Avaliação da resistência a corrosão-fadiga do aço API 5L X65 revestido com AISI 308L SI

Abstract

O objetivo deste trabalho é avaliar o comportamento das propriedades mecânicas e a resistência a corrosão sob fadiga de um segmento de duto de aço micro-ligado API 5L X65 revestido internamente com aço inoxidável AISI 308 L Si pelo processo de soldagem GMAW. Para esta avaliação, o duto foi revestido por soldagem e seccionado obtendo corpos de prova retangulares a fim de realizar os seguintes ensaios: dobramento, fadiga ao ar, fadiga em meio agressivo, ensaio de push-off, ensaios de microdureza e, ainda, análises metalográfica, fractográfica e análise química. Os ensaios de dobramento e os ensaios de fadiga foram feitos a três pontos. O ensaio de dobramento serviu para qualificar o revestimento e determinar os parâmetros de carga para os ensaios de fadiga. Estes resultados de fadiga ao ar e fadiga em meio agressivo (corrosão-fadiga) foram apresentados em uma Curva S-N. Já os ensaios de push-off foram realizados para verificar a aderência do revestimento, sendo este um ensaio qualitativo. A tensão de cisalhamento obtida pelo ensaio push-off apresentou-se satisfatória. Os ensaios de microdureza juntamente com as análises metalográficas foram empregados para caracterizar o material mecanicamente e microestrutural. A análise fractográfica caracterizou a posição no qual originaram as falhas decorrentes dos ensaios, além do tipo de falha e mecanismo de fratura. Na análise química observou-se que houve uma redução no teor de cromo no revestimento quando comparada a composição química do arame utilizado para a deposição. Esta queda é devido a diluição do metal de adição com o metal base durante o processo de soldagem. O revestimento apresentou boa ductilidade e com um bom comportamento em fadiga ao ar, e comportamento insatisfatório quando exposto em meio agressivo. As falhas apresentadas nos ensaios de fadiga ocorreram de forma dúctil e iniciaram nos pontos de maior tensão no corpo de prova.

This work aims to evaluate the mechanical properties behaviour and the corrosion fatigue resistance of a micro-alloyed API 5L X65 stell pipe segment internally coated with an AISI 308 L stainless steel by the GMAW welding process. Rectangular specimens were machined from the coated pipe in order to perform the following tests such as: bending test, in air fatigue test, environment fatigue test, push-off test, microhardeness test, metallographic and fractographic evaluation and chemical analysis. The bending test as well as the fatigue test were carried out in a three-pointbending arrangement. The fatigue load parameters and welding qualification were based on results obtained from the bending test. These fatigue results were presented in an S-N plot diagram. The push-off test were performed in order to check the adherence of the covering, layer and being a qualitative test. The shear stress obtained from these test showed itself satisfactory. The microhardness tests as well as the metallographic analysis contributed for the mechanical and microstructural characterization. The initiation failure region and the fracture mechanism involved were obtained by fractographic analysis. The fractographic analysis characterized the position that fatigue tests failure, kind of failure and failure mechanism. This analysis was split in three sub analysis, the visualization of fracture surface, fracture metallographic when a failure was present and metallographic of recover surface before your failure. According to the chemical analysis it was observed a reduction in the chrome content in comparison with the coating wire. This alloying element loss can be probably attributed to the dilution phenomena inherent from the welding process. The coated showed good ductility and satisfactory in-air fatigue results, however, it was observed an undermatching in the fatigue behaviour when submitted to the aggressive environment. The failures presented a ductile morphology and its initiation were localized in the higher tension points of the specimens.