Por favor, use este identificador para citar o enlazar este ítem:
https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37309
ORCID: | http://orcid.org/0000-0003-3756-9594 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
Título: | Avaliação da fragilização por hidrogênio em aços ARBL utilizando ensaios trativos em corpos de prova entalhados |
Título (s) alternativo (s): | Hydrogen embrittlement assessment using tensile tests in HSLA notched specimens |
Autor: | Alvarenga, Rodrigo Freitas da Silva |
Primer orientador: | Franco, Sinésio Domingues |
Primer coorientador: | Bose Filho, Waldek Wladimir |
Primer miembro de la banca: | Arencibia, Rosenda Valdes |
Segundo miembro de la banca: | Paes, Marcelo Torres Piza |
Resumen: | A avaliação da susceptibilidade à fragilização por hidrogênio em aços de alta resistência para aplicação em componentes submarinos submetidos a proteção catódica para controle de corrosão é de fundamental importância. Tal estudo pode auxiliar na tomada de decisões e qualificação de materiais para evitar falhas que acarretam danos ambientais, econômicos e à vida humana. Assim sendo, esse trabalho avalia um aço AISI 4340 com durezas de 32, 36 e 40 HRC utilizando três tipos de metodologias: ensaio de tração em baixas taxas de deformação em corpos de prova lisos (BTD) e entalhados (nBTD) e ensaios de carga constante (CLT). Foram realizados ensaios em dois níveis de proteção catódica (-1100 mV e -950 mV, em relação ao eletrodo de referência Ag|AgCl) em solução salina com 3,5 % em peso de NaCl. Foram utilizados três diferentes raios de entalhe. Os resultados obtidos nos ensaios dos corpos de prova entalhados foram comparados com o perfil de tensão hidrostática obtido via simulação de elementos finitos. A superfície de fratura pós-ensaio também foi avaliada via microscopia eletrônica de varredura. Os resultados dos ensaios indicaram um maior índice de fragilização (HI) quanto maior a dureza do material, nível de proteção catódica aplicada e menor raio do entalhe, assim como uma relação entre o HI e o grau de fratura intergranular nas amostras. Os resultados dos ensaios nBTD foram comparados com a tensão limite (σth) do ensaio CLT e foi observado que uma relação σth = 90% x σnBTD_min pode ser usada para obtenção mais rápida desse parâmetro. Adicionalmente, um estudo acerca da tenacidade à fratura dos materiais em meio hidrogenado (KIc-H) foi realizado por meio da análise da superfície de fratura dos corpos de prova nBTD e CLT, obteve-se valores de 90,2 ± 5,2, 88,1 ± 7,1 e 79,8 ± 6,4 MPa.m0,5 para as durezas de 32, 36 e 40 HRC, respectivamente. Para a condição de 40 HRC, ensaios em corpos de prova pré-trincados do tipo C(T) apresentaram os mesmos resultados ao usar velocidades mais altas. |
Abstract: | The evaluation of hydrogen embrittlement susceptibility in high strength steels for application in subsea components subjected to cathodic protection for corrosion control is of fundamental importance. This assessment can help decisions and materials qualification to avoid failures that cause environmental, economic and human life damages. Therefore, this study evaluates an AISI 4340 steel with hardness of 32, 36 and 40 HRC using three types of methodologies: slow strain rate tests in smooth (SSRT) and notched (nSSRT) specimens and constant load tests (CLT). The tests were carried out at two levels of cathodic protection (-950 mV and -1100 mV using Ag|AgCl reference electrode) in saline solution with 3.5 % wt of NaCl. Three different notch radiuses were used. The results obtained in the notched specimens tests were compared with the hydrostatic stress profiles obtained using finite element simulation. The post-test fracture surfaces were also evaluated via scanning electron microscopy. The test results indicated a higher hydrogen index embrittlement (HI) the higher the material hardness, level of cathodic protection applied and smaller notch radius, as well as a relationship between HI and the degree of intergranular fracture in the specimens. The results obtained by the nBTD tests were compared with the stress threshold (σth) obtained in the CLT test and a relation of σth = 90% x σnBTD_min can be used for a faster assess of this parameter. Additionally, fracture toughness test evaluation in hydrogen environment (KIc-H) was done by analyzing the fracture surface of the nBTD and CLT specimens: 90,2 ± 5,2, 88,1 ± 7,1 e 79,8 ± 6,4 MPa.m0,5 was obtained for the hardeness of 32, 36 e 40 HRC, respectively, these values were compared with pre-cracked CT specimens for 40 HRC and -1100 mV condition, the results were the same using the highest displacement rate. |
Palabras clave: | fragilização por hidrogênio hydrogen embrittlement corpos de prova entalhados notched specimens ensaio de tração em baixas taxas de deformação slow strain rate test aços de alta resistência e baixa liga high strength low alloy steels |
Área (s) del CNPq: | CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA::METALURGIA FISICA CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA::MECANICA DOS SOLIDOS |
Tema: | Engenharia mecânica Aço - Corrosão Hidrogênio - Análise Metais - Teor de hidrogênio |
Idioma: | por |
País: | Brasil |
Editora: | Universidade Federal de Uberlândia |
Programa: | Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica |
Cita: | ALVARENGA, Rodrigo Freitas da Silva. Avaliação da fragilização por hidrogênio em aços ARBL utilizando ensaios trativos em corpos de prova entalhados. 2022. 180 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2022. DOI http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.631. |
Identificador del documento: | http://doi.org/10.14393/ufu.di.2022.631 |
URI: | https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/37309 |
Fecha de defensa: | 15-dic-2022 |
Aparece en las colecciones: | DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica |
Ficheros en este ítem:
Fichero | Descripción | Tamaño | Formato | |
---|---|---|---|---|
AvaliaçãoFragilizaçãoHidrogênio.pdf | Dissertação | 15.11 MB | Adobe PDF | Visualizar/Abrir |
Este ítem está sujeto a una licencia Creative Commons Licencia Creative Commons