Determinação da tenacidade Charpy-V do tubo de aço API 5CT N80Q à baixa temperatura

Abstract

Com o desenvolvimento da sociedade a necessidade de energia aumenta, conseqüentemente aumenta a demanda de combustíveis fósseis e gás natural. Com isso, a busca de nova tecnologia para exploração de reservas de petróleo de difícil acesso torna-se necessário, como as reservas em águas ultra-profundas. As principais empresas do setor de extração têm investido nesse seguimento de tecnologia. Por este motivo, o estudo dos aços microligados tem uma posição de destaque no desenvolvimento de tecnologia em tal direção. Este estudo tem como objetivo a análise do comportamento do aço API 5CT grau N80 tipo Q revenido à 400ºC, através do impacto Charpy-V, nos seguintes aspectos: primeiro, analisar o comportamento da tenacidade revenido à 400ºC em diferentes temperaturas; segundo, consiste na verificação da viabilidade de usar cdp abaulado, retirado diretamente da parede do tubo como alternativa ao cdp de geometria normatizado, com o intuito de diminuir o custo e o tempo na preparação, pois, uma vez que se mostre viável, eliminará todo o processo de usinagem mantendo-se a geometria natural do tubo; por último, a análise do efeito de entalhe com raio menor ao convencional, com o objetivo de simular uma condição mais crítica de trabalho. A conclusão encontrada ao analisar os dados obtidos nos ensaios confirma o objetivo do tratamento térmico com revenimento à 400ºC, onde a energia obtida no ensaio Charpy à zero grau Celsius foi de 71J, valor superior ao exigido pela norma API 5CT, de 27J na mesma temperatura. A área resistente ao impacto do corpo de prova (cdp) de geometria abaulado mostrou ser o principal fator de influência na resistência ao impacto e foi corrigido pelo cálculo de um novo coeficiente de correção neste trabalho. O efeito do entalhe agudo apresentou indicativos de resultados possivelmente mais conservadores do que o entalhe normatizado. Como conclusão final, os resultados mostraram que as alterações propostas neste estudo podem ser incorporadas às normas que regulam os ensaios de tenacidade, corroborados por um volume maior de ensaios.

With the society development, the need for energy increases, consequently the demand for fossil fuels and natural gas increases. As a result, the search for new technology to explore oil reserves that are difficult to access becomes necessary, such as reserves in ultra-deep waters. The main companies in the extraction sector have invested in this technology segment. For this reason, the study of microalloyed steels has a prominent position in the development of technology in this direction. This study aims to analyze the behavior of API 5CT grade N80 grade Q steel tempered at 400ºC, through the Charpy-V impact, in the following aspects: first, to analyze the toughness behavior tempered at 400ºC at different temperatures; second, it consists of verifying the feasibility of using convexed specimen, taken directly from the tube wall as an alternative to the standardized geometry cdp, in order to reduce the cost and time in preparation, since, once it proves viable, it will eliminate all the machining process while maintaining the natural geometry of the tube; finally, the analysis of the notch effect with a smaller radius than the conventional one, with the objective of simulating a more real working condition. The conclusion found when analyzing the data obtained in the tests confirms the objective of heat treatment with tempering at 400ºC, where the energy obtained in the Charpy test at zero degree Celsius was 71J, a value higher than that required by the API 5CT standard, of 27J at the same temperature. The impact resistant area of the domed specimen proved to be the main influence factor in the impact resistance and was corrected by calculating a new correction coefficient in this work. The effect of the acute notch showed indications of results possibly more conservative than the standardized notch. As a final conclusion, the results showed that the changes proposed in this study can be incorporated into the norms that regulate the toughness tests, corroborated by a larger volume of tests.