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MINISTÉRIO DA DEFESA EXÉRCITO BRASILEIRO DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS REBECA VIEIRA DE OLIVEIRA TRATAMENTO TÉRMICO DE UM TUBO DE AÇO API 5L X65 UTILIZADO EM CURVAMENTO POR INDUÇÃO Rio de Janeiro 2014

LE experimental x LE norma: B3

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MINISTÉRIO DA DEFESA

EXÉRCITO BRASILEIRO

DEPARTAMENTO DE CIÊNCIA E TECNOLOGIA

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

CURSO DE MESTRADO EM CIÊNCIA DOS MATERIAIS

REBECA VIEIRA DE OLIVEIRA

TRATAMENTO TÉRMICO DE UM TUBO DE AÇO API 5L X65 UTILIZADO EM CURVAMENTO POR INDUÇÃO

Rio de Janeiro 2014

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

REBECA VIEIRA DE OLIVEIRA

TRATAMENTO TÉRMICO DE UM TUBO DE AÇO API 5L X65 UTILIZADO EM CURVAMENTO POR INDUÇÃO

Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Ciência dos Materiais do Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em Ciência dos Materiais. Orientador: Dr. Luiz Paulo Mendonça Brandão

Rio de Janeiro 2014

2

c2014

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

Praça General Tibúrcio, 80 – Praia Vermelha

Rio de Janeiro – RJ CEP: 22290-270

Este exemplar é de propriedade do Instituto Militar de Engenharia, que poderá incluí-lo em

base de dados, armazenar em computador, microfilmar ou adotar qualquer forma de

arquivamento.

É permitida a menção, reprodução parcial ou integral e a transmissão entre bibliotecas deste

trabalho, sem modificação de seu texto, em qualquer meio que esteja ou venha na ser fixado,

para pesquisa acadêmica, comentários e citações, desde que sem finalidade comercial e que

seja feita a referência bibliográfica completa.

Os conceitos expressos neste trabalho são de responsabilidade do(s) autor(es) e do(s)

orientador(es).

620.11 Oliveira, Rebeca Vieira O48t Tratamento térmico de um tubo de aço Api 5l X65 utilizado

em curvamento por indução / Rebeca Vieira de Oliveira; orientada por Luiz Paulo Mendonça Brandão - Rio de Janeiro: Instituto Militar de Engenharia, 2014.

155f. : il. Dissertação (mestrado) – Instituto Militar de Engenharia – Rio

de Janeiro, 2014. 1. Curso de Ciência dos Materiais – teses e dissertações. 2.

Propriedades Mecânicas. 3. Engenharia de Materiais. I. Brandão, Luiz Paulo Mendonça. II. Título. III. Instituto Militar de Engenharia.

3

INSTITUTO MILITAR DE ENGENHARIA

REBECA VIEIRA DE OLIVEIRA

TRATAMENTO TÉRMICO DE UM TUBO DE AÇO API 5L X65 UTILIZADO EM CURVAMENTO POR INDUÇÃO

Dissertação de Mestrado apresentada ao Curso de Mestrado em Ciência dos Materiais do

Instituto Militar de Engenharia, como requisito parcial para a obtenção do título de Mestre em

Ciência dos Materiais.

Orientador: Prof. Luiz Paulo Mendonça Brandão – D.C.

Aprovada em 16 de dezembro de 2014 pela seguinte Banca Examinadora:

________________________________________________________________________

Prof. Luiz Paulo Mendonça Brandão – D.C. do IME – Presidente

________________________________________________________________________

Profa. Andersan dos Santos Paula – D.C. da UFF

________________________________________________________________________

Profa. Cristiane Maria Basto Bacaltchuk – Ph.D. do CEFET/RJ

________________________________________________________________________

TC. José Ricardo Gomes Matheus – D.C. do IME

________________________________________________________________________

Alaelson Vieira Gomes – D.C. do IME

Rio de Janeiro

2014

4

Dedico este trabalho aos meus pais e irmãos, pelo amor imensurável.

5

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiro a Deus, por me abençoar com saúde e força para chegar até a

conclusão desta etapa.

Agradeço a minha família, por todos os ensinamentos, o apoio, a dedicação e

compreensão. Os degraus até aqui galgados, são frutos de todo o amor que vocês sempre me

deram.

Agradeço ao meu orientador D.C. Luiz Paulo Mendonça Brandão por todo o suporte e

embasamento adquirido e aplicado para a conclusão deste trabalho.

Agradeço aos professores da banca examinadora, que gentilmente aceitaram o convite e

contribuíram diretamente para a aquisição de novos conhecimentos.

Agradeço a empresa Protubo e ao MSc Antônio Marcelo, pelo fornecimento do material

necessário as práticas experimentais, pela realização dos tratamentos térmicos, pleno apoio ao

desenvolvimento do trabalho e ensinamentos transmitidos ao longo de todo o trabalho.

Agradeço a empresa Tork, por todo empenho na usinagem dos corpos de prova para

ensaio de tração, bem como pela preparação das amostras destinadas à análise metalográfica e

ensaio de dureza.

Agradeço ao Centro Federal de Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca

(CEFET-RJ) e aos professores Cristiane Bacaltchuk e Luis Felipe, que disponibilizaram não

somente o equipamento para ensaio de tração, como também tempo e paciência para

transmitir conhecimentos fundamentais ao desenvolvimento deste trabalho.

Agradeço a Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda (EEIMVR) –

Universidade Federal Fluminense (UFF), a professora Andersan dos Santos e aos estagiários

do laboratório de Metalografia, que habilmente disponibilizaram o microscópio ótico para

utilização nas análises metalográficas, e ainda, transmitiram conhecimentos técnicos e

teóricos.

Agradeço aos professores e funcionários do Instituto Militar de Engenharia pelos

ensinamentos transmitidos ao longo de todo este período.

Agradeço ao Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico (CNPq) e

a Fundação de Amparo à Pesquisa do Estado do Rio de Janeiro (FAPERJ), pelo aporte

financeiro e confiança destinado a mim e ao presente trabalho.

Agradeço ao caro colega Saulo Diniz pela paciência, plena disponibilidade em transmitir

seus conhecimentos e por sua enriquecedora contribuição neste trabalho.

Agradeço aos meus colegas do laboratório de DRX do IME, que se fizeram presentes em

todas as etapas, contribuindo diretamente na conclusão desta etapa.

6

SUMÁRIO

LISTA DE ILUSTRAÇÕES ................................................................................................ 8

LISTA DE TABELAS ....................................................................................................... 15

LISTA DE EQUAÇÕES .................................................................................................... 19

LISTAS DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS ............................................... 20

RESUMO ........................................................................................................................... 22

ABSTRACT ....................................................................................................................... 23

1 INTRODUÇÃO ............................................................................................................... 24

2 OBJETIVO ..................................................................................................................... 28

3 REVISÃO DE LITERATURA ....................................................................................... 29 3.1 Aços de Alta Resistência e Baixa Liga ........................................................................... 29

3.2 Classificação de Aços API 5L ........................................................................................ 31

3.3 Processo de Fabricação de Tubos API 5L X65 ............................................................... 35

3.4 Processo de Curvamento de Tubos por Indução .............................................................. 38

3.5 Microestruturas de Aços API 5L .................................................................................... 40

3.5.1.1 Perlita ....................................................................................................................... 41

3.5.1.2 Perlita Degenerada ................................................................................................... 43

3.5.1.3 Ferrita Acicular ........................................................................................................ 44

3.5.1.4 Ferrita Bainita .......................................................................................................... 45

3.5.1.5 Ferrita Poligonal ....................................................................................................... 45

3.5.1.6 Martensita – Austenita (MA) .................................................................................... 46 3.5.1.7 Martensita Revenida ................................................................................................. 47 3.6 Revisão de Aços API 5L – Processamentos Térmicos e Mecânicos ................................ 48

4 MATERIAIS E MÉTODOS ........................................................................................... 55 4.1 Materiais ........................................................................................................................ 55

4.2 Métodos ......................................................................................................................... 58

4.2.1 Tratamentos térmicos .................................................................................................. 59 4.2.1.1 Têmpera ................................................................................................................... 61 4.2.1.2 Revenido .................................................................................................................. 63 4.2.2 Ensaio de tração .......................................................................................................... 66

4.2.3 Análise microestrutural ............................................................................................... 67 4.2.4 Análise de dureza ........................................................................................................ 68 4.2.5 Análise Estatística dos Resultados ............................................................................... 68

5 RESULTADOS ............................................................................................................... 72 5.1 Diagrama de Fase do aço api 5l x65 – thermocalc .......................................................... 72 5.2 Análise Metalográfica .................................................................................................... 74 5.2.1 Amostras Temperadas a 920°C e 960°C ...................................................................... 76 5.2.2 Amostras Temperadas a 920°C e Revenidas ................................................................ 78 5.2.3 Amostras Temperadas a 960°C e Revenidas ................................................................ 81 5.3 Ensaios de Tração .......................................................................................................... 84 5.3.1 Amostras do Fabricante 1 ............................................................................................ 84

7

5.3.1.1 Fabricante 1: como recebida ..................................................................................... 84

5.3.1.2 Fabricante 1: Temperadas a 920°C ........................................................................... 86

5.3.1.3 Tenaris Temperadas a 960°C .................................................................................... 95

5.3.2 Amostras do Fabricante 2 .......................................................................................... 103

5.3.2.1 Fabricante 2: como recebidas.................................................................................. 103

5.3.2.2 Fabricante 2: Temperadas a 920°C ......................................................................... 105

5.3.2.3 Fabricante 2: Temperadas a 960°C ......................................................................... 115

5.4 Ensaios de Dureza ........................................................................................................ 123

5.4.1 Amostras como recebidas .......................................................................................... 126

5.4.2 Amostras temperadas ................................................................................................ 127

5.4.3 Amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e revenidas ........................................ 129

5.4.4 Amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e revenidas ........................................ 130

5.4.5 Amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e revenidas ........................................ 131

5.4.6 Amostra do Fabricante 2 temperadas a 960°C e revenidas ......................................... 132

6 DISCUSSÃO DE RESULTADOS ................................................................................ 134

7 CONCLUSÃO ............................................................................................................... 150

8 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS .............................................................. 152

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ......................................................................... 153

8

LISTA DE ILUSTRAÇÕES

FIG. 1.1: Evolução do Consumo de Energia Primária no Mundo (INT, 2003). ..................... 24

FIG. 1.2: Produção de Petróleo no Brasil (IEA, 2012). Adaptada. ........................................ 26

FIG. 3.1: Fabricação de Tubos por Laminação. Laminador Oblíquo Mannesmann (CST, 2014). ................................................................................................................ 37

FIG. 3.2: Fabricação de tubos por Laminadores - Laminadores de acabamento (CST, 2014). 37

FIG. 3.3: Componentes básicos de uma máquina de curvamento por indução (Ahmadi, Farzin, 2008). Adaptada. ............................................................................................... 39

FIG. 3.4: Sistema de Aquecimento por Indução e Sistema de Resfriamento ( Porcu, Anelli, Cumino, Mannucci e Tivelli, 2006). ................................................................... 39

FIG. 3.5: Diagrama de Fase ferro-carbeto de ferro (Callister, 2007). .................................... 41

FIG. 3.6: Nódulo de perlita, idealizado, no contorno de grão da austenita (Bhadeshia e Honeycombe, 2006). .......................................................................................... 42

FIG. 3.7: Transformação isotérmica de um aço (0,8% em peso C), 10 s a 650°C. (a) micrografia óptica, com aumento de 80 vezes, (b) micrografia eletrônica de varredura de parte de um nódulo de perlita, com aumento de 34.000 vezes (Bhadeshia e Honeycombe, 2006). ..................................................................... 42

FIG. 3.8: Fotomicrografia de um aço eutetóide, representando as lamelas alternadas de ferrita e cementita, com aumento de 500 vezes (Callister, 2007). .................................. 43

FIG. 3.9: Perlita Degenerada em aço microligado com Nióbio (Ogata, 2009). ...................... 44

FIG. 3.10: Micrografia eletrônica de placas de ferrita acicular em uma matriz martensítica (Bhadeshia e Honeycombe, 2006). ..................................................................... 45

FIG. 3.11: Desenho esquemático mostrando a morfologia da ferrita poligonal e no contorno de grão. (Lessa, 2011). ....................................................................................... 46

FIG. 3.12: Ferritas primárias alotrimórficas e idiomórficas. (Lessa, 2011). ........................... 46

FIG. 3.13: Detalhe da região central da chapa, revelando concentração de microconstituinte MA (coloração branca). Micrografia feita por MO ampliada de 1000X. Ataque: reagente químico KLEMM1. (Ogata et al, 2009). .............................................. 47

FIG. 3.14: Condição 2K, MEV – 2% Nital. M: martensita; M-A: martensita austenita; PF: perlita ferrita. (Sant’Anna, Gomes e Ferreira, 2003). .......................................... 49

FIG. 3.15: Condição 3K, MEV – 2% Nital. M: martensita; M-A: martensita austenita; PF: perlita ferrita. (Sant’Anna, Gomes e Ferreira, 2003). .......................................... 50

FIG. 3.16: Taxa de resfriamento de 0,5ºC/s. a) Matriz de ferrita poligonal (αp) e perlita (p). b) Perlita (p) e possível perlita degenerada (Ogata et al, 2008). .............................. 51

9

FIG. 3.17: Microestruturas presentes na amostra resfriada a taxa de 1ºC/s. a) Lamelas finas de Perlita indicada pela seta de cor azul, e matriz de ferrita poligonal (αp). b) Agregados eutetóides indicados pela seta de cor preta, e matriz de ferrita poligonal (αp) (Ogata et al, 2008). ..................................................................................... 51

FIG. 3.18: Taxa de resfriamento de 5ºC/s. a) Matriz de ferrita poligonal com menor presença de perlita. b) Possível perlita indicada pela elipse, perlita degenerada indicada pela seta de cor preta, possível formação de MA no contorno de grão indicada pela seta de cor vermelha e agregado eutetóide, possivelmente bainita, indicado pela seta de cor verde (Ogata et al, 2008). ............................................................................. 52

FIG. 3.19: Microestrutura para taxa de 10°C/s. a) perlita degenerada, agregados eutetóides compactos e ferrita. b) perlita degenerada no detalhe (Ogata et al, 2008). .......... 52

FIG. 3.20: Taxa de resfriamento de 20ºC/s. Ferrita quase poligonal, agregados eutetóides compactos e MA. a) aumento de 2500x. b) imagem ampliada a 6500x, com presença de agregado eutetóide, possivelmente bainita, indicado pela seta de cor preta, e MA no contorno de grão, indicado pela seta de cor vermelha (Ogata et al, 2008). ................................................................................................................ 52

FIG. 3.21: Taxa de resfriamento 30ºC/s. Agregados eutetóides, possivelmente bainita, indicados pelas setas de cor preta, e possível presença de MA, indicada pela seta de cor vermelha (Ogata et al, 2008). .................................................................. 53

FIG. 3.22: Curva de Transformação por resfriamento contínuo do aço API X65 (Ogata et al, 2008). ................................................................................................................ 53

FIG. 3.23: Caracterização microestrutural da região central da chapa. a) imagem ampliada a 2500x, com concentração de agregados eutetóides compactos envolvidos pela elipse. b) imagem ampliada a 8000x, com formação de agregado eutetóide, que tentou se transformar em perlita, indicado pelas setas de cor preta, e com possível presença de bainita, indicada pelas setas de cor branca (Ogata et al, 2009). Adaptada. .......................................................................................................... 54

FIG. 4.1: Dimensionais duto Fabricante 1 (Autora) .............................................................. 56

FIG. 4.2: Dimensionais duto Fabricante 2 (Autora). ............................................................. 56

FIG. 4.3: Cupons retirados da seção transversal ao tubo (Autora). ........................................ 57

FIG. 4.4: Dimensionais para corpos de prova submetidos a ensaio de tração (ASTM, 2009). 58

FIG. 4.5: Forno da Combustol Indústria e Comércio (Protubo, 2014). .................................. 59

FIG. 4.6: Detalhe do visor para controle das temperaturas (Protubo, 2014)........................... 60

FIG. 4.7: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para têmpera a 920°C (Autora). ............. 61

FIG. 4.8: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para têmpera a 960°C (Autora). ............. 62

FIG. 4.9: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 550°C (Autora). ...... 64

10

FIG. 4.10: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 600°C (Autora). .... 64

FIG. 4.11: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 650°C (Autora). .... 65

FIG. 4.12: Máquina Instron – laboratório CEFET - RJ (Autora). .......................................... 66

FIG 5.1: Diagrama de Fase do Aço API 5L X65 do Fabricante 1 (Autora). .......................... 73

FIG 5.2: Diagrama de Fase do Aço API 5L X65 do Fabricante 2 (Autora). .......................... 74

FIG 5.3: Material como recebido. Aumento de 200x (Autora). ............................................. 75

FIG 5.4: Material como recebido. Aumento de 500x (Autora). ............................................. 75

FIG 5.5: Material como recebido. Aumento de 1000x (Autora). ........................................... 76

FIG 5.6: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................................................ 77

FIG 5.7: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................................................ 77

FIG 5.8: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................................................ 77

FIG 5.9: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................................................ 78

FIG 5.10: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 79

FIG 5.11: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 79

FIG 5.12: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 80

FIG 5.13: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 80

FIG 5.14: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 80

FIG 5.15: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 81

FIG 5.16: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 82

FIG 5.17: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 82

11

FIG 5.18: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 82

FIG 5.19: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 83

FIG 5.20: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 83

FIG 5.21: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora). ............................................................ 83

FIG 5.22: Amostra AM como recebida: relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ........................................................................ 86

FIG. 5.23: Amostra AM como recebida: relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................ 86

FIG. 5.24: Amostra A1: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 87

FIG. 5.25: Amostra A1: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 88

FIG. 5.26: Amostra A2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora)................................................................................................ 90

FIG. 5.27: Amostra A2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 90

FIG. 5.28: Amostra A3: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 91

FIG. 5.29: Amostra A3: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 91

FIG. 5.30: Comparativo entre as médias do LE para têmpera a 920°C (Autora). ................... 92

FIG. 5.31: Comparativo entre as médias do LR para têmpera a 920°C (Autora). .................. 93

FIG 5.32: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora). ............................................................................................ 94

FIG 5.33: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora). ............................................................................................ 94

FIG. 5.34: Amostra A4: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 95

FIG. 5.35: Amostra A4: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 96

12

FIG. 5.36: Amostra A5: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 96

FIG. 5.37: Amostra A5: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 97

FIG. 5.38: Amostra A6: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 97

FIG. 5.39: Amostra A6: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................... 98

FIG. 5.40: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C (Autora). ............................................................................................... 100

FIG. 5.41: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C (Autora). ............................................................................................... 101

FIG 5.42: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 102

FIG 5.43: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 102

FIG. 5.44: Amostras do Fabricante 2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ......................................................................... 104

FIG. 5.45: Amostras do Fabricante 2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). .......................................................................... 105

FIG. 5.46: Amostra B1: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 108

FIG. 5.47: Amostra B1: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 109

FIG. 5.48: Amostra B2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 109

FIG. 5.49: Amostra B2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 110

FIG. 5.50: Amostra B3: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 110

FIG. 5.51: Amostra B3: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 111

FIG. 5.52: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C (Autora). ............................................................................................... 112

13

FIG. 5.53: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C (Autora). ............................................................................................... 112

FIG 5.54: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 114

FIG 5.55: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 115

FIG. 5.56: Amostra B4: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 117

FIG. 5.57: Amostra B4: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 118

FIG. 5.58: Amostra B5: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 118

FIG. 5.59: Amostra B5: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 119

FIG. 5.60: Amostra B6: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 119

FIG. 5.61: Amostra B6: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora). ............................................................................................. 120

FIG. 5.62: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C e revenidas (Autora). ............................................................................. 121

FIG 5.63: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C (Autora). ............................................................................................... 121

FIG 5.64: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 123

FIG 5.65: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora). .......................................................................................... 123

FIG 6.1: Resultados dos limites de escoamento das amostras temperadas a 920°C e revenidas (Autora). .......................................................................................................... 134

FIG 6.2: Resultados dos limites de resistência das amostras temperadas a 920°C e revenidas (Autora). .......................................................................................................... 135

FIG 6.3: Resultados dos limites de escoamento das amostras temperadas a 960°C e revenidas (Autora). .......................................................................................................... 135

FIG 6.4: Resultados dos limites de resistência das amostras temperadas a 960°C e revenidas (Autora). .......................................................................................................... 136

FIG 6.5: LE Fabricante 1 em comparação à média do LE da norma API 5L (Autora). ........ 138

14

FIG 6.6: LR Fabricante 1 em comparação à média do LR da norma API 5L (Autora). ....... 138

FIG 6.7: LE Fabricante 2 em comparação à média do LE da norma API 5L (Autora). ........ 140

FIG 6.8: LR Fabricante 2 em comparação à média do LR da norma API 5L (Autora). ....... 141

FIG 6.9: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 1 (Autora). .................................... 143

FIG 6.10: Redução de área (%) das amostras do Fabricante 1 (Autora). ............................. 143

FIG 6.11: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 2 (Autora). .................................. 144

FIG 6.12: Redução de área (%) das amostras do Fabricante 2 (Autora). ............................. 145

FIG 6.13: Durezas obtidas nas amostras do Fabricante 1 (Autora). ..................................... 147

FIG 6.14: Durezas obtidas nas amostras do Fabricante 2 (Autora). ..................................... 147

15

LISTA DE TABELAS

TAB 1.1: Crescimento global compartilhado 2012 – 2035. .................................................. 25

TAB 1.2: Demanda de Energia Primária, 2035. .................................................................... 26

TAB. 3.1: Composição típica dos aços ARBL. ..................................................................... 30

TAB. 3.2: Funções dos elementos de liga nos aços ARBL.................................................... 31

TAB. 3.3: Composição química para tubos sem costura e soldados. ..................................... 33

TAB. 3.4: Composição química para tubos soldados. ........................................................... 33

TAB. 3.5: Propriedades Mecânicas para aços do nível PSL 2. .............................................. 35

TAB. 3.6: Energia Mínima Absorvida em Impacto para aço do nível PSL 2. ........................ 35

TAB. 3.7: Relação entre taxa de resfriamento e percentual de fases. ..................................... 50

TAB. 3.8: Taxas de Resfriamento e respectivas microestruturas. .......................................... 51

TAB. 4.1: Composição Química do Aço API 5L X65 .......................................................... 55

TAB. 4.2: Corpos de prova submetidos a têmpera 920°C – Fabricante 1. ............................. 62

TAB. 4.3: Corpos de prova submetidos a têmpera 920°C – Fabricante 2. ............................. 63

TAB. 4.4: Corpos de prova submetidos a têmpera 960°C – Fabricante 1. ............................. 63

TAB. 4.5: Corpos de prova submetidos a têmpera 960°C – Fabricante 2. ............................. 63

TAB. 4.6: Corpos de prova submetidos ao revenimento. ...................................................... 65

TAB. 4.7: Valores Críticos de t de Student. .......................................................................... 71

TAB. 5.1: Ensaio de Tração - Amostra AM.......................................................................... 85

TAB. 5.2: Ensaio de Tração - Amostra A1. ........................................................................... 88

TAB. 5.3: Ensaio de Tração - Amostra A2. ........................................................................... 89

TAB. 5.4: Ensaio de Tração - Amostra A3. ........................................................................... 89

TAB. 5.5: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 1, temperadas a 920°C. ............................................................................................................. 92

TAB. 5.6: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 1, temperadas a 920°C. ............................................................................................................. 92

TAB 5.7: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas. ........................................................................................................... 93

16

TAB 5.8: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas. ........................................................................................................... 94

TAB. 5.9: Ensaio de Tração - Amostra A4. ........................................................................... 98

TAB. 5.10: Ensaio de Tração - Amostra A5. ......................................................................... 99

TAB. 5.11: Ensaio de Tração - Amostra A6. ......................................................................... 99

TAB. 5.12: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C. ........................................................................................................... 100

TAB. 5.13: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C. ........................................................................................................... 100

TAB 5.14: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas. ......................................................................................................... 101

TAB 5.15: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas. ......................................................................................................... 102

TAB. 5.16: Ensaio de Tração - Amostras do Fabricante 2 como recebidas. ........................ 104

TAB. 5.17: Ensaio de Tração - Amostra B1. ...................................................................... 106

TAB. 5.18: Ensaio de Tração - Amostra B2. ....................................................................... 107

TAB. 5.19: Ensaio de Tração - Amostra B3. ....................................................................... 107

TAB 5.20: Ensaio de Tração – Amostra B3 sem amostra B3 – IV. ....................................... 108

TAB. 5.21: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C. ........................................................................................................... 111

TAB. 5.22: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C. ........................................................................................................... 112

TAB 5.23: Limites de escoamento: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas. .................................................................................. 113

TAB 5.24: Limites de resistência: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas. .................................................................................. 114

TAB 5.25: Ensaio de Tração - Amostra B4. ....................................................................... 116

TAB 5.26: Ensaio de Tração - Amostra B5. ....................................................................... 116

TAB 5.27: Ensaio de Tração - Amostra B6. ....................................................................... 117

TAB. 5.28: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C. ........................................................................................................... 120

17

TAB. 5.29: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C. ........................................................................................................... 121

TAB 5.30: Limites de escoamento: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas. .................................................................................. 122

TAB 5.31: Limites de resistência: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas. .................................................................................. 122

TAB. 5.32: Quadro resumo dos dados de dureza obtidos e tratamento estatístico. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg. ..................................................................................... 125

TAB 5.33: Dureza Rockwell B – exlusão dos maiores e menores medições de dureza. ....... 126

TAB. 5.34: Quadro comparativo da HRB das amostras como recebidas. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg. .................................................................................................... 127

TAB. 5.35: Quadro comparativo da HRB das amostras temperadas. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg. .................................................................................................... 128

TAB. 5.36: Quadro comparativo da HRB entra amostras como recebidas e temperadas do Fornecedor 1. ................................................................................................... 129

TAB. 5.37: Quadro comparativo da HRB entra amostras como recebidas e temperadas do Fabricante 2. .................................................................................................... 129

TAB. 5.38: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e revenidas. ...................................................................................................... 130

TAB. 5.39: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e revenidas. ...................................................................................................... 131

TAB. 5.40: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e revenidas. ...................................................................................................... 132

TAB. 5.41: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e revenidas. ...................................................................................................... 133

TAB 6.1: Limite de Escoamento (0,2%) das amostras do Fabricante 1. .............................. 137

TAB 6.2: Limite de Resistência das amostras do Fabricante 1. ........................................... 137

TAB 6.3: Limite de Escoamento das amostras do Fabricante 2. .......................................... 140

TAB 6.4: Limite de Resistência das amostras do Fabricante 2. ........................................... 140

TAB 6.5: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 1.................................................. 142

TAB 6.6: Redução de Área (%) das amostras do Fabricante 1. ........................................... 142

TAB 6.7: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 2.................................................. 144

TAB 6.8: Redução de Área (%) das amostras do Fabricante 2. ........................................... 144

18

TAB 6.9: Dureza Rockwell B das amostras do Fabricante 1. .............................................. 146

TAB 6.10: Dureza Rockwell B das amostras do Fabricante 2. ............................................ 146

19

LISTA DE EQUAÇÕES

EQ. 3.1 .......................................................................................................................... 33

EQ. 3.2 .......................................................................................................................... 33

EQ. 3.3 .......................................................................................................................... 34

EQ. 4.1 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.2 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.3 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.4 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.5 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.6 .......................................................................................................................... 69

EQ. 4.7 .......................................................................................................................... 70

20

LISTAS DE ABREVIATURAS, SIGLAS E SÍMBOLOS

Af

Axc

A3

Al

ABM

API

ARBL

ASTM

B

C

Ca

CEIIW

CEPcm

CST

Cr

Cu

HRB

IEA

INT

Kgf

LE

LI

LR

LS

MA

MEV

Mn

Mo

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Alongamento mínimo em tração

Constante igual a 1940 no Sistema Internacional de Medidas

Linha de Mudança de Fase – Ferrita/Austenita (Superior à Zona Crítica no

diagrama de Equilíbrio de Fases Ferro-Carbono)

Alumínio

Associação Brasileira de Metalurgia, Materiais e Mineração

Instituto Americano de Petróleo (American Petroleum Institute)

Aços de Alta Resistência e Baixa Liga

Sociedade Americana de testes e materiais (American Society for Testing

and Materials)

Boro

Carbono

Cálcio

Carbono Equivalente, baseado na equação do Instituto Internacional de

Soldagem

Carbono Equivalente, baseado na fração química da equação de carbono

equivalente de Ito-Bessyo.

Companhia Siderúrgica Tubarão

Cromo

Cobre

Dureza Rockwell B

Agência Internacional de Energia (International Energy Agency)

Instituto Nacional de Tecnologia

Quilograma-força

Limite de Escoamento

Limite Inferior

Limite de Resistência

Limite Superior

Martensita - Austenita

Microscópio Eletrônico de Varredura

Manganês

Molibdênio

21

MPa

N

Nb

Ni

OECD

P

PSL

S

Si

Ti

TRC

U

V

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

-

Mega Pascal

Nitrogênio

Nióbio

Níquel

Organização para a Cooperação e Desenvolvimento Econômico

Fósforo

Nível de Especificação do Produto (Product Specification Level)

Enxofre

Silício

Titânio

Transformação por Resfriamento Contínuo

Limite de Resistência Mínimo do Corpo de Prova

Vanádio

22

RESUMO

Atrelado às novas tecnologias de exploração de bacias petrolíferas, as tendências do setor

energético estão em um processo de transformação gradativa, de tal maneira que a

compreensão a respeito da distribuição dos recursos energéticos do mundo também está

mudando. Nesta prospecção, muitos investimentos em pesquisa e desenvolvimento de

materiais, dentre eles o aço API 5L X65, para aplicação neste segmento de mercado, têm sido

realizados. A aplicação deste aço se deve a alta resistência mecânica e tenacidade,

propriedades estas que viabilizam sua utilização em exploração de petróleo e gás em águas

profundas. Neste sentido, as atividades desenvolvidas no presente trabalho tiveram por

objetivos avaliar diferentes ciclos térmicos para o aço API 5L X65 de dois fabricantes e

verificar os efeitos destes ciclos nos limites de escoamento, resistência e dureza do material.

Como os materiais utilizados neste trabalho foram fabricados por empresas diferentes, foram

observadas sutis diferenças em suas composições químicas, e com isso, foram feitas

avaliações individuais dos comportamentos destes materiais nos ciclos térmicos propostos.

Tais avaliações foram realizadas mediante ensaios de tração, análises de dureza Rockwell B e

análises metalográficas por meio de microscopia ótica. Assim, para as proposições de têmpera

(920°C e 960°C) e revenido (550°C, 600°C e 650°C), as respostas mais próximas aos critérios

estabelecidos foram a têmpera a 960°C associada ao revenido a 600°C para um fabricante, e

têmpera a 960°C seguida de revenido a 550°C para o outro fabricante.

PALAVRAS CHAVE: Aço API 5L X65; Tratamento Térmico de Têmpera; Tratamento

Térmico Revenido; Propriedades Mecânicas.

23

ABSTRACT

Associated with new technologies for petroleum exploration basins, energy sector trends are

in a process of gradual transformation, in such a way that the understanding regarding the

energy resources distribution in the world is also changing. In this prospect, many

investments on materials research and development, including steel API 5L X65, for

application in this market segment, have been conducted. The application of this steel is due

to high mechanical strength and toughness, these properties enable their use in oil and gas

exploration in deep water. In this sense, the activities developed in this work had the aim to

evaluate different thermal cycles for steel API 5L X65 of two manufacturers and verify the

effects of these cycles ranging from seepage, strength and toughness of the material. As the

materials used in this study were manufactured by to different companies, were noticed subtle

differences in their chemical compositions, and with that, individual assessments were made

about the behaviors of these materials in the proposed thermal cycles. Such evaluations were

performed by tensile tests, Rockwell B hardness and metallographic analysis by optical

microscopy. Thus, for quenching propositions (920°C and 960°C) and tempering (550°C

600°C and 650°C), the closest answers the established criteria were tempering at 960°C

associated with the tempering at 600°C to a manufacturer, and at 960°C quenching followed

by tempering at 550°C for another manufacturer.

KEY WORDS: API 5L X65 steel; Heat Treatment Hardening; Heat Treatment Tempering;

Mechanical Properties.

24

1 INTRODUÇÃO

Segundo o Instituto Nacional de Tecnologia - INT (2003), o consumo energético de

fontes de origem fóssil, como petróleo, gás e carvão, seguirá pelas próximas décadas em

crescimento contínuo. Sob essa perspectiva, foi prospectada pela International Energy Agency

(IEA) a evolução do consumo de energia primária no mundo, e assim foi possível verificar

que em um intervalo de 20 anos (2000 – 2020), o crescimento de suprimento de energia no

mundo será de 48%, como sinalizado na FIG. 1.1.

FIG. 1.1: Evolução do Consumo de Energia Primária no Mundo (INT, 2003).

Realizando uma análise direta da FIG. 1.1 ao considerar a unidade de análise como sendo

a Mtoe (Milhões de toneladas equivalentes de petróleo), segundo o INT (2003), verificou-se

um crescimento potencial de 67% na produção de gás natural, 57% de petróleo e 42% de

carvão. Atrelado a esta prospecção, as novas tecnologias de exploração de bacias petrolíferas

podem contribuir para que o crescimento esperado na produção de óleo seja alcançado.

As tendências do setor energético estão em um processo de transformação gradativa, de

tal maneira que a compreensão a respeito da distribuição dos recursos energéticos do mundo

também está mudando. O fato de países, tradicionalmente importadores de energia, se

transformarem em países exportadores e países, comumente exportadores, crescerem como

25

centros da demanda global energética, contribuem para a mudança de concepção do mercado

energético mundial.

Segundo a IEA (2012), no crescimento global compartilhado no período de 2012 a 2035,

conforme TAB 1.1, os países da Ásia não integrantes da Organização para a Cooperação e

Desenvolvimento Econômico (OECD) possuem ampla representatividade (65%) e países da

América Latina se fazem presentes com 8% deste crescimento.

TAB 1.1: Crescimento global compartilhado 2012 – 2035.

PAÍSES CRESCIMENTO [%]

África 8

América Latina 8

Eurasia 5

OECD 4

Oriente Médio 10

Países da Ásia-não OECD 65 Fonte: IEA, 2012. Adaptada.

O crescimento da demanda de energia primária (TAB 1.2) para o ano de 2035 está, de

acordo com IEA (2012), direcionado para o sul da Ásia, em que a China atua como o

principal país solicitante.

O crescimento do uso de petróleo/óleo ocorre, de acordo com o IEA (2012) em

determinados setores, de tal sorte que a maior demanda encontra-se no setor de transportes,

em que o diesel possui maior representatividade, e também na faixa do mercado

petroquímico.

A presença do Brasil no cenário energético mundial tem-se tornado mais forte, de acordo

com o IEA (2012), em virtude dos novos campos de exploração em águas profundas, que

possibilitam que o Brasil comece a despontar como um dos produtores mundiais de petróleo.

Por meio da FIG. 1.2 é possível verificar a importância da produção petrolífera por meio da

exploração em águas profundas.

26

TAB 1.2: Demanda de Energia Primária, 2035.

PAÍSES DEMANDA [Mtoe]

África 1030

Brasil 480

China 4060

Estados Unidos 2240

Eurasia 1370

Europa 1710

Índia 1540

Japão 440

Oriente Médio 1050

Sudeste Asiático 1000

[Mtoe]: milhões de toneladas de óleo equivalente Fonte: IEA, 2012. Adaptada.

Os aços de Alta Resistência e Baixa Liga, denominados Aços ARBL, têm sido

amplamente utilizados no segmento de Petróleo e Gás, de maneira a viabilizar o transporte e

exploração das bacias petrolíferas.

Considerando a natureza de exploração das bacias petrolíferas, em que são empreendidos

poços cada vez mais profundos, exige-se então características de maior resistência mecânica,

tenacidade a baixas temperaturas e utilização da menor quantidade possível de aço na

fabricação dos dutos.

FIG. 1.2: Produção de Petróleo no Brasil (IEA, 2012). Adaptada.

Em se tratando de tubulações e transporte de fluidos, em nível de Projeto e Operação,

sempre há a observância da Perda de Carga. Esta é a energia dinâmica que o fluido perde ao

27

longo da tubulação. Aspectos como viscosidade, temperatura, pressão de operação,

rugosidade e espessura da parede do duto, interferem nesta energia.

Os Aços ARBL por associarem resistência, tenacidade à baixas temperaturas e alto limite

de escoamento, proporcionam ampla aplicação no transporte de óleo e gás, visto que podem

originar dutos com grande resistência e com paredes pouco espessas.

A construção das linhas de dutos para a exploração e transporte de óleo e gás não é

realizada apenas com trechos retilíneos, de tal forma que se faz necessária a utilização de

curvas, joelhos e conexões de modo geral, para viabilizar a montagem dos dutos respeitando o

espaço disponível. Entretanto, conexões, curvas e linhas de solda são comumente locais mais

tensionados e críticos, que podem apresentar falhas, e sendo assim, por se tratar de uma

operação a altas pressões e considerando a natureza do produto (óleo e gás) e seu impacto no

meio ambiente (terra, água e ar), não se pode trabalhar com esta prerrogativa.

Para contornar a necessidade de curvamento dos dutos, faz-se uso dos processos de

curvamento a frio ou a quente. Segundo Batista (2005), existe uma propensão em realizar o

curvamento a frio em detrimento do a quente, pois o primeiro pode ser realizado no campo.

Porém, a escolha do mecanismo de curvamento não se restringe a comodidade de realiza-lo

ou não em campo; a relação entre o raio de curvamento desejado e o diâmetro do duto

também são aspectos relevantes para o processo. Para raios de curvamento muito pequenos,

faz-se uso do método a quente por um processo de indução eletromagnética, que consiste em

um aquecimento local, curvamento e rápido resfriamento do tubo.

O processo de curvamento por indução será melhor explicado a frente, porém cabe neste

ponto salientar que apesar da velocidade do processo e mais especificamente o tempo em que

o tubo é submetido à sazonalidade de temperaturas, este período é suficiente para gerar

modificações microestruturais do aço e por conseguinte, alterações na resistência mecânica do

duto.

28

2 OBJETIVO

Visando a garantia operacional do duto, faz-se comumente uso de tratamentos térmicos

após curvamento por indução, como têmpera e revenido, para recuperar propriedades de

resistência e tenacidade exigidos por normas.

Desta maneira, no presente trabalho foram realizados, em amostras de aço API 5L X 65

de dois fornecedores, Fabricante 1 e Fabricante 2, diferentes ciclos térmicos para tratamento

do aço, objetivando definir os parâmetros, como por exemplo, temperatura de têmpera e de

revenido, que melhor proporcionam o atendimento as propriedades mecânicas requeridas por

normas para estes graus de aço de cada fabricante.

29

3 REVISÃO DE LITERATURA

3.1 AÇOS DE ALTA RESISTÊNCIA E BAIXA LIGA

Os aços de alta resistência e baixa liga (ARBL) são caracterizados por baixos teores de

carbono, baixos teores de elementos de liga, e adições de pequenas quantidades de nióbio,

titânio e vanádio. Assim, com essa composição, estes aços também recebem a denominação

de aços microligados.

Segundo Torrico (2006), os aços ARBL podem apresentar várias combinações dos

elementos cromo, cobre, vanádio, molibdênio, níquel, nióbio, nitrogênio, titânio e zircônio.

Porém, o teor destes elementos individualmente e quando em peso total da composição, não

ultrapassam os valores de 0,1% e 8%, respectivamente. Somados aos elementos de liga, os

aços ARBL possuem em suas composições os elementos carbono e manganês, em

quantidades aproximadas de 0,05 a 0,25%, e de até 2,0%, respectivamente.

Na TAB. 3.1 são ilustradas as composições típicas dos aços ARBL, segundo Chiaverini

(1988).

Chiaverini (1988) e Toffolo (2008) abordaram as funções desempenhadas por alguns dos

elementos presentes na TAB. 3.1 Tais funções foram ilustradas na TAB. 3.2. Por exemplo, o

vanádio “aumenta a resistência dos aços considerados, porque atua em dois sentidos: fortalece

a ferrita por endurecimento por precipitação e refina a sua granulação” (Chiaverini, 1988,

p.209). O níquel “aumenta a resistência mecânica e a resistência à corrosão. Em relação à

tenacidade, abaixa a temperatura de transição dúctil/frágil e age como endurecedor e

estabilizador da austenita” (Toffolo, 2008, p. 76).

De acordo com o trabalho de Chiaverini (1988), os aços de alta resistência e baixa liga

podem ser congregados em quatro categorias, por limites de escoamento, a saber:

Aços Estruturais Perlíticos, na condição laminada, com um limite de escoamento

mínimo de 28 a 35 kgf/mm2 (274,60 a 343,25 MPa);

Aços Carbono normalizados ou temperados e revenidos, com um limite de

escoamento mínimo de 29,5 a 70,0 kgf/mm2 (289,31 a 686,49 MPa);

Aços de baixo teor em liga, temperados e revenidos, com um limite de

escoamento mínimo de 56 a 77 kgf/mm2 (549,19 a 755,14 MPa);

30

Aços microligados, com uma combinação de micro adições de determinados

elementos de liga, de alto limite de escoamento, obtidos em condições controladas

de laminação e forjamento.

TAB. 3.1: Composição típica dos aços ARBL.

ELEMENTO COMPOSIÇÃO MÍNIMA COMPOSIÇÃO MÁXIMA Carbono 0,60% 0,28% Fósforo 0,01% 0,12% Silício 0,01% 0,90%

Manganês 0,35% 1,60% Cobre 0% 1,25% Cromo 0% 1,80% Níquel 0% 5,25%

Molibdênio 0% 0,65% Zircônio 0% 0,12% Alumínio 0% 0,20% Enxofre 0% 0,03% Titânio 0% 0,05% Nióbio 0% 0,10%

Fonte: Chiaverini, 1988. Adaptada.

A caracterização dos aços ARBL com alta resistência mecânica e tenacidade é obtida

mediante a adição de elementos de liga, por solução sólida substitucional (Mn, Si, Ni, Cu e

Cr), transformação de fase (estrutura martensítica, ferrita acicular e bainítica), precipitação

(V, Nb e Ti), refino de grão e aumento da densidade de discordâncias. Dentre tais

mecanismos, “o endurecimento por precipitação e refinamento de grão são responsáveis por

cerca de 60% no aumento no limite de escoamento do material” (Ogata, 2009, p.6).

Os aços ARBL possuem uma vasta aplicação nas indústrias de Petróleo e Gás, e como

comumente existem órgãos responsáveis por normatizarem as atividades e materiais

aplicáveis aos mais diversos nichos, o Instituto Americano de Petróleo (API) é, atualmente, o

órgão responsável por normalizar os aços utilizados na fabricação desses tubos e é aceito

como referência para a construção das normas brasileiras ou faz este papel na sua ausência.

31

TAB. 3.2: Funções dos elementos de liga nos aços ARBL.

ELEMENTO FUNÇÃO

Carbono Aumenta a resistência, porém torna o aço frágil.

Manganês Elemento endurecedor da ferrita, aumenta a resistência mecânica e à fadiga.

Silício Aumenta a resistência mecânica e à oxidação a altas temperaturas.

Cobre Melhora a resistência à corrosão e aumenta a resistência mecânica.

Molibdênio Aumenta a resistência mecânica e reduz a fragilidade de revenido.

Nióbio Pequenos teores são suficientes para elevar o limite de escoamento e o limite

de resistência à tração.

Fósforo Aumenta a resistência mecânica e à corrosão, mas diminui a tenacidade à

fratura e ductilidade.

Cromo Aumenta a resistência à corrosão, melhora a facilidade de têmpera e

aumenta a resistência ao desgaste. Fonte: Chiaverini, 1988. Toffolo, 2008. Adaptada.

A norma do Instituto Americano de Petróleo é a API 5L – Especificação para Dutos,

anualmente passa por revisões e atualizações. Dentre os parâmetros e condições de

fabricação, processo e operação, esta norma padroniza, por exemplo, os tipos de aços, os

graus de resistência dos aços, o processo de fabricação e validação, especifica a qualidade dos

cordões de solda, composição química, propriedades mecânicas, testes hidrostáticos,

dimensionais, identificação e certificação dos dutos.

3.2 CLASSIFICAÇÃO DE AÇOS API 5L

De acordo com Ogata (2009), a década de 1950 marcou o início do desenvolvimento dos

aços API, de tal maneira que em 1959 foi desenvolvido o primeiro aço microligado para tubo

X56, em que o carbono e o manganês eram os principais elementos de liga. Ainda a respeito

deste primeiro desenvolvimento, este material era caracterizado por baixa resistência a fratura

e soldabilidade restrita. Visando melhorar essas duas condições, foram associadas menores

quantidades de carbono, proposto a realização de tratamento térmico adequado e adição de

elementos de microliga, como nióbio, titânio e vanádio, que em conjunto possibilitaram

melhores condições de soldabilidade e tenacidade do material.

O Instituto Americano de Petróleo foi o responsável pela elaboração da norma API 5L

(2012), que é a principal norma que delimita as especificações na fabricação de dutos para

transporte de petróleo e gás no mundo.

32

A organização e distribuição dos padrões técnicos abordados nesta norma, obedece uma

segregação prioritária a respeito dos níveis de qualidade do material, a saber:

PSL 1;

PSL 2.

O nível de especificação técnica PSL 1 determina os padrões de qualidade para as linhas

de tubulação. Já o nível PSL 2, apresenta condições mandatórias e adicionais a respeito da

composição química, ductilidade, propriedades de resistência e testes adicionais não

destrutivos.

Como as indústrias de petróleo e gás frequentemente especificam condições adicionais

para aplicações particulares, o comitê técnico responsável pela elaboração da norma API 5L

(2012) buscou acomodar essas especificidades por meio dos seguintes anexos:

Anexo B: PSL 2 para tubos encomendados sob qualificados procedimentos

específicos de fabricação, em que são verificados detalhes críticos do processo de

obtenção da matéria prima, fabricação das linhas e testes e inspeções dos

produtos;

Anexo G: PSL 2 para tubos encomendados com resistência à propagação de

fratura dúctil em gasodutos;

Anexo H: PSL 2 para tubos encomendados para serviços em ambientes ácidos;

Anexo I: Tubos aplicáveis por meio das linhas de fluxo;

Anexo J: Tubos encomendados para serviços em alto mar.

Como os níveis de qualidade abordados nesta norma “se diferem, basicamente, pela

composição química e pelas propriedades mecânicas” (Meireles, 2009, p22), a norma

especifica o mecanismo matemático para determinação do carbono equivalente a partir do

teor de carbono no aço. Basicamente, o carbono equivalente indica a relevância da

composição química para que o material esteja mais ou menos suscetível a formação de

trincas, ou em outras palavras, “o carbono equivalente expressa a tendência à formação de

martensita e, consequentemente, a possibilidade de trincas a frio” (Silva e Mei, 1988, p263).

O aço utilizado nesse trabalho apresenta o nível de qualidade PSL 2, e este nível de

qualidade apresenta dois modelos (duas equações) de cálculo do carbono equivalente. O

primeiro, representado pela EQ. 3.1, é utilizado, segundo a norma API 5L (2012), quando o

teor de carbono é menor ou igual a 0,12%. Já o segundo, representado pela EQ. 3.2, é

utilizado quando o teor de carbono do material é superior a 0,12%. Em ambas as equações, os

respectivos elementos de liga devem ser inseridos em percentual em peso (fração mássica).

33

����� = � +��

30+

��

20+

��

20+

��

60+

��

20+

��

15+

10+ 5� EQ. 3.1

����� = � +��

6+

(�� + �� + �)

5+

(�� + ��)

15 EQ. 3.2

Essas equações usadas no cálculo do carbono equivalente foram, de acordo com a norma,

elaboradas em consonância com a fração química da equação de carbono equivalente de Ito-

Bessyo e com a equação do Instituto Internacional de Soldagem, respectivamente.

A composição química para fabricação dos aços conforme o nível de qualidade PSL 2 é

disponibilizada na tabela 5 da norma API 5L (2013), em que consta a divisão para tubos sem

costura e soldados, e também para tubos apenas soldados. Neste trabalho foram representados

alguns aços e suas respectivas composições nas TAB. 3.3 e TAB. 3.4.

TAB. 3.3: Composição química para tubos sem costura e soldados.

TUBOS SEM COSTURA E SOLDADOS Aço Cb Si Mnb P S V Nb Ti Outros CEIIW CEPcm

X-42N 0,24 0,4 1,2 0,025 0,015 0,06 0,05 0,04 e,l 0,43 0,25 X-46N 0,24 0,4 1,4 0,025 0,015 0,07 0,05 0,04 d,e,l 0,43 0,25 X-52N 0,24 0,45 1,4 0,025 0,015 0,1 0,05 0,04 d,e,l 0,43 0,25 X-56N 0,24 0,45 1,4 0,025 0,015 0,10f 0,05 0,04 d,e,l 0,43 0,25 X-60N 0,24f 0,45f 1,4f 0,025 0,015 0,10f 0,05f 0,04f g,h,l combinado

Fonte: API 5L, 2012, p.29. Adaptada.

TAB. 3.4: Composição química para tubos soldados.

TUBOS SOLDADOS Aço Cb Si Mnb P S V Nb Ti Outros CEIIW CEPcm

X42M 0,22 0,45 1,3 0,025 0,015 0,05 0,05 0,04 e,l 0,43 0,25 X46M 0,22 0,45 1,3 0,025 0,015 0,05 0,05 0,04 e,l 0,43 0,25 X52M 0,22 0,45 1,4 0,025 0,015 d d d e,l 0,43 0,25 X56M 0,22 0,45 1,4 0,025 0,015 d d d e,l 0,43 0,25 X60M 0,12f 0,45f 1,60f 0,025 0,015 g g g h,l 0,43 0,25 X65M 0,12f 0,45f 1,60f 0,025 0,015 g g g h,l 0,43 0,25 X70M 0,12f 0,45f 1,70f 0,025 0,015 g g g h,l 0,43 0,25 X80M 0,12f 0,45f 1,85f 0,025 0,015 g g g i,l 0,43f 0,25 X90M 0,1 0,55f 2,10f 0,02 0,01 g g g i,l

- 0,25

X100M 0,1 0,55f 2,10f 0,02 0,01 g g g i,j 0,25 X120M 0,1 0,55f 2,10f 0,02 0,01 g g g i,j 0,25

Fonte: API 5L, 2012, p.29. Adaptada.

As letras d, e, f, g, h, i, j e l, utilizadas na TAB. 3.4 são notas explicativas presentes na

norma API 5L que de acordo com API (2012) significam:

Nota d: Nb + V + Ti ≤ 0,15%%;

Nota e: a menos que tenha sido acordado de maneira diferente, devem-se

respeitar as seguintes frações dos elementos: Cu ≤ 0,50% ; Ni ≤ 0,30% ; Cr ≤

0,30% e Mo ≤ 0,15%;

34

Nota f: a menos que tenha sido acordado de maneira diferente;

Nota g: a menos que tenha sido acordado de maneira diferente, Nb+ V + Ti ≤

0,15%%;

Nota h: a menos que tenha sido acordado de maneira diferente, Cu ≤ 0,50 %; Ni

≤ 0,50 %; Cr ≤ 0,50% e Mo ≤ 0, 50 %;

Nota i: a menos que tenha sido acordado de maneira diferente, Cu ≤ 0,50 %; Ni ≤

1,00 %; Cr ≤ 0,50% e Mo ≤ 0, 50 %;

Nota j: B ≤ 0,004 %;

Nota l: para todos os graus de tubos PSL 2, com exceção daqueles em que a nota

j já se aplica, é aplicável o seguinte: salvo acordo em contrário, adição não

intencional de B é permitida e residual, B ≤ 0,001%.

É possível verificar por meio das nomenclaturas utilizadas, graus de aços diferentes,

como X60N e X60M. Dessa forma, cabe neste momento elucidar que a letra posterior a

numeração do aço informa o processo de fabricação do tubo. Assim, segue:

M: chapas confeccionadas por laminação controlada;

N: chapas que passaram pelo processo de normalização.

Conforme mencionado anteriormente, a norma API 5L também delimita as características

dos aços com relação à resistência mecânica. De tal maneira, os limites mínimos e máximos

de tensão de escoamento, resistência, bem como a energia mínima absorvida em impacto,

para o nível de qualidade PSL 2, são apresentados nas TAB. 3.5 e TAB. 3.6.

A norma API 5L ainda fornece informações a respeito dos alongamentos mínimos em

tração requeridos para aços a serem utilizados na fabricação de dutos aplicáveis a exploração

e transporte de petróleo e gás. A EQ. 3.3 exemplifica, conforme API (2012), a expressão

matemática para quantificação do alongamento mínimo em tração (Af).

�� = ����

�,�

��,�

EQ. 3.3

As incógnitas C, Axc e U representam, respectivamente: constante igual a 1940 para

cálculos realizados no sistema internacional de medidas; tensão aplicada à seção transversal

do corpo de prova; limite de resistência mínimo do corpo de prova, em MPa.

35

TAB. 3.5: Propriedades Mecânicas para aços do nível PSL 2.

AÇO

TENSÃO MÍNIMA DE

ESCOAMENTO

TENSÃO MÁXIMA DE

ESCOAMENTO

LIMITE MÍNIMO DE

RESISTÊNCIA

LIMITE MÁXIMO DE

RESISTÊNCIA [psi] [MPa] [psi] [MPa] [psi] [MPa] [psi] [MPa]

BM 35.500 245 65.300 450 60.200 415 95.000 655 X42M 42.100 290 71.800 495 60.200 415 95.000 655 X46M 46.400 320 76.100 525 63.100 435 95.000 655 X52M 52.200 360 76.900 530 66.700 460 110.200 760 X56M 56.600 390 79.000 545 71.100 490 110.200 760 X60M 60.200 415 81.900 565 75.400 520 110.200 760 X65M 65.300 450 87.000 600 77.600 535 110.200 760 X70M 70.300 485 92.100 635 82.700 570 110.200 760 X80M 80.500 555 102.300 705 90.600 625 119.700 825 X90M 90.600 625 112.400 775 100.800 695 132.700 915 X100M 100.100 690 121.800 840 110.200 760 142.700 990 X120M 120.400 830 152.300 1050 132.700 915 166.100 1145

Fonte: API 5L, 2012, p.32. Adaptada.

TAB. 3.6: Energia Mínima Absorvida em Impacto para aço do nível PSL 2.

DIÂMETRO (Φ) EXTERNO DO

TUBO (mm)

ENERGIA MÍNIMA ABSORVIDA (J) POR TIPO DE AÇO

< X60 > X60 ≤ X65

> X65 ≤ X70

> X70 ≤ X80

> X80 ≤ X90

> X90 ≤ X100

> X100 ≤120

φ < 508 27 27 27 40 40 40 40 508 < φ ≤ 762 27 27 27 40 40 40 40 762< φ ≤ 914 40 40 40 40 40 54 54

914 < φ ≤ 1219 40 40 40 40 40 54 68 1219< φ ≤ 1422 40 54 54 54 54 68 81 1422 < φ ≤ 2134 40 54 68 68 81 95 108

Fonte: API 5L, 2012, p.35. Adaptada.

3.3 PROCESSO DE FABRICAÇÃO DE TUBOS API 5L X65

Os tubos API 5L X65, utilizados neste trabalho, são tubos sem costura produzidos pelo

processo de Laminação Mannesmann, também denominado processo por Tubo Penetrante

Rotativo. A Laminação Mannesmann é realizada com a utilização de três laminadores em

sequência, de maneira a conformar os tubos respeitando os padrões normativos qualitativos.

Inicialmente, um lingote cilíndrico de aço aquecido na faixa de 1200oC é conduzido ao

Laminador Oblíquo (de cones duplos), que o prensam ao mesmo tempo que rotacionam e

translacionam. Em virtude das tensões cíclicas de compressão aplicadas ao lingote, inicia-se a

formação de uma cavidade no centro da seção transversal do lingote.

36

Em virtude da formação inicial desta cavidade, aproxima-se desta uma ponteira metálica

que é inserida e que então transpassa todo o comprimento do lingote, transformando-o em

tubo e ao mesmo tempo caracterizando a superfície interna.

O tubo que se origina desta ação da ponteira metálica poderá ainda não possuir todas as

características dimensionais do produto final, e em virtude disto, após a retirada da ponteira, o

duto é direcionado para outro laminador oblíquo. Neste segundo laminador oblíquo, uma

segunda ponteira será inserida no duto e assim são parametrizados o diâmetro, espessura e

comprimento final do tubo.

Por consequência das compressões exercidas durante a passagem do tubo pelos

laminadores oblíquos, segundo CST (2014), faz-se necessário aplicar ao tubo tensões que

viabilizem sua correção linear. Tais máquinas são comumente denominadas máquinas

desempenadoras de rolos.

Após as correções lineares aplicadas a tubo, este é direcionado para laminadores com

mandris e laminadores calibradores, que irão incutir ajustes finos e calibragem dos diâmetros

interno e externo, bem como acabamentos nas superfícies externa e interna do tubo. Desta

forma, o processo de fabricação de tubos por Laminação Mannesmann é finalizado e o tubo

poderá ser direcionado ao cliente final. As FIG. 3.1 e FIG. 3.2 ilustram o processo de

laminação.

No entanto, segundo Armendro, Ribeiro e Fiori (2011), há uma preocupação relevante a

respeito da qualidade da matéria prima para fabricação dos tubos. Visto que são aplicadas

grandes deformações ao material, faz-se necessário que a matéria prima apresente baixa

quantidade de defeitos e altos índices de qualidade.

37

FIG. 3.1: Fabricação de Tubos por Laminação. Laminador Oblíquo Mannesmann (CST, 2014).

FIG. 3.2: Fabricação de tubos por Laminadores - Laminadores de acabamento (CST, 2014).

38

3.4 PROCESSO DE CURVAMENTO DE TUBOS POR INDUÇÃO

O processo de curvamento de tubos por indução eletromagnética é um mecanismo de

conformação que possibilita curvar tubos de diâmetros diversos, com raios pequenos e

diferentes espessuras de parede, com relativa facilidade no que se refere à força aplicada ao

material.

Também conhecido como curvamento a quente, este processo ocorre mediante o uso de

um equipamento composto por um anel de cobre (bobina de cobre), um carro impulsor e um

braço giratório. A FIG. 3.3 ilustra os componentes básicos de uma máquina de curvamento

por indução e suas disposições.

Ao ser alocado na máquina de curvamento, o tubo é suportado pelos rolos guias (rails), e

por meio de uma força de impulsão (push) ele desliza até que uma de suas extremidades

alcance o braço de curvamento (radial arm) e seja fixada por braçadeiras (clamp). A partir do

correto posicionamento do tubo na máquina e configuração do sistema, inicia-se o processo

de curvamento.

O curvamento do tubo ocorre quando este passa pelo anel (ring) de cobre, por meio do

qual é gerado um campo magnético em virtude da passagem de corrente elétrica alternada de

alta frequência. Como o anel circunda o tubo sem tocá-lo, e como há a presença de um campo

magnético neste anel em virtude da corrente alternada, quando o tubo atravessa este campo

surge uma corrente induzida conhecida por corrente de Foucault ou corrente parasita. Logo,

esta corrente induzida, aquece a superfície do tubo por efeito Joule, permitindo seu

curvamento. Na FIG. 3.4 é possível observar, em escala real, o curvamento de um tubo.

Ao mesmo tempo em que a corrente parasita inicia o aquecimento do tubo pela

superfície, o braço de curvamento inicia seu deslocamento respeitando o raio de curvatura

configurado inicialmente, e assim por meio de momento fletor, o tubo é curvado na região da

bobina de cobre. Em seguida, a região que foi aquecida passa por um anel de resfriamento

(cooling ring), que por meio da redução de temperatura, interrompe a deformação plástica à

qual o tubo estava submetido.

De acordo com Ahmadi e Farzin, (2008), no processo de curvamento por indução existe

um fenômeno que deve ser considerado, para que se obtenha um melhor controle sobre o

ângulo de curvatura e também uma melhor qualidade no curvamento, a saber, o springback.

No entanto, a predição deste fenômeno não é trivial, visto que ele está atrelado a diversos

39

parâmetros, como propriedades do material do tubo, geometria do tubo, raio de curvatura,

temperatura de deformação, taxa de resfriamento, entre outros.

FIG. 3.3: Componentes básicos de uma máquina de curvamento por indução (Ahmadi, Farzin, 2008). Adaptada.

FIG. 3.4: Sistema de Aquecimento por Indução e Sistema de Resfriamento ( Porcu, Anelli, Cumino, Mannucci e

Tivelli, 2006).

40

Os tubos que são curvados por indução eletromagnética podem ser divididos em duas

principais regiões, a saber, a região curvada e o trecho reto. A região curvada ainda pode ser

dividida em quatro sub-regiões, como, intradorso (região interna da curva), extradorso (região

externa da curva), linhas neutras e zonas de transição, que segundo Meireles (2009), são os

locais em que o aquecimento e a deformação plástica têm início e fim.

Devido ao processo, o tubo sofre distorções na espessura e na característica

circunferencial nas regiões curvadas, de tal maneira que a espessura da parede do intradorso

da curva aumenta e em contrapartida, o extradorso sofre uma redução de sua espessura de

parede. As variações de espessura nas regiões da curva surgem em virtude das tensões trativas

e compressivas impostas ao material, e dessa forma, essas variações de espessura dependem

do raio de curvatura imposto à tubulação.

Por fim, cabe ressaltar que as propriedades finais do tubo curvado por indução estão

atreladas as características de fabricação do tubo, como por exemplo, diâmetro, espessura e

composição química; bem como aos parâmetros de processo, pois estes irão gerar alterações

microestruturais em diferentes regiões do tubo curvado. De acordo com Fortini, Brandão e

Meireles (2008), enquanto parâmetros de processo pode-se considerar a velocidade com que

diferentes regiões do tubo passam pelo anel de cobre, variações na temperatura de

curvamento, taxa de resfriamento e tempo de permanência na bobina.

3.5 MICROESTRUTURAS DE AÇOS API 5L

A compreensão das propriedades mecânicas de um material está associada ao

conhecimento das microestruturas presentes, de tal maneira que, segundo Ogata et al (2008),

ao submeter Aços ARBL a diferentes tratamentos térmicos é possível estabelecer relações

entre as variações de resistência mecânica e tenacidade, com as microestruturas do material.

O conhecimento das microestruturas presentes em aços e ligas está associado

primariamente ao diagrama de equilíbrio ferro-carbono (FIG. 3.5), uma vez que muitas das

características deste diagrama, segundo Bhadeshia e Honeycombe (2006), influenciam o

comportamento das fases em aços mais complexos.

Por meio deste diagrama de equilíbrio, é possível verificar que os três principais

microconstituintes encontrados na condição de resfriamento lento no ferro-carbono, são a

ferrita, cementita e perlita. Com o resfriamento rápido, aparecem as fases metaestáveis.

41

FIG. 3.5: Diagrama de Fase ferro-carbeto de ferro (Callister, 2007).

Conscientes das influências que os elementos de liga exercem sobre as microestruturas e

as propriedades mecânicas dos aços, pesquisadores como, Sant’Anna et al (2003), Ogata et al

(2008), Ogata et al (2009) realizaram pesquisas objetivando mensurar as microestruturas

encontradas em Aços API 5L, com composições químicas semelhantes ao do aço utilizado

neste presente estudo, e suas alterações em diferentes aportes térmicos. As microestruturas

mais encontradas foram: perlita, perlita degenerada, ferrita acicular, ferrita bainita, ferrita

poligonal, martensita revenida e o microconstituinte martensita-austenita (MA).

3.5.1.1 Perlita

Descoberta a mais de cento e vinte anos, a Perlita é, provavelmente, a mistura de

microconstituintes (composto) mais conhecida nos estudos metalográficos. A caracterização

morfológica idealizada deste microconstituinte consiste em uma espécie de nódulo

hemisférico (FIG. 3.6), segundo Bhadeshia e Honeycombe (2006), nucleado nos contornos de

grão da austenita e que cresce em meio aos grãos da austenita.

42

FIG. 3.6: Nódulo de perlita, idealizado, no contorno de grão da austenita (Bhadeshia e Honeycombe, 2006).

Em virtude desta representação, a perlita consagrou-se como uma estrutura lamelar,

composta por ferrita e cementita (Fe3C), em que as distâncias entre as lamelas são maiores

quanto maior for a temperatura de transformação. As FIG. 3.7 e FIG. 3.8 viabilizam a

observação da microestrutura perlítica, que tem significativa influência no aumento da

resistência dos aços.

FIG. 3.7: Transformação isotérmica de um aço (0,8% em peso C), 10 s a 650°C. (a) micrografia óptica, com

aumento de 80 vezes, (b) micrografia eletrônica de varredura de parte de um nódulo de perlita, com aumento de 34.000 vezes (Bhadeshia e Honeycombe, 2006).

43

FIG. 3.8: Fotomicrografia de um aço eutetóide, representando as lamelas alternadas de ferrita e cementita, com

aumento de 500 vezes (Callister, 2007).

3.5.1.2 Perlita Degenerada

À luz do trabalho desenvolvido por Ogata (2009) a microestrutura perlita degenerada

(FIG. 3.9) surge para taxas de resfriamento em que é viabilizado o crescimento da

microestrutura entre a ferrita e a cementita, por meio da saturação do carbono.

Um dos mecanismos de desenvolvimento deste microconstituinte considerado na

literatura é o que foi estudado por Furuhara et al (2007), em que estabeleceram que a

formação das colônias de perlita degenerada surgem nos contornos de grãos austeníticos, de

tal maneira que o primeiro núcleo de ferrita proeutetóide expulsa o carbono, na interface

ferrita/austenita, para a fase austenítica. De maneira sequencial então, o carbono atinge seu

limite de solubilidade na fase austenítica e em consequência disto ocorre a precipitação de

cementita nesta interface. Por fim, o crescimento da ferrita reinicia, em direções aleatórias,

visto que há uma redução na concentração de carbono nesta fase.

44

FIG. 3.9: Perlita Degenerada em aço microligado com Nióbio (Ogata, 2009).

3.5.1.3 Ferrita Acicular

A microestrutura ferrita-acicular assemelha-se a um conjunto de agulhas, formadas por

meio de uma nucleação inter granular em inclusões não metálicas. Naturalmente, em um

mesmo material, encontram-se várias placas desta microestrutura, apontando em diferentes

direções (não alinhadas), o que atribui uma aparência desorganizada ou até mesmo caótica à

microestrutura.

A disposição aleatória, caótica e fina da ferrita acicular contribui para que esta seja uma

microestrutura desejável para aços cuja aplicação demande alta tenacidade à fratura. Isso

porque, as trincas sofrem desvios ao encontrarem as placas de agulhas da ferrita acicular, e

estes desvios aumentam o caminho livre médio, ou seja, para que as trincas se propaguem,

elas percorrerão um caminho maior. Na FIG. 3.10 é ilustrada a presença de ferrita acicular em

uma matriz martensítica, por meio de microscopia eletrônica.

45

FIG. 3.10: Micrografia eletrônica de placas de ferrita acicular em uma matriz martensítica (Bhadeshia e

Honeycombe, 2006).

3.5.1.4 Ferrita Bainita

A Ferrita Bainita é uma microestrutura caracterizada pela presença de placas ou ripas de

pequenos agregados de ferrita e também por partículas de cementita, que se formam durante a

decomposição isotérmica da austenita, mas que também podem se formar por meio de

tratamentos atérmicos em que a faixa de resfriamento é rápida o suficiente para não permitir a

formação da perlita, porém não rápida o suficiente para formar a martensita.

Quando comparada à martensita, a microestrutura ferrita bainita apresenta, normalmente,

um pequeno excesso de carbono em solução, que em consonância com Bhadeshia e

Honeycombe (2006), apresenta-se como partículas de cementita com granulação maior do que

os presentes na martensita revenida. Já em comparação com a microestrutura perlítica, a

ferrita bainita por apresentar-se com uma granulação mais fina, atribui ao material, de acordo

com Lessa (2011), maior resistência mecânica e dureza.

3.5.1.5 Ferrita Poligonal

A Ferrita Poligonal surge quando grãos de ferrita se formam no interior da austenita, e

isto ocorre em virtude da diferença dos tamanhos de grão entre a austenita e ferrita.

46

A formação desta ferrita ocorre em maior proporção no interior do grão austenítico, no

entanto também pode ocorrer nos contornos de grão, crescendo por meio de inclusões. Por

meio das FIG. 3.11 e FIG. 3.12é possível verificar a formação da ferrita.

FIG. 3.11: Desenho esquemático mostrando a morfologia da ferrita poligonal e no contorno de grão. (Lessa,

2011).

FIG. 3.12: Ferritas primárias alotrimórficas e idiomórficas. (Lessa, 2011).

Partindo-se da austenita, tem-se que a transformação da austenita para a ferrita poligonal

é, segundo Lessa (2011), antecedida pela formação da ferrita de contorno de grão, e ainda são

semelhantes no que se refere à presença do microconstituinte perlita em suas estruturas.

3.5.1.6 Martensita – Austenita (MA)

A martensita é uma microestrutura possível de ser encontrada nos aços, e que atribui ao

material elevada dureza, porém também alta fragilidade. Objetivando reduzir tal fragilidade,

47

normalmente submete-se o material ao revenimento. Em contrapartida, a microestrutura MA

(austenita retida e martensina) diminui a tenacidade dos aços.

A microestrutura MA surge em virtude do resfriamento do aço a partir de sua região

austenítica, que permite inicialmente a formação da ferrita-bainita, estrutura esta que

possibilita a estabilização das partículas de austenita que permanecessem na estrutura. No

entanto, ao progredir com o processo de resfriamento, ocorre a decomposição da austenita em

ferrita e carbetos, mas caso o resfriamento não seja lento, a austenita remanescente não irá se

decompor e parte dela se transformará, segundo Fortini (2009), em martensita caracterizada

por maclas ou ripas.

A FIG. 3.13 foi retirada do trabalho realizado por Ogata et al, no ano de 2009, cujo

objetivo era caracterizar as microestruturas em diferentes regiões de uma chapa de Aço API

5L X65. Assim, esta figura exemplifica a concentração de microconstituinte MA no centro da

chapa, identificados pelos microconstituintes de coloração branca.

FIG. 3.13: Detalhe da região central da chapa, revelando concentração de microconstituinte MA (coloração branca). Micrografia feita por MO ampliada de 1000X. Ataque: reagente químico KLEMM1. (Ogata et al,

2009).

3.5.1.7 Martensita Revenida

Um material submetido ao processo de têmpera apresenta em sua microestrutura a

martensita que possui como principais características, alta dureza, alta fragilidade, e ainda, em

virtude do resfriamento rápido característico da têmpera, tensões internas que segundo

Callister (2007), geram um enfraquecimento do material.

48

Em virtude dessas características, o material apenas temperado não tem muita

aplicabilidade, no entanto, é possível promover o alívio das tensões internas para minimizar a

fragilidade do material e ainda sim perpetuar o ganho de resistência mecânica, por meio do

revenimento.

Ao realizar o tratamento térmico por revenido, surge a martensita revenida em detrimento

da natureza difusional deste tratamento. Basicamente, trata-se de uma microestrutura

composta pelas fases estáveis ferrita e cementita, onde as partículas de cementita são, de

acordo com Callister (2007), muito pequenas e dispersas na matriz ferrítica, apresentando

semelhanças com a cementita globulizada, diferindo-se apenas por evidenciar partículas de

cementita menores.

A martensita revenida apresenta uma relação mais equilibrada entre dureza e resistência,

e a melhoria destas propriedades na martensita revenida se deve ao fato de que as pequenas

partículas de cementita se depositam nos contornos de grão da matriz ferrítica, e com isso,

durante o processo de deformação plástica, estes contornos contribuem para o bloqueio da

movimentação das discordâncias. Ainda, a contribuição para melhoria da ductilidade e

tenacidade na martensita revenida advém da matriz ferrítica.

3.6 REVISÃO DE AÇOS API 5L – PROCESSAMENTOS TÉRMICOS E MECÂNICOS

De acordo com Monte (2013) os aços ARBL são fabricados pelo processo de laminação

controlada, em que o aço é laminado a quente e em seguida é submetido à um resfriamento

acelerado ou ao ar. Por se tratar de um processo que gera grandes deformações em zonas de

não recristalização, “as microestruturas resultantes são complexas, com mistura de fases e de

difícil descrição e/ou entendimento” (Meireles, 2009, p.52).

Talvez, instigados por esta complexidade e também em virtude da demanda do mercado

por produtos cada vez mais resistentes, muitos investigadores seguem desenvolvendo suas

pesquisas com objetivos de correlacionar processamentos, microestruturas e as propriedades

dos materiais.

Sant’Anna, Gomes e Ferreira (2003) estudaram os tratamentos térmicos intercriticos e

suas influências nas propriedades mecânicas dos aços API 5L X65. As amostras do aço API

5L X65 foram previamente submetidas aos tratamentos térmicos de homogeneização e

normalização, e em seguida foram aquecidas a 780°C por 20 minutos e resfriadas com

49

diferentes taxas, que estavam relacionadas ao meio de resfriamento. As taxas obtidas, os

meios de resfriamento utilizados e as microestruturas resultantes, seguem na TAB. 3.7, e nas

FIG. 3.14 e FIG. 3.15 é possível observar as microestruturas obtidas no MEV, para as

condições 2K e 3K. Dessa maneira, verificou-se que para o tratamento térmico proposto, tem-

se um aumento da quantidade de MA, quando há uma redução da taxa de resfriamento; notou-

se também que o volume de MA presente nas amostras não reduziu a tenacidade à fratura e

que a formação de martensita ocasionou uma baixa tenacidade à fratura nos corpos de prova

que foram tratados com altas taxas de resfriamento.

Batista, Souza, Bott e Rios (2007), estudaram o efeito que o curvamento a quente de um

tubo API 5L X80 tinha sobre a microestrutura e as propriedades mecânicas deste tubo.

Verificaram ainda os efeitos do tratamento térmico aplicado ao tubo após curvamento. Foi

verificada uma grande variação microestrutural entre as regiões retas e curvadas do tubo, que

originou, de acordo com Batista et al (2007), um limite de escoamento menor que o

preconizado por norma, bem como um aumento da tenacidade em consequência da

diminuição da temperatura de transição.

FIG. 3.14: Condição 2K, MEV – 2% Nital. M: martensita; M-A: martensita austenita; PF: perlita ferrita.

(Sant’Anna, Gomes e Ferreira, 2003).

50

FIG. 3.15: Condição 3K, MEV – 2% Nital. M: martensita; M-A: martensita austenita; PF: perlita ferrita.

(Sant’Anna, Gomes e Ferreira, 2003).

No ano seguinte, em 2008, Ogata et al apresentaram um artigo sobre caracterização

microestrutural de aço API 5L X65, austenitizado e resfriado a diferentes taxas de

resfriamento. Por meio deste trabalho, foi possível verificar as alterações microestruturais em

função das diferentes taxas de resfriamento aplicadas ao aço após sua austenitização. Tendo

sido austenitizadas em um dilatômetro de têmpera à temperatura de 950°C por um período de

três minutos, as amostras foram submetidas a diferentes taxas de resfriamento e com a

obtenção da curva de Transformação por Resfriamento Contínuo (TRC) e das micrografias

(FIG. 3.16 a FIG. 3.21), foi possível avaliar as microestruturas resultantes deste procedimento

experimental, conforme TAB. 3.8.

TAB. 3.7: Relação entre taxa de resfriamento e percentual de fases.

MEIO DE RESFRIAMENTO TAXA DE

RESFRIAMENTO

MICROESTRUTURA OBTIDA

% Martensita % M-A

Salmoura (S) 200°C/s 29,9 -

Polímero para têmpera - 2kJ/mm - (2K) 19°C/s 20 1

Polímero para têmpera - 3kJ/mm - (3K) 8,5°C/s 3 3 Fonte: Sant’Anna, Gomes e Ferreira, 2003. M-A significa Martensita-Austenita. Adaptada.

51

TAB. 3.8: Taxas de Resfriamento e respectivas microestruturas.

TAXA DE RESFRIAMENTO (°C/s)

MICROESTRUTURA MICROGRAFIA

0,5 Matriz de ferrita poligonal e agregados

eutetóides de perlita FIG. 3.16

1 Matriz de ferrita poligonal e perlita FIG. 3.17

5 Ferrita poligonal, ferrita quase poligonal em

menor quantidade e agregados eutetóides FIG. 3.18

10 Ferrita poligonal, ferrita quase poligonal em menor quantidade e agregados eutetóides e

microconstituinte MA FIG. 3.19

20 Ferrita quase poligonal, agregados

eutetóides compactos e MA refinado FIG. 3.20

30 Agregados de bainita e MA FIG. 3.21 Fonte: Autor.

FIG. 3.16: Taxa de resfriamento de 0,5ºC/s. a) Matriz de ferrita poligonal (αp) e perlita (p). b) Perlita (p) e

possível perlita degenerada (Ogata et al, 2008).

FIG. 3.17: Microestruturas presentes na amostra resfriada a taxa de 1ºC/s. a) Lamelas finas de Perlita indicada

pela seta de cor azul, e matriz de ferrita poligonal (αp). b) Agregados eutetóides indicados pela seta de cor preta, e matriz de ferrita poligonal (αp) (Ogata et al, 2008).

52

FIG. 3.18: Taxa de resfriamento de 5ºC/s. a) Matriz de ferrita poligonal com menor presença de perlita. b)

Possível perlita indicada pela elipse, perlita degenerada indicada pela seta de cor preta, possível formação de MA no contorno de grão indicada pela seta de cor vermelha e agregado eutetóide, possivelmente bainita, indicado

pela seta de cor verde (Ogata et al, 2008).

FIG. 3.19: Microestrutura para taxa de 10°C/s. a) perlita degenerada, agregados eutetóides compactos e ferrita.

b) perlita degenerada no detalhe (Ogata et al, 2008).

FIG. 3.20: Taxa de resfriamento de 20ºC/s. Ferrita quase poligonal, agregados eutetóides compactos e MA. a) aumento de 2500x. b) imagem ampliada a 6500x, com presença de agregado eutetóide, possivelmente bainita,

indicado pela seta de cor preta, e MA no contorno de grão, indicado pela seta de cor vermelha (Ogata et al, 2008).

53

FIG. 3.21: Taxa de resfriamento 30ºC/s. Agregados eutetóides, possivelmente bainita, indicados pelas setas de

cor preta, e possível presença de MA, indicada pela seta de cor vermelha (Ogata et al, 2008).

Concluindo os estudos associados a este artigo, com auxílio da curva TRC, FIG. 3.22, foi

possível distinguir os microconstituintes ferrita poligonal, perlita, perlita degenerada, ferrita

quase poligonal, possivelmente bainita e MA (martensita com austenita retida), e com a

elevação das taxas de resfriamento foi possível verificar que a microestrutura e o

microconstituinte MA “tornaram-se cada vez mais refinados, ao passo que a fração

volumétrica dos agregados eutetóides e a dureza aumentaram” (Ogata et al, 2008, p.10).

FIG. 3.22: Curva de Transformação por resfriamento contínuo do aço API X65 (Ogata et al, 2008).

Ogata et al (2009) caracterizaram as microestruturas presentes ao longo da espessura de

uma chapa de aço microligado utilizada na produção de tubos API 5L X65. Por meio de

Microscopia Ótica e Microscopia Eletrônica de Varredura, verificaram a presença de ferrita,

perlita, perlita degenerada, bainita, martensita-austenita (MA) e uma maior concentração de

54

agregrados eutetóides no centro da chapa. A FIG. 3.23 representa a região central da chapa,

em que a FIG. 3.23 (a) ilustra com uma ampliação de 2500 vezes, a concentração de

agregados eutetóides compactos (elipse), e a FIG. 3.23 (b) evidencia, com um aumento de

8000 vezes, a formação de agregado eutetóide que tentou se transformar em perlita (seta de

cor preta) e a presença de possíveis bainitas (a seta branca). Desta forma, constataram uma

maior concentração de agregados eutetóides no núcleo da chapa do que nas regiões

superficiais; verificaram que a superfície superior da chapa tinha maior dureza, e que na

região central da chapa a média da dureza encontrada era de 200 HV em virtude da menor

taxa de resfriamento nesta região e que acarretava em um maior tempo de transformação da

austenita. Com isso, concluíram que o refino de tamanho de grão observado nas superfícies da

chapa influi em maior proporção a dureza do material, quando comparado aos agregados

eutetóides (concentração) na microestrutura.

FIG. 3.23: Caracterização microestrutural da região central da chapa. a) imagem ampliada a 2500x, com

concentração de agregados eutetóides compactos envolvidos pela elipse. b) imagem ampliada a 8000x, com formação de agregado eutetóide, que tentou se transformar em perlita, indicado pelas setas de cor preta, e com

possível presença de bainita, indicada pelas setas de cor branca (Ogata et al, 2009). Adaptada.

Por meio dos artigos anteriormente citados e em virtude da necessidade da Protubo em

otimizar os tratamentos térmicos realizados em seus aços API 5L X65, para que os dutos

atendam as condições de operação e as normas de segurança, é possível verificar a viabilidade

do presente estudo.

55

4 MATERIAIS E MÉTODOS

Sendo o objetivo deste trabalho determinar o ciclo térmico que permita que os tubos de

aços API 5L X-65 satisfaçam as normas, os procedimentos experimentais foram realizados

em escala laboratorial, porém com a observância de serem coerentes e aplicáveis a realidade

industrial. Portanto, foram assumidas variáveis como tempo de encharque e temperatura de

contato com a água, em consonância com estes parâmetros obtidos em escala real de

tratamento térmico.

4.1 MATERIAIS

Para a realização do presente estudo foram utilizados pequenos comprimentos de dutos

de aço API 5L X65 resultantes de Laminação Mannesmann, , com composições químicas

conforme TAB. 4.1, e fornecidos pela empresa Protubo.

TAB. 4.1: Composição Química do Aço API 5L X65

Fabricante Composição Química

C % Si % Mn % Ni % Cr % Cu % Mo %

Fabricante 1 0,1 0,255 1,06 0,12 0,12 0,14 0,1

Fabricante 2 0,103 0,296 1,36 0,01 0,066 0,0036 0,066

P % S % Ti % Nb % V % B % N %

Fabricante 1 0,012 0,002 0,0035 0,024 0,06 0,00035 -

Fabricante 2 0,009 0,0016 0,001 0,026 0,039 0,00026 0,0061

Al % Ca % Fe %

Fabricante 1 - - Restante

Fabricante 2 0,029 0,0014 Restante Fonte: Certificado de Inspeção Tenaris Dalmine e V & M Brasil, 2012. Adaptada.

O material oriundo do Fabricante 1 consistia em um trecho de tubulação com diâmetro

externo de 168,3 mm, espessura de parede de 22 mm e 1040 mm de comprimento. O material

referente ao Fabricante 2 apresentava um diâmetro externo de 203,2 mm (oito polegadas),

espessura de parede de 25,4 mm e 1010 mm de comprimento. As FIG. 4.1 e FIG. 4.2 ilustram

as características dimensionais dos dutos.

56

FIG. 4.1: Dimensionais duto Fabricante 1 (Autora)

FIG. 4.2: Dimensionais duto Fabricante 2 (Autora).

As amostras fornecidas pela Protubo foram derivadas de cortes na direção transversal aos

tubos, e a partir deste ponto assumiram a denominação de ‘cupons’, cuja geometria é

representada pela FIG. 4.3.

57

FIG. 4.3: Cupons retirados da seção transversal ao tubo (Autora).

Após a realização dos tratamentos térmicos nos cupons, os mesmos foram encaminhados

à empresa Tork para usinagem dos corpos de prova destinados ao ensaio de tração, bem como

a usinagem das amostras direcionadas para análise metalográfica e dureza. O processo de

usinagem dos corpos de prova, para o ensaio de tração, seguiu os dimensionais estabelecidos

no item 8 da Norma ASTM A 370 (2009), para o diâmetro nominal de 8,75 mm e demais

características dimensionais conforme ilustradas na FIG. 4.4.

58

AMOSTRA PADRONIZADA AMOSTRAS REDUZIDAS E PROPORCIONAIS ÀS

PADRONIZADAS

Diâmetro nominal

in mm in mm in mm in mm in mm

0,5 12,5 0,35 8,75 0,25 6,25 0,16 4 0,113 2,5

Comprimento útil

2 ± 0,005

50 ± 0,10

1,4 ± 0,005

35 ± 0,10

1 ± 0,005

25 ± 0,10

0,64 ± 0,005

16 ± 0,10

0,45 ± 0,005

10 ± 0,10

Diâmetro 0,5 ± 0,01

12,5 ± 0,25

0,35 ± 0,007

8,75 ± 0,18

0,25 ± 0,005

6,25 ± 0,12

0,16 ± 0,003

4 ± 0,08

0,113 ± 0,002

2,5 ± 0,05

Raio mínimo de curvatura

0,375 10 0,25 6 0,1875 5 0,1563 4 0,0938 2

Comprimento mínimo da

seção reduzida 2 1/4 60 1 3/4 45 1 1/4 32 0,75 20 0,625 16

FIG. 4.4: Dimensionais para corpos de prova submetidos a ensaio de tração (ASTM, 2009).

4.2 MÉTODOS

Os tratamentos térmicos, ensaios mecânicos, análise de microestrutura e dureza, foram

realizados de maneira sequencial. Inicialmente, os cupons foram submetidos aos tratamentos

térmicos de têmpera e revenido. Em seguida, a partir dos cupons tratados termicamente,

foram usinados os corpos de prova que seguiram para os ensaios de tração, assim como os

utilizados na análise metalográfica e para avaliação da dureza Rockwell B.

59

4.2.1 Tratamentos térmicos

Como mencionado anteriormente, objetivou-se neste trabalho estudar e aperfeiçoar os

ciclos térmicos utilizados no tratamento de aços API 5L X65 utilizados pela Protubo, de

maneira que os resultados obtidos pudessem ser reproduzidos na indústria. Sendo assim, as

definições dos parâmetros experimentais consideraram esta premissa da reprodutibilidade

industrial.

Os tratamentos térmicos realizados foram de têmpera e revenimento, para os materiais de

ambos os fornecedores, de tal maneira que, inicialmente, os cupons foram submetidos a

temperaturas elevadas para completa austenitização e nelas permaneceram por um tempo de

encharque. Em seguida, os cupons foram resfriados bruscamente em água com agitação

manual, completando o ciclo correspondente à têmpera. Após a têmpera, foi realizado o

revenimento de tal maneira que os cupons foram novamente submetidos a temperaturas

elevadas, mas não suficientes para retornar a região de austenitização, permaneceram por um

tempo de encharque e em seguida foram resfriados ao ar, sem auxílio de mecanismos de

aceleração e direcionamento do ar, como ventiladores e insufladores.

Os tratamentos térmicos foram realizados nas instalações da Protubo, por meio de um

forno da Combustol Indústria e Comércio, vide FIG. 4.5 e FIG. 4.6, com potência de 10 kW,

visor para controle da temperatura objetivada e controle da temperatura real da peça por meio

do termopar de contato acoplado ao forno. Desta maneira, o controle de temperatura durante

os tratamentos térmicos foi realizado por meio deste termopar.

FIG. 4.5: Forno da Combustol Indústria e Comércio (Protubo, 2014).

60

FIG. 4.6: Detalhe do visor para controle das temperaturas (Protubo, 2014).

As temperaturas previamente escolhidas para os tratamentos de têmpera, que serão

detalhados a frente, foram definidas como 920°C e 960°C, mediante a consideração da média

das temperaturas encontradas por meio das equações explicitadas no trabalho de Gorni

(2014), da perda considerável de temperatura entre o forno e o tanque de água (que ocorre em

escala industrial) e da homegeneização da austenita. Para o revenido, que posteriormente será

detalhado, fazendo uso dos mesmos critérios, os valores de temperaturas utilizados foram de

550°C, 600°C e 650°C.

Um aspecto relevante em relação aos tratamentos térmicos é o tempo de deslocamento

que existe entre a retirada do material do forno e sua imersão em água. Atualmente, o tempo

de deslocamento na escala industrial está entre 60 e 90 segundos. Por assumir que este

intervalo já foi otimizado ao máximo pela empresa responsável pelos tratamentos térmicos,

este parâmetro não foi explorado nos experimentos em escala laboratorial. Em contrapartida,

foi verificada pela empresa, uma queda de 90°C no material em virtude deste tempo de

deslocamento. Assim, esta queda de temperatura foi reproduzida em laboratório.

A temperatura da água na qual os cupons foram resfriados também foi controlada de

maneira a respeitar as limitações das instalações industriais, viabilizar o resfriamento brusco e

conhecer a temperatura média da água após o tratamento térmico. Cabe neste momento

informar que, o local de realização dos tratamentos térmicos não possuía atmosfera

controlada, de tal sorte que, a temperatura inicial da água e umidade relativa do ar foram as

das condições atmosféricas existentes, no momento do tratamento, assim como ocorre em

escala industrial.

Como foram disponibilizados materiais de dois fabricantes diferentes, fez-se necessária a

marcação dos corpos de prova, de tal maneira que, para os cupons oriundos do trecho de

tubulação do Fabricante 1, a nomenclatura assumida foi a letra An, para 1 ≤ n ≤ 6. Já para os

61

cupons originados do trecho de duto do Fabricante 2, a marcação foi feita por meio da letra

Bm, para 1 ≤ m ≤ 6.

4.2.1.1 Têmpera

O início dos tratamentos térmicos ocorreu com a inserção das amostras no forno ainda

frio (temperatura ambiente), e desta forma, por meio da FIG. 4.7 podem ser observadas as

condições de aquecimento do forno para a realização da têmpera a 920°C. Inicialmente, para

um delta de temperatura (∆T) de 300°C, a taxa de aquecimento estabelecida, conforme padrão

do forno foi de 200°C/h, atingindo a temperatura determinada em um intervalo de 90 minutos

(min). Em seguida, para o ∆T = 520°C (de 300°C a 820°C), com a mesma taxa de

aquecimento de 200°C/h, o tempo foi de 156 minutos. Continuando o aquecimento, para o ∆T

= 100°C (de 820°C a 920°C), com uma taxa de aquecimento de 80°C/h, o tempo foi de 75

minutos. Por fim, para completa homogeneização dos cupons a 920°C, o tempo de encharque

foi de 60 minutos, de tal maneira que assim, o tempo total do tratamento térmico de têmpera a

920°C foi de 381 minutos (6,35 horas).

FIG. 4.7: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para têmpera a 920°C (Autora).

Para o tratamento térmico de têmpera realizado a 960°C, a FIG. 4.8 ilustra a taxa de

aquecimento do forno para a realização deste tratamento térmico, de tal maneira que,

inicialmente, para um delta de temperatura (∆T) de 300°C, a taxa de aquecimento

estabelecida, conforme padrão do forno foi de 200°C/h, atingindo a temperatura determinada

em um intervalo de 90 minutos (min). Posteriormente, para o ∆T = 560°C (de 300°C a

860°C), com a mesma taxa de aquecimento de 200°C/h, o tempo foi de 168 minutos. Em

300

820920

920

0

200

400

600

800

1000

0 100 200 300 400 500

Temperatura (oC)

Tempo ( min)

Têmpera 920oC(60 min)

62

seguida, o aquecimento, para o ∆T = 100°C (de 860°C a 960°C), com uma taxa de

aquecimento de 80°C/h, o tempo transcorrido foi de 75 minutos. Por fim, para completa

homogeneização dos cupons a 960°C, o tempo de encharque foi de 60 minutos, de tal maneira

que assim, o tempo total da têmpera a 960°C foi de 393 minutos (6,55 horas).

FIG. 4.8: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para têmpera a 960°C (Autora).

Por meio das tabelas TAB. 4.2 a TAB. 4.5 é possível verificar quais amostras foram

submetidas à têmpera a 920°C e a 960°C, de tal maneira que, para cada condição, foram

tratados três cupons de cada fabricante, ou seja, para têmpera a 920°C foram tratados os

corpos de prova A1 , A2 , A3 , B1 , B2 e B3. Já para a têmpera a 960°C, foram os corpos de

prova A4 , A5 , A6 , B4 , B5 e B6.

TAB. 4.2: Corpos de prova submetidos a têmpera 920°C – Fabricante 1.

TÊMPERA 920°C - FABRICANTE 1

Cupons Temperatura de

Têmpera Temperatura de

contato com a água Temperatura

Inicial da água Temperatura Final da água

AM 1

920°C 830°C

24oC 30oC

A1 24oC 30oC

A2 23oC 29oC

A3 23oC 29oC Fonte: Autora.

300

860960 960

0

200

400

600

800

1000

1200

0 100 200 300 400 500

Temperatura (oC)

Tempo ( min)

Têmpera 960oC

(60 min)

63

TAB. 4.3: Corpos de prova submetidos a têmpera 920°C – Fabricante 2.

TÊMPERA 920°C - FABRICANTE 2

Cupons Temperatura de

Têmpera Temperatura de

contato com a água Temperatura

Inicial da água Temperatura Final da água

BM 1

920°C 830°C

23oC 27oC

B1 23oC 27oC

B2 25oC 33oC

B3 25oC 33oC Fonte: Autora.

TAB. 4.4: Corpos de prova submetidos a têmpera 960°C – Fabricante 1.

TÊMPERA 960°C - FABRICANTE 1

Cupons Temperatura de Têmpera

Temperatura de contato com a

água

Temperatura Inicial da água

Temperatura Final da água

AM 2

960°C 870°C

23oC 30oC

A4 23oC 30oC

A5 23oC 29oC

A6 23oC 29oC Fonte: Autora.

TAB. 4.5: Corpos de prova submetidos a têmpera 960°C – Fabricante 2.

TÊMPERA 960°C - FABRICANTE 2

Cupons Temperatura de Têmpera

Temperatura de contato com a água

Temperatura Inicial da água

Temperatura Final da água

BM 2

960°C 870°C

24oC 30oC

B4 24oC 30oC

B5 24oC 31oC

B6 24oC 31oC Fonte: Autora.

4.2.1.2 Revenido

A definição dos parâmetros para realização do revenido nos cupons foi feita de maneira

muito semelhante à têmpera, porém com taxas de aquecimento estabelecidas em 80°C/h e

100°C/h.

Para a primeira condição de revenimento a 550°C, conforme FIG. 4.9, para um ∆T =

300°C, a taxa de aquecimento estabelecida, conforme padrão do forno foi de 200°C/h,

atingindo a temperatura determinada em um intervalo de 90 minutos (min). Em sequência,

para o ∆T = 200°C (de 300°C a 500°C), com uma taxa de aquecimento de 100°C/h, o tempo

64

foi de 120 minutos. Em seguida, a taxa de aquecimento para o ∆T = 50°C (de 500°C a

550°C), foi de 80°C/h com um tempo de 38 minutos. Assim, para homogeneização dos

cupons a 550°C, o tempo de encharque foi de 60 minutos, de tal maneira que o tempo total do

tratamento foi de 308 minutos (5,13 horas).

FIG. 4.9: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 550°C (Autora).

Com relação ao revenido a 600°C, as mesmas considerações feitas para o revenimento a

550°C foram adotadas, no entanto, para a mesma taxa de aquecimento de 100°C/h no ∆T =

250°C (300°C a 550°C), o tempo foi de 150 minutos, de tal maneira que, assim, o tempo total

para realização do tratamento foi de 338 minutos (5,63 horas), conforme pode ser observado

na FIG. 4.10.

FIG. 4.10: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 600°C (Autora).

Para o revenido a 650°C, como ilustrado na FIG. 4.11, realizado com os mesmos padrões

estabelecidos para as condições anteriores, no intervalo de ∆T = 300°C (de 300°C a 600°C)

com uma taxa de aquecimento de 100°C/h, o tempo foi de 180 minutos, de tal maneira que,

300

500550

550

0

100

200

300

400

500

600

0 50 100 150 200 250 300 350

Temperatura (oC)

Tempo ( min)

Revenimento a 550oC(60 min)

300

550600

600

0

200

400

600

800

0 50 100 150 200 250 300 350

Temperatura (oC)

Tempo ( min)

Revenimento a 600oC

(60 min)

65

com um tempo de encharque de 60 minutos após o forno ter atingido a temperatura de 650°C,

o tempo total do tratamento nestas condições foi de 368 minutos (6,13 horas).

FIG. 4.11: Gráfico da taxa de aquecimento do forno para revenimento a 650°C (Autora).

Na TAB. 4.6 é possível verificar quais amostras foram submetidas ao revenimento

550°C, 600°C e 650°C, de tal maneira que, para cada condição, foram tratados dois cupons de

cada fabricante, ou seja, para o revenimento a 550°C foram tratados os corpos de prova A1 ,

A4 , B1 e B4. Para o revenimento a 600°C, foram os corpos de prova A2, A5 , B2 e B5. Por fim,

ao revenimento a 650°C, foram submetidos os corpos de prova A3, A6 , B3 e B6.

TAB. 4.6: Corpos de prova submetidos ao revenimento.

FORNECEDOR TEMPERATURA CUPONS

Fabricante 1

550oC A1

A4

600oC A2

A5

650oC A3

A6

Fabricante 2

550oC B1

B4

600oC B2

B5

650oC B3

B6 Fonte: Autora.

300

600650

650

0

200

400

600

800

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Temperatura (oC)

Tempo ( min)

Revenimento a 650oC

(60 min)

66

4.2.2 Ensaio de tração

Com objetivo de conhecer as propriedades mecânicas do Aço API 5L X65 dos

fabricantes 1 e 2, em virtude dos tratamentos térmicos aos quais foram submetidos, os ensaios

de tração foram realizados em quatro corpos de prova para cada condição, de tal maneira que

no total, foram ensaiados cinquenta e seis corpos de prova.

Os ensaios foram realizados no laboratório de Ensaios Mecânicos do Centro Federal de

Educação Tecnológica Celso Suckow da Fonseca (Cefet), por meio da máquina de tração da

Instron (FIG. 4.12), com capacidade máxima de carga de 200 kN.

A norma ASTM A-370 do ano de 2009 disserta a respeito dos padrões e recomendações

para testes de produtos à base de aço, e em virtude disto, esta foi considerada para a definição

dos dimensionais para usinagem dos corpos de prova e realização do ensaio de tração, de tal

maneira que, para o diâmetro nominal de 8,75 mm, os corpos de prova apresentaram um

comprimento útil inicial (L0) de 35 mm.

FIG. 4.12: Máquina Instron – laboratório CEFET - RJ (Autora).

Os ensaios de tração foram realizados com a deformação definida em 0,2%, com uma

taxa de deslocamento (ἑ) de 10-3/s-1,e, como a velocidade de ensaio resulta do produto da taxa

67

de deslocamento pelo comprimento útil inicial, a velocidade da máquina foi definida em 2,1

mm/min.

Em virtude da natureza do extensômetro acoplado à máquina de tração, do limite de

regime elástico e plástico do material objeto do presente estudo, e ainda, objetivando manter a

integridade do extensômetro, a deformação para retirada do extensômetro foi definida em

1,00%.

Para a definição do percentual de alongamento do material, foram feitas oito marcações,

com distanciamentos de 5 mm entre elas, nos 35 mm de comprimento útil inicial dos corpos

de prova. Por meio destas marcações foi possível, em virtude da análise do terço médio,

verificar o ponto de fratura e o comprimento final.

4.2.3 Análise microestrutural

Como toda análise realizada em laboratório, existe também nas práticas micrográficas

procedimentos a serem seguidos no que se refere à segurança e preparação das amostras. Em

relação ao corte e embutimento da amostra, levam-se em consideração as limitações do

aparelho ótico e das politrizes, de tal maneira que haja razoável conforto em manusear as

amostras e evitar que características de acabamento (principalmente as pontas) danifiquem as

lixas e panos de polimento.

A preparação dos cupons para esta etapa foi realizada por meio da empresa Tork -

laboratórios de ensaios mecânicos, situada em Turiaçu no Estado do Rio de Janeiro, de tal

maneira que, após corte dos cupons (também executados por esta empresa), foi realizado o

lixamento manual da superfície, iniciando por uma lixa de maior granulometria e trocando em

sequência essas lixas, diminuindo a granulometria (quanto menor o número, maiores são os

grãos abrasivos) e realizando uma rotação de 90o da amostra a cada troca. Considerando

possíveis variações, as lixas de 100, 220, 320, 400, 600 e 1200 são, de acordo com Rohde

(2010), as mais aplicáveis às análises metalográficas de aços, no entanto, neste trabalho foram

utilizadas as lixas de 60, 150, 220, 320, 400 e 600.

A preparação das amostras foi iniciada com o lixamento grosseiro, por meio da utilização

da lixadeira de mesa com lixa grana 60. Em seguida, foi realizado o lixamento fino, com lixas

d’água de granulometrias de 150, 220, 320, 400 e 600.

68

Após o lixamento, as amostras foram submetidas ao polimento e neste ponto, foram

utilizadas pastas de diamante de 6 μm, 3 μm e 1 μm.

Em seguida, após a etapa final da preparação metalográfica, foi realizado um ataque

químico nas amostras, com Nital 2% (2 mL de ácido nítrico e 98 mL de álcool etílico absoluto

P.A), com tempo de ataque de aproximadamente cinco segundos por amostra.

Para obtenção das imagens e análise das microestruturas presentes no material como

recebido e nas amostras submetidas aos tratamentos térmicos, foi utilizado o microscópio

ótico da Metallovert com ampliações de 200x, 500x e 1000x, do Laboratório de Metalografia

da Escola de Engenharia Industrial Metalúrgica de Volta Redonda (EEIMVR) – Universidade

Federal Fluminense (UFF).

4.2.4 Análise de dureza

A análise da dureza Rockwell B, com esfera de diâmetro 1/16 da polegada, dos corpos de

prova foi realizada no laboratório de Ensaios Mecânicos do IME, em um durômetro da Sussen

Wolpert, tipo Testor HT 1a, para verificar se os tratamentos térmicos prévios foram

suficientes para imputar ao material uma dureza dentro dos padrões normativos para

utilização do aço API 5L X65 em transporte e exploração de petróleo e gás.

As amostras utilizadas neste ensaio foram as mesmas utilizadas nas análises de

microestrutura dos materiais dos fabricantes 1 e 2. De tal maneira, foram verificadas as

durezas dos materiais nas condições como recebidos e tratados termicamente. Assim, no total,

foram submetidas aos ensaios de dureza Rockwell B dezoito amostras, e em cada uma foram

realizadas dez medições de dureza, espalhadas pela superfície polida da amostra, para uma

carga de 100 Kg.

4.2.5 Análise Estatística dos Resultados

Em virtude do número de amostras analisadas para cada condição o tratamento estatístico

dos resultados obtidos foi realizado levando-se em consideração o intervalo de confiança t de

Student. Para a definição do intervalo de confiança foi definido o nível de confiança em 95%,

69

que indica o percentual mínimo de dados experimentais que estejam dentro do intervalo de

erro estipulado.

Sendo a distribuição t de Student uma distribuição contínua, a densidade de probabilidade

é definida conforme EQ. 4.1, no entanto, é possível simplificar e obter o intervalo de

confiança para a média de uma população normal com variância desconhecida, conforme EQ.

4.3, cujas grandezas consideradas são definidas conforme EQ. 4.4 e EQ. 4.5 (Farias, 2010),

onde:

f(x): função distribuição t de Student;

�: função α;

n: espaço amostral;

S: raiz quadrada da variância ou desvio padrão;

tn-1; α/2: valor crítico da distribuição t de Student

ν: grau de liberdade que é o número de amostras menos 1 ou (n-1);

xi: amostra i;

ẋ: média amostral;

α: nível de significância;

ε: erro experimental;

ε(rel): erro relativo.

�(�) =� �

� + 12 �

à ��2�

1

√���1 +

��

��

����

; −∞ < � < ∞ EQ. 4.1

Г(�) = � ����

������ EQ. 4.2

ẋ − ����;

��

√�; ẋ + �

���;��

√� EQ. 4.3

ẋ =∑ ��

� EQ. 4.4

�� =1

� − 1�(�� − ẋ)� =

1

� − 1�� ��

� −(∑ ��)�

�� EQ. 4.5

Ainda, em se tratando de uma análise estatística dos resultados experimentais obtidos,

faz-se necessário verificar a margem de erro associada às medições. Com isso, por meio da

EQ. 4.6, é possível dimensionar o erro experimental.

� = ����;

��

√� EQ. 4.6

70

Desta forma, também é possível determinar o erro relativo das medições realizadas, por

meio da EQ. 4.7.

�(���)% = �[�(�á�) − �(�í�)]

ẋ� �100 EQ. 4.7

Um dos fatores que diferencia a distribuição t de Student da distribuição normal é a

ausência de uma relação entre as diferentes distribuições t, e por isso, existe uma tabela que

determina t para ν ≤ 35, conforme ilustrado na TAB. 4.7.

Desta maneira, a análise estatística dos resultados obtidos foi realizada seguindo a

sequência abaixo apresentada, tanto para os ensaios de tração, como para a dureza Rockwell

B.

Quantificação das grandezas ensaiadas (LE, LR e HRB);

Quantificação do espaço amostral por ensaio (tração: n = 4; dureza: n = 10);

Quantificação do grau de liberdade (tração: ν = 3; dureza: ν = 9);

Cálculo da média amostral por meio da EQ. 4.4;

Cálculo da variância por meio da EQ. 4.5;

Cálculo da margem de erro por meio da EQ. 4.6;

Cálculo do intervalo de confiança por meio da EQ. 4.3.

71

TAB. 4.7: Valores Críticos de t de Student.

ν 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10

Áre

a p

na c

auda

sup

erio

r 0,150 1,963 1,386 1,250 1,190 1,156 1,134 1,119 1,108 1,100 1,093

0,100 3,078 1,886 1,638 1,533 1,476 1,440 1,415 1,397 1,383 1,372

0,050 6,314 2,920 2,353 2,132 2,015 1,943 1,895 1,860 1,833 1,812

0,025 12,706 4,303 3,182 2,776 2,571 2,447 2,365 2,306 2,262 2,228

0,010 31,821 6,965 4,541 3,747 3,365 3,143 2,998 2,896 2,821 2,764

0,005 63,657 9,925 5,841 4,604 4,032 3,707 3,499 3,355 3,250 3,169

0,0025 127,321 14,089 7,453 5,598 4,773 4,317 4,029 3,833 3,690 3,581

0,001 318,309 22,327 10,215 7,173 5,893 5,208 4,785 4,501 4,297 4,144

11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 0,150 1,088 1,083 1,079 1,076 1,074 1,071 1,069 1,067 1,066 1,064

0,100 1,363 1,356 1,350 1,345 1,341 1,337 1,333 1,330 1,328 1,325

0,050 1,796 1,782 1,771 1,761 1,753 1,746 1,740 1,734 1,729 1,725

0,025 2,201 2,179 2,160 2,145 2,131 2,120 2,110 2,101 2,093 2,086

0,010 2,718 2,681 2,650 2,624 2,602 2,583 2,567 2,552 2,539 2,528

0,005 3,106 3,055 3,012 2,977 2,947 2,921 2,898 2,878 2,861 2,845

0,0025 3,497 3,428 3,372 3,326 3,286 3,252 3,222 3,197 3,174 3,153

0,001 4,025 3,930 3,852 3,787 3,733 3,686 3,646 3,610 3,579 3,552

21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 0,150 1,063 1,061 1,060 1,059 1,058 1,058 1,057 1,056 1,055 1,055

0,100 1,323 1,321 1,319 1,318 1,316 1,315 1,314 1,313 1,311 1,310

0,050 1,721 1,717 1,714 1,711 1,708 1,706 1,703 1,701 1,699 1,697

0,025 2,080 2,074 2,069 2,064 2,060 2,056 2,052 2,048 2,045 2,042

0,010 2,518 2,508 2,500 2,492 2,485 2,479 2,473 2,467 2,462 2,457

0,005 2,831 2,819 2,807 2,797 2,787 2,779 2,771 2,763 2,756 2,750

0,0025 3,135 3,119 3,104 3,091 3,078 3,067 3,057 3,047 3,038 3,030

0,001

31 32 33 34 35 0,150 1,054 1,054 1,053 1,052 1,052

0,100 1,309 1,309 1,308 1,307 1,306

0,050 1,696 1,694 1,692 1,691 1,690

0,025 2,040 2,037 2,035 2,032 2,030

0,010 2,453 2,449 2,445 2,441 2,438

0,005 2,744 2,738 2,733 2,728 2,724

0,0025 3,022 3,015 3,008 3,002 2,996

0,001 3,375 3,365 3,356 3,348 3,340 Fonte: Farias, 2010, p. 203. Adaptada.

72

5 RESULTADOS

Para verificar os efeitos dos tratamentos térmicos de têmpera e revenido nas amostras dos

fabricantes 1 e 2, foram realizados ensaios de tração, dureza e análise metalográfica. Ainda,

visando corroborar a interpretação das imagens obtidas por meio de microscopia ótica, foi

utilizado o software ThermoCalc, que é um programa computacional capaz de realizar

cálculos termodinâmicos para sistemas multicomponentes, e que permite obter informações

como, por exemplo, equilíbrio estável e metaestável de fases heterogêneas, composição das

fases, temperaturas de transformação, energia de ativação para transformação de fase,

diagramas de fase e dados termodinâmicos como atividade e entalpia.

Assim, a partir destes resultados foi possível averiguar quais condições de tratamento

térmico viabilizaram melhores propriedades mecânicas ao material.

5.1 DIAGRAMA DE FASE DO AÇO API 5L X65 – THERMOCALC

Para confirmar as interpretações das imagens coletadas durante a análise metalográfica, foi

realizado, por meio do ThermoCalc, uma prospecção das composições das fases presentes no

aço API 5L X65 de ambos os fabricantes, bem com o diagrama de fase deste aço,

considerando as duas temperaturas de têmpera (920oC e 960oC) e as três temperaturas de

revenido (550oC, 600oC e 650oC).

Neste ponto, foi considerado essencial para compreensão das fases presentes, a

identificação das transformações que ocorreram nos materiais durante à têmpera e,

principalmente, a fase em que o material se encontrava no instante imediatamente anterior à

imersão em água, visto que foi simulada uma redução de 90oC e assim as amostras estavam

com temperaturas de 830oC e 870oC.

Por meio da análise das FIG 5.1 e FIG 5.2, foi possível verificar que em ambas as

temperaturas de têmpera simuladas, a saber, 920oC e 960oC, para as amostras de ambos os

fabricantes, cujas frações mássicas de carbono eram de 0,1%, as microestruturas foram

austenitizadas (região acima da linha 3 na FIG 5.1 e linha 4 na FIG 5.2).

73

Ainda, ao avaliar os diagramas obtidos para as temperaturas das amostras no instante

imediatamente anterior a imersão em água, a saber, 830oC e 870oC, foi possível observar que

em 830oC ambos os materiais evidenciaram a presença de austenita e uma possível fração de

cementita. Já na temperatura de 870oC foi constatada a presença de austenita.

FIG 5.1: Diagrama de Fase do Aço API 5L X65 do Fabricante 1 (Autora).

74

FIG 5.2: Diagrama de Fase do Aço API 5L X65 do Fabricante 2 (Autora).

5.2 ANÁLISE METALOGRÁFICA

Com objetivo de averiguar a evolução microestrutural das amostras dos fabricantes 1 e 2,

após tratamentos térmicos considerados neste trabalho, foram coletadas imagens após

lixamento, polimento e ataque químico das amostras.

Inicialmente, para conhecimento da microestrutura foram verificados os

microconstituintes presentes nos materiais como recebidos. Assim, por meio das imagens nas

FIG 5.3,FIG 5.4 e FIG 5.5, foi possível observar que, para o material como recebido, havia a

presença de uma matriz ferrítica (região clara) de resfriamento rápido (grãos finos), pois não

apresentou uma morfologia poligonal típica de resfriamento lento, e de carbetos (região

escura), alguns desses carbetos compondo a perlita.

75

FIG 5.3: Material como recebido. Aumento de 200x (Autora).

FIG 5.4: Material como recebido. Aumento de 500x (Autora).

76

FIG 5.5: Material como recebido. Aumento de 1000x (Autora).

5.2.1 Amostras Temperadas a 920°C e 960°C

Para verificar os efeitos dos tratamentos térmicos de têmpera realizados neste trabalho,

foram coletadas imagens das amostras dos fabricantes 1 e 2, logo após a têmpera a 920°C e

960°C. De tal maneira, por meio das FIG 5.6 a FIG 5.9, pôde-se verificar que houve uma

evolução da microestrutura de tal forma que esta passou a ser constituída de martensita (em

forma de ripas) e austenita retida. Apesar das fotomicrografias não revelarem com clareza

todos os microconstituintes presentes, usando a análise realizada com o TermoCalc,

apresentada anteriormente, pode-se afirmar que deve haver alguma cementita presente nas

amostras temperadas a 920oC (efetivamente resfriadas a partir de 830oC). Nas FIG 5.1 e FIG

5.2, observa-se a presença de uma pequena fração de cementita em equilíbrio a 830oC para

0,1%C, coexistindo com a austernita. Não se observa a possibilidade de presença de qualquer

outra fase nessa condição. Para as temperadas a partir de 960oC somente a austenita deve estar

presente, conforme FIG 5.1 e FIG 5.2, considerando o resfriamento a partir 870oC e 0,1%C.

77

FIG 5.6: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.7: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.8: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora).

78

FIG 5.9: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x e (c) 1000x (Autora).

Por meio da análise das FIG 5.6 e FIG 5.7, foi possível constatar uma aparente diferença

entre os tamanhos das ripas de martensita formadas em virtude da têmpera, de tal maneira

que, para a têmpera realizada a 960°C as ripas se apresentaram menores que as da têmpera a

920°C, o que se justifica uma vez que para uma maior taxa de resfriamento, são formadas

ripas menores (Metals Handbook, 1990). Tal fato também foi constatado ao analisar os grãos

do material do Fabricante 2 temperados a 920°C e 960°C, por meio das FIG 5.8 e FIG 5.9.

5.2.2 Amostras Temperadas a 920°C e Revenidas

Após a realização da têmpera a 920°C, foi realizado o revenimento nas amostras dos

fabricantes 1 e 2 a três temperaturas diferentes (550°C, 600°C e 650°C).

Em todos os casos, espera-se que o revenimento produza a decomposição completa da

martensita e, consequentemente, uma microestrutura composta de ferrita e mistura de

carbonetos, sem que haja recristalização de qualquer fase presente. Os carbonetos advindos

desses tratamentos serão somados aos que eventualmente existiam previamente.

Após o revenimento a 550°C, foi possível verificar, por meio das FIG 5.10 e FIG 5.11 a

presença de martensita revenida em ambos os materiais, e uma sutil diferença no formato

desta fase nestes materiais.

Com relação ao revenido a 600°C, verificou-se com auxílio das FIG 5.12 e FIG 5.13, a

presença de martensita revenida com ripas aparentemente maiores na amostra do Fabricante 2,

quando comparada à amostra do Fabricante 1.

79

Para o revenido a 650°C, pôde-se verificar por meio das FIG 5.14 e FIG 5.15 que a

martensita revenida obtida em ambas as amostras se apresentou com dimensões

aparentemente semelhantes.

FIG 5.10: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.11: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

80

FIG 5.12: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.13: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.14: Material do Fabricante 1 temperado a 920°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

81

FIG 5.15: Material do Fabricante 2 temperado a 920°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

5.2.3 Amostras Temperadas a 960°C e Revenidas

Em sequência à têmpera a 960oC, as amostras foram submetidas ao revenido em três

temperaturas (550oC, 600oC e 650oC), e assim como concebido para as amostras temperadas a

920oC e revenidas, também para as amostras temperadas a 960oC e revenidas se espera que o

revenimento produza a completa decomposição da martensita e uma microestrutura composta

de ferrita e carbonetos, sem a ocorrência de recristalização de qualquer fase presente, e assim,

os carbonetos surgidos a partir desses tratamentos, serão somados aos que eventualmente

existiam previamente.

Em consequência dos processos de têmpera e revenido, a microestrutura presente nas

amostras dos fabricantes 1 e 2 revenidas a 550°C, conforme ilustrado nas FIG 5.16 e FIG

5.17, foi composta por martensita revenida, e por meio da análise comparativa entre as

figuras, foram verificadas ripas aparentemente maiores no material do Fabricante 1.

82

FIG 5.16: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.17: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 550°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

Nas amostras temperadas a 960°C e posteriormente revenidas a 600°C foram observadas,

com auxílio das FIG 5.18 e FIG 5.19, a presença de martensita revenida.

FIG 5.18: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

83

FIG 5.19: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 600°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

Nas amostras temperadas a 960°C e posteriormente revenidas a 650°C, foram observadas

(FIG 5.20 e FIG 5.21) a presença de martensita revenida.

FIG 5.20: Material do Fabricante 1 temperado a 960°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

FIG 5.21: Material do Fabricante 2 temperado a 960°C e revenido a 650°C com aumentos de: (a) 200x, (b) 500x

e (c) 1000x (Autora).

84

5.3 ENSAIOS DE TRAÇÃO

Nos ensaios de tração realizados nas cinquenta e seis amostras tratadas termicamente,

foram contabilizadas as seguintes grandezas:

Diâmetro Inicial (mm): D0;

Limite de Escoamento (0,2%) (MPa): LE;

Carga Máxima (kN): CMáx;

Limite de Resistência a Tração (MPa): LR;

Alongamento (%): AL;

Redução de Área (%): A%;

Tensão no Ponto de Fratura (MPa): TFrat;

Carga na Fratura (kN): CFrat.

Ao considerar o limite de escoamento a 0,2% e verificar os valores mínimo e máximo

para a tensão de escoamento e limite de resistência, estabelecidos pela norma API 5L (2012),

foi possível avaliar como os tratamentos térmicos impactaram nestas grandezas. A TAB. 3.5

indica os valores definidos pela norma para diversos materiais, dentre eles, o aço API 5L X-

65, de tal maneira que a tensão de escoamento deve ter um valor mínimo de 450 MPa e

máximo de 600 MPa, e para o limite de resistência o mínimo deve ser de 535 MPa e máximo

de 760 MPa.

5.3.1 Amostras do Fabricante 1

5.3.1.1 Fabricante 1: como recebida

Antes de submeter todo o material do Fabricante 1 aos tratamentos térmicos propostos,

foram retirados cupons prévios para verificação dos limites de escoamento e resistência do

material como recebido. Desta forma, por meio da TAB. 5.1. e das FIG 5.22 e FIG. 5.23, foi

possível verificar que a média amostral para o limite de escoamento e resistência, deste

material como recebido (TD), já estavam entre os valores mínimo e máximo da norma API 5L

(2012).

85

Ainda, ao considerar o intervalo t de Student, foi possível observar que o limite superior

do intervalo de confiança para o limite de escoamento estava abaixo do limite máximo

preconizado na norma, com uma margem de 77,33 MPa (12,88%). Já o limite superior do

intervalo de confiança para o limite de resistência, estava a 154,81 MPa (20,37%) do valor

máximo preconizado pela API 5L (2012).

TAB. 5.1: Ensaio de Tração - Amostra AM.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

AM - I 8,74 503,15 35,48 591,44 31,23 81,49 280,92 16,85

AM - II 8,70 502,05 35,18 591,87 30,97 81,32 283,24 16,84

AM - III 8,69 494,98 34,76 586,02 31,03 81,87 280,80 16,65

AM- IV 8,71 520,75 35,97 603,77 28,69 81,36 293,48 17,49

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν)

3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,71 505,23 35,35 593,28 30,48 81,51 284,61 16,96

Variância ( S2) 0,00 120,12 0,26 56,04 1,44 0,06 36,23 0,13

Margem de Erro (ε) 0,03 17,44 0,82 11,91 1,91 0,40 9,58 0,58

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de

Student (μ) 8,68 487,79 34,53 581,36 28,57 81,11 275,03 16,38

Intervalo Máximo de Confiança T de

Student (μ) 8,74 522,67 36,17 605,19 32,39 81,91 294,19 17,54

Erro relativo (ε(rel)) 0,79 6,90 4,61 4,02 12,51 0,98 6,73 6,83 Fonte: Autora.

86

FIG 5.22: Amostra AM como recebida: relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API

5L (Autora).

FIG. 5.23: Amostra AM como recebida: relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API

5L (Autora).

5.3.1.2 Fabricante 1: Temperadas a 920°C

Como o objetivo deste trabalho abrange a análise da resistência à tração e limite de

escoamento do Aço API 5L X65, após tratamento de têmpera e revenimento (550°C, 600°C e

650°C), para verificar se os tratamentos produziram uma resistência dentro dos limites

503,15

502,05

494,98

520,75

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

AM - I AM - II AM - III AM - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: AM

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

591,44

591,87

586,02603,77

520,00

570,00

620,00

670,00

720,00

770,00

AM - I AM - II AM - III AM - IV

Lim

ite

de

Res

istê

nci

a [

MP

a]

Amostras

LR experimental x LR norma: AM

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

87

definidos em norma, foi possível observar, por meio das FIG. 5.24 e FIG. 5.25, que tanto as

medições individuais das amostras A1 – I, A1 – II, A1 – III e A1 – IV, quanto a média

amostral, se situaram dentro dos limites inferior (LI) e superior (LS) da norma API 5L (2012),

conforme explicitado na TAB. 3.5.

A TAB. 5.2 ilustra os valores obtidos durante os ensaios de tração para a amostra A1, de

maneira a exemplificar os dados experimentais, o intervalo de confiança e a medida do erro

associado.

Da mesma forma, nas TAB. 5.3 e TAB. 5.4 estão presentes os dados experimentais

obtidos para as amostras A2 e A3, e assim foi possível verificar, por meio das FIG. 5.27 e FIG.

5.29, que os tratamentos térmicos realizados nessas amostras também permitiram obter limites

de resistência dentro dos limites preconizados pela API 5L (2012). No entanto, observando a

FIG. 5.26 é possível verificar que a média amostral do limite de escoamento da amostra A2,

ficou acima do limite máximo da norma. Ao passo que, para a amostra A3, a média se

manteve entre os limites mínimo e máximo da norma (FIG. 5.28).

FIG. 5.24: Amostra A1: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

583,77

570,66

565,47 560,59

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

A1 - I A1 - II A1 - III A1 - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: A1

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

88

FIG. 5.25: Amostra A1: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

TAB. 5.2: Ensaio de Tração - Amostra A1.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A1 - I 8,75 583,77 40,80 678,55 25,89 76,85 351,04 21,11

A1 - II 8,73 570,66 40,03 668,68 26,06 76,08 350,81 21,00

A1 - III 8,75 565,47 39,65 659,46 18,17 76,63 347,92 20,92

A1 - IV 8,74 560,59 39,71 661,85 25,80 76,47 342,13 20,53

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,74 570,12 40,05 667,14 23,98 76,51 347,98 20,89

Variância ( S2) 0,00 99,69 0,28 73,18 15,01 0,11 17,20 0,06

Margem de Erro (ε) 0,02 15,88 0,84 13,61 6,16 0,52 6,60 0,40

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,73 554,24 39,21 653,53 17,82 75,99 341,38 20,49

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,76 586,01 40,89 680,74 30,14 77,02 354,57 21,29

Erro relativo (ε(rel)) 0,35 5,57 4,21 4,08 51,42 1,35 3,79 3,86 Fonte: Autora.

678,55

668,68

659,46 661,85

520,00

570,00

620,00

670,00

720,00

770,00

A1 - I A1 - II A1 - III A1 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A1

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

89

TAB. 5.3: Ensaio de Tração - Amostra A2.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A2 - I 8,74 598,28 41,30 688,44 25,31 76,47 354,17 21,25

A2 - II 8,73 612,31 41,82 698,58 23,51 76,74 360,04 21,55

A2 - III 8,74 600,30 41,39 689,91 26,66 76,80 356,62 21,40

A2 - IV 8,75 617,16 42,30 703,49 24,20 76,41 364,84 21,94

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,74 607,01 41,70 695,11 24,92 76,61 358,92 21,53

Variância ( S2) 0,00 84,12 0,21 51,26 1,90 0,04 21,38 0,09

Margem de Erro (ε) 0,01 14,59 0,73 11,39 2,19 0,31 7,36 0,47

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,73 592,42 40,97 683,71 22,73 76,30 351,56 21,06

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,75 621,60 42,43 706,50 27,11 76,91 366,27 22,01

Erro relativo (ε(rel)) 0,30 4,81 3,49 3,28 17,58 0,80 4,10 4,39 Fonte: Autora.

TAB. 5.4: Ensaio de Tração - Amostra A3.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A3 - I 8,77 560,86 39,13 647,78 26,34 76,52 323,90 19,57

A3 - II 8,80 590,17 40,36 663,59 26,63 77,55 329,99 20,07

A3 - III 8,81 565,69 39,62 649,99 27,23 77,16 316,81 19,31

A3 - IV 8,82 553,95 39,07 639,44 27,23 76,78 319,30 19,51

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,80 567,67 39,55 650,20 26,86 77,00 322,50 19,61

Variância ( S2) 0,00 248,26 0,36 100,32 0,20 0,20 33,56 0,10

Margem de Erro (ε) 0,03 25,07 0,95 15,94 0,71 0,72 9,22 0,51

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,77 542,60 38,60 634,26 26,15 76,29 313,28 19,10

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,83 592,74 40,50 666,14 27,57 77,72 331,72 20,13

Erro relativo (ε(rel)) 0,78 8,83 4,81 4,90 5,29 1,86 5,72 5,23 Fonte: Autora.

90

FIG. 5.26: Amostra A2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.27: Amostra A2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

598,28612,31

600,30

617,16

425,00

450,00

475,00

500,00

525,00

550,00

575,00

600,00

625,00

650,00

A2 - I A2- II A2 -III A2 - IVLim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: A2

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

688,44 698,58 689,91 703,49

450

500

550

600

650

700

750

800

A2 - I A2- II A2 -III A2 - IVLim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A2

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

91

FIG. 5.28: Amostra A3: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.29: Amostra A3: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

Para a verificação da temperatura de revenimento que produziu um limite de escoamento

mais próximo da faixa superior do valor preconizado na API 5L (2012), foram elaborados

gráficos, cujos dados de entrada foram as médias dos limites de escoamento, a margem de

erro e os limites máximo e mínimo de escoamento, para cada grupo amostral. Nesta

perspectiva, por meio da TAB. 5.5 e FIG. 5.30, é possível verificar que para o material do

Fabricante 1 e submetido à têmpera a 920°C, o grupo amostral que apresentou maior alcance

(média ± margem de erro) no limite de escoamento, foi o das amostras da A2, cuja

temperatura de revenimento foi de 600°C. Verificou-se, ainda, que esta média amostral do LE

560,86

590,17

565,69 553,95

350,00

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

A3 - I A3 - II A3 -III A3 - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: A3

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

647,78

663,59

649,99 639,44

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

A3 - I A3 - II A3 -III A3 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A3

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

92

ultrapassou o LS da norma. Pode-se também destacar que o limite mínimo da margem de erro

associado à média, cujo valor foi 590,16 MPa, se enquadra aos limites da norma.

Ainda, para a mesma condição de têmpera, a temperatura de revenimento que viabilizou

um alcance maior para a resistência a tração, de acordo com a TAB. 5.6 e FIG. 5.31, também

foi a de 600°C.

TAB. 5.5: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 1, temperadas a 920°C.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

A1 570,12 ±15,88

600 450 A2 607,01 ±14,59

A3 567,67 ±25,07 Fonte: Autora.

FIG. 5.30: Comparativo entre as médias do LE para têmpera a 920°C (Autora).

TAB. 5.6: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 1, temperadas a 920°C.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

A1 667,14 ±13,61

760 535 A2 695,11 ±11,39

A3 650,20 ±15,94 Fonte: Autora.

93

FIG. 5.31: Comparativo entre as médias do LR para têmpera a 920°C (Autora).

Por fim, mediante a análise das TAB 5.7, TAB 5.8 e das FIG 5.32 e FIG 5.33, pôde-se

observar que todas as temperaturas de revenimento associadas à têmpera a 920°C,

viabilizaram tanto um aumento no limite de resistência quanto no limite de escoamento,

quando comparado ao material como recebido. De tal maneira, o grupo de amostras A2

apresentou uma média amostral do LE maior que a apresentada pelo material como recebido,

no valor de 101,78 MPa, e para o LR também foi observado um valor superior ao do material

como recebido em aproximadamente 101,83 MPa.

Assim, verificou-se que das três temperaturas de revenido associadas à têmpera a 920°C,

a que produziu maiores limites de escoamento e resistência, apresentados pelas amostras

durante os ensaios de tração, foi a temperatura de 600°C.

TAB 5.7: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

AM 505,23 ±17,44 600 450

A1 570,12 ±15,88 600 450

A2 607,01 ±14,59 600 450

A3 567,67 ±25,07 600 450 Fonte: Autora.

94

TAB 5.8: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

AM 593,28 ±11,91 760 535

A1 667,14 ±13,61 760 535

A2 695,11 ±11,39 760 535

A3 650,20 ±15,94 760 535 Fonte: Autora.

FIG 5.32: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora).

FIG 5.33: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora).

95

5.3.1.3 Tenaris Temperadas a 960°C

Com objetivo de averiguar se a têmpera a 960°C, seguida por três diferentes temperaturas

de revenido (550°C, 600°C e 650°C), imputou ao material a resistência estabelecida em

norma, foram compilados os resultados obtidos nos ensaios de tração das amostras A4, A5 e

A6, bem como realizado o tratamento estatístico dos dados. Assim, por meio das FIG. 5.34 a

FIG. 5.38 e das TAB. 5.9 a TAB. 5.11, pôde-se constatar que os limites de escoamento e

resistência para estas amostras, ficaram dentro do intervalo dos limites mínimo e máximo,

preconizados pela norma API 5L (2012).

FIG. 5.34: Amostra A4: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

565,38554,89 543,45 555,27

350

400

450

500

550

600

650

A4- I A4 - II A4 -III A4 - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: A4

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

96

FIG. 5.35: Amostra A4: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.36: Amostra A5: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

668,68 659,53 646,01659,80

450

500

550

600

650

700

750

800

A4- I A4 - II A4 -III A4 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A4

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

556,17 553,36 553,18 558,37

350

400

450

500

550

600

650

A5 - I A5 - II A5 -III A5 - IV

Lim

ite

de

Esco

ame

nto

[M

Pa]

Amostras

LE experimental x LE norma: A5

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

97

FIG. 5.37: Amostra A5: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.38: Amostra A6: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

655,37 650,81 652,09 656,03

450

500

550

600

650

700

750

800

A5 - I A5 - II A5 -III A5 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A5

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

560,64 559,01 558,14 559,32

350

400

450

500

550

600

650

A6 - I A6 - II A6 -III A6 - IVLim

ite

de

Esco

amen

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: A6

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

98

FIG. 5.39: Amostra A6: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

TAB. 5.9: Ensaio de Tração - Amostra A4.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A4 - I 8,74 565,38 40,12 668,68 21,94 74,77 363,35 21,80

A4 - II 8,78 554,89 39,93 659,53 24,17 73,14 347,77 21,06

A4- III 8,85 543,45 39,74 646,01 26,57 75,62 344,08 21,17

A4 - IV 8,75 555,27 39,68 659,80 27,77 76,63 354,00 21,29

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,78 554,75 39,87 658,51 25,11 75,04 352,30 21,33

Variância ( S2) 0,00 80,33 0,04 87,46 6,71 2,18 71,03 0,11

Margem de Erro (ε) 0,08 14,26 0,32 14,88 4,12 2,35 13,41 0,52

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,70 540,49 39,55 643,63 20,99 72,69 338,89 20,80

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,86 569,01 40,18 673,38 29,23 77,39 365,71 21,85

Erro relativo (ε(rel)) 1,80 5,14 1,60 4,52 32,83 6,26 7,61 4,90 Fonte: Autora.

646,61 644,17 641,49 643,01

450

500

550

600

650

700

750

800

A6 - I A6 - II A6 -III A6 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: A6

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

99

TAB. 5.10: Ensaio de Tração - Amostra A5.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A5 - I 8,81 556,17 39,95 655,37 28,20 76,73 347,38 21,18

A5 - II 8,83 553,36 39,85 650,81 26,77 76,51 344,99 21,13

A5 -III 8,81 553,18 39,75 652,09 26,23 76,40 342,46 20,88

A5 - IV 8,80 558,37 39,90 656,03 27,11 76,46 346,80 21,09

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,81 555,27 39,86 653,58 27,08 76,53 345,41 21,07

Variância ( S2) 0,00 6,15 0,01 6,37 0,69 0,02 4,90 0,02

Margem de Erro (ε) 0,02 3,94 0,14 4,01 1,32 0,23 3,52 0,21

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,79 551,33 39,73 649,56 25,75 76,30 341,89 20,86

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,83 559,21 40,00 657,59 28,40 76,75 348,93 21,28

Erro relativo (ε(rel)) 0,45 1,42 0,68 1,23 9,77 0,60 2,04 2,00 Fonte: Autora.

TAB. 5.11: Ensaio de Tração - Amostra A6.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

A6 - I 8,76 560,64 38,97 646,61 26,83 77,88 317,47 19,13

A6 - II 8,82 559,01 39,36 644,17 28,14 77,22 324,66 19,84

A6 -III 8,86 558,14 39,55 641,49 25,83 78,38 316,25 19,50

A6 - IV 8,82 559,32 39,29 643,01 26,11 77,32 318,46 19,46

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,82 559,28 39,29 643,82 26,73 77,70 319,21 19,48

Variância ( S2) 0,00 1,07 0,06 4,66 1,06 0,29 14,02 0,08

Margem de Erro (ε) 0,07 1,65 0,38 3,44 1,64 0,86 5,96 0,46

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,75 557,63 38,91 640,38 25,09 76,84 313,25 19,02

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,88 560,93 39,67 647,26 28,37 78,56 325,17 19,94

Erro relativo (ε(rel)) 1,49 0,59 1,95 1,07 12,28 2,20 3,73 4,69 Fonte: Autora.

100

Com o objetivo de verificar, para a têmpera realizada a 960°C, qual temperatura de

revenimento viabilizou maiores alcances no limite de escoamento e resistência, foram

elaboradas as TAB. 5.12 e TAB. 5.13, que vincularam as médias obtidas nos ensaios das

amostras A4, A5 e A6,, com as margens de erro e também, os limites máximo e mínimo de

escoamento e resistência definidos na norma API 5L.

TAB. 5.12: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral (MPa)

Margem de Erro

LS Norma (MPa)

LI Norma (MPa)

A4 554,75 ±14,26

600 450 A5 555,27 ±3,94

A6 559,28 ±1,65 Fonte: Autora.

FIG. 5.40: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C (Autora).

TAB. 5.13: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral (MPa)

Margem de Erro

LS Norma (MPa)

LI Norma (MPa)

A4 658,51 ±14,88

760 535 A5 653,58 ±4,01

A6 643,82 ±3,44 Fonte: Autora.

400

450

500

550

600

650

A4 A5 A6

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): A4, A5 e A6

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

101

FIG. 5.41: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 1, temperadas a 960°C (Autora).

Por meio da análise das FIG. 5.40 e FIG. 5.41, foi possível verificar que o grupo de

amostras A4, revenidas a temperatura de 550°C, apresentou maior alcance para os limites de

escoamento e resistência, ao considerar a margem de erro. No entanto, ao considerar a

precisão de resultados como diretamente proporcional a menor margem de erros, o grupo

amostral que, neste caso, apresentou maior alcance para o limite de escoamento, foi o grupo

das amostras A6, e para a resistência, as amostras A5.

Desta forma, ao avaliar comparativamente os limites de resistência e escoamento obtidos

nas amostras temperadas a 960°C, com os limites da amostra como recebida, foi possível

observar que as três temperaturas de revenido utilizadas em conjunto com a têmpera,

proporcionaram, ao material, maiores valores de limites de resistência e escoamento. Tal

avaliação foi realizada mediante os dados apresentados nas TAB 5.14 e TAB 5.15, e

ilustrados graficamente nas FIG 5.42 e FIG 5.43.

TAB 5.14: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas.

Limite de Escoamento (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

AM 505,23 ±17,44 600 450

A4 554,75 ±14,26 600 450

A5 555,27 ±3,94 600 450

A6 559,28 ±1,65 600 450 Fonte: Autora.

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

A4 A5 A6

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: A4, A5 e A6

Limite de Resistência LS Norma LI Norma

102

TAB 5.15: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas.

Limite de Resistência

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

AM 593,28 ±11,91 760 535

A4 658,51 ±14,88 760 535

A5 653,58 ±4,01 760 535

A6 643,82 ±3,44 760 535 Fonte: Autora.

FIG 5.42: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora).

FIG 5.43: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora).

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

AM A4 A5 A6Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

AmostrasLimite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

Limite de Escoamento (0,2%): AM, A4, A5 e A6

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

AM A4 A5 A6Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: AM, A4, A5 e A6

Limite de Resistëncia LS Norma LI Norma

103

Assim, ao realizar a análise dos resultados obtidos após o revenimento, com os valores

apresentados pela amostra como recebida, e ainda, considerando o valor absoluto das médias

sem a margem de erro, foi possível observar que para o LE o grupo de amostras A6

apresentou uma média amostral superior em 54,05 MPa, que representa um aumento de

10,69% em relação a média amostral do LE do material como recebido, ao passo que as

amostras A4 e A5 apresentaram aumentos na escala de 9,80% e 9,90%, respectivamente.

Em relação ao LR, foi possível verificar que o maior aumento percentual ocorreu para o

grupo de amostras A4, que foram revenidas a 550°C, e cuja média amostral representou 65,23

MPa a mais que o valor obtido para o LR do material como recebido. Por sua vez, a amostra

A5 apresentou um aumento de 10,16%, ou seja, um acréscimo de 60,30 MPa, e a amostra

revenida a 650°C (amostra A6) apresentou o menor aumento percentual, a saber, 8,52%, que

em valor absoluto representa 50,54 MPa.

Uma avaliação adicional seria a diferença nas dispersões dos resultados obtidos entre as

têmperas a 920°C e 960°C. Na têmpera a 960°C, ocorre uma menor dispersão de resultados,

que pode estar associada a uma melhor uniformidade da austenita a 960°C, visto que uma

maior temperatura de encharque possibilita uma maior dissolução de carbonetos e nitretos na

austenita, aumentando assim a temperabilidade da mesma.

5.3.2 Amostras do Fabricante 2

Ao considerar o intuito deste trabalho em verificar a influência dos tratamentos térmicos

no mesmo tipo de aço API 5L X65, porém de fornecedores diferentes, também foram

realizados ensaios de tração para as amostras oriundas do material do Fabricante 2.

5.3.2.1 Fabricante 2: como recebidas

Da mesma forma como procedido para as amostras resultantes do material do Fabricante

1, também foram realizados ensaios de tração de amostras prévias do Fabricante 2. Por meio

da TAB. 5.16 e das FIG. 5.44 e FIG. 5.45, pôde-se constatar que as médias amostrais dos

limites de escoamento e de resistência, estavam posicionadas entre os limites mínimo e

máximo preconizados pela API 5L (2012).

104

TAB. 5.16: Ensaio de Tração - Amostras do Fabricante 2 como recebidas.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

BM - I 8,74 481,68 34,89 581,48 30,26 79,88 293,61 17,62

BM - II 8,70 478,33 34,29 576,76 34,23 80,21 293,55 17,45

BM - III 8,65 482,51 34,07 579,73 30,74 80,29 295,41 17,36

BM - IV 8,73 490,63 35,08 586,12 33,20 80,45 292,75 17,52

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,71 483,29 34,58 581,02 32,11 80,21 293,83 17,49

Variância ( S2) 0,00 27,23 0,23 15,34 3,66 0,06 1,26 0,01

Margem de Erro (ε) 0,06 8,30 0,77 6,23 3,04 0,38 1,79 0,17

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,64 474,99 33,82 574,79 29,06 79,83 292,04 17,32

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,77 491,59 35,35 587,25 35,15 80,59 295,62 17,66

Erro relativo (ε(rel)) 1,48 3,44 4,43 2,15 18,96 0,95 1,22 1,97 Fonte: Autora.

FIG. 5.44: Amostras do Fabricante 2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API

5L (Autora).

481,68 478,33 482,51 490,63

425

450

475

500

525

550

575

600

625

BM - I BM - II BM - III BM - IVLim

ite

de

Esc

oa

me

nto

[M

Pa]

Amostras

LE experimental x LE norma: BM

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

105

FIG. 5.45: Amostras do Fabricante 2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L

(Autora).

Ao considerar os limites superiores de escoamento e resistência da norma API 5L (2012),

e os limites superiores do intervalo de confiança t de Student, foi possível observar que o

limite superior de escoamento apresentado pelo material como recebido está 17,85% abaixo

do limite de escoamento superior da norma, o que em valores absolutos representa uma

diferença de 107,13 MPa.

Com relação ao limite de resistência, foi possível realizar a mesma análise, de tal maneira

que foi verificada uma diferença de 171,78 MPa entre o limite de resistência superior

preconizado pela API 5L e o limite de resistência superior apresentado pelo material como

recebido.

5.3.2.2 Fabricante 2: Temperadas a 920°C

Para os três conjuntos de amostras temperadas a 920°C, seguidas por revenimento em três

temperaturas diferentes (550°C, 600°C e 650°C), foram obtidos, conforme FIG. 5.46 a FIG.

5.51, resultados para o limite de escoamento e resistência dentro dos intervalos mínimo e

máximo preconizados na norma API 5L (2012).

Conforme TAB. 5.17 a TAB. 5.19 foram verificados os dados obtidos durante os ensaios,

bem como o tratamento estatístico considerado para o experimento.

581,48 576,76 579,73 586,12

450

500

550

600

650

700

750

800

BM - I BM - II BM - III BM - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: BM

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

106

Ainda, pôde-se observar, por meio da FIG. 5.50, que a amostra B3 – IV apresentou um

limite de escoamento maior que os outros três valores obtidos no ensaio do grupo B3. Tal

variação ocorreu em virtude de erro operacional para retirada do extensômetro após 1% de

deformação, de tal maneira que o material sofreu encruamento até a percepção da falha, e em

seguida foi feita a interrupção do ensaio, retirada do extensômetro e prosseguimento do

ensaio. Em virtude disto, a amostra B3 – IV foi retirada do cálculo estatístico e os novos

valores seguem apresentados na TAB 5.20.

TAB. 5.17: Ensaio de Tração - Amostra B1.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B1 - I 8,73 525,31 38,23 638,63 24,17 75,96 347,04 20,77

B1 - II 8,78 524,18 38,62 637,80 27,66 76,68 335,71 20,33

B1 - III 8,68 527,45 38,04 642,82 25,23 76,03 341,48 20,21

B1 - IV 8,78 525,45 38,73 639,68 25,97 76,79 347,03 21,01

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,74 525,60 38,40 639,73 25,76 76,37 342,82 20,58

Variância ( S2) 0,00 1,85 0,11 4,83 2,15 0,19 29,29 0,14

Margem de Erro (ε) 0,08 2,16 0,52 3,50 2,34 0,68 8,61 0,60

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,67 523,43 37,89 636,24 23,42 75,68 334,20 19,98

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,82 527,76 38,92 643,23 28,09 77,05 351,43 21,18

Erro relativo (ε(rel)) 1,74 0,82 2,69 1,09 18,13 1,79 5,02 5,83 Fonte: Autora.

107

TAB. 5.18: Ensaio de Tração - Amostra B2.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B2 - I 8,81 520,57 38,21 626,87 25,80 77,06 327,46 19,96

B2 - II 8,81 521,10 38,26 627,56 27,31 76,84 329,51 20,09

B2 - III 8,77 521,31 37,97 628,55 26,49 76,74 327,11 19,76

B2 - IV 8,83 515,50 37,99 620,33 26,20 76,83 323,41 19,80

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,81 519,62 38,11 625,83 26,45 76,87 326,87 19,90

Variância ( S2) 0,00 7,64 0,02 13,91 0,41 0,02 6,45 0,02

Margem de Erro (ε) 0,04 4,40 0,24 5,93 1,02 0,22 4,04 0,24

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,76 515,22 37,87 619,89 25,43 76,65 322,83 19,66

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,85 524,02 38,34 631,76 27,47 77,08 330,91 20,14

Erro relativo (ε(rel)) 0,91 1,69 1,25 1,90 7,69 0,56 2,47 2,40 Fonte: Autora.

TAB. 5.19: Ensaio de Tração - Amostra B3.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B3 - I 8,75 508,74 36,76 611,40 28,03 77,40 306,75 18,45

B3 - II 8,77 516,51 37,31 617,61 26,66 77,06 310,64 18,76

B3 - III 8,79 509,61 37,05 610,49 26,34 77,17 219,72 13,33

B3 - IV 8,80 590,55 36,65 602,58 26,37 77,00 301,73 18,35

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,78 531,35 36,94 610,52 26,85 77,16 284,71 17,22

Variância ( S2) 0,00 1569,57 0,09 38,03 0,64 0,03 1890,50 6,76

Margem de Erro (ε) 0,04 63,03 0,47 9,81 1,27 0,28 69,18 4,14

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,74 468,32 36,47 600,71 25,58 76,88 215,53 13,09

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,81 594,38 37,41 620,33 28,12 77,44 353,89 21,36

Erro relativo (ε(rel)) 0,80 23,73 2,54 3,21 9,48 0,73 48,59 48,03 Fonte: Autora.

108

TAB 5.20: Ensaio de Tração – Amostra B3 sem amostra B3 – IV.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B3 - I 8,75 508,74 36,76 611,40 28,03 77,40 306,75 18,45

B3 - II 8,77 516,51 37,31 617,61 26,66 77,06 310,64 18,76

B3 - III 8,79 509,61 37,05 610,49 26,34 77,17 219,72 13,33

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Grau de Liberdade (ν) 2 2 2 2 2 2 2 2

Média Amostral (ẋ) 8,77 511,62 37,04 613,17 27,01 77,21 279,04 16,85

Variância ( S2) 0,00 18,12 0,07 15,01 0,81 0,03 2642,63 9,29

Margem de Erro (ε) 0,03 7,82 0,66 7,12 1,65 0,32 94,44 5,60

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30 4,30

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,72 501,04 36,37 603,54 24,78 76,78 151,33 9,28

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,82 522,20 37,71 622,79 29,24 77,64 406,75 24,42

Erro relativo (ε(rel)) 1,13 4,13 3,64 3,14 16,51 1,12 91,54 89,88 Fonte: Autora.

FIG. 5.46: Amostra B1: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

525,31 524,18 527,45 525,45

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B1 - I B1 - II B1 - III B1 - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: B1

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

109

FIG. 5.47: Amostra B1: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.48: Amostra B2: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

638,63 637,80 642,82 639,68

450

500

550

600

650

700

750

800

B1 - I B1 - II B1 - III B1 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: B1

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

520,57 521,1 521,31 515,5

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B2 - I B2 - II B2 - III B2 - IV

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: B2

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

110

FIG. 5.49: Amostra B2: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.50: Amostra B3: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

626,87 627,56 628,55 620,33

450

500

550

600

650

700

750

800

B2 - I B2 - II B2 - III B2 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: B2

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

508,74 516,51509,61

590,55

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B3 - I B3 - II B3 - III B3 - IVLim

ite

de

Esc

oam

en

to [

MP

a]

Amostras

LE experimental x LE norma: B3

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

111

FIG. 5.51: Amostra B3: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

Como mencionado anteriormente, o corpo de prova B3- IV apresentou um LE acima dos

demais corpos de prova do grupo amostral B3 ensaiados. Nesta perspectiva, ao retirá-lo da

análise estatística, a nova média amostral para o grupo amostral B3, no que se refere ao LE

assume o valor de 511,62 MPa, com uma margem de erro de 7,82. Este novo valor para média

amostral do limite de escoamento representou uma redução de 3,71% em relação à média

considerada para os quatro corpos de prova ensaiados. Em relação ao LR, a nova média

amostral assumiu o valor de 613,17 MPa, com uma margem de erro de 7,12, que representou

um aumento de 0,43%.

Assim, por meio da análise das FIG. 5.52 e FIG. 5.53, oriundas respectivamente, das

TAB. 5.21 e TAB. 5.22, foi possível verificar que o grupo amostral que neste caso,

apresentou maior alcance para o limite de escoamento e resistência, com menor margem de

erro, foi o grupo das amostras B1.

TAB. 5.21: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral (MPa)

Margem de Erro

LS Norma (MPa)

LI Norma (MPa)

B1 525,60 ±2,16

600 450 B2 519,62 ±4,40

B3 511,62 ±7,82 Fonte: Autora.

611,4 617,61 610,49 602,58

450

500

550

600

650

700

750

800

B3 - I B3 - II B3 - III B3 - IV

Lim

ite

de

Res

istê

nci

a [

MP

a]

Amostras

LR experimental x LR norma: B3

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

112

FIG. 5.52: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C (Autora).

TAB. 5.22: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral (MPa)

Margem de Erro

LS Norma (MPa)

LI Norma (MPa)

B1 639,73 ±3,50

760 535 B2 625,83 ±5,93

B3 613,17 ±7,12 Fonte: Autora.

FIG. 5.53: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C (Autora).

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

B1 B2 B3

Lim

ite

de

Esc

oam

ento

(M

Pa)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): B1, B2 e B3

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

B1 B2 B3

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: B1, B2 e B3

Limite de Resistência LS Norma LI Norma

113

Após compactar os valores obtidos para os limites de escoamento e resistência das

amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e revenidas, foram elaboradas as TAB 5.23 e

TAB 5.24, que indicam que as três temperaturas de revenimento (550°C, 600°C e 650°C),

imputaram maiores médias de limite de resistência e escoamento ao material em relação aos

limites apresentados pelo material como recebido. Tal observação pode ser constatada

mediante análise das FIG 5.54 e FIG 5.55.

De tal maneira, tornou-se possível verificar que a maior média do limite de escoamento

obtida após tratamento térmico foi a da amostra B1 que significou um aumento de 8,75%, que

representa 42,31 MPa, na média do LE obtido na amostra como recebida.

No que se refere ao limite de resistência, o grupo de amostras B1, que foi submetido ao

revenimento a 550°C, foi o grupo amostral que apresentou um maior aumento quando

comparado à média de LR apresentada pelo material como recebido. Uma vez que o

revenimento a 600°C (amostra B2) viabilizou um aumento de 44,81 MPa na média do

material como recebido, o revenimento a 550°C permitiu um maior aumento, a saber, 58,71

MPa, que representou um acréscimo de 10,10% na média como recebido.

TAB 5.23: Limites de escoamento: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas.

Limite de Escoamento (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

BM 483,29 ±8,30 600 450

B1 525,60 ±2,16 600 450

B2 519,62 ±4,40 600 450

B3 511,62 ±7,82 600 450 Fonte: Autora.

114

TAB 5.24: Limites de resistência: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas.

Limite de Resistência

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

BM 581,02 ±6,23 760 535

B1 639,73 ±3,50 760 535

B2 625,83 ±5,93 760 535

B3 613,17 ±7,12 760 535 Fonte: Autora.

FIG 5.54: LE: Comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora).

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

BM B1 B2 B3

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): BM, B1, B2 e B3

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

115

FIG 5.55: LR: Comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e como recebidas (Autora).

5.3.2.3 Fabricante 2: Temperadas a 960°C

Conforme TAB 5.25 a TAB 5.27 foram verificados os dados obtidos durante os ensaios,

bem como o tratamento estatístico considerado para o experimento.

Da mesma maneira como foi observado nas amostras temperadas a 920°C, pôde-se

verificar, por meio das FIG. 5.56 a FIG. 5.61, que os resultados obtidos para resistência e

escoamento das amostras dos grupos B4, B5 e B6, ficaram dentro dos limites mínimo e

máximo dos valores estabelecidos na norma API 5L.

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

BM B1 B2 B3

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: BM, B1, B2 e B3

Limite de Resistëncia LS Norma LI Norma

116

TAB 5.25: Ensaio de Tração - Amostra B4.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B4 - I 8,80 528,46 38,95 640,32 22,74 76,12 342,57 20,84

B4 - II 8,77 531,79 38,88 643,70 26,03 76,18 347,70 21,00

B4 - III 8,77 533,95 39,10 647,30 25,63 76,40 349,47 21,11

B4 - IV 8,75 527,02 38,48 639,84 25,00 76,19 350,13 21,05

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,77 530,31 38,85 642,79 24,85 76,22 347,47 21,00

Variância ( S2) 0,00 9,90 0,07 11,99 2,16 0,01 11,71 0,01

Margem de Erro (ε) 0,03 5,00 0,42 5,51 2,34 0,19 5,45 0,19

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18 3,18

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,74 525,30 38,43 637,28 22,51 76,03 342,02 20,81

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,81 535,31 39,28 648,30 27,19 76,42 352,91 21,19

Erro relativo (ε(rel)) 0,75 1,89 2,19 1,71 18,81 0,51 3,13 1,80 Fonte: Autora.

TAB 5.26: Ensaio de Tração - Amostra B5.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B5 - I 8,75 559,23 39,90 663,57 26,71 76,07 346,44 20,83

B5 - II 8,80 557,99 40,21 661,20 25,74 76,89 347,10 21,11

B5 - III 8,84 553,94 40,41 658,38 27,69 76,67 346,12 21,24

B5 - IV 8,73 564,44 40,06 669,28 25,37 76,52 350,47 20,98

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,78 558,90 40,15 663,11 26,38 76,54 347,53 21,04

Variância ( S2) 0,00 18,74 0,05 21,43 1,08 0,12 4,00 0,03

Margem de Erro (ε) 0,05 4,40 0,22 4,71 1,06 0,35 2,03 0,18

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,73 554,50 39,93 658,40 25,32 76,18 345,50 20,86

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,83 563,30 40,37 667,82 27,44 76,89 349,57 21,22

Erro relativo (ε(rel)) 1,15 1,58 1,10 1,42 8,03 0,92 1,17 1,71 Fonte: Autora.

117

TAB 5.27: Ensaio de Tração - Amostra B6.

AMOSTRAS D0 LE CMáx LR AL A% TFrat CFrat

[mm] [MPa] [kN] [MPa] [%] [%] [MPa] [kN]

B6 - I 8,82 530,89 38,18 624,85 27,26 77,22 306,73 18,74

B6 - II 8,85 537,07 38,81 630,86 27,14 75,28 257,30 15,83

B6 - III 8,81 525,45 37,91 621,84 27,34 76,84 306,81 18,70

B6 - IV 8,80 534,81 38,30 629,78 26,34 76,79 319,00 19,40

ANÁLISE ESTATÍSTICA

Número de amostras 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00 4,00

Grau de Liberdade (ν) 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00 3,00

Média Amostral (ẋ) 8,82 532,06 38,30 626,83 27,02 76,53 297,46 18,17

Variância ( S2) 0,00 25,91 0,14 17,92 0,21 0,73 750,05 2,54

Margem de Erro (ε) 0,02 5,18 0,38 4,31 0,47 0,87 27,86 1,62

Alfa (α) 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05 0,05

Nível de Confiança 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95 0,95

t (ν;α/2) 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03 2,03

Intervalo Mínimo de Confiança T de Student (μ)

8,80 526,88 37,92 622,53 26,55 75,66 269,60 16,55

Intervalo Máximo de Confiança T de Student (μ)

8,84 537,23 38,68 631,14 27,49 77,40 325,32 19,79

Erro relativo (ε(rel)) 0,50 1,95 2,00 1,37 3,47 2,28 18,73 17,84 Fonte: Autora.

FIG. 5.56: Amostra B4: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

528,46 531,79 533,95 527,02

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B4- I B4 - II B4 - III B4 - IVLim

ite

de

Esc

oa

me

nto

[M

Pa]

Amostras

LE experimental x LE norma: B4

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

118

FIG. 5.57: Amostra B4: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.58: Amostra B5: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

640,32 643,7 647,3 639,84

450

500

550

600

650

700

750

800

B4- I B4 - II B4 - III B4 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: B4

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

559,23 557,99 553,94 564,44

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B5 - I B5 - II B5 - III B5 - IVLim

ite

de

Esc

oa

me

nto

[M

Pa]

Amostras

LE experimental x LE norma: B5

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

119

FIG. 5.59: Amostra B5: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

FIG. 5.60: Amostra B6: Relação entre os limites de escoamento experimentais e os da norma API 5L (Autora).

663,57 661,2 658,38 669,28

450

500

550

600

650

700

750

800

B5 - I B5 - II B5 - III B5 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: B5

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

530,89 537,07 525,45 534,81

425

450

475

500

525

550

575

600

625

B6 - I B6 - II B6 - III B6 - IVLim

ite

de

Esco

ame

nto

[M

Pa]

Amostras

LE experimental x LE norma: B6

Limite de Escoamento (0,2%) LI Norma LS Norma Média Amostral

120

FIG. 5.61: Amostra B6: Relação entre os limites de resistência experimentais e os da norma API 5L (Autora).

Com base nas FIG. 5.62 e FIG 5.63, cujos dados de entrada foram retirados,

respectivamente, das TAB. 5.28 e TAB. 5.29, foi observado que o grupo de amostras B5,

revenidas a temperatura de 600°C, apresentou maior alcance para os limites de escoamento e

resistência, com a menor margem de erro para o LE e a segunda menor margem de erro para o

LR, dentre os dados obtidos nos ensaios de tração para as amostras do Fabricante 2,

temperadas a 960°C.

TAB. 5.28: Quadro comparativo das médias de LE para amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

B4 530,31 ±5,00

600 450 B5 558,90 ±4,40

B6 532,06 ±5,18 Fonte: Autora.

624,85 630,86 621,84 629,78

450

500

550

600

650

700

750

800

B6 - I B6 - II B6 - III B6 - IV

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

[M

Pa]

Amostras

LR experimental x LR norma: B6

Resistência a Tração LI Norma LS Norma Média Amostral

121

FIG. 5.62: Comparativo entre as médias do LE das amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C e revenidas

(Autora).

TAB. 5.29: Quadro comparativo das médias de LR para amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral (MPa)

Margem de Erro

LS Norma (MPa)

LI Norma (MPa)

B4 642,79 ±5,51

760 535 B5 663,11 ±4,71

B6 626,83 ±4,31 Fonte: Autora.

FIG 5.63: Comparativo entre as médias do LR das amostras do Fabricante 2, temperadas a 960°C (Autora).

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

B4 B5 B6

Lim

ite

de

Esco

ame

nto

(M

Pa)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): B4, B5 e B6

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

B4 B5 B6

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: B4, B5 e B6

Limite de Resistência LS Norma LI Norma

122

Desta maneira, em virtude da avaliação das médias obtidas para as amostras temperadas a

960°C e revenidas (550°C, 600°C e 650°C), e da consolidação dos dados, em conjunto com

os valores obtidos para as amostras do Fabricante 2 como recebidas, por meio das TAB 5.30 e

TAB 5.31, e com o auxílio das FIG 5.64 e FIG 5.65, foi possível constatar que as três

temperaturas de revenimento em conjunto com a têmpera a 960°C, permitiram que o material

atingisse maiores valores de resistência e escoamento. Assim, após o revenido a 600°C, foi

verificado um aumento de 15,65% (75,61 MPa) no LE, em relação ao apresentado pela

amostra como recebida. Já para as outras duas temperaturas de revenido, a 550°C e 650°C, foi

observado um acréscimo de 47,02 MPa (9,73%) e 48,77 MPa (10,09%), respectivamente.

TAB 5.30: Limites de escoamento: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%)

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

BM 483,29 ±8,30 600 450

B4 530,31 ±5,00 600 450

B5 558,90 ±4,40 600 450

B6 532,06 ±5,18 600 450 Fonte: Autora.

TAB 5.31: Limites de resistência: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas.

LIMITE DE RESISTÊNCIA

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

BM 581,02 ±6,23 760 535

B4 642,79 ±5,51 760 535

B5 663,11 ±4,71 760 535

B6 626,83 ±4,31 760 535 Fonte: Autora.

123

FIG 5.64: LE: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora).

FIG 5.65: LR: comparativo entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e como recebidas (Autora).

5.4 ENSAIOS DE DUREZA

Os ensaios de dureza Rockwell B realizados em dezoito amostras contemplaram a análise

não só das amostras tratadas termicamente como também das amostras como recebidas e das

amostras apenas temperadas, com objetivos de dimensionar a variação da dureza em virtude

dos tratamentos térmicos.

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

BM B4 B5 B6Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): BM, B4, B5 e B6

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

BM B4 B5 B6

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: BM, B4, B5 e B6

Limite de Resistëncia LS Norma LI Norma

124

Desta maneira, para cada amostra ensaiada, foram realizadas dez indentações nas

superfícies preparadas (lixadas e polidas) e, para o tratamento estatístico dos dados obtidos,

foi considerado o intervalo de confiança t de Student, fazendo uso das EQ. 4.1 a EQ. 4.5. A

TAB. 5.32 apresenta os dados experimentais, as grandezas estatísticas definidas e os

intervalos de confiança t de Student obtidos em cada condição de ensaio.

Em virtude de variações observadas durante as medições, relacionadas às durezas obtidas,

principalmente, próximas as bordas das amostras, foram desconsideradas para cada grupo

amostral, os maiores e menores valores de dureza. Com isso, os novos valores das médias,

margens de erro e erro relativo, foram explicitados na TAB 5.33, e foram explorados na

discussão e análise dos resultados.

125

TAB. 5.32: Quadro resumo dos dados de dureza obtidos e tratamento estatístico. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg.

Amostra n1 n2 n3 n4 n5 n6 n7 n8 n9 n10 Média

(�̅)

Variância

(��)

Margem

de Erro (�)

t

(�; �/2)

Mín t-Student

(μ)

Máx t-Student

(μ)

Erro relativo (ε(rel))

AMOSTRAS TENARIS DALMINE AM 1 94,00 92,50 92,10 92,10 92,20 90,20 92,00 91,00 91,20 93,00 92,03 1,13 0,76 2,262 91,27 92,79 1,65

AM 2 66,90 91,00 91,00 90,00 91,20 91,80 92,90 92,50 91,00 91,20 88,95 60,71 5,57 2,262 83,38 94,52 12,53

A1 76,90 83,40 80,50 84,10 88,00 85,60 83,80 87,00 86,00 92,00 84,73 17,03 2,95 2,262 81,78 87,68 6,97

A2 90,10 89,00 94,00 89,10 89,00 86,50 91,90 91,80 94,00 90,00 90,54 5,67 1,70 2,262 88,84 92,24 3,76

A3 91,50 89,90 92,00 89,90 89,00 89,00 88,50 90,50 85,50 88,90 89,47 3,27 1,29 2,262 88,18 90,76 2,89

A4 71,00 82,00 83,20 88,00 84,00 87,00 85,00 90,00 86,50 85,50 84,22 27,07 3,72 2,262 80,50 87,94 8,84

A5 89,00 87,00 84,50 88,30 88,30 89,50 93,90 91,20 89,90 87,90 88,95 6,26 1,79 2,262 87,16 90,74 4,02

A6 79,50 81,50 81,10 87,00 85,70 83,10 87,90 88,50 85,00 89,00 84,83 11,35 2,41 2,262 82,42 87,24 5,68

AMOSTRAS V & M BRASIL BM 1 84,90 86,90 87,10 80,00 80,20 84,90 81,00 79,00 84,00 84,20 83,22 8,67 2,11 2,262 81,11 85,33 5,06

BM 2 89,50 90,50 89,00 91,00 91,10 90,00 90,20 92,20 90,90 92,00 90,64 1,03 0,73 2,262 89,91 91,37 1,60

B1 83,50 85,50 87,10 89,50 88,00 84,10 86,50 85,00 88,70 89,00 86,69 4,48 1,51 2,262 85,18 88,20 3,49

B2 83,00 84,00 87,50 83,90 86,90 85,80 84,20 79,00 82,50 85,80 84,26 6,08 1,76 2,262 82,50 86,02 4,19

B3 77,20 80,50 82,90 81,50 85,00 84,90 85,00 84,90 84,00 84,90 83,08 6,88 1,88 2,262 81,20 84,96 4,52

B4 77,00 85,90 86,20 87,10 86,00 84,20 86,50 87,90 89,00 87,50 85,73 11,10 2,38 2,262 83,35 88,11 5,56

B5 84,90 85,00 88,20 85,00 86,20 87,10 88,00 89,00 88,00 88,00 86,94 2,38 1,10 2,262 85,84 88,04 2,54

B6 80,50 86,20 84,50 83,90 85,00 80,20 78,00 79,00 81,00 84,00 82,23 7,94 2,02 2,262 80,21 84,25 4,90

AMOSTRAS COMO RECEBIDAS AM 80,80 81,50 82,50 82,50 79,90 83,00 83,20 81,00 81,10 82,00 81,75 1,14 0,76 2,262 80,99 82,51 1,87

BM 85,00 82,00 82,00 82,00 80,90 83,90 80,50 79,00 81,00 78,00 81,43 4,31 1,49 2,262 79,94 82,92 3,65

Número de ensaios (n): 10. Grau de Liberdade (ν): 9. Nível de Significância (α): 0,05. Nível de Confiança: 0,95. Fonte: Autora.

126

TAB 5.33: Dureza Rockwell B – exlusão dos maiores e menores medições de dureza.

Análise de Dureza Rockwell B - Exclusão das maiores e menores medições

Amostra/ Medida Média Amostral (ẋ) Margem de Erro (ε) Erro relativo (ε(rel))

AM 81,80 ±0,68 1,67

AM 1 92,01 ±0,54 1,18

AM 2 91,21 ±0,60 1,32

A1 84,80 ±1,98 4,66

A2 90,61 ±1,50 3,32

A3 89,65 ±0,84 1,87

A4 85,15 ±1,69 3,97

A5 88,89 ±1,09 2,46

A6 84,98 ±2,37 5,58

BM 81,41 ±1,20 2,94

BM 1 83,26 ±2,12 5,10

BM 2 90,65 ±0,65 1,43

B1 86,74 ±1,49 3,44

B2 84,51 ±1,27 3,00

B3 83,58 ±1,47 3,52

B4 86,41 ±0,96 2,22

B5 86,94 ±1,14 2,63

B6 82,26 ±1,94 4,72 Fonte: Autora.

5.4.1 Amostras como recebidas

Dos materiais dos fabricantes 1 e 2, antes de serem submetidos aos tratamentos de

têmpera e revenido, foram retiradas amostras para verificação da dureza do material como

recebido.

Com isso, por meio da TAB. 5.34, foi possível verificar os valores obtidos em cada

indentação, as médias obtidas para cada conjunto de amostras ensaiadas e ainda uma

diferença entre as médias de aproximadamente 0,39 HRB.

127

TAB. 5.34: Quadro comparativo da HRB das amostras como recebidas. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg.

FABRICANTE / AMOSTRAS Fabricante 1 Fabricante 2 AM BM

n1 80,80 82,00

n2 81,50 82,00

n3 82,50 82,00

n4 82,50 80,90

n5 83,00 83,90

n6 81,00 80,50

n7 81,10 79,00

n8 82,00 81,00

Média Amostral 81,80 81,41

Diferença [HRB] 0,39 Fonte: Autora.

5.4.2 Amostras temperadas

Com intuito de verificar os efeitos da têmpera sobre a dureza dos aços API 5L X65 dos

fabricantes 1 e 2, foram realizados ensaios de dureza nas amostras apenas temperadas a 920°C

e 960°C.

Desta forma, por meio da TAB. 5.35 puderam-se constatar os valores obtidos nas

indentações realizadas em cada amostra, bem como as médias obtidas e a diferença entre as

médias encontradas para os dois fabricantes.

128

TAB. 5.35: Quadro comparativo da HRB das amostras temperadas. Diâmetro da esfera de 1/6”, 100Kg.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA Fabricante 1 Fabricante 2 AM 1 AM 2 BM 1 BM 2 920°C 960°C 920°C 960°C

n1 92,50 91,00 84,90 89,50

n2 92,10 91,00 86,90 90,50

n3 92,10 90,00 80,00 91,00

n4 92,20 91,20 80,20 91,10

n5 92,00 91,80 84,90 90,00

n6 91,00 92,50 81,00 90,20

n7 91,20 91,00 84,00 90,90

n8 93,00 91,20 84,20 92,00

Média Amostral 92,01 91,21 83,26 90,65

Diferença [HRB]

0,80 7,39

Fonte: Autora.

Após avaliação dos valores apresentados na TAB. 5.35, foi observado que uma diferença

de temperatura de 40°C imputou uma diferença de apenas 0,80 HRB na média da dureza

encontrada nas amostras do Fabricante 1, e por sua vez, para a mesma variação de

temperatura, foi observada uma diferença de 7,39 HRB para as amostras do Fabricante 2.

Ainda, ao avaliar isoladamente cada material e as respectivas médias obtidas no ensaio de

dureza, pôde-se verificar, por meio das TAB. 5.36 e TAB. 5.37, que as têmperas realizadas

nas amostras, tanto a 920°C quanto a 960°C, viabilizaram um aumento da dureza média nas

amostras dos fabricantes 1 e 2, quando comparadas as médias apresentadas pelos materiais

como recebidos.

Em virtude dos resultados apresentados, pôde-se verificar que a temperatura de têmpera

que imputou maior média nos ensaios de dureza Rockwell B, no material do Fabricante 1, foi

a de 920°C e para o material do Fabricante 2, foi a têmpera a 960°C.

129

TAB. 5.36: Quadro comparativo da HRB entra amostras como recebidas e temperadas do Fornecedor 1.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA Fabricante 1 AM AM 1 AM 2 - 920°C 960°C

n1 80,80 92,50 91,00

n2 81,50 92,10 91,00

n3 82,50 92,10 90,00

n4 82,50 92,20 91,20

n5 83,00 92,00 91,80

n6 81,00 91,00 92,50

n7 81,10 91,20 91,00

n8 82,00 93,00 91,20

Média Amostral 81,8 92,01 91,21 Fonte: Autora.

TAB. 5.37: Quadro comparativo da HRB entra amostras como recebidas e temperadas do Fabricante 2.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA Fabricante 2 BM BM 1 BM 2 - 920°C 960°C

n1 82,00 84,90 89,50

n2 82,00 86,90 90,50

n3 82,00 80,00 91,00

n4 80,90 80,20 91,10

n5 83,90 84,90 90,00

n6 80,50 81,00 90,20

n7 79,00 84,00 90,90

n8 81,00 84,20 92,00

Média Amostral 81,41 83,26 90,65 Fonte: Autora.

5.4.3 Amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e revenidas

Com o intuito de verificar os efeitos do revenido na dureza das amostras anteriormente

submetidas à têmpera a 920°C, foi elaborada a TAB. 5.38 que permitiu verificar que as três

temperaturas consideradas, viabilizaram uma redução nas tensões residuais imputadas pelo

processo de têmpera. No entanto, a maior redução da dureza foi a obtida por meio do revenido

a 550°C (amostra A1), que permitiu uma redução de 7,21 HRB, ao passo que os revenidos a

600°C e 650°C reduziram em 1,40 HRB e 2,36 HRB, respectivamente.

130

Ao verificar as médias obtidas, pôde-se observar que, efetivamente, não houve grande

diferença entre a dureza do revenido a 600°C e 650°C. Ainda assim, cabe ressaltar que estes

resultados evidenciaram um comportamento divergente do comumente observado, ou seja,

não foi verificada uma redução da dureza com o aumento da temperatura e tempo de

revenido.

Porém, foge ao escopo deste trabalho uma investigação mais profunda a respeito dos

motivos que suportam este tipo de comportamento observado, e ainda, sendo a dureza função

do teor de carbono, tipo e distribuição dos carbonetos precipitados, uma investigação por

meio do microscópio eletrônico de varredura (MEV) poderia colaborar para esclarecer tal

fato.

TAB. 5.38: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 920°C e revenidas.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA / REVENIDO Fabricante 1 A1 A2 A3 920°C 920°C 920°C 550°C 600°C 650°C

n1 83,40 90,10 91,50

n2 80,50 89,00 89,90

n3 84,10 94,00 89,90

n4 88,00 89,10 89,00

n5 85,60 89,00 89,00

n6 83,80 91,90 88,50

n7 87,00 91,80 90,50

n8 86,00 90,00 88,90

Média Amostral 84,80 90,61 89,65 Fonte: Autora.

5.4.4 Amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e revenidas

Na TAB. 5.39 foram apresentados os dados obtidos por meio do ensaio de dureza

Rockwell B das amostras do Fabricante 1, que foram temperadas a 960°C e em seguida

revenidas em três temperaturas diferentes. Foi possível observar que as três temperaturas

consideradas, viabilizaram uma redução nas tensões residuais imputadas pelo processo de

têmpera.

131

Para o revenido realizado a 550°C foi observada uma redução de 6,06 HRB, para o

revenido a 600°C, foi verificada uma redução de 2,33 HRB em relação à dureza apresentada

pelo material após a têmpera a 960°C, e para o revenido a 650°C, a redução de 6,24 HRB.

Estes resultados mostram um pico de dureza na temperatura intermediária de revenido o

que não reproduz os resultados comumente observados na literatura, ou seja, não foi

observada a redução da dureza ao elevar a temperatura de revenido de 550°C para 600°C, no

entanto, de 550°C para 650°C foi observada uma redução, ainda que pequena, de 0,17 HRB.

Apesar da observância do pico de dureza para temperatura intermediária de revenido, foge ao

escopo deste trabalho um aprofundamento a respeito das razões deste comportamento

observado.

TAB. 5.39: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 1 temperadas a 960°C e revenidas.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA / REVENIDO Fabricante 1 A4 A5 A6 960°C 960°C 960°C 550°C 600°C 650°C

n1 82,00 89,00 81,50

n2 83,20 87,00 81,10

n3 88,00 88,30 87,00

n4 84,00 88,30 85,70

n5 87,00 89,50 83,10

n6 85,00 91,20 87,90

n7 86,50 89,90 88,50

n8 85,50 87,90 85,00

Média Amostral 85,15 88,89 84,98 Fonte: Autora.

5.4.5 Amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e revenidas

Em virtude dos resultados obtidos após a realização das dez indentações sobre as

superfícies das amostras do Fabricante 2, temperadas a 920°C e revenidas em três

temperaturas, foi elaborada a TAB. 5.40, com intuito de possibilitar uma análise direta entre

as médias obtidas nos ensaios.

Foi possível verificar que as médias das durezas apresentadas pelo material do Fabricante

2 após a têmpera a 920°C seguida de revenido, foram superiores à dureza apresentada pelo

132

material somente temperado a 920ºC. Porém, em se tratando da comparação das durezas

obtidas nos materiais revenidos, foi possível observar que com o aumento da temperatura de

revenido, a dureza foi reduzida, e isto, está em consonância com os conceitos apresentados na

literatura (Silva e Mei, 1988), uma vez que, para a amostra revenida a 650°C (B3) foi

constatada uma redução na dureza de 0,93 HRB em relação a dureza obtida após revenido a

600°C, e esta, por sua vez, apresentou uma redução de 2,23 HRB em relação a dureza do

material revenido a 550°C.

TAB. 5.40: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 920°C e revenidas.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA / REVENIDO Fabricante 2 B1 B2 B3 920°C 920°C 920°C 550°C 600°C 650°C

n1 85,50 83,00 80,50

n2 87,10 84,00 82,90

n3 88,00 83,90 81,50

n4 84,10 86,90 84,90

n5 86,50 85,80 85,00

n6 85,00 84,20 84,90

n7 88,70 82,50 84,00

n8 89,00 85,80 84,90

Média Amostral 86,74 84,51 83,58 Fonte: Autora.

5.4.6 Amostra do Fabricante 2 temperadas a 960°C e revenidas

Após a realização dos ensaios de dureza das amostras do Fabricante 2 que foram

submetidas à têmpera a 960°C, seguidas de revenimento em três diferentes temperaturas, e

objetivando contribuir para análise dos resultados obtidos, a TAB. 5.41 foi elaborada, e por

meio desta, foi possível verificar que as três temperaturas de revenido foram eficientes na

redução da dureza apresentada pelo material temperado a 960°C.

A amostra B6 apresentou a maior redução (8,39 HRB) na média amostral para dureza do

material do Fabricante 2, quando comparada à média apresentada pela amostra BM 2,

temperada a 960°C, fato este coerente com os conceitos presentes na literatura (Silva e Mei,

1988), no que se refere a redução da dureza conforme a temperatura de revenido aumenta.

133

Para as amostras revenidas a 550°C e 600°C também foi possível verificar reduções na

dureza, de tal maneira que, em valores absolutos, tais reduções representaram decréscimos

muito próximos de 4,24 HRB e 3,71 HRB, em comparação com a média (90,65 HRB) da

dureza do material temperado a 960°C.

TAB. 5.41: Quadro comparativo da HRB entre amostras do Fabricante 2 temperadas a 960°C e revenidas.

FABRICANTE / AMOSTRAS / TÊMPERA / REVENIDO Fabricante 2 B4 B5 B6 960°C 960°C 960°C 550°C 600°C 650°C

n1 85,90 85,00 80,50

n2 86,20 88,20 84,50

n3 87,10 85,00 83,90

n4 86,00 86,20 85,00

n5 84,20 87,10 80,20

n6 86,50 88,00 79,00

n7 87,90 88,00 81,00

n8 87,50 88,00 84,00

Média Amostral 86,41 86,94 82,26 Fonte: Autora.

134

6 DISCUSSÃO DE RESULTADOS

Em virtude dos resultados apresentados no item 5.2, foi possível elaborar um gráfico

comparativo dos valores obtidos para os limites de escoamento e resistência das amostras

originadas dos aços API 5L X65 dos fabricantes 1 e 2, e fornecidos pela Protubo.

Inicialmente, mediante análise das FIG 6.1 e FIG 6.2, pôde-se observar que dentre as

amostras temperadas a 920°C e revenidas, a associação de tratamentos térmicos que

viabilizou uma média do limite de escoamento e também de resistência mais próximo dos

limites máximos preconizados pela API 5L (2012), foi a têmpera a 920°C e revenimento a

600°C para o material do Fabricante 1 (amostra A2). Para o material do Fabricante 2, as

condições foram a têmpera a 920°C e revenimento a 550°C (amostra B1).

FIG 6.1: Resultados dos limites de escoamento das amostras temperadas a 920°C e revenidas (Autora).

505,23

570,12

607,01

567,67

483,29

525,60

519,62511,62

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

AM A1 A2 A3 BM B1 B2 B3

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

Amostras

Limite de Escoamento (0,2%): têmpera a 920°C e revenimento

Limite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

135

FIG 6.2: Resultados dos limites de resistência das amostras temperadas a 920°C e revenidas (Autora).

Para as amostras temperadas a 960°C e revenidas, por meio das FIG 6.3 e FIG 6.4, foi

possível observar que a associação de tratamentos térmicos que viabilizou limites de

escoamento e resistência à tração, mais próximos dos limites máximos estabelecidos pela API

5L, foi a têmpera a 960°C e revenimento a 650°C para o Fabricante 1 (amostra A4) e

revenimento a 600°C (amostra B5) para o Fabricante 2.

FIG 6.3: Resultados dos limites de escoamento das amostras temperadas a 960°C e revenidas (Autora).

593,28

667,14

695,11

650,20

581,02

639,73

625,83613,17

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

AM A1 A2 A3 BM B1 B2 B3

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: têmpera 920°C e revenimento

Limite de Resistëncia LS Norma LI Norma

505,23

554,75555,27

559,28

483,29

530,31

558,90

532,06

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

AM A4 A5 A6 BM B4 B5 B6

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

AmostrasLimite de Escoamento (0,2%) LS Norma LI Norma

Limite de Escoamento (0,2%): têmpera a 960°C e revenimento

136

FIG 6.4: Resultados dos limites de resistência das amostras temperadas a 960°C e revenidas (Autora).

Desta maneira, considerando os resultados entre as conjunções de têmpera e revenimento

nas diversas condições ensaiadas, o tratamento térmico que viabilizou uma média amostral

mais próxima aos limites máximos preconizados pela norma, para os limites de escoamento e

resistência, com a observância de não ultrapassar esses valores padronizados, foi a têmpera a

920°C seguida pelo revenimento a 550°C (amostra A1: LE = 570,12 MPa e LR = 667,14

MPa).

Com isso, quando comparado ao material do Fornecedor 2, foi possível verificar que as

amostras do Fornecedor 1 apresentaram uma tendência mais acentuada para maiores limites

de escoamento e resistência. Tal fato pode ser justificado em virtude da composição química

do material (TAB. 4.1) com maiores percentuais dos elementos de liga como, cobre,

molibdênio, fósforo e cromo, que têm por função, dentre outras, viabilizar o aumento da

resistência mecânica (Chiaverini, 1988 e Toffolo, 2008).

Porém, como foram utilizadas amostras de fabricantes diferentes, e mediante o histórico

de retrabalho (custos extras) nos tratamentos térmicos vivenciados pela empresa Protubo, ao

longo dos anos a empresa definiu, segundo Meireles (2014), como critério de aceitação para

os limites de escoamento e resistência, a obtenção de uma média próxima ao valor central dos

limites da norma (média da norma) API 5L(525 MPa para LE e 647,50 MPa para LR), com

menor margem de erro associada. Desta forma, a análise dos resultados obtidos baseada nas

médias dos limites inferior e superior da norma se justifica, uma vez que caso ocorra qualquer

variação durante o tratamento térmico, ainda existirá uma margem considerável para que os

593,28

658,51

653,58643,82

581,02

642,79663,11

626,83

400,00

450,00

500,00

550,00

600,00

650,00

700,00

750,00

800,00

AM A4 A5 A6 BM B4 B5 B6Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

Limite de Resistência: têmpera 960°C e revenimento

Limite de Resistëncia LS Norma LI Norma

137

LE e LR não ultrapassem os limites mínimo e máximo definidos na norma, e desta forma, não

se faça necessário realizar outro tratamento, evitando retrabalho e custos extras.

Para viabilizar a determinação da melhor condição de tratamento térmico para cada

fabricante, foi realizada uma comparação entre os resultados obtidos nas diversas condições

de tratamento realizados neste trabalho para cada fabricante, separadamente.

Para verificação do tratamento térmico que viabilizou as amostras do Fabricante 1 valores

de LE e LR próximos aos valores centrais da norma, foram elaboradas as TAB 6.1 e TAB

6.2, que permitiram verificar com auxílio das FIG 6.5 e FIG 6.6, qual condição de tratamento

térmico viabilizou um valor médio de LE e LR mais próximo da média da norma, e com a

menor margem de erro associada.

TAB 6.1: Limite de Escoamento (0,2%) das amostras do Fabricante 1.

LIMITE DE ESCOAMENTO (0,2%) – [MPa]

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro LS Norma

[MPa] LI Norma

[MPa] Média Norma

[MPa]

A1 570,12 ±15,88 600 450 525

A2 607,01 ±14,59 600 450 525

A3 567,67 ±25,07 600 450 525

A4 554,75 ±14,26 600 450 525

A5 555,27 ±3,94 600 450 525

A6 559,28 ±1,65 600 450 525 Fonte: Autora.

TAB 6.2: Limite de Resistência das amostras do Fabricante 1.

LIMITE DE RESISTÊNCIA – [MPa]

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro LS Norma

[MPa] LI Norma

[MPa] Média Norma

[MPa]

A1 667,14 ±13,61 760 535 647,5

A2 695,11 ±11,39 760 535 647,5

A3 650,20 ±15,94 760 535 647,5

A4 658,51 ±14,88 760 535 647,5

A5 653,58 ±4,01 760 535 647,5

A6 643,82 ±3,44 760 535 647,5 Fonte: Autora.

138

FIG 6.5: LE Fabricante 1 em comparação à média do LE da norma API 5L (Autora).

FIG 6.6: LR Fabricante 1 em comparação à média do LR da norma API 5L (Autora).

De acordo com os dados apresentados na FIG 6.6, observou-se que a amostra A2

apresentou uma média de LE superior ao limite máximo da norma, e em virtude disso, o

tratamento de têmpera a 920ºC seguido de revenimento a 600ºC não foi considerado na

análise comparativa entre os tratamentos térmicos. Ainda, pôde-se observar que as amostras

A1, A3 e A4 apresentaram limites de escoamento e resistência próximos aos valores centrais

420,00

445,00

470,00

495,00

520,00

545,00

570,00

595,00

620,00

645,00

A1 A2 A3 A4 A5 A6

Lim

ite

de

Esc

oam

ento

(M

Pa)

Amostras

LE Fabricante 1

Limite de Escoamento (0,2%) Média Norma LS Norma LI Norma

520,00

545,00

570,00

595,00

620,00

645,00

670,00

695,00

720,00

745,00

770,00

795,00

A1 A2 A3 A4 A5 A6

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

LR Fabricante 1

Limite de Resistência Média Norma LS Norma LI Norma

139

dos limites da norma, porém com margens de erro superiores as apresentadas pelas amostras

A5 e A6.

Com isso, para o material do Fabricante 1, os tratamentos que viabilizaram resultados

mais próximos aos valores centrais dos limites da norma (média da norma) foram a têmpera a

960ºC seguida do revenimento a 600ºC e revenimento a 650ºC. Desta maneira, ao verificar os

resultados destas condições de tratamento térmico, observou-se que a têmpera a 960ºC

seguida do revenimento a 600ºC (amostra A5) permitiu obter melhores resultados.

Tal conclusão está baseada em uma análise comparativa dos resultados obtidos pela

amostra A5 com os resultados da A6, de tal maneira que o limite mínimo de escoamento da A5

apresentou-se com uma diferença de 26,33 MPa da média normativa, ao passo que a A6 se

distanciou 32,63 MPa da média. Já em relação aos limites máximos, a amostra A5 apresentou

uma diferença de 34,21 MPa da média e a amostra A6 uma diferença de 35,93 MPa.

Ainda, em relação ao LR, foi verificado que embora a amostra A5 tenha apresentado um

limite mínimo com uma distância de 2,07 MPa e um limite máximo distante 10,09 MPa da

média da norma, estes resultados se mostraram mais coerentes ao critério estabelecido

(resultados mais próximos aos valores centrais dos limites da norma) que os da amostra A6,

visto que estes apresentaram um limite mínimo inferior a média normativa em 7,12 MPa e um

limite máximo muito próximo da média, com uma pequena diferença de 0,24 MPa, e com isso

observou-se um menor alcance dos resultados da têmpera a 960ºC seguida do revenimento a

650ºC. Isto sugere que a têmpera a 960ºC seguida do revenimento a 600ºC propicia maiores

valores de LE e LR, quando comparada a têmpera a 960ºC seguida do revenimento a 650ºC.

No que se refere ao material do Fabricante 2, mantendo-se a comparação com os valores

centrais dos limites da norma API 5l (2012) para o LE e LR, foram elaboradas as TAB 6.3 e

TAB 6.4 que permitiram verificar, com auxílio das FIG 6.7 e FIG 6.8, qual condição de

tratamento térmico viabilizou um valor médio de LE e LR mais próximo dos valores centrais

da norma, e com a menor margem de erro.

140

TAB 6.3: Limite de Escoamento das amostras do Fabricante 2.

Limite de Escoamento (0,2%) – [MPa]

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro

LS Norma [MPa]

LI Norma [MPa]

Média Norma [MPa]

B1 525,60 ±2,16 600 450 525

B2 519,62 ±4,40 600 450 525

B3 511,62 ±10,58 600 450 525

B4 530,31 ±5,00 600 450 525

B5 558,90 ±4,40 600 450 525

B6 532,06 ±5,18 600 450 525 Fonte: Autora.

TAB 6.4: Limite de Resistência das amostras do Fabricante 2.

Limite de Resistência – [MPa]

Grupo Amostral

Média Amostral [MPa]

Margem de Erro LS Norma

[MPa] LI Norma

[MPa] Média Norma

[MPa]

B1 639,73 ±3,50 760 535 647,5

B2 625,83 ±5,93 760 535 647,5

B3 613,17 ±9,63 760 535 647,5

B4 642,79 ±5,51 760 535 647,5

B5 663,11 ±4,71 760 535 647,5

B6 626,83 ±4,31 760 535 647,5 Fonte: Autora.

FIG 6.7: LE Fabricante 2 em comparação à média do LE da norma API 5L (Autora).

420,00

445,00

470,00

495,00

520,00

545,00

570,00

595,00

620,00

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Lim

ite

de

Esc

oam

en

to (

MP

a)

Amostras

LE Fabricante 2

Limite de Escoamento (0,2%) Média Norma LS Norma LI Norma

141

FIG 6.8: LR Fabricante 2 em comparação à média do LR da norma API 5L (Autora).

Ao analisar as médias apresentadas pelas amostras B2, B3, B5 e B6, foi possível observar

que apresentaram diferenças de 5,38 MPa, 13,38 MPa, 33,90 MPa e 7,06 MPa em relação à

média normativa do LE, e que foram maiores que as diferenças apresentadas pelas amostras

B1 e B4 (0,60 MPa e 5,31 MPa). Em relação ao LR, essas amostras também apresentaram

maior distanciamento do valor central de LR na API 5L, quando comparadas as amostras B1 e

B4, a saber, 21,67 MPa, 34,33 MPa, 15,61 MPa e 20,67 MPa, ao passo que B1 e B4

apresentaram uma diferença de respectivamente, 7,77 MPa e 4,71 MPa em relação ao valor de

647,50 MPa (valor central de LR).

Desta forma, a análise para constatação do tratamento térmico que viabilizou resultados

de LE e LR mais próximos dos valores centrais da norma, com baixa margem de erro, para os

materiais do Fabricante 2, se limita a comparação dos resultados obtidos após têmpera a

920ºC seguida por revenimento a 550ºC (amostra B1), e após têmpera a 960ºC e revenimento

a 550ºC (amostra B4). Assim, após verificar que mesmo tendo apresentado menor desvio do

valor central da norma para LE (0,60 MPa) quando comparado ao da amostra B4 (5,31 MPa),

a amostra B1 apresentou um desvio de LR superior ao apresentado pela amostra B4 em

39,38%, que representa uma diferença de 3,06 MPa. E ainda, por ter apresentado um valor

médio de LR (639,73 MPa) inferior ao da amostra B4(642,79MPa), a amostra B1 não atingiu,

dentro de sua margem de erro, o valor central de LR na API 5L, uma vez que o limite máximo

520,00

545,00

570,00

595,00

620,00

645,00

670,00

695,00

720,00

745,00

770,00

795,00

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Lim

ite

de

Re

sist

ên

cia

(MP

a)

Amostras

LR Fabricante 2

Limite de Resistência Média Norma LS Norma LI Norma

142

(643,23 MPa) obtido por meio do somatório da média de LR com a margem de erro(3,50),

não alcançou o valor de 647,50 MPa.

Com isso, para o material do Fabricante 2, o tratamento térmico que viabilizou resultados

de limite de escoamento e limite de resistência, mais próximos aos valores centrais de LE e

LR da norma, com menor margem de erro, foi a têmpera a 960ºC seguida pelo revenimento a

550°C (amostra B4).

Após análise dos limites de escoamento e de resistência, outras propriedades mecânicas

interessantes a serem analisadas são o alongamento e o percentual de redução de área, obtidos

durante os ensaios de tração. Como não foram encontrados limites mínimos e máximos

definidos na norma ASTM A-370 e na API 5L para essas propriedades mecânicas, a análise

dos resultados realizada neste trabalho objetivou apenas uma comparação direta entre os

valores apresentados pelas amostras, admitindo que quanto maior o alongamento e a redução

de área, maior a margem de segurança, uma vez que em operação o material terá maior

tenacidade em tração.

Foram elaboradas as TAB 6.5 e TAB 6.6, que permitiram verificar com auxílio das FIG

6.9 e FIG 6.10, como os tratamentos térmicos impactaram o alongamento e percentual de

redução de área, do material do Fabricante 1.

TAB 6.5: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 1.

Fabricante 1_Alongamento (%)

Amostra Média Amostral [%] Margem de Erro

A1 23,98 ±6,16

A2 24,92 ±2,19

A3 26,86 ±0,71

A4 25,11 ±4,12

A5 27,08 ±1,32

A6 26,73 ±1,64 Fonte: Autora.

TAB 6.6: Redução de Área (%) das amostras do Fabricante 1.

Fabricante 1_Redução de Área(%)

Amostra Média Amostral [%] Margem de Erro

A1 76,51 ±0,52

A2 76,61 ±0,31

A3 77,00 ±0,72

A4 75,04 ±2,35

A5 76,53 ±0,23

A6 77,70 ±0,86 Fonte: Autora.

143

FIG 6.9: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 1 (Autora).

FIG 6.10: Redução de área (%) das amostras do Fabricante 1 (Autora).

Por meio dos resultados apresentados acima, foi possível verificar que dos tratamentos

térmicos realizados nas amostras do Fabricante 1, o que imputou ao material menor

percentual de alongamento foi a têmpera a 920ºC seguida pelo revenimento a 550ºC (amostra

A1), que se mostrou coerente a teoria presente na literatura (Metals Handbook, 1990) no que

se refere à relação entre o alongamento e os limites de escoamento e resistência, ao passo que,

um menor alongamento está associado a um maior LE e LR, e de acordo com Silva e Mei

(1988), uma menor temperatura de revenido atribui menor alongamento e redução de área ao

material. Tal fato pode ser verificado ao observar nas TAB 6.1 e TAB 6.2 que os maiores LE

e LR das amostras originadas do material do Fabricante 1, foram apresentados na amostra A1,

sem ultrapassar os limites preconizados pela API 5L (2012).

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

A1 A2 A3 A4 A5 A6

Alo

nga

me

nto

%

Amostras Tenaris Dalmine

Fabricante 1_Alongamento (%)

Fabricante 1_Alongamento (%)

68,00

70,00

72,00

74,00

76,00

78,00

80,00

A1 A2 A3 A4 A5 A6Re

du

ção

de

Áre

a(%

)

Amostras Tenaris Dalmine

Fabricante 1_Redução de Área (%)

Fabricante 1_Redução de Área (%)

144

Para verificação dos percentuais de alongamento e redução de área das amostras

originadas por materiais do Fabricante 2, foram elaboradas as TAB 6.7 e TAB 6.8 que

permitiram verificar com auxílio das FIG 6.11 e FIG 6.12, como os tratamentos térmicos

impactaram o alongamento e percentual de redução de área.

TAB 6.7: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 2.

Fabricante 2_Alongamento (%)

Amostra Média Amostral [%] Margem de Erro

B1 25,76 ±2,34

B2 26,45 ±1,02

B3 27,01 ±2,23

B4 24,85 ±2,34

B5 26,38 ±1,06

B6 27,02 ±0,47 Fonte: Autora.

TAB 6.8: Redução de Área (%) das amostras do Fabricante 2.

Fabricante 2_Redução de Área (%)

Amostra Média Amostral [%] Margem de Erro

B1 76,37 ±0,68

B2 76,87 ±0,22

B3 77,21 ±0,43

B4 76,22 ±0,19

B5 76,54 ±0,35

B6 76,53 ±0,87 Fonte: Autora.

FIG 6.11: Alongamento (%) das amostras do Fabricante 2 (Autora).

0,00

5,00

10,00

15,00

20,00

25,00

30,00

35,00

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Alo

nga

me

nto

(%)

Amostras V & M Brasil

Fabricante 2_Alongamento (%)

Fabricante 2_Alongamento (%)

145

FIG 6.12: Redução de área (%) das amostras do Fabricante 2 (Autora).

Em virtude dos resultados apresentados acima, foi possível verificar que dos tratamentos

térmicos realizados nas amostras do Fabricante 2, o que imputou ao material menor

percentual de alongamento e redução de área, foi a têmpera a 960ºC seguida pelo revenimento

a 550ºC (amostra B4). Tal resultado se mostrou coerente em relação ao apresentado por Silva

e Mei (1988), no que se refere à influência da temperatura de revenido nos aços, visto que

uma menor temperatura de revenido atribui menor alongamento e redução de área ao material.

Ainda, em relação ao LE e LR, foi possível verificar no resultado da amostra B4 que um

menor alongamento está associado a um maior LE e LR (Metals Handbook, 1990).

Após análise e discussão dos resultados obtidos para os limites de escoamento,

resistência, alongamento e redução de área, neste ponto se faz necessária avaliar as médias

das durezas obtidas nas análises.

Para os aços API 5L X65 existem, atualmente, duas normas que delimitam os valores

mínimo e máximo de dureza. A API 6A (2010) prevê um critério para cada grau de resistência

do material, de tal maneira que para o aço API 5L X65, a dureza mínima estabelecida é de

181,67 HB (dureza Brinell). Já a norma NACE MR 0175 (2009) define a dureza máxima do

material em 237 HB. Como as análises de durezas realizadas neste trabalho foram Rockwell

B, tem-se que por meio da tabela de conversões de durezas consultada no Metals Handbook

(1990), e por interpolação linear, a dureza mínima é de 89,90 HRB e a máxima é de 99,00

HRB.

74,50

75,00

75,50

76,00

76,50

77,00

77,50

78,00

B1 B2 B3 B4 B5 B6

Re

du

ção

de

Áre

a(%

)

Amostras Tenaris Dalmine

Fabricante 2_Redução de Área (%)

Fabricante 2_Redução de Área (%)

146

Desta forma, foram elaboradas as TAB 6.9 e TAB 6.10, que em conjunto com as FIG

6.13 e FIG 6.14 permitiram uma análise direta dos resultados obtidos para dureza das

amostras originadas dos materiais dos fabricantes 1 e 2.

TAB 6.9: Dureza Rockwell B das amostras do Fabricante 1.

Dureza Rockwell B - Fabricante 1

Grupo Amostral

Média Amostral [HRB]

Margem de Erro

LI Norma [HRB]

LS Norma [HRB]

Média Norma [HRB]

AM 1 92,01 ±0,54 89,9 99,0 94,5

AM 2 91,21 ±0,60 89,9 99,0 94,5

A1 84,80 ±1,98 89,9 99,0 94,5

A2 90,61 ±1,50 89,9 99,0 94,5

A3 89,65 ±0,84 89,9 99,0 94,5

A4 85,15 ±1,69 89,9 99,0 94,5

A5 88,89 ±1,09 89,9 99,0 94,5

A6 84,98 ±2,37 89,9 99,0 94,5 Fonte: Autora.

TAB 6.10: Dureza Rockwell B das amostras do Fabricante 2.

Dureza Rockwell B - Fabricante 2

Grupo Amostral

Média Amostral [HRB]

Margem de Erro

LI Norma [HRB]

LS Norma [HRB]

Média Norma [HRB]

BM 1 83,26 ±2,12 89,90 99,00 94,45

BM 2 90,65 ±0,65 89,90 99,00 94,45

B1 86,74 ±1,49 89,90 99,00 94,45

B2 84,51 ±1,27 89,90 99,00 94,45

B3 83,58 ±1,47 89,90 99,00 94,45

B4 86,41 ±0,96 89,90 99,00 94,45

B5 86,94 ±1,14 89,90 99,00 94,45

B6 82,26 ±1,94 89,90 99,00 94,45 Fonte: Autora.

147

FIG 6.13: Durezas obtidas nas amostras do Fabricante 1 (Autora).

FIG 6.14: Durezas obtidas nas amostras do Fabricante 2 (Autora).

Ao avaliar os resultados de dureza obtidos nos ensaios, foi considerado como critério

para determinação da condição aceitável o critério adotado pela empresa Protubo, qual seja,

média de dureza mais próxima ao valor central dos limites das normas (média da norma), com

menor margem de erro. Ainda, a empresa considera como aceitável a média de dureza

imediatamente inferior ao valor central (Meireles, 2014).

Em virtude dos resultados de dureza, foi possível verificar que das amostras do

Fabricante 1, as submetidas aos tratamentos de têmpera a 920ºC seguida por revenido a 600ºC

(amostra A2) e a 650ºC (amostra A3), e de têmpera a 960ºC seguida de revenido a 600ºC

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

AM 1 AM 2 A1 A2 A3 A4 A5 A6

Du

reza

Ro

ckw

ell

B [

HR

B]

Amostras

Dureza Rockwell B_ Fabricante 1

Dureza Rockwell B - Fabricante 1 LS Norma [HRB] LI Norma [HRB] Média Norma [HRB]

70,00

75,00

80,00

85,00

90,00

95,00

100,00

105,00

BM 1 BM 2 B1 B2 B3 B4 B5 B6

Du

reza

Ro

ckw

ell

B [

HR

B]

Amostras

Dureza Rockwell B_ Fabricante 2

Dureza Rockwell B - Fabricante 2 LS Norma [HRB] LI Norma [HRB] Média Norma [HRB]

148

(amostra A5), foram as que obtiveram uma média de dureza Rockwell B quando associadas as

suas respectivas margens de erro, mais próximas do limite mínimo preconizado por norma.

De tal maneira, a amostra A2(temperada a 920 ºC e revenida a 600 ºC) foi a que apresentou

valor médio de dureza mais próximo ao valor central dos limites das normas, mantendo-se

inferior à este valor em 3,91 HRB, ao passo que as amostras A3 e A5 apresentaram valores

inferiores á média da norma em, respectivamente, 4,98 HRB e 5,50 HRB.

O comportamento apresentado pela amostra A2 se mostrou coerente aos conceitos de

propriedades mecânicas dos materiais, visto que esta amostra obteve maiores médias de LE e

LR, e como a dureza acompanha, segundo Silva e Mei (1988) o comportamento de LR, esta

também apresentou média superior às demais obtidas nos ensaios. No entanto, em virtude do

fato desta amostra ter sido desconsiderada para análise de LE e LR, pois sua média de LE

ultrapassou o limite máximo da norma API 5L (2012), se faz coerente também desconsiderá-

la para análise da dureza.

Com isso, verifica-se que a amostra A3 obteve uma segunda maior média de dureza e

mais próxima do valor central das normas. Porém, pôde-se observar que a diferença entre os

valores médios de dureza de A3 e A5 praticamente se equipararam à diferença entre suas

margens de erro. Logo, pôde-se considerar que a média apresentada por A5 reforça a

discussão dos resultados embasada nas relações entre LR e Dureza, de tal maneira que, para

os materiais do Fabricante 1, a têmpera a 960 ºC seguida de revenido a 600 ºC viabilizou

propriedades mecânicas (LE, LR e dureza) mais próximas aos critérios estabelecidos.

Para o material do Fabricante 2, foi possível observar que tanto a têmpera a 920ºC

seguida de revenido (550ºC, 600ºC e 650ºC), quanto a têmpera a 960ºC seguida de revenido

(550ºC, 600ºC e 650ºC), não viabilizaram uma média de dureza muito próxima ao limite

mínimo da norma. No entanto, a têmpera a 960ºC e o revenido a 600ºC (amostra B5) foi a

condição de tratamento térmico que permitiu que a média de dureza chegasse mais perto do

limite mínimo. Porém, em virtude do comportamento observado nas amostras temperadas a

960ºC e revenidas, no que se refere à presença de um pico de dureza na temperatura

intermediária de revenido, e ainda, como este comportamento não foi observado nas amostras

temperadas a 920ºC e revenidas, tornou-se razoável considerar as amostras B1 e B4 para

conferência do tratamento térmico que propiciou média de dureza mais próxima ao valor

central dos limites das normas (média da norma), com menor margem de erro.

Desta forma, ao considerar a diferença de 0,33 HRB entre as médias de B1 e B4 e de 0,53

entre as margens de erro, verificou-se uma proximidade entre as médias de dureza dessas

149

amostras, e ao equipará-las com os resultados de LE e LR, observou-se que a amostra B4

apresentou um comportamento mecânico mais coerente aos critérios adotados neste trabalho.

150

7 CONCLUSÃO

O objetivo principal deste trabalho foi avaliar diferentes ciclos térmicos para tratamento

do aço API 5L X65, para definir as temperaturas de têmpera e de revenido que viabilizariam

ao aço, médias de limites de resistência, escoamento e dureza mais próximos aos valores

centrais dos limites estabelecidos pelas respectivas normas ( LE e LR, norma API 5L de 2012;

dureza, normas API 6A de 2010 e NACE MR 0175 de 2009).

A partir dos ensaios realizados com os materiais no estado como recebido, pôde-se

concluir que:

os limites de escoamento apresentados pelas amostras dos fabricantes 1 e 2 já se

apresentavam dentro dos limites da norma API 5L (2012);

os limites de resistência apresentados pelas amostras dos fabricantes 1 e 2 já se

apresentavam dentro dos limites da norma API 5L (2012);

as médias de dureza apresentadas pelas amostras dos materiais de ambos os

fabricantes, como recebidos, apresentavam-se abaixo do limite mínimo definido

na norma API 6A (2010);

as microestruturas iniciais dos materiais como recebidos foram semelhantes em

composição (ferrita e perlita).

A partir dos resultados dos ensaios realizados com as amostras temperadas a 920ºC e a

960ºC, sem posterior revenimento, concluiu-se que:

a têmpera a 960ºC imputou maior dureza ao material do Fabricante 2, quando

comparada à média de dureza obtida por este material após têmpera a 920ºC. No

entanto, para o material do Fabricante 1, observou maior média de dureza após

têmpera a 920ºC.

houve uma aparente diferença entre os tamanhos das ripas de martensita formadas

em ambos os materiais, em virtude das diferentes temperaturas de têmpera. Na

têmpera a 960°C as ripas se apresentaram menores que as da têmpera a 920°C, o

que se justifica uma vez que para uma maior taxa de resfriamento são formadas

ripas menores.

Observando os resultados dos testes mecânicos realizados com amostras temperadas a

920ºC e revenidas a 550ºC, 600ºC e 650ºC, pôde-se concluir que:

151

as três temperaturas de revenido imputaram maiores médias de limite de

resistência e escoamento para as amostras oriundas dos materiais dos fabricantes 1

e 2, quando comparadas com os materiais como recebidos;

a temperatura de revenido que produziu uma média do limite de escoamento e de

resistência mais próximos dos limites máximos preconizados pela API 5L (2012),

para o material do Fabricante 1, foi a de 600°C. Tal fato pode estar associado à

presença de ripas de martensita revenida em menores dimensões;

no material do Fabricante 2, a temperatura de revenimento que imputou maiores

limites de escoamento e resistência foi a de 550ºC (amostra B1). Isto pode estar

atrelado ao aspecto de ripas mais evidente e característico da martensita revenida,

observado na amostra B1;

as médias de dureza obtidas nas amostras do Fabricante 1 com os valores mais

próximos ao limite mínimo definido na norma API 6A (2010), foram as

apresentadas pelas amostras revenidas a 600ºC e 650ºC;

a amostra do Fabricante 2 que apresentou média de dureza mais próxima do limite

mínimo foi a B1 (temperada a 920ºC e revenida a 550ºC).

A partir dos ensaios mecânicos dos materiais submetidos a tratamentos de têmpera a

960ºC seguida por revenido a 550ºC, 600ºC e 650ºC, concluiu-se que:

os materiais do Fabricante 1 revenidos a 600ºC e a 650ºC alcançaram os valores

mais altos para os limites de escoamento e resistência. No entanto, ao comparar os

resultados dos ensaios de tração, foi possível verificar que o revenimento a 600ºC

(amostra A5) permitiu obter resultados mais coerentes com a literatura e que

atendiam aos critérios estabelecidos (média mais próxima do valor central dos

limites da norma API 5L, com menor margem de erro);

o revenimento a 600ºC (amostra A5), imputou ao material do Fabricante 1 uma

média de dureza Rockwell B mais próxima do limite mínimo preconizado pela

API 6A (2010);

para as amostras do Fabricante 2, a temperatura de revenimento que produziu

limite de escoamento e limite de resistência, mais próximos aos valores centrais

de LE e LR da norma, com a menor margem de erro, foi a de 550°C (amostra B4);

a têmpera a 960ºC e o revenido a 600ºC foi a condição de tratamento térmico que

permitiu que a média de dureza do material do Fabricante 2 chegasse mais perto

do limite mínimo da norma API 6A (2010).

152

8 SUGESTÕES DE TRABALHOS FUTUROS

O objetivo principal deste estudo foi de avaliar as propriedades mecânicas do aço API 5L

X65, no que se refere aos limites de escoamento, resistência e dureza, em consequência dos

tratamentos de têmpera e revenido. Por se tratar de um aço de alta resistência com adição de

vários elementos de liga (alguns fortes formadores de carbonetos), e sabendo que além das

temperaturas de têmpera e revenido, o meio para resfriamento brusco também interfere nas

microestruturas formadas no material, e consequentemente, nas propriedades mecânicas,

sugere-se como continuidade deste estudo, as seguintes pesquisas:

I. Investigar, em consonância com a composição do aço, qual a menor temperatura

capaz de austenitizar e solubilizar todos os carbonetos, para aumentar a fração

volumétrica de martensíta formada, e também para permitir a formação de uma

microestrutura com o maior percentual possível de carbonetos solubilizados, que

contribuirão para aumentar a eficácia do revenido

II. Realizar estudos através de softwares como Thermo-Calc e Dictra, para simular o

desenvolvimento de carbonetos na matriz ferrítica em função da temperatura e do

tempo, visto que em uma alta temperatura de têmpera (estrutura martensítica) não

ocorre nenhuma precipitação de carbonetos, e assim, poderá ser verificado o

efeito do desenvolvimento dos precipitados nas propriedades mecânicas do

material.

153

9 REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS

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API 5L – American Institute Petroleum. Petroleum and natural gas industries – Steel pipe for pipeline transportation. Forty-fifth edition, December, 2012.

API 6A – American Institute Petroleum. Specification for welhead and christmas tree equipment. Twentieth edition, 2010.

ARMENDRO, Bruno N.; RIBEIRO, Felipe M.P.; FIORI, Marco A.P. Tubos com e sem costura: breve histórico e principais processos produtivos. Trabalho da disciplina Transformação Mecânica I do Departamento de Engenharia Metalúrgica e de Materiais da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo. 2011.

ASTM.A 370 Norma A 370 - Standard Test Methods and Definitions for Mechanical Testing of Steel Products. ASTM Internacional. Augusto 2009.

ASTM.E4 Norma E4 - Standard Practices for Force Verification of Testing Machines. ASTM Internacional. 2013.

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