híbrido laser-arco (HLAW) se mostra como promissor para aplicação em dutos de transporte de gás e óleo, pois apesar do elevado custo inicial associado a esse processo, apresenta ganho considerável quanto à produtividade, mantendo a qualidade e segurança necessárias para a aplicação. Esses dutos operam em situação, quase sempre, de alta pressão e é exigido um elevado grau de segurança, pois uma falha pode resultar em um acidente catastróficos. Convencionalmente, a pressão máxima que deve ser utilizada para transporte de gás e óleo é cerca de 72% do limite de escoamento, entretanto, esse conservadorismo resulta em projetos com excesso de material, o que aumenta o custo, além de gerar dificuldades como transporte e mais passes de soldagem. Por isso, a avaliação da integridade através da metodologia da mecânica da fratura é indicada para essas aplicações, pois permite a utilização de paredes mais finas, mantendo o principal critério que é a segurança. Portanto, este trabalho visa avaliar a integridade estrutural das juntas soldadas do aço API 5L X70, pelo processo de soldagem HLAW junto ao processo FCAW ou GMAW. Essa avaliação foi feita através da análise das microestruturas, microdureza, ensaios mecânicos, incluindo resistência à tração e o ensaio de tenacidade à fratura elasto-plástica, através da técnica de CTOD, realizado tanto no metal de base, quanto na zona fundida. Concluiu- se que a estrutura das juntas soldadas teve uma boa integridade estrutural, com ausência de defeitos como vazios ou mordedura. A região de mais elevada dureza foi encontrada na zona fundida pelo processo HLAW, devido à presença de microestruturas como perlita e carbertos dispersos e da adição dos elementos transferidos durante a queima do eletrodo. 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Usually the highest pressure should be used for transporting gas and oil is around 72% of the yield strength. However this results in projects excess material, which increases the cost, in addition to generating difficulties such as transport and more welding passes. For this reason, integrity assessment by using the fracture mechanics methodology is indicated for these applications. It allows to use smaller steel thicknesses, maintaining the main criterion, which is safety. Therefore, the present study documented in this work aims to evaluate the structural integrity of welded joints of API 5L X70 steel by HLAW welding processes together with FCAW or MCAW. This evaluation was carried out through the analysis of microstructures, microhardness, mechanical tests, including tensile strength and the test of toughness to elastic-plastic fracture, using the CTOD technique, applied in the base metal and in the welded zone. It was concluded that the structure of the welded joints had good structural integrity, with no defects such as voids or undercuts. The highest hardness region was found in the zone fused by the HLAW process, due to the presence of microstructures such as pearlite and dispersed carbides and the addition of elements transferred during the welding process. The CTOD results were 0.21 mm for joints welded with HLAW-FCAW and 0.28 mm for HLAW-GMAW and ductile fracture was observed in all situations, showing that it can have the presence of micro defects and still resist its propagation. Fractographs after the CTOD test showed a rough surface, which confirms the elasto- plastic behavior of the joints.porUniversidade Federal de PernambucoPrograma de Pos Graduacao em Engenharia MecanicaUFPEBrasilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia mecânicaSoldagem híbrida laser-arcoAço de alta resistência e baixa ligaMecânica da fraturaCTODAvaliação da integridade estrutural de juntas soldadas do aço API 5 L x70 pelo processo de soldagem híbrido laser-arco através da análise microestrutural e da tenacidade à fratura por CTODinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/doctoralThesisdoutoradoreponame:Repositório Institucional da UFPEinstname:Universidade Federal de Pernambuco (UFPE)instacron:UFPECC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/51196/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52ORIGINALTESE Camila Albuquerque Fernandes.pdfTESE Camila Albuquerque Fernandes.pdfapplication/pdf7617971https://repositorio.ufpe.br/bitstream/123456789/51196/1/TESE%20%20Camila%20Albuquerque%20Fernandes.pdfaf03ce9eacf61a265d0f91140b978160MD51LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; 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