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ESTUDO DA ZTA DE AOS DA CLASSE API 5L X80 DE DIFERENTES ROTAS DE FABRICAO SUBMETIDOS A TRATAMENTO TRMICO PS-SOLDAGEM

Eduardo Dias Justa Pereira Bastos

Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-graduao em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais, Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca, CEFET/RJ, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais.

Orientadores: Lus Felipe Guimares de Souza, D.Sc. Jorge Carlos Ferreira Jorge, D.Sc.

Rio de Janeiro Novembro 2011

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Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais, Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca, CEFET/RJ, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais.


Aprovada por:

________________________________________________________

Presidente, Prof. Lus Felipe Guimares de Souza, D.Sc. (Orientador)

________________________________________________________

Prof. Jorge Carlos Ferreira Jorge, D.Sc. (Co-orientador)

________________________________________________________

Prof. Hector Reynaldo Meneses Costa, D.Sc.

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Profa. Ivan de Souza Bott, Ph.D. (PUC - Rio)


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Ficha catalogrfica elaborada pela Biblioteca Central do CEFET/RJ

B327 Bastos, Eduardo Dias Justa Pereira Estudo da ZTA de aos da classe API 5L X80 de diferentes rotas de fabricao submetidos a tratamento trmico ps-soldagem / Eduardo Dias Justa Pereira Bastos.2011. xii, 57f. : il. , tabs. ; enc.

Dissertao (Mestrado) Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca ,2011. Bibliografia : f.54-57 Orientadores : Lus Felipe Guimares de Souza [e] Jorge Carlos Ferreira Jorge.

1.Engenharia mecnica 2.Tecnologia de materiais 3.Soldabilidade I.Souza, Lus Felipe Guimares de (orient.) II.Jorge, Jorge Carlos Ferreira (orient.) III.Ttulo. CDD620.1

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Humildemente, dedico este trabalho minha Esposa, Fabiana Martins da Silva que, com sua doura, carinho e compreenso, soube incentivar-me a todo instante. Seu apoio foi fundamental e s tenho agradecimentos a esta mulher mpar.

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Agradecimentos

Agradeo a Deus pela oportunidade de vivenciar tantas experincias edificantes durante minha existncia, pois creio que de tudo pelo qual passamos independente da situao, nos d a chance de aprender e nos tornar melhores para ns mesmos e para os que nos cercam.

Agradeo ao Professor Lus Felipe Guimares de Souza por toda orientao, dedicao, pacincia e exemplo de profissionalismo, no s pelo perodo de orientao para o mestrado, mas por todo o perodo desde minha graduao como Engenheiro Mecnico.

Agradeo ao Professor Jorge Carlos Ferreira Jorge, cuja contribuio foi fundamental para o desenvolvimento e qualidade deste trabalho.

Agradeo Fluke Engenharia Ltda. por ter gentilmente cedido as amostras de tubos, ferramental e mode-obra utilizada para a realizao das juntas e retirada de corpos de prova (CP) utilizados neste trabalho.

Agradeo PUC - Rio, que gentilmente permitiu o uso de suas instalaes e pessoal para a realizao das Microscopias Eletrnicas de Varredura presentes neste trabalho.

Agradeo ao Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca e a todos seus Professores e Funcionrios. Agradeo por ser, para mim, uma segunda casa, pois de meus 32 anos de vida, 13 foram passados em suas salas de aula, desde meu ingresso no curso Tcnico em Mecnica em 1994.

Agradeo de todo o meu corao por todo esforo e exemplo de meus pais, Eduardo Pereira Bastos e Jenifer Dias Justa Pereira Bastos, ao me dedicarem sempre carinho e orientao. Devo todas minhas conquistas pessoais e profissionais minha famlia maravilhosa.

Agradeo a meus sogros Gilberto Jos da Silva e Zuleika Martins da Silva por todo o apoio, torcida e por serem sempre presentes e disponveis a qualquer instante.

Agradeo minha irm Mayna Dias Justa Pereira Bastos e a meu cunhado Daniel Fonseca de Carvalho e Silva pelo auxlio e incentivo constantes.

Agradeo aos meus colegas de trabalho na ThyssenKrupp CSA, cuja amizade se mostra cada vez mais valiosa: Meu coordenador David Swan, meu superior imediato Thorsten Ronnu e o Engenheiro Eletricista Jos Pires. Agradeo a estes grandes profissionais por incentivarem meu desenvolvimento acadmico. Sua compreenso e apoio foram importantssimos na fase final deste trabalho.

Obrigado.

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RESUMO



Orientadores: Lus Felipe Guimares de Souza, D.Sc. Jorge Carlos Ferreira Jorge, D.Sc.

Resumo da Dissertao de Mestrado apresentada ao Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais, Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca, CEFET/RJ, como parte dos requisitos necessrios obteno do ttulo de Mestre em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais.

Este trabalho tem por objetivo avaliar as propriedades mecnicas e microestruturais da Zona Termicamente Afetada (ZTA) de dois aos da classe API 5L X80 produzidos a partir de diferentes rotas de fabricao e submetidos a Tratamento Trmico Ps Soldagem (TTPS). A motivao para este trabalho a possibilidade de unio por soldagem de um ao da classe API 5L X80 a outro ao que demande a execuo de tratamento trmico aps sua soldagem. Para tanto foram produzidas juntas soldadas circunferenciais pelo processo eletrodo revestido e submetidas ao TTPS. Foram realizados ensaios de trao, dureza e impacto Charpy-V para caracterizao das propriedades mecnicas e ensaios por microscopia tica e eletrnica de varredura para caracterizao microestrutural. Os resultados mostraram que as transformaes microestruturais observadas como conseqncia do TTPS no levaram a alteraes significativas nos resultados de resistncia a trao dos aos. Quanto a ZTA, os aos submetidos ao TTPS de 600C por 1 hora apresentaram uma reduo dos valores de energia absorvida entre 15% e 12%. Mesmo que o TTPS no tenha sido benfico para a tenacidade ao impacto e mesmo apresentando nveis de dureza superiores a 250 HV ambos os aos apresentaram bons nveis de tenacidade ao impacto na faixa de 150 a 180 joules a -29C.

Palavras chave: Soldabilidade; ZTA; API 5L-X80; Propriedades Mecnicas.


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ABSTRACT

STUDY OF HAZ ON API 5L X80 CLASS STEELS OF DIFFERENT PRODUCTION ROUTES SUBMITTED TO POST WELD HEAT TREATMENT


Advisors: Lus Felipe Guimares de Souza, D.Sc. Jorge Carlos Ferreira Jorge, D.Sc.

Abstract of dissertation submitted to Programa de Ps-Graduao em Engenharia Mecnica e Tecnologia de Materiais, Centro Federal de Educao Tecnolgica Celso Suckow da Fonseca, CEFET/RJ, as partial fulfillment of the requirements for the degree of Master in Mechanical Engineering and Materials Technology.

The present work aims to evaluate the microstructural and mechanical properties of the heat affected zone (HAZ) of two API 5L X80 steels, produced by different manufacturing routes and, submitted to a post weld heat treatment (PWHT). The motivation for this work is the possibility of union by welding of an API 5L X80 steel to steel that requires performing heat treatment after welding. Girth welds were produced by the SMAW process and submitted to PWHT. For mechanical properties characterization tension, hardness and impact tests were performed. Optical and scanning electron microcopies were employed for microstructural characterization. The results show that the observed microstructural evolution resulting from the PWHT do not implied in significant changes on tension properties of the steels. About the HAZ both steels after a PWHT of 600 C for 1 hour has shown a decre ase on impact energy between 15% and 12%. Despite PWHT has not been beneficial for impact toughness and yet showing hardness levels over 250 HV it can be observed that both steels present good impact toughness in the range of 150 to 180 joules at -29C.

Keywords: Weldability; HAZ; API 5L-X80; Mechanical Properties.

Rio de Janeiro November 2011

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SUMRIO INTRODUO 1 CAPTULO I REVISO BIBLIOGRFICA 4

I.1 Evoluo dos Aos de Alta Resistncia e Baixa Liga (ARBL) 4 I.2 Aos API 5L X80 5

I.3 Soldabilidade dos Aos API 5L-X80 12

I.3.1 Zona Termicamente afetada dos Aos API 5L-X80 12

I.3.2 ZTA dos Aos API 5L-X80 Submetidos a Tratamento Trmico Ps-soldagem 17

I.4 Teor de Carbono Equivalente 18

I.5 Ao dos Elementos de Liga 19

I.6 Microestruturas 22

I.6.1 Ferrita Acicular 22

I.6.2 Bainita 24

I.6.3 Bainita Granular 27

I.6.5 Martensita 28

CAPTULO II MATERIAIS E MTODOS 30 II.1 Materiais 30

II.2 Procedimento Experimental 31

II.2.1 Soldagem 31

II.2.2 Tratamento Trmico Ps-Soldagem (TTPS) 33 II.2.3 Retirada de Corpos de Prova 34

II.2.4 Ensaios de impacto Charpy-V 34

II.2.5 Ensaios de Trao 34

II.2.6 Ensaios de Microdureza 35

II.2.7 Ensaios Metalogrficos 35

CAPTULO III RESULTADOS 36 III.1 Ensaios de Impacto Charpy-V 36

III.2 Ensaios de Microdureza 37

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III.3 Ensaios de Trao 38

III.5 Macrografia 39

III.6 Microscopia tica 40 III.7 Microscopia Eletrnica de Varredura 42

CAPTULO IV DISCUSSO DOS RESULTADOS 44 IV.1 Metal de Base 44

IV.2 Regio de Gros Finos da ZTA 47

IV.2 Regio de Gros Grosseiros da ZTA 50

CONCLUSES 53 REFERNCIAS BIBLIOGRFICAS 54

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LISTA DE FIGURAS

Figura I.1 Caracterizao microestrutural da nomenclatura adotda por Silva 4

Figura I.2 Ao API 5L X60 Normalizado 5

Figura I.3 Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada 6

Figura I.4 Faixas de temperatura de laminao 7

Figura I.5 Refino do gro ferrtico em funo da taxa de deformao 8

Figura I.6 Ao X80 com ferrita deformada e agregados eutetides 10

Figura I.7 Constituintes AM no contorno de gro ferrtico 10

Figura I.8 Caracterizao dos agregados eutetides 11

Figura I.9 Identificao das ZTA na junta soldada do Ao A estudado neste trabalho 12 Figura 1.10 Esquema de uma ZTA de passe simples 14

Figura I.11 Esquema de ZTA de mltiplos passes 14

Figura I.12 Distribuio de AM em matriz ferrtica de ao X80 nacional 16

Figura I.13 Espessamento da ripa de ferrita baintica durante ciclo trmico 18

Figura I.14 Caracterizao da ferrita acicular 22

Figura I.15 Diferenciao entre a formao de ferrita acicular e bainita 24

Figura I.16 Aspecto da bainita superior 25

Figura I.17 Caracterizao da bainita inferior 26

FiguraI.18 Caracterizao da Bainita Granular 27

Figura I.19 Constituinte AM em contorno de gro ferrtico [16] 27

Figura I.20 Caracterizao da martensita 29

Figura II.1 Aspecto dos Tubos na Condio de Como Recebido 31

Figura II.2 Preparao dos anis e chanfros para a soldagem. 31

Figura II.3 Anis montados e preparados para a soldagem. 32

Figura II.4 Detalhe da realizao da soldagem 32

Figura II.5 Aspecto geral da junta obtida a partir de anis do tubo B finalizada. 32 Figura II.6 Esquema da retirada ce corpos de prova das juntas prontas 34 Figura II.7 Esquema da retirada de corpos-de-prova para ensaio Charpy-V. 34

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Figura II.8 Dimenses do CP para ensaio de trao, segundo a ASTM A370 35

Figura II.9 Posicionamento dos ensaios de Microdureza Vickers 0,1 kgf. 35

Figura III.1 Tenacidadeda ZTA do Ao A nas condies de como soldado e com TTPS. 37

Figura III.2 Tenacidadeda ZTA do Ao B nas condies de como soldado e com TTPS 37

Figura III.3 Perfil de Microdureza das juntas soldadas do Ao A ao longo da ZTA. 38 Figura III.4 Perfil de Microdureza das juntas soldadas do Ao B ao longo da ZTA. 38 Figura III.5 Ruptura tpica dos CPs de trao ensaiados para este trabalho 39

Figura III.6 Aspecto macrogrfico das juntas soldadas. Ataque: nital 2%. 39 Figura III.7 Microscopia tica das regies do ao do Tubo A. Ataque: nital 2%. 40

Figura III.8 Microscopia tica das regies do ao do Tubo B. Ataque: nital 2%. 41

Figura III.9 Microscopia eletrnica das regies do ao do Tubo A. Ataque: nital 2%. 42

Figura III.10 Microscopia eletrnica das regies do ao do Tubo B. Ataque: nital 2%. 43

Figura IV.1 Comparao do MB do Ao A aqui estudado e os estudado por Silva 45

Figura IV.2 Ao A estudado neste trabalho nas condies 45

Figura IV.3 Ao B estudado neste trabalho 46

Figura IV.4 MEV com aumento de 5.000 vezes da RGF das ZTA do Ao A 48

Figura IV.5 Observao da RGF do Ao B 49

Figura IV.6 Observao da RGG do Ao A 50

Figura IV.7 Observao da RGG do Ao B 52

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LISTA DE TABELAS

Tabela II.1 Dados dimensionais dos Aos. 30

Tabela II.2 Composio qumica dos aos dos Aos A & B e similares por norma. 30

Tabela II.3 Parmetros de soldagem utilizados na soldagem do Ao A. 33

Tabela II.4 Parmetros de soldagem utilizados na soldagem do Ao B. 33

Tabela III.1 Ensaios de impacto Charpy-V -29C do Ao A, como soldado e com TTPS. 36

Tabela III.2 Ensaios de impacto Charpy-V -29C do Ao B, como soldado e com TTPS 36

Tabela III.3 Resultados dos ensaios de trao das juntas soldadas 39

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Introduo

Embora a pesquisa de novas tecnologias e novas matrizes energticas venha sendo desenvolvida nos ltimos anos, com o aprimoramento de fontes elicas, solares e o bio-combustvel, nossa dependncia dos combustveis fsseis ainda se impe.

O desenvolvimento dos campos de petrleo vem sendo auxiliado pela metalurgia com a melhoria dos materiais empregados na construo de sondas, navios e principalmente, dos dutos de escoamento da produo. A melhoria das propriedades mecnicas e qumicas dos aos empregados possibilita reduzir sua espessura de parede, o que propicia tubos mais leves e que, por sua vez, aumenta a velocidade de lanamento das linhas, reduzindo os custos de operao [1,2].

Entre as dcadas de 1950 e 1960, a BISRA (British Iron and Steel Research Association) comeou a desenvolver novos aos microligados de alta resistncia (Alta Resistncia Baixa Liga - ARBL) contendo baixos percentuais em peso de Nb, Ti e/ou V. Durante a laminao destes aos, estes elementos de liga acabam por retardar a recristalizao da austenita, permitindo durante seu resfriamento, a formao de uma microestrutura de ferrita e perlita de gro refinado [3].

A laminao dos aos ARBL ocorre em diferentes estgios onde, pelas deformaes impostas e pelas temperaturas de cada passe d-se origem a microestruturas ferrticas-perlticas de pequeno tamanho, oriundas da recristalizao da austenita. Esse refino tem como intuito, elevar simultaneamente os limites de escoamento, de resistncia e a tenacidade [4]. Nas estruturas ferrticas-perlticas, enquanto um maior refino do tamanho de gro aumenta a razo entre a tenso de escoamento e a tenso limite de resistncia, chamada razo elstica, o aumento da frao volumtrica da perlita aumenta apenas o limite de resistncia do material [6].

Elevadas razes elsticas esto diretamente relacionadas com o comportamento tipo mola, tambm chamado de spring back, onde a recuperao elstica do material o torna pouco dctil.

A partir de processos de laminao controlada (LC com altas taxas de deformao abaixo da temperatura de recristalizao), deu-se origem a aos com baixos percentuais de carbono equivalente e, ainda assim, com excelentes propriedades mecnicas e com melhor soldabilidade, como o caso do ao API X70 [3].

Ao longo dos anos, foram sendo desenvolvidas composies qumicas especficas capazes de substituir a estrutura ferrtica-perltica por estruturas predominantemente compostas por ferrita acicular ou bainita, que apresentam menores valores de razo elstica. Este ocaso dos aos da classe API X80, que podem ser desenvolvidos atravs da adoo de

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fraes cada vez maiores de constituintes aciculares na microestrutura e que possuem uma maior densidade de discordncias em comparao com os aos de estrutura ferrtica-perltica [2]. No entanto, conforme descrito por Silva [4], a adio de elementos de liga eleva o custo de produo e pode aumentar a temperabilidade dos aos.

Em seu trabalho, Ouchi [3] relata que ao final da dcada de 1970, o Japo, com suas laminadoras de grande capacidade, incluiu o resfriamento acelerado ao processo, conseguindo um refino ainda maior do gro de ferrita formado com a decomposio da austenita. Diversos estudos, incluindo melhores balanceamentos dos elementos de liga e um melhor controle da temperatura durante as etapas de laminao, tiveram seqncia desde ento, buscando desenvolver aos que aliem maiores limites de escoamento e resistncia a melhor soldabilidade.

Em paralelo s exigncias de elevados limites de resistncia associados elevada tenacidade, as rotas de procedimentos de fabricao devem levar em considerao as caractersticas de soldabilidade e os efeitos dos ciclos trmicos impostos pela soldagem sobre as microestruturas originais, onde particularmente a zona termicamente afetada (ZTA) requer especial ateno.

Os aos da classe API 5L X80, em geral, apresentam boa soldabilidade [2] ao produzir unies soldadas com apreciveis nveis de tenacidade, mesmo a baixas temperaturas. As composies qumicas utilizadas na fabricao destes aos foram desenvolvidas no s para atingir os elevados nveis de resistncia, mas tambm gerar ZTAs com excelentes propriedades mecnicas, capazes de resistir ambientes agressivos, normalmente encontrados nas mais diversas aplicaes, principalmente no transporte de petrleo e seus derivados [1].

O comportamento das ZTAs dos aos da classe API 5L X80 e suas relaes com as diferentes composies qumicas e diferentes rotas de fabricao vem sendo constantemente estudadas, o que rende base para seu aperfeioamento no que diz respeito sua soldabilidade. A reduo da suscetibilidade ao trincamento a frio e reduo da formao de zonas de baixa tenacidade na regio de gros grosseiros tm tornado a utilizao desta classe de aos uma boa escolha para melhorar a viabilidade tcnica e econmica de projetos de escoamento de produo do petrleo e seus derivados [1, 2].

As microestruturas tipicamente encontradas nas ZTAs destes aos conferem propriedades mecnicas de grande interesse tcnico e econmico. No entanto, importante considerar, com relao ao comportamento dos aos da classe X80, as conseqncias da aplicao de tratamentos trmicos ps-soldagem, que muitas vezes se fazem obrigatrios, em particular nos casos de juntas de grande restrio, objetivando promover o alvio de tenses.

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A aplicao de um segundo ciclo trmico ZTA dos aos da classe API 5L X80 pode levar a modificaes microestruturais e de propriedades mecnicas que alterem, significativamente, o desempenho do material. Se um tubo de ao X80 for unido por soldagem a um ao de maior temperabilidade, como em um bloco de vlvula, flange ou conector especial, a junta possivelmente dever ser submetida a um TTPS. Para compreender a influncia destes tratamentos na ZTA de aos X80, foi decidido estudar o comportamento de juntas representativas do cenrio nacional.

O presente trabalho avalia de forma comparativa as alteraes nas propriedades mecnicas e microestruturais nas ZTAs de juntas soldadas de dois aos da classe API 5L X80 de diferentes composies e rotas de fabricao, resultantes da aplicao de tratamento trmico ps-soldagem. Esta abordagem objetiva contribuir com um melhor entendimento da ao dos ciclos trmicos impostos pelos tratamentos trmicos ps-soldagem sobre a ZTA dos aos estudados, visando elaborao e seleo de procedimentos que possibilitem obter melhores resultados em termos de propriedades, em particular, da tenacidade ao impacto.

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Captulo I Reviso Bibliogrfica

Neste captulo realizada uma abordagem sobre as caractersticas relacionadas a algumas formas de produo de aos de alta resistncia com enfoque nos aos da classe API 5L X80.

I.1 Evoluo dos Aos de Alta Resistncia e Baixa Liga (ARBL) A busca por limites de resistncia entre 600 e 800 MPa aliados baixa razo elstica,

tem levado os aos a possurem uma composio microestrutural de ferrita poligonal, ferrita acicular, bainita e constituinte AM [2]. A Figura I.1 caracteriza algumas das microestruturas mencionadas.

Figura I.1 Caracterizao microestrutural da nomenclatura adotda por Silva [4]: (a) Ferrita Poligonal; (b) Ferrita Quase Poligonal; (c) Ferrita acicular.

Segundo Ouchi [3], o desenvolvimento dos processos de laminao controlada, que se mostra como um mtodo muito eficaz na melhoria das propriedades mecnicas dos aos se baseia no controle da taxas de nucleao e crescimento nos processos de recristalizao. A laminao controlada atinge esta meta atravs do refino da microestrutura gerada pelo controle rigoroso de vrios parmetros da laminao em diferentes patamares de temperatura.

As estruturas ferrticas-perlticas, caractersticas dos aos ARBL permitem obter elevados nveis de resistncia, porm, com elevada razo elstica. Esta caracterstica traz dificuldades para as etapas posteriores de conformao como, por exemplo, a fabricao de tubos a partir destas chapas pelo mtodo UOE que demanda o dobramento da chapa em forma de U, o fechamento O e a expanso para correo geomtrica E. Onde a elevada razo elstica dificulta a conformao a frio da chapa que dar origem ao tubo [6].

Silva [4] descreve dois estgios da laminao controlada. Em um primeiro momento, os passes de laminao ocorrem entre 1100 e 950 C e s eu objetivo a completa recristalizao da austenita a cada passe. No segundo estgio, os elementos de liga estabilizam a austenita retardando sua recristalizao a temperaturas abaixo dos 900 C.

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Ao final do segundo estgio de laminao, os gros da austenita possuem grande encruamento, o que gera diversas frentes para a nucleao da ferrita refinada. De maneira geral, a laminao controlada dos aos de ARBL ocorre em uma faixa de temperatura onde existe um campo bifsico de austenita+ferrita que, quando resfriado, d origem a aos ferrticos-perlticos que devem ser submetidos normalizao aps a laminao, (como o caso, principalmente, do API X60). A Figura I.2 mostra o aspecto de um ao API X60 em sua condio normal de fornecimento.

Figura I.2 Ao API 5L X60 Normalizado [7].

sabido que discordncias, contornos de gros e precipitados influenciam fortemente nas propriedades mecnicas dos aos. O aumento da resistncia e da tenacidade observados no desenvolvimento dos aos da classe API X80 com relao aos demais aos ARBL, somente foi obtido com a substituio da estrutura ferrtica-perltica presente nos aos da classe API X70 pela ferrita baintica. Essa mudana possibilitou aumento significativo da densidade de discordncias e a laminao controlada permitiu uma significativa reduo do tamanho de gro da ferrita, aumentando simultaneamente a resistncia mecnica e a tenacidade [7]. I.2 Aos API 5L X80

Pela especificao API 5L de 2007 [5], os aos da classe API X80, usados para a fabricao de tubos conformados pelo processo UOE (dobramento em U, fechamento em O e Expanso), devem possuir: Limite de escoamento entre 550 e 690 MPa; limite de resistncia entre 620 e 830 MPa; razo elstica mxima igual a 0,93 e percentual de Carbono Equivalente entre 0,25 a 0,43%.

Xiao et. al. [8] afirmam que, para atingir os nveis de propriedades mecnicas exigidos pela especificao API 5L [5], a produo dos aos de baixo carbono microligados destinados fabricao dos dutos de X80 deve resultar em uma microestrutura ferrtica refinada.

A principal diferena entre os aos comumente chamados ARBL de estrutura ferrtica-perltica e os produzidos por laminao controlada com resfriamento acelerado, citado por Ouchi et. al. [3], est em sua microestrutura. Estes aos possuem uma estrutura composta por uma matriz de ferrita acicular, muitas vezes associada ferrita poligonal com a presena

dispersa distribuda ao longo do sentido de laminaocomposio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constituimartensita

composta por que se apresenta na forma de discretos blocosde bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Figura I.3 martensita; (b) maior ampliao

Aliandoliga possvel percentuais

O ao consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno tamanho de gro, caractersticos da ferrita trincas, mesmo a baixas temperaturas

Algumas aciarias projetam seus amicroestruturabainita, por vezes

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiais grande densidade dedeformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular

A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo difusional e nos processos de precipitao. Deste modo, contornos de gro da austenita deformada ocorre durante solubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das quantidades de C e N presentes

a de carbetos distribuda ao longo do sentido de laminaocomposio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constituimartensita [8].

A maior parte da bainita encontrada nos aos composta por ripas finas de ferrita e carbetos, algumas vezes que se apresenta na forma de discretos blocosde bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Figura I.3 Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: martensita; (b) maior ampliao

Aliando-se o grande refino dos gros com a precipitao de possvel aumentar a resistncia e a tenacidade dos aos

percentuais de carbono e elementos

O ao API Xconsiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno tamanho de gro, caractersticos da ferrita trincas, mesmo a baixas temperaturas

Algumas aciarias projetam seus amicroestrutura formada principalmente por

, por vezes,

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiais grande densidade dedeformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular


de carbetos ultrafinos precipitados, alm da possvel ocorrncia de martensita fina distribuda ao longo do sentido de laminaocomposio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constitui

maior parte da bainita encontrada nos aos ripas finas de ferrita e carbetos, algumas vezes

que se apresenta na forma de discretos blocosde bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: martensita; (b) maior ampliao

se o grande refino dos gros com a precipitao deaumentar a resistncia e a tenacidade dos aos

de carbono e elementos

API X80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno tamanho de gro, caractersticos da ferrita trincas, mesmo a baixas temperaturas

Algumas aciarias projetam seus aformada principalmente por

associada

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiais grande densidade de frentes de nucleao geradas. Em compensao, menores deformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular


ultrafinos precipitados, alm da possvel ocorrncia de martensita fina distribuda ao longo do sentido de laminaocomposio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constitui


que se apresenta na forma de discretos blocosde bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: martensita; (b) maior ampliao do campo


de carbono e elementos de lig

80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno tamanho de gro, caractersticos da ferrita trincas, mesmo a baixas temperaturas [11]

Algumas aciarias projetam seus aformada principalmente por

a constituintes

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiais

frentes de nucleao geradas. Em compensao, menores deformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular

A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo difusional e nos processos de precipitao. Deste modo, contornos de gro da austenita deformada ocorre durante solubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das quantidades de C e N presentes. Com

ultrafinos precipitados, alm da possvel ocorrncia de martensita fina distribuda ao longo do sentido de laminao. Dependendo das condies de resfriamento e da composio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constitui


que se apresenta na forma de discretos blocos [10]de bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: do campo baintico, mostrando o


de liga, o que favorece

80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno tamanho de gro, caractersticos da ferrita acicular age como uma barreira a propagao de

[11]. Algumas aciarias projetam seus aos da classe

formada principalmente por ferrita acicular constituintes AM dispersos


frentes de nucleao geradas. Em compensao, menores deformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular

A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo difusional e nos processos de precipitao. Deste modo, contornos de gro da austenita deformada ocorre durante solubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das

. Com a reduo

ultrafinos precipitados, alm da possvel ocorrncia de martensita fina ependendo das condies de resfriamento e da

composio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constitui

maior parte da bainita encontrada nos aos API ripas finas de ferrita e carbetos, algumas vezes

[10]. A Figura I.3 mostra uma formao tpica de bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: baintico, mostrando o


, o que favorece a soldabilidade [80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita

consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno acicular age como uma barreira a propagao de

os da classe APIferrita acicular livre de

dispersos [12]Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a

laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiaisfrentes de nucleao geradas. Em compensao, menores

deformaes geram uma maior quantidade de ferrita acicular [13]A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo

difusional e nos processos de precipitao. Deste modo, a precipitao de carbetos nos contornos de gro da austenita deformada ocorre durante solubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das

a reduo da temperatura, a supersaturao destes


composio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constitui

API X80 de laminao controladaripas finas de ferrita e carbetos, algumas vezes associada ao constituinte

A Figura I.3 mostra uma formao tpica de bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Bainita Inferior de ao X80 de laminao controlada: (a) Fbaintico, mostrando o constituinte AM

se o grande refino dos gros com a precipitao de carbetos dosaumentar a resistncia e a tenacidade dos aos, mesmo com

a soldabilidade [80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita


API X80 para livre de carboneto

[12]. Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a

laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiaisfrentes de nucleao geradas. Em compensao, menores

[13]. A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo

a precipitao de carbetos nos contornos de gro da austenita deformada ocorre durante sua laminao. No entanto, asolubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das

eratura, a supersaturao destes


composio do ao, possvel ocorrer o aparecimento da bainita e do constituinte

laminao controladaassociada ao constituinte

A Figura I.3 mostra uma formao tpica de bainita inferior em aos da classe API 5L X80 obtidos por laminao controlada.

Ferrita baintica e constituinte AM

carbetos dos elementos mesmo com

a soldabilidade [7, 9]. 80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita


X80 para possuremcarbonetos e zonas com


frentes de nucleao geradas. Em compensao, menores

A deformao da austenita cria descontinuidades que podem auxiliar no mecanismo a precipitao de carbetos nos

a laminao. No entanto, asolubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das


6


nte austenita-

laminao controlada associada ao constituinte AM

A Figura I.3 mostra uma formao tpica

errita baintica e constituinte AM [44].

elementos de mesmo com reduzidos

80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno

acicular age como uma barreira a propagao de

possurem uma zonas com

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a laminao a baixas temperaturas possuem menor granulometria e so mais equiaxiais, devido



a laminao. No entanto, asolubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das


6


-

AM

A Figura I.3 mostra uma formao tpica

de reduzidos

80 obtido pela laminao em temperaturas onde h apenas austenita consiste em ferrita acicular e bainita superior. O contorno de gro entrecortado e o pequeno

acicular age como uma barreira a propagao de

uma

zonas com

Gros de ferrita obtidos quando a austenita sofre maiores deformaes durante a devido



a laminao. No entanto, a solubilizao de elementos formadores de carbetos ou nitretos na austenita depende das


7

solutos d incio formao de precipitados nas regies onde as condies cinticas so mais favorveis [14] e o tamanho mdio do gro de ferrita acicular se reduz. Mas esta mudana no apresenta correlao com a variao da velocidade de resfriamento que, apenas aumenta o nmero de contornos de baixo ngulo e aumenta a precipitao de carbonitretos [15].

A reduo da temperatura de formao da bainita, pela adio de elementos como o Ni, Mn, ou Mo, facilita a transformao da austenita em ferrita acicular, que uma das principais microestruturas responsveis pela resistncia do ao API X80. Sua formao obtida principalmente pelo rpido resfriamento do ao austenitizado enquanto que a formao de ferrita poligonal suprimida pela ao de elementos de liga. Do ponto de vista da composio qumica do ao, o Mn o elemento de menor custo para evitar a formao de ferrita poligonal, cuja ao pode ser eficientemente complementada pela adio de Mo [12].

Plaut et. al. [9] descrevem trs diferentes faixas de temperaturas nas quais a deformao aplicada chapa durante a laminao controlada para a obteno de alta resistncia:

Temperatura de recristalizao da austenita A austenita deformada e se recristaliza sem que ocorra o crescimento do gro, refinando-o por sucessivas recristalizaes;

Faixa intercrtica de temperaturas A austenita deformada sem que ocorra recristalizao. O material apresenta um encruamento acumulativo que permite aumentar a nucleao da ferrita durante a decomposio da austenita.

Regio de temperaturas abaixo da Ar3 nesta faixa de temperaturas onde ocorre o campo bifsico de austenita e ferrita, o encruamento da ferrita aumenta a resistncia do material e o encruamento da austenita permite a criao de um maior nmero de stios para nucleao de ferrita de gro ainda mais fino. A Figura I.4 mostra as faixas de temperaturas onde ocorrem as etapas de deformao durante o processamento laminao controlada dos aos ARBL.

Figura I.4 Faixas de temperatura de laminao [9].

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita formada anteriormente, o que aumenta o limite de resistncia do material. acabamento influencia matambm promove um aumento da razo elstica do material

Daciaria, os produtos finais estruturas ferrticas heterogneas de gro ultrafino que acompanham o sentido de laminao. Estas chapas atendem s especificaes de resistncia mecnica exigidas pela norma [5] e apresentam uma soldabilidade superior

Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro baseado no aumento da quantidade de discordncias

O crescimento do gro austentico durante asdificultado pelo ancoramento dcarbetos e nitretos de API X80teores de Nbde temperaturaARBL submetido laminao controlada.

Durante a laminao arecristalizao a cada passeque impede a recuperao do material.

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita formada anteriormente, o que aumenta o limite de resistncia do material. acabamento influencia matambm promove um aumento da razo elstica do material

Dependendoaria, os produtos finais

estruturas ferrticas heterogneas de gro ultrafino que acompanham o sentido de laminao. Estas chapas atendem s especificaes de resistncia mecnica exigidas pela norma

apresentam uma soldabilidade superior

Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro baseado no aumento da quantidade de discordncias causando o seu empilhamento

O crescimento do gro austentico durante asdificultado pelo ancoramento dcarbetos e nitretos de

X80, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que contteores de Nb-Ti-V somente se recristalizarde temperatura [9]ARBL submetido laminao controlada.

Figura I.5

Durante a laminao arecristalizao a cada passeque impede a recuperao do material.

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita formada anteriormente, o que aumenta o limite de resistncia do material. acabamento influencia mais no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que tambm promove um aumento da razo elstica do material

do da composio qumica e das aria, os produtos finais podem ser



Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro baseado no aumento da quantidade de

causando o seu empilhamento

O crescimento do gro austentico durante asdificultado pelo ancoramento dcarbetos e nitretos de Nb, Ti e

, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que contV somente se recristalizar[9]. A Figura I.5 mostra a evoluo do refino da estrutura ferrtica de um ao

ARBL submetido laminao controlada.

Figura I.5 Refino do gro ferrtico

Durante a laminao arecristalizao a cada passe, que impede a recuperao do material.

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita formada anteriormente, o que aumenta o limite de resistncia do material.

is no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que tambm promove um aumento da razo elstica do material

da composio qumica e das podem ser chapas de espessu



Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro baseado no aumento da quantidade de

causando o seu empilhamento

O crescimento do gro austentico durante asdificultado pelo ancoramento dos contornos

, Ti e V [10]. A, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que cont

V somente se recristalizarA Figura I.5 mostra a evoluo do refino da estrutura ferrtica de um ao


efino do gro ferrtico

Durante a laminao a temperaturas mais baixas, que so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o

que impede a recuperao do material. Este ancoramento permite o encruamento d


is no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que tambm promove um aumento da razo elstica do material

da composio qumica e das chapas de espessu


apresentam uma soldabilidade superior dos aos

Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro baseado no aumento da quantidade de contornos

causando o seu empilhamento, como apontado por Xue et. al.

O crescimento do gro austentico durante ascontornos de gro e sub

Ao contrrio dos aos convencionais, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que cont

V somente se recristalizaro aps os passA Figura I.5 mostra a evoluo do refino da estrutura ferrtica de um ao


efino do gro ferrtico em funo

temperaturas mais baixasque so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o

Este ancoramento permite o encruamento d


is no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que tambm promove um aumento da razo elstica do material [6]

da composio qumica e das caractersticaschapas de espessuras que chegam a 100


dos aos ARBL temperados e revenidos

Uma vez que a tenso de escoamento proporcional mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro

rnos que dificulta, como apontado por Xue et. al.

O crescimento do gro austentico durante as etapas de conformao acima da Arde gro e subgro

o contrrio dos aos convencionais, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que cont

o aps os passes que ocorrem em faixas mais altas A Figura I.5 mostra a evoluo do refino da estrutura ferrtica de um ao

em funo da taxa de deformao

temperaturas mais baixas, so criadasque so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o



is no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que [6].

caractersticas dos processos de cada ras que chegam a 100


ARBL temperados e revenidos

Uma vez que a tenso de escoamento proporcional densidade mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro

que dificultam a movimentao d, como apontado por Xue et. al.

etapas de conformao acima da Argro em funo da precipitao de

o contrrio dos aos convencionais, que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que cont

s que ocorrem em faixas mais altas A Figura I.5 mostra a evoluo do refino da estrutura ferrtica de um ao

da taxa de deformao

so criadasque so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o


A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita formada anteriormente, o que aumenta o limite de resistncia do material. A temperatura de

is no limite de escoamento que no limite de resistncia, o que

dos processos de cada ras que chegam a 100


ARBL temperados e revenidos

densidade de discordnciasmecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro

a movimentao d, como apontado por Xue et. al. [10].

etapas de conformao acima da Arem funo da precipitao de

o contrrio dos aos convencionais da mesma classe , que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que cont


da taxa de deformao [9].

so criadas diversas frentes de que so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o


8

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita temperatura de


dos processos de cada ras que chegam a 100 mm, com

estruturas ferrticas heterogneas de gro ultrafino que acompanham o sentido de laminao. Estas chapas atendem s especificaes de resistncia mecnica exigidas pela norma API 5L

ARBL temperados e revenidos [3]. discordncias, o

mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro a movimentao das

etapas de conformao acima da Ar3 em funo da precipitao de

da mesma classe , que recristalizam completamente a cada passe de laminao, os aos que contm


diversas frentes de que so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o

Este ancoramento permite o encruamento da austenita

8

A temperatura intercrtica de laminao promove um encruamento progressivo da ferrita temperatura de


dos processos de cada mm, com

estruturas ferrticas heterogneas de gro ultrafino que acompanham o sentido de laminao. API 5L

, o

mecanismo de aumento da resistncia dos materiais por meio do refino de tamanho de gro as

em funo da precipitao de

da mesma classe m


diversas frentes de que so ancoradas pelos precipitados, principalmente de Nb, o

a austenita

9

presente em temperaturas mais baixas e, portanto, um maior nmero de frentes de nucleao da ferrita, o que contribui para o refino da estrutura final [4, 9].

Plaut et. al. [9] afirmam que durante a laminao de aos ARBL convencionais, a nucleao da ferrita ocorre exclusivamente nos contornos da austenita. Durante a laminao controlada dos aos microligados, a nucleao da ferrita ocorre ao longo no s dos contornos de gros da austenita, mas tambm nas suas bandas de deformao geradas pelo encruamento. Com a utilizao do resfriamento acelerado aps a ltima etapa de laminao, possvel nuclear a ferrita de maneira muito mais rpida e refinada e em toda a extenso do gro austentico encruado. O elevado grau de encruamento que deve ser aplicado a austenita em baixas temperaturas de laminao no caso da laminao controlada com resfriamento acelerado, requer cargas demasiadamente altas para a grande maioria das linhas de produo [9].

Em alternativa a tecnologia de resfriamento acelerado, a obteno de aos do grau API X80 com granulometrias de 3 m a 6 m e comuns para esta classe de aos conseguida atravs da adio de elementos de liga como o Ni, o Mo e o Mn, [4, 16 e 12]. Comparado aos aos desta classe obtidos por resfriamento acelerado, as quantidades de elementos liga so superiores com o objetivo de reduzir a temperatura de transformao da austenita; inibir o crescimento da austenita durante a recristalizao; retardar a transformao austenita-ferrita e aumentar da capacidade de endurecimento por precipitao [1,17].

A microestrutura resultante do processo de produo do ao API X80 por laminao controlada sem resfriamento acelerado composta por ferrita+bainita de aproximadamente 10 m de granulometria, com disperso fina de constituinte AM e com possibilidade de ocorrncia de colnias cementita, perlita fina e austenita retida de tamanho heterogneo, [1, 3, 16, 17].

Quanto maiores os percentuais bainticos, melhores as caractersticas de resistncia do ao e o aumento deste percentual alcanvel pelo retardo da transformao da austenita durante o seu resfriamento, o que pode ser proporcionado atravs da adio de Ni, Mo e Mn.

O Mn, no entanto, favorece a formao do microconstituinte AM em detrimento da bainita [1]. Outro elemento importante o Nb o qual reduz a taxa de nucleao dos gros de ferrita a temperaturas mais altas, permitindo que mais austenita prvia se transforme em bainita durante o resfriamento. Assim, o gro de austenita prvia que est sendo deformada a baixa temperatura se alonga e reduz sua seo. Quando se transforma em bainita, d origem a gros com maior refinamento [1].

Ramirez et. al. [18] realizaram a anlise microestrutural ao longo da seo de uma chapa de 19 mm de espessura de ao Ti-Nb-V com 560 MPa de limite de escoamento, produzida por laminao controlada. O ao estudado foi possivelmente laminado na faixa intercrtica (abaixo de Ar3) onde a ferrita encrua progressivamente sem restaurao. Os autores

encontraram, na superfcie da chapa, uma mescde tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontramcementitaagregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplificaao estudado, de

Figura I.

Estas colniasencruado pela laminao em baixa temperatura. resultados encontrados por Gonzalez colnias depor bainita e

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica volumtrica dbainticahomogeneamente distribudopor laminao controlada com matriz de ferrita peutetides e constituinte AM.

Figura I.

encontraram, na superfcie da chapa, uma mescde tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontramcementita, perlita finaagregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplificaao estudado, decorrente da laminao controlada.

Figura I.6 Ao API 5l X80, obtido

Estas colniasencruado pela laminao em baixa temperatura. resultados encontrados por Gonzalez colnias de subprodutos da recristalizao incompleta da austenitapor bainita e perlita

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica volumtrica destes

tica com constituintehomogeneamente distribudopor laminao controlada com matriz de ferrita peutetides e constituinte AM.

Figura I.7 Constituintes AM no contorno de gro ferrtico.

encontraram, na superfcie da chapa, uma mescde tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontram

, perlita fina e austenitaagregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplifica

corrente da laminao controlada.

Ao API 5l X80, obtido

Estas colnias nucleiam a partir da recristalizao incompleta do gro de austenita encruado pela laminao em baixa temperatura. resultados encontrados por Gonzalez

subprodutos da recristalizao incompleta da austenitaperlita fina degenerada.

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica s subprodutos

com constituintes homogeneamente distribudospor laminao controlada com matriz de ferrita peutetides e constituinte AM.

Constituintes AM no contorno de gro ferrtico.

encontraram, na superfcie da chapa, uma mescde tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontram

e austenita retida agregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplifica


Ao API 5l X80, obtido por laminao controladaagregados eutetides [18]

nucleiam a partir da recristalizao incompleta do gro de austenita encruado pela laminao em baixa temperatura. resultados encontrados por Gonzalez [19]

subprodutos da recristalizao incompleta da austenitadegenerada.

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica subprodutos gira em torno de 1

AM localizados sobre a matriz ferrtica.

por laminao controlada com matriz de ferrita peutetides e constituinte AM.

Constituintes AM no contorno de gro ferrtico.atravs das setas

encontraram, na superfcie da chapa, uma mescla de ferrita quasede tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontram

retida de tamanho heterogneoagregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplifica


por laminao controladaagregados eutetides [18]

nucleiam a partir da recristalizao incompleta do gro de austenita encruado pela laminao em baixa temperatura.

[19] e Silva [4]subprodutos da recristalizao incompleta da austenita

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica em torno de 1

localizados preferencialmente nos contornos do grosobre a matriz ferrtica.

por laminao controlada com matriz de ferrita poligonal com disperso de bainita, agregados

Constituintes AM no contorno de gro ferrtico.atravs das setas

la de ferrita quasede tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontram

de tamanho heterogneoagregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplifica

por laminao controlada, mostrandoagregados eutetides [18].

nucleiam a partir da recristalizao incompleta do gro de austenita encruado pela laminao em baixa temperatura. Estes resultados so compatveis com os

e Silva [4] que sugerem que a composiosubprodutos da recristalizao incompleta da austenita

O tamanho mdio do gro da matriz ferrtica situa-se em torno de 15%, encontrando

preferencialmente nos contornos do grosobre a matriz ferrtica. A Figura I.7 mostra um ao X80 obtido

oligonal com disperso de bainita, agregados

Constituintes AM no contorno de gro ferrtico. Os AM esto indicados pelo autor atravs das setas [4].

la de ferrita quase-poligonal e ferrita poligonal de tamanhos de gros heterogneos. Estes gros encontram-se intercalados

de tamanho heterogneo, as quais o autor agregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizadaFigura I.6 foi retirada do trabalho dos Autores [18] e exemplifica a microestrutura encontrada no

, mostrando

nucleiam a partir da recristalizao incompleta do gro de austenita Estes resultados so compatveis com os

sugerem que a composiosubprodutos da recristalizao incompleta da austenita serem constitudos

se em torno de 5 ncontrando-

preferencialmente nos contornos do groA Figura I.7 mostra um ao X80 obtido


Os AM esto indicados pelo autor

poligonal e ferrita poligonal intercalados por colnias de

, as quais o autor agregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizada

a microestrutura encontrada no

, mostrando ferrita deformada


sugerem que a composioserem constitudos

em torno de 5 m -se tambm

preferencialmente nos contornos do groA Figura I.7 mostra um ao X80 obtido



10

poligonal e ferrita poligonal por colnias de

, as quais o autor denominou agregados eutetides e que so fruto da transformao da austenita no recristalizada. A


deformada e


sugerem que a composio destas serem constitudos tambm

m e a frao tambm a ferrita

preferencialmente nos contornos do gro eA Figura I.7 mostra um ao X80 obtido



10

poligonal e ferrita poligonal por colnias de

denominou A



destas tambm

frao ferrita

e

A Figura I.7 mostra um ao X80 obtido oligonal com disperso de bainita, agregados

A orientao ferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada entre os gros de maior nvel de recristalihomogneo, intercaladas com bainita, que segundo XUE et. al. morfologia finos blocos de AM [caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da austenita no recristalizada durante a laminao controlada de um Ao X80 nacional [4].

O perfil de microdureza material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6 mximo de 5,9%gradienregies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamaforma contorno

A realizao de processos de soldagem e a sobre a este efeito, com o objetivo de ainda maior dpela decomposio da austenita prvia e

A orientao ferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada entre os gros de maior nvel de recristalihomogneo, intercaladas com bainita, que segundo XUE et. al. morfologia acicular

s blocos de AM [caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da austenita no recristalizada durante a laminao controlada de um Ao X80 nacional [4].

Fig

O perfil de microdureza material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6 mximo de 5,9%, onde os maioresgradientes de resfriamento so maiores e os gros ferrticos so mais refinadosregies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tama

panquecacontornos de gro

A realizao de processos de soldagem e a sobre a microestrutura este efeito, alguns com o objetivo de ainda maior do tamanho do pela decomposio da austenita prvia e

A orientao destas estruturasferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada entre os gros de ferrita poligonalmaior nvel de recristalizao dando origemhomogneo, intercaladas com bainita, que segundo XUE et. al.

acicular e AM. Sob maiores aumentos, identificous blocos de AM [4, 18

caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da austenita no recristalizada durante a laminao controlada de um Ao X80 nacional [4].

Figura I.8

O perfil de microdureza material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6

, onde os maiorestes de resfriamento so maiores e os gros ferrticos so mais refinados

regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tama, cujos grandes tamanhos so

de gro em funo do

A realizao de processos de soldagem e a microestrutura poder

alguns elementos com o objetivo de promover

tamanho do gropela decomposio da austenita prvia e

destas estruturas tende a serferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada

ferrita poligonal [4, 18zao dando origem

homogneo, intercaladas com bainita, que segundo XUE et. al. e AM. Sob maiores aumentos, identificou

8, 19]. A Figura I.8 mostra em seqncia de ampliao, a caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da austenita no recristalizada durante a laminao controlada de um Ao X80 nacional [4].

Caracterizao dos agregados eutetides [4].

O perfil de microdureza Vickers material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6

, onde os maiores resultados encontrados nas superfcies da chapa, onde os tes de resfriamento so maiores e os gros ferrticos so mais refinados

regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamagrandes tamanhos so

em funo do encruamento

A realizao de processos de soldagem e a poder causar degradao das propriedades

elementos so adicionados em promover um atraso

gro formadopela decomposio da austenita prvia e

tende a ser congruente com o sentido de laminao e a ferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada

8, 19]. Em direo ao centro da chapa, observouzao dando origem a bandas de ferrita poligonal


A Figura I.8 mostra em seqncia de ampliao, a caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da austenita no recristalizada durante a laminao controlada de um Ao X80 nacional [4].


Vickers levantado material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6

resultados encontrados nas superfcies da chapa, onde os tes de resfriamento so maiores e os gros ferrticos so mais refinados

regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamagrandes tamanhos so

encruamento [18]. A realizao de processos de soldagem e a

degradao das propriedadesso adicionados em pequenas quantidades

no processo formado [1]. Adicion

pela decomposio da austenita prvia e uma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de

congruente com o sentido de laminao e a ferrita de gro alongado, cuja formao prvia s etapas finais de laminao, encontrada

. Em direo ao centro da chapa, observoua bandas de ferrita poligonal




levantado por Ramirez et. al. material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6


regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamagrandes tamanhos so possivelmente advindos

A realizao de processos de soldagem e a conseqentedegradao das propriedades

pequenas quantidades no processo de transformao da austenita

Adicionalmente, uma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de


. Em direo ao centro da chapa, observoua bandas de ferrita poligonal

homogneo, intercaladas com bainita, que segundo XUE et. al. [10], composta de e AM. Sob maiores aumentos, identificou-se bainita granular associada a



por Ramirez et. al. [18]material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6


regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamapossivelmente advindos

conseqente imposio de ciclos trmicos degradao das propriedades mecnicas. Para evitar

pequenas quantidades transformao da austenita

almente, uma maior formao de bainitauma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de


. Em direo ao centro da chapa, observoua bandas de ferrita poligonal de tamanho de gro

, composta de se bainita granular associada a



[18] para este material ao longo da espessura da chapa, mostrou uma mdia de 227,6 HV com desvio


regies da superfcie da chapa mostram gros de ferrita de maior tamanho alongadpossivelmente advindos de migrao de

imposio de ciclos trmicos mecnicas. Para evitar

pequenas quantidades como: V, Crtransformao da austenita

uma maior formao de bainitauma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de

11


. Em direo ao centro da chapa, observou-se um de tamanho de gro

, composta de ferrita de se bainita granular associada a


para este tipo de com desvio

resultados encontrados nas superfcies da chapa, onde os tes de resfriamento so maiores e os gros ferrticos so mais refinados. Algumas

nho alongados em de migrao de


Cr, Nb e Mo transformao da austenita e o refino

uma maior formao de bainitauma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de

11


se um

de tamanho de gro de

se bainita granular associada a A Figura I.8 mostra em seqncia de ampliao, a

caracterizao dos subprodutos da transformao eutetide (agregados eutetides) da

tipo de com desvio

resultados encontrados nas superfcies da chapa, onde os Algumas

s em

de migrao de


Mo e o refino

uma maior formao de bainita uma reduo geral do tamanho dos agrupamentos de

constituinte[1] afirmam que, msoldagemde sua dispersode Mn, de

I.3 Soldabilidade

Os aos API X80 so produzidos soldabilidade. Contudo, diferentes ciclos tde soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na Zona Termicamente

I.3.1 Zona Termicamente afetada

Zona terbase, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas propriedades, geometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o preaquecimento e o aporte trmico gerado [16].

Sua diferenciao das demais regies da junta sode uma macrografia, atravs da qual metal de inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ].uma ZTA de uma

Embora seja ometal de base em funo da disponibilidade de energia para desencadear processos de

constituintes AM comafirmam que, m

soldagem, a tenacidade do materialdisperso. Porm, devem ser mantidos

Mn, de Si e de impurezas (como SSoldabilidade

Os aos API X80 so produzidos soldabilidade. Contudo, diferentes ciclos trmicos sobre o metal basede soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na

ermicamente

Zona Termicamente afetada

Zona termicamente afetada (base, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas propriedades, diferenciandogeometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o preaquecimento e o aporte trmico gerado [16].

Sua diferenciao das demais regies da junta sode uma macrografia, atravs da qual

etal de solda (MS) at o ponto no inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ].

ZTA de uma junta de mltiplos passes

Figura I.

Embora seja ometal de base em funo da disponibilidade de energia para desencadear processos de

com maior disperso na matriz bainticaafirmam que, mesmo com o

a tenacidade do material. Porm, devem ser mantidos

e de impurezas (como SSoldabilidade dos Aos API 5L

Os aos API X80 so produzidos soldabilidade. Contudo, os diversos

rmicos sobre o metal basede soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na

ermicamente Afetada (ZTA)Zona Termicamente afetada

micamente afetada (base, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas

diferenciando-a do metal de base e da zona fundida. Sua extenso depende da geometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o preaquecimento e o aporte trmico gerado [16].

Sua diferenciao das demais regies da junta sode uma macrografia, atravs da qual

olda (MS) at o ponto no inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ].

junta de mltiplos passes

Figura I.9 Identificao das ZTA

Embora seja oriunda do MB, a ZTA geralmente apresenta granulometria diferenciada do metal de base em funo da disponibilidade de energia para desencadear processos de

maior disperso na matriz bainticaesmo com o aparecimento d

a tenacidade do material no prejudicada. Porm, devem ser mantidos

e de impurezas (como S e P).os API 5L-X80

Os aos API X80 so produzidos diversos processos de soldagem aplicveis levam a imposio de

rmicos sobre o metal basede soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na

fetada (ZTA). Zona Termicamente afetada dos

micamente afetada (ZTAbase, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas

a do metal de base e da zona fundida. Sua extenso depende da geometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o preaquecimento e o aporte trmico gerado [16].

Sua diferenciao das demais regies da junta sode uma macrografia, atravs da qual se pode

olda (MS) at o ponto no metal base (inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ].

junta de mltiplos passes

Identificao das ZTA

riunda do MB, a ZTA geralmente apresenta granulometria diferenciada do metal de base em funo da disponibilidade de energia para desencadear processos de

maior disperso na matriz bainticaaparecimento do constituinte AM

no prejudicada. Porm, devem ser mantidos baixos nveis de incluses, de percentua

P). X80

Os aos API X80 so produzidos de modo a seprocessos de soldagem aplicveis levam a imposio de

rmicos sobre o metal base, demandando ajustes dos respectivos parmetros de soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na

dos Aos API 5L

ZTA) o termo usado para identificar a regio do metal de base, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas

a do metal de base e da zona fundida. Sua extenso depende da geometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o preaquecimento e o aporte trmico gerado [16].

Sua diferenciao das demais regies da junta sose pode observar sua extenso desde a zona fundida, ou metal base (

inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ].junta de mltiplos passes.

Identificao das ZTAs em


maior disperso na matriz baintica tambm so esperadoso constituinte AM

no prejudicada, em funo dbaixos nveis de incluses, de percentua

de modo a seprocessos de soldagem aplicveis levam a imposio de

, demandando ajustes dos respectivos parmetros de soldagem objetivando minimizar as possveis alteraes de propriedades mecnicas na

os API 5L-X80

o termo usado para identificar a regio do metal de base, adjacente poa de fuso, que experimenta um ciclo trmico de aquecimento e resfriamento a cada passe de soldagem. Este ciclo trmico geralmente altera suas

a do metal de base e da zona fundida. Sua extenso depende da geometria da junta, das propriedades do material e das condies de soldagem, como o

Sua diferenciao das demais regies da junta soldada observar sua extenso desde a zona fundida, ou

metal base (MB) onde atingida a temperatura crtica inferior de transformao da austenita (723 C) [16 ]. A Figura I.

em junta soldada


tambm so esperadoso constituinte AM durante os ciclos trmicos de

em funo da morfologia baixos nveis de incluses, de percentua

de modo a se obter boas caractersticas de processos de soldagem aplicveis levam a imposio de




ldada pode ser feita pela execuo observar sua extenso desde a zona fundida, ou

onde atingida a temperatura crtica A Figura I.9 mostra

junta soldada multipasse


tambm so esperados. durante os ciclos trmicos de

a morfologia apresentbaixos nveis de incluses, de percentua

obter boas caractersticas de processos de soldagem aplicveis levam a imposio de




pode ser feita pela execuo observar sua extenso desde a zona fundida, ou

onde atingida a temperatura crtica mostra o aspecto tpico de

multipasse.


12

Os autores durante os ciclos trmicos de

presentada e baixos nveis de incluses, de percentuais de C,






onde atingida a temperatura crtica o aspecto tpico de


12

Os autores durante os ciclos trmicos de

e

C,






onde atingida a temperatura crtica o aspecto tpico de


13

recristalizao e crescimento de tamanho de gro. Na regio de gros grosseiros (RGG), o crescimento de gro pode ser um dois maiores fatores que influenciam a temperabilidade do ao e, portanto, a formao de martensita (que um dos principais ingredientes de fraturas a frio).

Em geral, os aos C-Mn baixa liga apresentam microestrutura predominantemente ferrtica-perltica e o ciclo trmico imposto pelos processos de soldagem pode levar a perda de propriedades mecnicas na ZTA. Uma das causas desta perda de propriedades devido facilidade de formao do microconstituinte AM na zona intercrtica. O AM formado nestas condies , normalmente, alongado e interligado e a martensita presente possui alto teor de carbono. A perda de tenacidade pela alterao da microestrutura original da chapa, em funo da influncia do aporte trmico tambm gera bastante preocupao ao se produzir uma junta soldada em aos de laminao controlada.

Os parmetros da soldagem devem ser cuidadosamente estudados e balanceados para combinar-se com as caractersticas do metal de base [1]. Outro efeito da ao do ciclo trmico o significativo aumento do gro austentico transformado pelo aporte trmico, aliado a uma elevada taxa de resfriamento, podendo gerar na zona de gros grosseiros prxima linha de fuso, microestruturas compostas por bainita superior e martensita revenida. Dependendo do crescimento do gro austentico, este poder se tornar muito tempervel e originar martensita [4].

Ao estudar as microestruturas formadas em um nico passe de soldagem, Pinto [16] visualizou distintas regies na ZTA, onde constatou principalmente:

Uma regio de gros grosseiros onde, devido ao aquecimento proveniente do aporte trmico, ocorre a austenitizao do ao e, em funo da velocidade de resfriamento, ocorre o crescimento do gro. Nesta regio tambm, dependendo da taxa de resfriamento, podero se formar martensita, ferrita poligonal e bainita. As fases secundrias ricas em carbono podero dar origem ao constituinte AM e perlita.

Uma regio de gros finos onde, embora haja a austenitizao do ao, o crescimento do gro no significativo. Aqui, porm, existe energia suficiente para promover mecanismos difusionais que formaro ferrita no contorno do gro e possibilitaro a formao de perlita no centro aps a transformao da austenita no resfriamento.

Regio intercrtica onde, dependendo das velocidades de resfriamento, podero se formar diferentes microestruturas como bainita superior, martensita revenida e de alto carbono.

Regio subcrtica, onde pode ocorrer o envelhecimento dinmico da estrutura, que pode levar a sua fragilizao.

A Figura I.10 mostra o esquema de uma ZTA de passo simples em funo da temperatura atingida a partir do metal de solda.

Epasses de solda, o que torna a ZTA ainda mais complexa que o visto acima. A execuo de um passe subseqente transfere calor para o passe anterior e, dependendo do aportempregado, podem ser formadas na regio de gro grosseiro do passe anterior, as demais regies esperadas de uma ZTA.

As ZTAs possuem uma mescla de diversas microestruturas e, portanto, diferentes propriedades mecnicas que muitas vezes se sobrepem em soldagens multipasses faz com que a repetibilidade de resultados em testes de impacto Charpyimpossvel posicionar o entalhe sobre a mesCPs [20]


Figura

Em chapas de grande espessura, esperada a utilizao de um nmero elevado de passes de solda, o que torna a ZTA ainda mais complexa que o visto acima. A execuo de um passe subseqente transfere calor para o passe anterior e, dependendo do aportempregado, podem ser formadas na regio de gro grosseiro do passe anterior, as demais regies esperadas de uma ZTA.

As ZTAs possuem uma mescla de diversas microestruturas e, portanto, diferentes propriedades mecnicas que muitas vezes se sobrepem em soldagens multipasses faz com que a repetibilidade de resultados em testes de impacto Charpyimpossvel posicionar o entalhe sobre a mes

[20]. A Figura I.11 mostra o esquema de uma ZTA de


Figura I.10

m chapas de grande espessura, esperada a utilizao de um nmero elevado de passes de solda, o que torna a ZTA ainda mais complexa que o visto acima. A execuo de um passe subseqente transfere calor para o passe anterior e, dependendo do aportempregado, podem ser formadas na regio de gro grosseiro do passe anterior, as demais regies esperadas de uma ZTA.

As ZTAs possuem uma mescla de diversas microestruturas e, portanto, diferentes propriedades mecnicas e comportamentosque muitas vezes se sobrepem em soldagens multipasses faz com que a repetibilidade de resultados em testes de impacto Charpyimpossvel posicionar o entalhe sobre a mes

A Figura I.11 mostra o esque

12_eduardo dias justa perei.pdf

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