Please use this identifier to cite or link to this item: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15195
metadata.dc.type: Tese
Title: Análise do efeito do hidrogênio na resposta de tenacidade à fratura em junta soldada dissimilar
metadata.dc.creator: Silva, Adiana Nascimento
metadata.dc.contributor.advisor1: Passos, Tibério Andrade dos
metadata.dc.description.resumo: As juntas soldadas dissimilares são bastante utilizadas no setor petrolífero, já a algum tempo. Na última década falhas, muitas delas catastróficas, começaram a aparecer na exploração e transporte de petróleo offshore, como as que ocorreram no Golfo do México e no Mar do Norte. Este fato vem gerando uma grande preocupação no setor petrolífero que, atualmente, é um dos principais usuários deste tipo de junta. Vários componentes do sistema offshore empregam a solda de metais dissimilares, ferro-níquel, que são submetidos a proteção catódica para prevenção da corrosão. A causa raiz dessas falhas tem sido associada a presença de hidrogênio proveniente desse sistema de proteção, juntamente com a microestrutura da interface dissimilar. A motivação central do presente trabalho está na análise da susceptibilidade à fragilização pelo hidrogênio, através do comportamento de tenacidade à fratura, para o metal de base, aço ASTM A182 F22 forjado, e, junta soldada dissimilar composta de aço ASTM A182 F22 - Inconel 625 – aço ASTM A36. O metal de solda, Inconel 625, foi utilizado tanto na solda de amanteigamento quanto na de união, com ambas as soldas realizadas pelo processo GMAW (Gas Metal Arc Welding) convencional. O processo de hidrogenação foi realizado com solução aquosa a 3,5% de NaCl, em potencial de 1.100mVERC, durante o período de 7 dias à 0ºC. A influência do hidrogênio também foi analisada por meio de ensaio de tração considerando também o metal de base e junta soldada. No estudo de tenacidade à fratura utilizou-se ensaio de flexão em três pontos, sendo a prétrinca de fadiga localizada na ZTA do aço ASTM A182 F22, a aproximadamente 1mm da linha de fusão. O parâmetro de tenacidade levantado neste trabalho foi o CTOD (Crack Tip Open Displacement), que é o recomendado nos estudos de juntas soldadas. A análise microestrutural foi realizada por meio das microscopias óptica e eletrônica de varredura, empregando-se amostras de seção transversal normal (STN) e LAMS (Low-angle Microsectioning). Tanto os resultados dos ensaios tração quanto os de CTOD indicaram a manutenção das propriedades mecânicas do aço ASTM A182 F22 forjado, com comportamento de fratura predominantemente dúctil, por dimples. Com relação a junta soldada, com hidrogenação, verificou-se susceptibilidade à fragilização pelo hidrogênio, tanto em termos de ductilidade quanto de tenacidade à fratura. Sendo observado a presença de mecanismo de fratura misto, do tipo dimples, MVC (“celular”) e quasi-clivagem, deferente da junta não hidrogenada, que apresentou mecanismo de fratura dúctil. A trinca de ensaio desenvolveu-se predominantemente na região de grãos grosseiros da ZTA (zona Δ), não apresentando desvio em relação a trinca de fadiga, para as condições sem e com hidrogenação. A macrosegregação ficou evidente nas análises microestruturais da interface dissimilar, observou-se a presença de austenita retida na interface da solda de amanteigamento no estado como soldado, bem como a presença de martensita não revenida após o TTPS que, por serem microestruturas aprisionadouras de hidrogênio, estão diretamente relacionadas com o processo de fragilização.
Abstract: Dissimilar welded joints have been used extensively in the petroleum industry for some time. In the last decade, failures, many of them of catastrophic proportions, began to appear in the exploration and transportation of offshore oil, such as those that occurred in the Gulf of Mexico and in the North Sea. This fact has generated great concern in the oil sector, which is currently one of the main users of this type of joint. Several components of the offshore system employ the welding of dissimilar metals, iron-nickel, which are subjected to cathodic protection to prevent corrosion. The root cause of these failures has been associated with the presence of hydrogen from this protection system, together with the microstructure of the dissimilar interface. The central motivation of our work is the analysis of the susceptibility to the embrittlement by hydrogen, through the fracture toughness behavior, for the base metal, forged steel ASTM A182 F22, and dissimilar welded joint of steel ASTM A182 F22 - Inconel 625 - ASTM A36 steel. The weld metal, Inconel 625, was used in both buttery welding and welding, with both welds made by the conventional GMAW (Gas Metal Arc Welding) process. The hydrogenation process was carried out with a 3.5% NaCl aqueous solution, potential of -1,100 mVSCE, for 7 days at 0ºC. The influence of hydrogen was also analyzed by means of a tensile test considering also the base metal and welded joint. In the study of fracture toughness the three-point flexural test was used, and the fatigue pre-crack was located in the ZTA of ASTM A182 F22 steel, approximately 1mm from the melt line. The toughness parameter raised in this work was the Crack Tip Open Displacement (CTOD), which is recommended for weld joint studies. Microstructural analysis was performed using optical and scanning electron microscopy, using Normal Cross-Section (NCS) and LAMS (Lowangle Microsectioning) samples. Both the tensile and CTOD test results indicated that the maintenance of the mechanical properties of the forged ASTM A182 F22 steel with predominantly ductile fracture behavior be made by dimples. With respect to welded joint, with hydrogenation, susceptibility to embrittlement by hydrogen was verified, both in terms of ductility and fracture toughness. The presence of a mixed fracture mechanism, such as dimples, MVC ("cellular") and quasi-cleavage, was observed, deferring of the nonhydrogenated joint, which presented a ductile fracture mechanism. The test crack developed predominantly in the HAZ coarse grained region (Δ zone), showing no deviation from the fatigue crack, for the conditions without and with hydrogenation. Macrosegregation was evident in microstructural analyzes of the dissimilar interface. We were able to observe the presence of austenite retained in the interface of the buttering weld in the as-welded state, as well as the presence of martensite after PWHT, which, because they are hydrogen trapping microstructures, are directly related to the embrittlement process.
Keywords: Amanteigamento
Macrosegregação
Dissimilaridade
Fragilização
Buttering
Macrosegregation
Mismatch
Fragilization
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: Brasil
Publisher: Universidade Federal da Paraíba
metadata.dc.publisher.initials: UFPB
metadata.dc.publisher.department: Engenharia de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Attribution-NoDerivs 3.0 Brazil
metadata.dc.rights.uri: http://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/15195
Issue Date: 7-Dec-2018
Appears in Collections:Centro de Tecnologia (CT) - Programa de Pós-Graduação em Ciência e Engenharia de Materiais

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
Arquivototal.pdfArquivo total11,43 MBAdobe PDFView/Open


This item is licensed under a Creative Commons License Creative Commons