Avaliação da tenacidade à fratura na região de transição dúctil-frágil dos aços API 5L X70 e X80 utilizando a metodologia da curva mestra
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Data
2010-12-10
Autores
Espezua, Sandro Victor Polanco [UNESP]
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Editor
Universidade Estadual Paulista (Unesp)
Resumo
Materiais utilizados em tubulações petrolíferas são altamente suscetíveis a mudanças estruturais quando expostos em meio ambiente hostil e em baixas temperaturas. Para entender melhor o comportamento de tenacidade de fratura nos aços API 5l X70 e API 5L X80 conhecidos como aços microligados de Alta Resistência e Baixa Liga (ARBL), é proposta a avaliação da tenacidade à fratura verificando o conceito da curva mestra do método convencional da norma ASTM E1921-05. Esta metodologia usa o conceito da dependência da temperatura universal da tenacidade à fratura na região de transição dúctil para frágil, assim chamado de curva mestra. A metodologia sugere que pode ser aplicável em aços ferríticos CCC, incluindo aços martensíticos-ferríticos temperados. Neste trabalho, as amostras foram submetidas a tratamentos térmicos com o intuito de alterar a microestrutura e as propriedades mecânicas. Foram aplicados ensaios Charpy, tração, tenacidade à fratura e medições de dureza. As amostras foram testadas em várias temperaturas na região de transição para permitir a aplicação do procedimento da análise da curva mestra e a estatística de Weibull, mediante a norma ASTM E1921. Foram realizadas análises em microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura para avaliar as mudanças microestruturais e as superfícies de fratura, respectivamente. Os resultados dos aços API 5L X70 e API 5L X80 ensaiados mostraram uma ampla variedade de dados com características relevantes e dispersas. Com respeito ao valor de 100 MPa√m de tenacidade, o aço API X80 mostra melhor desempenho e confiabilidade do que o aço API X70. Ambos os aços mostraram fratura frágil com mecanismos de clivagem e uma microestrutura predominante de ferrita bainítica
Materials used in oil pipelines are highly susceptible to structural changes when exposed to a hostile environment and at low temperature. For better understanding the behavior of the fracture toughness in the API 5L X70 and X80 steels, both known as high strength and low alloy (HSLA) micro-alloys steels, the fracture toughness assessment checking the master curve concept of the conventional ASTM E1921-05 standard was proposed. This methodology uses the universal dependence temperature concept of fracture toughness in brittle to ductile transition region, so-called master curve. The methodology suggests that it may be applicable in CCC ferritic steels, including hardened martensitic-ferritic steels. In this work the samples were submitted to heat treatments, in order to change their microstructures and mechanical properties. Charpy impact test, tensile test, fracture toughness and hardness measurements were applied. The samples were tested at various temperatures on the transition region to allow the master curve analysis application and the Weibull statistics by using the ASTM E1921 standard. Analysis in optical microscope and scanning electron microscope were done in order to assess the fracture surface changes and their microstructures. Both results of the API 5L X70 and 80X steels tested showed a wide range of data with relevant characteristics and scattering. According to a 100 MPa√m toughness, the API X80 steel showed better performance and reliability than the API X70 steel. Both steels showed brittle fracture with cleavage mechanisms and a ferritebainite microstructure predominant
Materials used in oil pipelines are highly susceptible to structural changes when exposed to a hostile environment and at low temperature. For better understanding the behavior of the fracture toughness in the API 5L X70 and X80 steels, both known as high strength and low alloy (HSLA) micro-alloys steels, the fracture toughness assessment checking the master curve concept of the conventional ASTM E1921-05 standard was proposed. This methodology uses the universal dependence temperature concept of fracture toughness in brittle to ductile transition region, so-called master curve. The methodology suggests that it may be applicable in CCC ferritic steels, including hardened martensitic-ferritic steels. In this work the samples were submitted to heat treatments, in order to change their microstructures and mechanical properties. Charpy impact test, tensile test, fracture toughness and hardness measurements were applied. The samples were tested at various temperatures on the transition region to allow the master curve analysis application and the Weibull statistics by using the ASTM E1921 standard. Analysis in optical microscope and scanning electron microscope were done in order to assess the fracture surface changes and their microstructures. Both results of the API 5L X70 and 80X steels tested showed a wide range of data with relevant characteristics and scattering. According to a 100 MPa√m toughness, the API X80 steel showed better performance and reliability than the API X70 steel. Both steels showed brittle fracture with cleavage mechanisms and a ferritebainite microstructure predominant
Descrição
Palavras-chave
Mecanica da fratura, Aço - Tratamento termico, Fracture mechanics
Como citar
ESPEZUA, Sandro Victor Polanco. Avaliação da tenacidade à fratura na região de transição dúctil-frágil dos aços API 5L X70 e X80 utilizando a metodologia da curva mestra. 2010. 131 f. Tese (doutorado) - Universidade Estadual Paulista, Faculdade de Engenharia de Guaratinguetá, 2010.