EM - Escola de Minas
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A Escola de Minas de Ouro Preto foi fundada pelo cientista Claude Henri Gorceix e inaugurada em 12 de outubro de 1876.
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Item Evaluation of hydrogen-Induced cracking resistance of the In625 laser coating system on a C-Mn steel substrate.(2017) Trindade, Vicente Braz; Almeida, Natália Chaves; Cândido, Luiz Cláudio; Faria, Geraldo Lúcio de; Lima, Milton Sérgio Fernandes deThe corrosion of C-Mn steels in the presence of hydrogen sulfide (H2S) represents a significant challenge to oil production and natural gas treatment facilities. The failure mechanism induced by hydrogen-induced cracking (HIC) in a Inconel 625 coating / C-Mn steel has not been extensively investigated in the past. In the present work, an API 5CT steel was coated with In625 alloy using laser cladding and the HIC resistance of different regions, such as the coating surface, the substrate and HAZ, were evaluated. SEM observations illustrated that all HIC cracks were formed at the hard HAZ after 96h of exposure. No HIC cracks were observed in the substrate and the In625 coating after the same exposure duration. Pitting was recorded in the substrate caused by non-metallic inclusion dissolving.Item Evaluation of the influence of post welding heat treatments on microstructure and mechanical properties of API 5L X70Q weld joints.(2016) Araújo, Lívia Carla Silva de; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente Braz; Porcaro, Rodrigo RangelSteels that meet the API 5L standard are employed in pipeline construction, and there is considerable interest in those of higher strength, such as grade API 5L X70Q. There have nevertheless been few studies relating to seamless pipes. During installation, the pipes may be welded with covered electrodes (SMAW) and may optionally undergo inductive heating for adjustment to the topography of the terrain, processes that may alter the microstructure of the joints. In this work, welded joints were obtained by the SMAW process, from seamless pipe of grade API 5L X70Q. The joints were submitted to post-weld heat treatments at temperatures of 920 and 600 °C. Tensile, Charpy impact and microhardness tests were carried out, besides metallographic characterization in specimens of base metal and in the joints, as-welded and after the heat treatments. Heat treatment at 920 °C promoted formation of a ferrite/pearlite structure, with consequent reduction in the mechanical strength of the joints to values below those specified for grade X70Q. However, heat treatment at 600 °C proved to be beneficial owing to the reduction of the volume fraction of the martensite/austenite and martensite-austenitebainite constituents, without significantly reducing the mechanical strength and with a relative gain in impact toughness in the heat-affected zone and in the fusion zone (FZ).Item Evaluation of standard API casing connections and parametric API buttress improvement by finite element analysis.(2017) Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente Braz; Faria, Geraldo Lúcio de; Godefroid, Leonardo BarbosaThreaded and coupled connections generally present a non-uniform stress distribution, which is related to the higher stiffness of the box when compared to the pin. The non-uniform stress distribution can contribute to fatigue cracks and other failure modes in high pressure oil wells. An API 5CT P110 steel obtained from a seamless pipe was mechanically characterized. FEA models were carried out to investigate and compare two API casing connections under make-up torque and tensile efforts. A parametric study was performed using numerical models to determine the influence of some geometric features on the behavior of the API Buttress threaded connection. The API Buttress connection supported higher tensile loads than the API Short Round, however both standard connections showed high stress concentration in the last engaged thread and a non-uniform stress distribution. The manufacturing of grooves at the first and the last engaged threads proved to be an efficient way to reduce the stress concentration of Buttress casing connection and could be an alternative to the development of new products.Item Strain ageing in welded joints of API5L X65Q seamless pipes.(2017) Batalha, Rodolfo Lisboa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente BrazIn this work, we investigated the effects of the phenomenon of strain ageing in joints obtained by gas-shielded arc welding (gas metal arc welding, GMAW), of seamless pipes of API5L X65Q steel. Test specimens obtained from the welded joints were submitted to cold plastic strain of 3% and then aged for 1 h at 250 °C, so as to induce static ageing. For evaluating dynamic ageing, the test specimens were strained to 3% and loading was maintained for 1 h at 250 °C. The aged specimens were submitted to tensile testing and representative samples were examined in the light microscope and the scanning electron microscope. It was observed that the phenomenon altered the volume fraction of secondary constituents in the weld metal and in the HAZ, with increase in the proportion of ferrite–carbide aggregates. Regarding the mechanical properties, it was found that the phenomenon reduced the elastic ratio of the welded joints due to an increase in the ultimate strength, besides increasing the total elongation, but without impairing the tensile properties of the welded joints. On comparing static ageing with dynamic ageing, it was observed that the increase in the capacity for plastic strain of the welded joints was greater after static strain ageing.Item Características microestruturais e mecânicas ao longo da seção transversal de juntas soldadas em multipasses pelo processo GMAW de um aço API 5L X65Q.(2017) Trindade, Vicente Braz; Alves, Sandra Mara de Souza; Cândido, Luiz Cláudio; Lima, Geraldo Lúcio de Faria; Porcaro, Rodrigo RangelCaracterísticas microestruturais e mecânicas foram avaliadas ao longo da seção transversal de juntas obtidas por soldagem (GMAW), de tubos sem costura de aço API 5L X65Q. Dois tipos de juntas foram obtidas a partir da confecção de chanfro V e ½ V. Dividindo-se as chapas soldadas em 8 camadas espaçadas de 3mm, no sentido transversal, corpos de prova foram confeccionados para ensaios de tração, microdureza Vickers e análise química. Foi realizada ainda caracterização metalográfica no metal base e nas juntas soldadas. Observou-se pequena alteração na composição química do metal de solda entre as camadas da junta V e junta ½ V. A maior taxa de resfriamento promoveu maior fração de ferrita acicular no chanfro ½ V. Alguns corpos de prova de tamanho reduzido não atenderam aos limites mínimos de escoamento e de resistência especificados na Norma API 5L, resultado atribuído à presença de descontinuidades em algumas regiões da solda. A maior microdureza Vickers da junta ½ V foi atribuída à maior presença de ferrita acicular. A adoção de chanfro estreito para aumento de produtividade na soldagem do aço em estudo não impactou negativamente as propriedades da junta, entretanto, aumentou a ocorrência de falta de fusão na face do bisel.Item Efeito de diferentes tratamentos térmicos sobre microestrutura e microdureza de um sistema aço C-Mn/revestimento de inconel 625.(2017) Trindade, Vicente Braz; Faria, Geraldo Lúcio de; Souza, Edilberto da Silva; Paula, Jorge Magalhães Ávila de; Costa, Maria Celeste Monteiro de SouzaA utilização de tubos de aço C-Mn na indústria de óleo e gás é muito comum desde o nascimento desta indústria. Mesmo com a grande evolução da metalurgia destes aços ao longo das últimas décadas, o desafio de desempenho em ambientes severos de corrosão devido às características reativas (H2S, CO2) do petróleo e seus derivados, impõem uma nova era para a fabricação de tubos. A solução tecnológica mais direta seria a utilização de aços com alta liga (Ni, Cr) e/ou superligas de níquel. No entanto, os custos de produção tornariam inviáveis pelo alto custo destes materiais. Neste contexto, é crescente iniciativas de pesquisas para o desenvolvimento de overlay e/ou cladding, ou seja, revestimentos de aços C-Mn usando superligas de níquel e aços inoxidáveis. Neste trabalho, foi utilizada a deposição de uma camada da superliga de níquel Inconel 625 através do processo laser. Uma das desvantagens da deposição a laser ou qualquer outro processo de fusão é a formação de uma região de descontinuidade microestrutural no aço, chamada de ZTA (zona termicamente afetada pelo calor). Neste estudo, diferentes rotas de tratamentos térmicos foram investigadas com o objetivo de eliminar a ZTA e preservar as características originais do substrato e do revestimento.Item Laser cladding and thermal spray coatings on steel pipe serving the oil and gas industry.(2016) Almeida, Natália Chaves; Cândido, Luiz Cláudio; Faria, Geraldo Lúcio de; Lima, Milton Sérgio Fernandes de; Trindade, Vicente BrazDifferent coating systems were characterized using a commercial API 5CT steel grade L80 type 1, which is commonly used in the oil and gas industry. Two Ni-based alloys and one Co-based alloy were deposited by laser cladding. Two coatings were deposited (Ni-based alloy and a composite W-C/Co-base) by means of thermal spray process. It has been shown the presence of a hard heat affected zone (HAZ) in the substrate for the as-laser deposited coating. The main explanation for this HAZ is devoted to the heat gradient causing a gradient on the prior austenite grain size and consequently different martensite hardness along the HAZ. For the thermal sprayed coatings, no HAZ was formed due to low heat input process. All the studied coating systems seem to be very interesting for different technically demanding applications, such as, stress sulfide corrosion and wear resistance.Item The corrosive power of golden mussel (L. fortunei) macrofouling on steel structuresg.(2014) Cassino, Flávio Sandro Lays; Magalhães, Paulo Henrique Vieira; Trindade, Vicente Braz; Ananias, JúniaAbstract In this study it was performed a detailed morphological-structural analysis of the corrosion products resulting from golden mussel (Limnoperna fortunei) macrofouling on steel structures. Scanning electron microscopy, without previous metallization of the observed structures, was utilized in the study. With this analysis it was possible to build a new scenario for understanding this corrosion process, as several important facts were observed. Firstly, the presence of at least three types of bacteria able to corrode metals was detected: sulphate reducing bacteria, iron-depositing bacteria, and Fe3+ reducing anaerobic bacteria which produce ferrous hydroxy carbonate from magnetite. The presence and proliferation of colonies of these micro-organisms can be in many ways favored by the dense mussel fouling. Also, the analysis of the cross-sectional structure of the corrosion layer allowed identifying the basic mechanism by which the metal is consumed by the corrosion process.Item Avaliação da influência de tratamentos térmicos pós-soldagem sobre a microestrutura e propriedades mecânicas de juntas de um aço API 5L X70Q.(2015) Araújo, Lívia Carla Silva de; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente Braz; Porcaro, Rodrigo RangelAços que atendem à norma API 5L são aplicados na construção de dutos e há grande interesse naqueles de maior resistência, como o grau API 5L X70Q. Ainda são escassos os estudos relacionados a tubos sem costura. Durante a montagem, os tubos podem ser soldados por eletrodos revestidos (SMAW) e eventualmente sofrer aquecimento indutivo para adequação à topografia do terreno, processos que podem alterar a microestrutura das juntas. Neste trabalho foram obtidas juntas soldadas pelo processo SMAW, a partir de tubo sem costura grau API 5L X70Q. As juntas foram submetidas a tratamentos térmicos pós-soldagem nas temperaturas 920 °C e 600 °C. Foram realizados ensaios de tração, impacto Charpy e microdureza, além de caracterização metalográfica nas amostras de metal base e nas juntas como soldadas e após os tratamentos térmicos. O tratamento térmico a 920 °C promoveu a formação de estrutura ferrita/perlita, com consequente redução na resistência mecânica das juntas a valores inferiores aos especificados para o grau X70Q. Porém, o tratamento térmico a 600 °C mostrou-se benéfico devido à redução da fração volumétrica dos constituintes martensita/austenita e martensita-austenita-bainita, sem reduzir de forma significativa a resistência mecânica e com relativo ganho na tenacidade ao impacto na ZTA e na ZF.Item Envelhecimento por deformação em juntas soldadas de tubos de aço API5L X65Q sem costura.(2015) Batalha, Rodolfo Lisboa; Godefroid, Leonardo Barbosa; Faria, Geraldo Lúcio de; Porcaro, Rodrigo Rangel; Cândido, Luiz Cláudio; Trindade, Vicente BrazNeste trabalho, investigaram-se efeitos do fenômeno de envelhecimento por deformação em juntas obtidas por soldagem a arco elétrico com proteção gasosa (GMAW), de tubos sem costura de aço API5L X65Q. Corpos de prova (CPs) obtidos a partir das juntas soldadas foram submetidos à uma deformação plástica a frio de 3% e posteriormente envelhecidas por 1h a 250°C, de forma a se induzir envelhecimento estático. Buscando avaliar o envelhecimento dinâmico, os CPs foram deformados até 3% e o carregamento foi mantido durante 1h a 250°C. Os CPs envelhecidos foram submetidos a ensaios de tração e amostras representativas foram analisadas ao microscópio óptico e microscópio eletrônico de varredura. Observou-se que o fenômeno modificou a fração volumétrica de constituintes secundários no metal de solda e na ZTA, com aumento na proporção de agregados ferrita carbonetos. Com relação às propriedades mecânicas, constatou-se que o fenômeno reduziu a razão elástica das juntas soldadas devido a um aumento no limite de resistência, além de aumentar o alongamento total, não prejudicando, portanto, as propriedades mecânicas em tração das juntas soldadas. Ao se comparar o envelhecimento estático com o envelhecimento dinâmico, observou-se que o aumento na capacidade de deformação plástica das juntas soldadas foi maior após envelhecimento estático por deformação.