Evolution of the crystallographic texture of pearlitic steels subjected to different deformations and heat treatments
| Autor: | Lima, Pedro Henrique Pinheiro |
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| Přispěvatelé: | Abreu, Hamilton Ferreira Gomes de |
| Jazyk: | portugalština |
| Rok vydání: | 2022 |
| Předmět: | |
| Zdroj: | Repositório Institucional da Universidade Federal do Ceará (UFC) Universidade Federal do Ceará (UFC) instacron:UFC |
| Popis: | Due to human energy needs, non-renewable energy sources are being increasingly explored. For oil, for example, easily accessible reserves are depleted, requiring exploration in deeper or more remote areas, whether land or sea. Marine flexible pipelines are known as the ocean-oil lifeline due to their high flexibility, applicability and recycling, and their responsibility for connecting offshore platforms to subsea production systems. These pipes are subjected to different stress modes, requiring tensile layers responsible for the resistance of these pipes. These layers of elastic shielding in flexible pipelines are constructed by the parallel helical casing of several rectangular wires. Pairs of layers, wound in opposite directions and with different helical shapes are used to provide the required axial force, water depth capability and torsional balance. Due to the complex stress modes to which these wires are subjected, their failure modes are also complex and most of them are unpredictable, requiring methods of verifying the integrity of pipes made up of probes and the like. These methods are very expensive to maintain, due to the need for constant analysis of the pipelines, keeping the research reason on the subject. The relationship between the mechanical strength of steels and the existing crystallographic texture is well known, evidencing the influence of the preferred crystallographic orientations in the structure with the resistance to crack formation and propagation. In this work, we investigate the evolution in texture, microstructure, and mechanical properties in wires with similar geometry to those found in flexible pipe armor in the application as tensile armor. The effect of different heat treatments on these materials on the mechanical properties and on the crystallographic texture is also analyzed. The pearlitic steel with 0.74wt%C was submitted to a bending procedure to assimilate the deformation procedure used industrially, which guarantees the integrity of the wire in the coil with guaranteed defect tolerance, evaluating the change in different stages of the process. processing. Annealing and patenting heat treatments were also carried out on this material, to obtain changes in microstructure and texture. The microstructural and texture evolution was characterized by scanning electron microscopy (SEM), X-ray diffraction (XRD) and backscattered electron diffraction (EBSD). Then, to evaluate the mechanical properties, the samples were submitted to the Vickers microhardness test (HV). This work revealed that the flexural deformation procedure causes structural changes that provide an increase in the mechanical strength of the material. Bending strains intensify desirable texture components at the expense of undesirable components. These deformations to which the materials were subjected provide less mobility of dislocations, which causes an increase in mechanical strength. Little change in texture and microstructure is also observed. The heat treatments of annealing and patenting mainly modify the microstructure of the material, and in the case of patenting, the microstructure, according to the Hall-Petch relationship, increases the mechanical strength of the material, observed in the analysis of the microhardness of the material, while the Annealing provides the opposite effect. Annealing gives the material grains with ease of deformation, while patenting provides grain growth with high internal energy, with more resistance to deformation. Annealing increases the intensity of all texture components while patenting reduces the intensity. Devido as necessidades energéticas humanas, as fontes de energia não renováveis vêm sendo cada vez mais exploradas. Para o petróleo, por exemplo, são esgotadas reservas de fácil acesso, sendo necessária a exploração em áreas mais profundas ou remotas, sendo essas terrestres ou marítimas. As tubulações flexíveis marítimas são conhecidas como a linha de vida oceano-petróleo devido à sua alta flexibilidade, aplicabilidade e reciclagem, e sua responsabilidade em conectar plataformas offshore a sistemas de produção submarinos. Estas tubulações são submetidas a diversos modos de tensão, sendo necessária camadas de tração responsáveis pela resistência destas tubulações. Estas camadas de armadura elástica em tubulações flexíveis são construídas pelo invólucro helicoidal paralelo de vários fios retangulares. Pares de camadas, enrolados em direções opostas e com diferentes formas helicoidais são usados para fornecer a força axial necessária, a capacidade de profundidade da água e o equilíbrio de torção. Devido aos modos de tensão complexos aos quais estes fios são submetidos, seus modos de falha são também complexos e em sua maioria são imprevisíveis, sendo necessários métodos de verificação de integridade das tubulações constituídos por sondas e afins. Estes métodos são muito caros para serem mantidos, devido a necessidade de análise constante das tubulações, mantendo a razão de pesquisa no assunto. É de pleno conhecimento a relação entre a resistência mecânica em aços à textura cristalográfica existente, evidenciando a influência das orientações cristalográficas preferenciais na estrutura com a resistência a formação e propagação de trincas. Neste trabalho é investigada a evolução na textura e microestrutura em fios com geometria semelhante aos encontrados em armaduras de dutos flexíveis na aplicação como armadura de tração. Também é analisado o efeito de tratamentos térmicos distintos nestes materiais nestes critérios. O aço perlítico com 0,74wt%C foi submetido a um procedimento de flexões com a finalidade de assimilar o procedimento de deformações utilizado industrialmente, o qual garante a integridade do fio na bobina com tolerância de defeitos garantida, avaliando a mudança em diferentes etapas do processamento. Também foram feitos tratamentos térmicos de recozimento e patenteamento neste material, com a finalidade de obter mudanças na microestrutura e textura. A evolução microestrutural e de textura foi caracterizada por microscopia eletrônica de varredura (MEV), difração de raios X (DRX) e difração de elétrons retro espalhados (EBSD). Em seguida, para avaliação das propriedades mecânicas, as amostras foram submetidas ao ensaio por microdureza Vickers (HV). Este trabalho revelou que o procedimento de deformações por flexão ocasiona mudanças estruturais que proporcionam aumento da resistência mecânica do material. As deformações por flexão intensificam as componentes desejáveis de textura em detrimento das componentes indesejáveis. Estas deformações aos quais os materiais foram submetidos proporcionam menor mobilidade de discordâncias, o que ocasiona o aumento da resistência mecânica. Também é observado a pouca mudança na textura e microestrutura. Os tratamentos térmicos de recozimento e patenteamento modificam principalmente a microestrutura do material, e para o caso do patenteamento, a microestrutura, de acordo com a relação Hall-Petch, aumenta a resistência mecânica do material, observado na análise da microdureza do material, enquanto o recozimento proporciona o efeito inverso. O recozimento proporciona ao material grãos com facilidade de deformação, enquanto o patenteamento proporciona o crescimento de grãos com energia interna alta, com mais resistência a deformação. O recozimento aumenta a intensidade de todas as componentes de textura enquanto o patenteamento reduz a intensidade. |
| Databáze: | OpenAIRE |
| Externí odkaz: |
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