Avaliação da tenacidade Charpy-V de um tubo de aço API 5CT N80Q temperado e revenido a 600°C

Abstract

A alta demanda por combustíveis fósseis, óleo e gás, têm promovido o investimento no desenvolvimento de novas tecnologias que permitam a exploração destes combustíveis em ambientes ainda mais hostís e desconhecidos, como em águas ultra-profundas. Tal investimento está presente no plano de desenvolvimento das principais empresas do setor no mundo. Nos aços microligados, se encontram grande parte dos esforços de desenvolvimentos tecnológicos, e este estudo propõe uma rotina de tratamentos térmicos para a obtenção de elevada resistência ao impacto, resultando em elevada resistência mecânica e tenacidade. O principal objetivo do presente trabalho é avaliar a tenacidade ao impacto de um aço API 5CT grau N80 tipo Q temperado e revenido à 600 [°C], através de ensaios de dureza e de impacto Charpy-V. Foram ainda analisados a validade de um ensaio em cdp (corpo de prova) alternativo, de seção abaulada, retirado diretamente da parede do tubo, com o objetivo de reduzir custos dos ensaios, e o efeito de um entalhe mais agressivo, de raio reduzido, com o objetivo de avaliar uma situação mais severa como o caso de uma trinca. Os resultados obtidos nos ensaios validam a proposta da rotina de tratamentos térmicos, visto que a energia absorvida no ensaio de impacto à 0 [°C] foi de 154,05 [J], valor muito superior ao especificado pela norma API 5CT (27 [J]). A análise dos dados entre os cdps indica uma forte dependência da área da secção transversal e da temperatura do ensaio, outros fatores como geométrico e orientação do entalhe podem ser significantes para a obtenção de uma correlação válida para o uso de um cdp alternativo. A análise da influência do raio do entalhe não apresentou dados significativos e conclusivos.

The high demand for fossil fuels Gas & Oil have promoted the investment on developing new technologies that allow exploring those fuels in unknown and hostiles environments such as ultra-deep water. Such investments are seen in the business plan of the most important companies of the sector in the world. In HSLA steels are a great piece of the technology developing enforcements and this paper proposes a heat treatment routine envisioning great impact resistance resulting in high resistance and tenacity. The major goal of this study is to analyze the notch toughness of an API 5CT grade N80 type Q quenched and tempered at 600 [°C] through hardness and Charpy-V notch impact test. I was also analyzed the validity of using an alternative specimen with cambered section taken directly from the tube wall looking for tests cost reduction and the effect of a more aggressive notch with a smaller bottom radius with the objective to evaluate the material in a harsher situation such as a crack. The test result validates the proposed heat treatment routine as the absorbed energy in the impact test at 0 [°C] was 154,05 [J] a much higher value than the specified in the API 5CT standard. Through data analysis it is concluded that there is a strong dependence on the cross-section area of the specimen and the test temperature, other coefficients such as geometric and notch orientation may be important to the validation of a test with an alternative specimen. Analyzing the notch bottom radius influence it shows non-conclusive an insignificant data.