Propagação de trinca por fadiga em soldas de aço API 5L X70 modificado ao Nb

A confecção das dutovias necessariamente requer o emprego de soldagem para união dos tubos, sendo que a região soldada constitui o elo mais fraco destas e com uma potencial existência ou futura nucleação de “defeitos tipo trinca” que podem causar sérios acidentes. Assim, este trabalho de conclusão de curso busca avaliar a correlação entre microestrutura e resistência à propagação de trinca por fadiga em regiões soldadas de dois aços microligados grau X70 para tubos da classe API 5L, de composição química semelhante, mas com valores de 0,06% e 0,09% de Nióbio em peso. Para tanto, foi realizada uma caracterização microestrutural, utilizando microscopia ótica para o estudo do metal base, da zona termicamente afetada (ZTA) e do metal de solda. Os ensaios de propagação de trinca, por sua vez, foram realizados para a obtenção das curvas de propagação de trinca da/dN versus ?K que são importantes para previsão da vida das tubulações. Dos resultados, evidencia-se que a PTF ocorreu de maneira similar para todas as regiões (Metal de Base, Solda e ZTA), com exceção do Metal Base da liga Alto Nb no sentido TL. Ainda para a região do metal base, apesar do ocorrido, estudos apontam não existir sensibilidade do crescimento de trincas por fadiga com a variação do sentido de laminação entre transversal (T-L) e longitudinal (L-T) para esta categoria de material e seus processamentos. No metal de solda, houve similaridade entre os coeficientes obtidos, o que reitera a semelhança das microestruturas oriundas do processo de soldagem nos aços de diferentes composições. Deste modo, tem-se que o aço API 5L X70 modificado com Nb, produzido conforme o processo desenvolvido pela ArcelorMittal - Tubarão, apresenta parâmetros de resistência à propagação de trincas por fadiga análogos aos aços API 5L X70 com teores de Nb= 0,06 % peso, pois o crescimento da trinca se deu de maneira bastante similar. Exceção ao Metal Base do aço Alto Nb na direção TL que inesperadamente apresentou TPTF inferior a todas outras condições para baixos valores de ?K

Título em Inglês

Fatigue crack growth in welds of API5L X70 steel modified with Nb

Palavras-chave em Inglês

Microestruture
Crack propagation
Fatigue
Weld

Resumo em Inglês

The construction of pipelines necessarily requires the use of welding to join the tubes, with the welded region being the weakest link of the structure and with a potential existence or future nucleation of "cracking defects" that can cause serious accidents. Thus, this undergraduate thesis seeks to evaluate the correlation between microstructure and resistance to fatigue crack propagation in welded regions of two micro-alloyed X70 steels for API 5L class pipes of similar chemical composition, but with values of 0.06 % and 0.09% Niobium by weight. In that matter, a microstructural characterization was carried out, using optical microscopy to study the base metal, the heat-affected zone (HAZ) and the weld metal. The crack propagation tests, on the other hand, were performed to obtain the fatigue crack growth curves da/ dN versus ?K, that are important for predicting the life of the pipes. From the results, it is evident that the FCP occurred in a similar way for all regions (Base Metal, Weld Metal and HAZ), except for the Base Metal of the alloy with higher concentration of Nb, in the T-L direction. Still regarding the base metal region, despite the descripted fact, studies indicate that there is no sensitivity of fatigue crack growth with the variation of the rolling direction in transversal (T-L) and longitudinal (LT), for this category of material and its processing. In the weld metal region, there was similarity between the coefficients obtained, which reiterates the similarity of the microstructures generated by the welding process in the two steels of different compositions. Thus, as a final conclusion, the API 5L X70 steel modified with Nb, produced according to the process developed by ArcelorMittal - Tubarão, presents resistance parameters to the propagation of fatigue cracks analogous to API 5L X70 steels with Nb = 0.06% weight, because both crack growths occurred in a very similar way. There is an exception for the alloy with higher concentration of Nb in the T-L direction which, unexpectedly, presented fatigue crack growth rates lower than all other conditions for low values of ?K.

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Data de Publicação

2019-06-10

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