Estudo do efeito Bauschinger em tubos de aço API 5l x70 aplicados no transporte de petróleo e gás

Despite the growing concern in seeking more sustainable energy sources, oil demand is likely to grow in coming years. To keep up with this growth, the oil industry has increasingly invested in innovation and efficiency. Knowing that, new technologies have been developed to explore deeper waters, without giving up the best practices in worldwide operational safety. The use of rigid pipelines in deepwater offshore facilities is increasing quickly and because of this, the ways of storing and launching pipe have been studied and perfected. In this paper the Bauschinger effect on API 5L X70 steel was analyzed proving that there was a reduction in yield strength when an effort was applied in a previous direction, then an effort was then applied in the opposite direction. To observe this phenomenon, the tensile test was conducted to determine the mechanical properties of the base metal, such as yield stress, tensile strength, elasticity and maximum tensile, so then compare it with the results obtained in the Bauschinger Effect Test. The analysis results showed that the steel had high resistance, with good plastic deformation capacity without failing, well-defined yield point, showing itself appropriate for the operation of oil and gas pipes

Análise microestrutural e caracterização mecânica do aço AISI 4350 submetido a diferentes tratamentos térmicos

The multiphase steels are gaining increasing attention in scientific studies because of the different mechanical and microstructural properties that the material can achieve under different thermomechanical and heat treatments that can be submitted. In the present study, it was made a microstructural study thru the triple attack technic associated with optical microscopy and mechanical characterization of medium carbon AISI 4350 steel thru a tensile strength test, subjected to three routes of heat treatment: annealing, quenching and tempering and isothermal annealing. It was verified the predominance of ferrite-perlite constituent in the specimen annealed, martensitic in the quenched and tempered specimen and bainitic in the annealed isothermally specimen. The annealed material showed a higher ductility, while the hardened and tempered specimen showed the highest hardness and ultimately the bainitic specimen showed a combination of the two abovementioned mechanical properties. Thus, we proved that the multiphase steel SAE 4350 can be a versatile material with great potential for various industrial applications

Pesquisa, projeto e construção de um sistema de ignição sem distribuidor

This work intends to know the most types of ignition systems, studying its history, the way it works, applications and some examples. The assembly of a distributor less ignition system is also required. All vehicles powered by internal combustion engines need an ignition system that allows this engine to ignite the air-fuel mixture using its ignition system in the best possible manner. The main goal of an ignition system is to obtain a spark having enough energy to start the chemical reaction of the oxygen and the fuel. It took a study dealing with the various types of ignition systems since their creation at the beginning of the last century until 2015. The work starts studying the high tension magneto ignition system and later together with the low tension ignition system, going on with the conventional ignition system and finally accomplishing with the various types of electronic ignition systems. It was studied and implemented an electronic circuit to power a double spark ignition system also known as wasted spark ignition system. This circuit was assembled with an electric pulse generator and powered mechanically by a dc electric motor of the variable rpm type

Características do aço API X70 utilizado em tubos de transporte de petróleo e gás

Having in mind that petroleum's history presents a huge growth, the exploration and production areas have been receiving lots of investments, in order to attend the increasing demand for gas and petroleum. Looking through that scenario, new technologies have been evolving in favor of discovering new natural petroleum deposits and act with effectiveness in truly deep waters without giving up the worldwide best operational security practices. The use of rigid pipes in marine installations have been rising quickly and, thanks to this reality, the many storage and pipe launching forms became study objects and are getting improved. The analysis of steel API X70 characteristics, proving that they are suitable for use in pipes developed to transport gas and petroleum is the theme of this presentation. A tensile test was conducted to determine the base metal's mechanical properties, draining's tension, traction's resistance, elasticity's modulus and maximum tension. An aspect that is concerning too is the metallographic analysis, in order to determine the studied iron's microstructure. Results of analyzes showed that the steel has high resistance, with good capacity for deformation and well defined yield point, concluding suitable for the application in question

Aplicação de projeto de experimento no processo de manufatura de uma bobina de alumínio

TProducts must follow specifications in order to attend demands requested. In terms of rolled aluminum, one of the most significant items for customers is coil thickness. This is because only a tiny variation in thickness might cause a serious problem on customer's manufacturing line. Thereby, this research aims to analyze through design of experiments which factors and how they affect the thickness of aluminum coils. The response variable of the experiment is the thickness of aluminum coil, tensile strenght and yield strenght are the factors of the experiment and trimmers machines were considered as blocking. Data were obtained through tensile tests. The result of the experiment states that, according to the analysis of variance (ANOVA), while there is significant difference between the two levels of tensile strength, there is not any difference between the two levels of yield strength and trimmers machines. The thickness of the aluminum coils with high values of tensile strength tends to be thicker when compared with low values of tensile strength

Estudo do efeito Bauschinger em tubos de aço API 5l x70 aplicados no transporte de petróleo e gás

Despite the growing concern in seeking more sustainable energy sources, oil demand is likely to grow in coming years. To keep up with this growth, the oil industry has increasingly invested in innovation and efficiency. Knowing that, new technologies have been developed to explore deeper waters, without giving up the best practices in worldwide operational safety. The use of rigid pipelines in deepwater offshore facilities is increasing quickly and because of this, the ways of storing and launching pipe have been studied and perfected. In this paper the Bauschinger effect on API 5L X70 steel was analyzed proving that there was a reduction in yield strength when an effort was applied in a previous direction, then an effort was then applied in the opposite direction. To observe this phenomenon, the tensile test was conducted to determine the mechanical properties of the base metal, such as yield stress, tensile strength, elasticity and maximum tensile, so then compare it with the results obtained in the Bauschinger Effect Test. The analysis results showed that the steel had high resistance, with good plastic deformation capacity without failing, well-defined yield point, showing itself appropriate for the operation of oil and gas pipes

Análise microestrutural e caracterização mecânica do aço AISI 4350 submetido a diferentes tratamentos térmicos

The multiphase steels are gaining increasing attention in scientific studies because of the different mechanical and microstructural properties that the material can achieve under different thermomechanical and heat treatments that can be submitted. In the present study, it was made a microstructural study thru the triple attack technic associated with optical microscopy and mechanical characterization of medium carbon AISI 4350 steel thru a tensile strength test, subjected to three routes of heat treatment: annealing, quenching and tempering and isothermal annealing. It was verified the predominance of ferrite-perlite constituent in the specimen annealed, martensitic in the quenched and tempered specimen and bainitic in the annealed isothermally specimen. The annealed material showed a higher ductility, while the hardened and tempered specimen showed the highest hardness and ultimately the bainitic specimen showed a combination of the two abovementioned mechanical properties. Thus, we proved that the multiphase steel SAE 4350 can be a versatile material with great potential for various industrial applications

Pesquisa, projeto e construção de um sistema de ignição sem distribuidor

This work intends to know the most types of ignition systems, studying its history, the way it works, applications and some examples. The assembly of a distributor less ignition system is also required. All vehicles powered by internal combustion engines need an ignition system that allows this engine to ignite the air-fuel mixture using its ignition system in the best possible manner. The main goal of an ignition system is to obtain a spark having enough energy to start the chemical reaction of the oxygen and the fuel. It took a study dealing with the various types of ignition systems since their creation at the beginning of the last century until 2015. The work starts studying the high tension magneto ignition system and later together with the low tension ignition system, going on with the conventional ignition system and finally accomplishing with the various types of electronic ignition systems. It was studied and implemented an electronic circuit to power a double spark ignition system also known as wasted spark ignition system. This circuit was assembled with an electric pulse generator and powered mechanically by a dc electric motor of the variable rpm type

PVC orientado-avaliação de processo de orientação e das propriedades mecânicas em função da razão de estiramento

Este artigo avalia o efeito da "orientação molecular" nas propriedades mecânicas do PVC Rígido. Introduz-se o tema associando-o à aplicação do PVC Orientado em sistemas de tubulações, considerando a importância do nível de gelificação na qualidade desses produtos. É descrito e testado um método experimental de orientação mono-axial em um extrudado e materiais com diferentes razões de estiramento são produzidos para avaliação de propriedades mecânicas. Aumentando a razão de estiramento, há ganhos principalmente no limite de resistência à tração, além do módulo elástico sob tração e tenacidade. Por outro lado, a deformação na ruptura é reduzida.

Estudo em laboratório do desempenho de concreto asfáltico usinado a quente empregando ligante tipo asfalto-borracha

Pesquisas sobre aplicação de borracha de pneus descartados em pavimentação asfáltica vêm sendo desenvolvidas desde a década de 1960, especialmente nos Estados Unidos e, desde o início da década de 1990, no Brasil, como alternativa para diminuição dos problemas ambientais gerados por estes resíduos sólidos. Esta pesquisa tem por objetivo avaliar o desempenho de três misturas asfálticas do tipo concreto asfáltico usinado à quente: duas empregando teores diferentes de borracha moída e óleo de xisto (CAP 40 + 12% de borracha + 10% de óleo de xisto e CAP 40 + 20% de borracha + 15% de óleo de xisto) e uma convencional. Este estudo faz parte de um programa de pesquisa coordenado pela Escola de Engenharia de São Carlos da Universidade de São Paulo (EESC-USP), Universidade Estadual de Maringá (UEM) e Petrobrás, envolvendo a execução de misturas com borracha e óleo de xisto em trechos experimentais. Foram realizadas dosagens Marshall e ensaios de resistência à tração, módulo de resiliência e fluência por compressão uniaxial estática. Os corpos-de-prova empregados nos ensaios foram moldados no teor ótimo de cimento asfáltico referente a cada uma das misturas. Constatou-se a viabilidade técnica da adição de óleo extensor para a incorporação de borracha de pneus descartados em concreto asfáltico, permitindo a obtenção de resultados satisfatórios quanto aos projetos de dosagem das misturas pelo método Marshall. Com base nos resultados dos ensaios realizados, acredita-se ser viável a execução de trechos experimentais empregando as duas misturas modificadas.

Obtenção e caracterização de amido termoplástico e de suas misturas com polipropileno.

Este trabalho está dividido em: obtenção e caracterização de amido termoplástico (TPS); estudo do envelhecimento do TPS e blendas de PP/TPS. O estudo do TPS, foi realizado utilizando amido de milho, 30% em massa de glicerol e outros componentes que variam entre as amostras. Primeiramente foi realizado um planejamento estatístico para obter a composição ótima de TPS. Foram escolhidos cinco parâmetros de entrada: 2 de composição (umidade e teor de ácido cítrico) e 3 de processamento (temperatura, velocidade dos rotores e tempo), visando obter um TPS com propriedades térmicas e mecânicas superiores. De acordo com os resultados de infravermelho, termogravimetria, microscopia ótica (MO) e microscopia eletrônica de varredura (MEV) foram escolhidas 2 composições. Estas foram calandradas e confeccionadas para obtenção dos corpos de prova de tração. Os resultados dos ensaios mecânicos mostraram que amostras com teor de ácido cítrico de aproximadamente 2% em massa apresentam os maiores valores de módulo de elasticidade e resistência à tração. Com estes resultados foram realizadas novas composições com outros ácidos carboxílicos: adípico, málico e tartárico e amostras sem ácidos. As curvas de torque indicaram que as amostras sem ácido carboxílico e com ácido adípico perdem água durante o processamento. Analisando os resultados verifica-se que o TPS com os ácidos málico e tartárico apresentam melhores propriedades mecânicas e térmicas. Também foi analisado o envelhecimento, e notou-se que com o tempo as amostras tendem a perder plastificante, modificando suas propriedades mecânicas e sua cristalinidade. Entretanto, durante o intervalo de um ano, as amostras de TPS com ácido málico e tartárico não sofreram perda significativa de plastificante. Por último, foram obtidas blendas de PP reciclado com TPS nas composições 50/50, 60/40 e 70/30 em massa, respectivamente, com e sem adição de ácidos: cítrico, málico e tartárico e anidrido maleico. As amostras foram caracterizadas por FTIR, DRX, reometria capilar, MEV e por teste de resistência à tração. Micrografias obtidas por MEV indicaram que todas as composições estudadas possuem morfologia predominantemente co-contínua. A presença dos ácidos, geralmente, reduz os valores das propriedades mecânicas da blenda de PP com TPS e a adição de PP-g-MA é mais efetiva nas blendas sem adição de ácido. Ao analisar o envelhecimento das blendas com adição de ácidos tartárico e málico, notou-se que as propriedades mecânicas não foram alteradas em função do tempo de estocagem.

Caracterização geométrica e mecânica de macrofibras poliméricas.

Uma grande diversidade de macrofibras poliméricas para reforço de concreto se encontram disponibilizadas hoje em dia. Por natureza estas fibras apresentam grande diversidade de características e propriedades. Estas variações afetam sua atuação como reforço no concreto. No entanto, não há normas brasileiras sobre o assunto e as metodologias de caracterização de normas estrangeiras apresentam divergências. Algumas normas definem que a caracterização do comportamento mecânico deva ser feita nos fios originais e outras que se devam utilizar métodos definidos para caracterização de materiais metálicos. A norma EN14889-2:2006 apresenta maior abrangência, mas deixa dúvidas quanto à adequação dos critérios de caracterização geométrica das fibras e não define um método de ensaio específico para sua caracterização mecânica. Assim, há a necessidade de estabelecimento de uma metodologia que permita a realização de um programa de controle de qualidade da fibra nas condições de emprego. Esta metodologia também proporcionaria uma forma de caracterização do material para estudos experimentais, o que permitiria maior fundamentação científica desses trabalhos que, frequentemente, fundamentam-se apenas em dados dos fabricantes. Assim, foi desenvolvido um estudo experimental focando a caracterização de duas macrofibras poliméricas disponíveis no mercado brasileiro. Focou-se o estudo na determinação dos parâmetros geométricos e na caracterização mecânica através da determinação da resistência à tração e avaliação do módulo de elasticidade. Na caracterização geométrica foi adotada como referência a norma europeia EN14889-2:2006. As medições do comprimento se efetuaram por dois métodos: o método do paquímetro e o método de análise de imagens digitais, empregando um software para processamento das imagens. Para a medição do diâmetro, além das metodologias mencionadas, foi usado o método da densidade. Conclui-se que o método do paquímetro, com o cuidado de esticar previamente as macrofibras, e o método das imagens digitais podem ser igualmente utilizados para medir o comprimento. Já parar determinar o diâmetro, recomenda-se o método da densidade. Quanto à caracterização mecânica, foi desenvolvida uma metodologia própria a partir de informações obtidas de outros ensaios. Assim, efetuaram-se ensaios de tração direta nas macrofibras coladas em molduras de tecido têxtil. Complementarmente, foi avaliado também o efeito do contato abrasivo das macrofibras com os agregados durante a mistura em betoneira no comportamento mecânico do material. Também se avaliou o efeito do método de determinação da área da seção transversal nos resultados medidos no ensaio de tração da fibra. Conclui-se que o método proposto para o ensaio de tração direta da fibra é viável, especialmente para a determinação da resistência à tração. O valor do módulo de elasticidade, por sua vez, acaba sendo subestimado. A determinação da área da seção da fibra através do método da densidade forneceu também os melhores resultados. Além disso, comprovou-se que o atrito das fibras com o agregado durante a mistura compromete o comportamento mecânico, reduzindo tanto a resistência quanto o módulo de elasticidade. Assim, pode-se afirmar que a metodologia proposta para o controle geométrico e mecânico das macrofibras poliméricas é adequada para a caracterização do material.

Estudo experimental do comportamento à fratura frágil em aços estruturais ferríticos e aplicações à determinação da curva mestra.

Este trabalho apresenta uma investigação experimental sobre o comportamento à fratura frágil de aços estruturais ferríticos, ASTM A285 Gr C e ASTM A515 Gr 65. Os resultados deste trabalho ampliam a base de dados de propriedades mecânicas utilizadas nas análises de integridade de estruturas pressurizadas tais como vasos de pressão e tanques de armazenamento construídos com esta classe de material. O trabalho tem por objetivo também avaliar a aplicabilidade de corpos de prova de dimensões reduzidas, PCVN, na determinação da temperatura de referência, T0, por meio da metodologia da Curva Mestra, a qual define a dependência da tenacidade à fratura do material em função da temperatura. Os ensaios de tenacidade à fratura foram conduzidos utilizando-se corpos de prova solicitados em flexão três pontos com geometria SE(B), PCVN e PCVN com entalhe lateral, extraídos de chapas laminadas. Os resultados dos ensaios foram obtidos em termos de integral J no momento da instabilidade, denotados por Jc. Dados adicionais de resistência à tração e de Impacto Charpy convencional também foram obtidos para caracterizar o comportamento mecânico dos aços utilizados. Os resultados mostraram uma forte influência da geometria dos corpos de prova sobre os valores de Jc, evidenciada pela grande variação nos valores de tenacidade à fratura.

Nanocompósito de poliestireno reciclado, bentonita sódica e hemi-hidrato de sulfato de cálcio: obtenção e caracterização.

Nesta Tese foram preparados, em solução, filmes híbridos de argila e poliestireno provenientes de copos descartáveis comercializados no mercado brasileiro, com acetato de etila e glicerol. Posteriormente, foi adicionado o Hemi-hidrato de sulfato de cálcio como carga de reforço. Tanto a argila quanto o glicerol, assim como o hemihidrato de sulfato de cálcio, foram utilizados nos percentuais relativos à massa do poliestireno fragmentado correspondendo a 1%,2%, 3%,4%, 5% e 7%. Dos filmes, nos percentuais 3, 4, 5 e 7, exclui-se o percentual de 4% e os demais foram fragmentados e submetidos a extrusão, com resfriamento natural, à seco, produzindo-se grãos com os quais foi avaliado o índice de fluidez e injetados para a moldagem de corpos de prova rígidos. O desempenho dos corpos rígidos, foi comparado com os resultados do HIPS 484, e o GPPS comercializados no mercado brasileiro. Os filmes foram caracterizados por difração de raios X, microscopia eletrônica de varredura (MEV), calorimetria exploratória diferencial (DSC), além dos testes de resistência à tração, fluorescência de raios X, EDS e FTIR. Amostra do filme, ultrafino, obtido a partir da solução com o percentual de 5% foi observada ao microscópio ótico e no microscópio eletrônico de transmissão, assim como amostras de corpos rígidos microtomizadas. Nos corpos rígidos, além das análises instrumentais citadas, foram avaliadas a resistência à flexão, modulo de flexão, resistência à tração, alongamento e resistência ao impacto Izod. O desempenho sob chama foi avaliado em amostras de filme e também do corpo rígido. Resultados do DRX, e da MET foram coerentes com a bibliografia para nanocompósitos argila-polímero e, associado às respostas dos demais ensaios, indicaram um material de boa qualidade morfológica e boas propriedades mecânicas comparadas ao HIPS 484 e ao GPPS. Sob a chama o material produzido apresentou maior resistência à queima avaliado pela quantidade aparente de material residual para um mesmo tempo sob fogo. Constatou-se, também, uma boa dispersão das cargas na matriz polimérica, assim como uma adequada interação entre os elementos orgânicos e inorgânicos do material, a delaminação parcial da argila e quebra da estrutura do hemi-hidrato. Isto resultou em um bom desempenho mecânico e térmico do compósito que pode ser atribuído, tanto a uma forte influência dos íons metálicos presentes nas cargas inorgânicas, quanto às adições presentes na formulação dos copos descartáveis.

Obtenção e caracterização de PLA reforçado com nanocelulose.

A celulose é o polímero natural renovável disponível em maior abundância atualmente. Por possuir estrutura semicristalina, é possível extrair seus domínios cristalinos através de procedimentos que ataquem sua fase amorfa, como a hidrólise ácida, obtendo-se assim partículas cristalinas chamadas nanopartículas de celulose (NCs). Estas nanopartículas têm atraído enorme interesse científico, uma vez que possuem propriedades mecânicas, como módulo de elasticidade e resistência à tração, semelhantes a várias cargas inorgânicas utilizadas na fabricação de compósitos. Além disso, possuem dimensões nanométricas, o que contribui para menor adição de carga à matriz polimérica, já que possuem maior área de superfície, quando comparadas às cargas micrométricas. Nanocompósitos formados pela adição destas cargas em matrizes poliméricas podem apresentar propriedades comerciais atraentes, como barreira a gases, melhores propriedades térmicas e baixa densidade, quando comparados aos compósitos tradicionais. Como se trata de uma carga com dimensões nanométricas, obtida de fontes renováveis, uma das principais áreas de interesse para aplicação deste reforço é em biopolímeros biodegradáveis. O poli(ácido lático) (PLA), é um exemplo de biopolímero com propriedades mecânicas, térmicas e de processamento superiores a de outros biopolímeros comerciais. No presente trabalho foram obtidas nanopartículas de celulose (NCs), por meio de hidrólise ácida, utilizando-se três métodos distintos, com o objetivo de estudar o método mais eficiente para a obtenção de NCs adequadas à aplicação em compósitos de PLA. Os Métodos I e II empregam extração das NCs por meio do H2SO4, diferenciando-se apenas pela neutralização, a qual envolve diálise ou neutralização com NaHCO3, respectivamente. No Método III a extração das NCs foi realizada com H3PO4. As NCs foram caracterizadas por diferentes técnicas, como difração de raios X (DRX), análise termogravimétrica (TG), espectroscopia vibracional de absorção no infravermelho (FTIR), microscopia eletrônica de transmissão (MET) e microscopia de força atômica (MFA). Os resultados de caracterização das NCs indicaram que, a partir de todos os métodos utilizados, há formação de nanocristais de celulose (NCCs), entretanto, apenas os NCCs obtidos pelos Métodos II e III apresentaram estabilidade térmica suficiente para serem empregados em compósitos preparados por adição da carga no polímero em estado fundido. A incorporação das NCs em matriz de PLA foi realizada em câmara de mistura, com posterior moldagem por prensagem a quente. Compósitos obtidos por adição de NCs obtidas pelo Método II foram caracterizados por calorimetria exploratória diferencial (DSC), análise termogravimétrica, microscopia óptica, análises reológicas e microscopia eletrônica de varredura (MEV). A adição de NCs, extraídas pelo Método II, em matriz de PLA afetou o processo de cristalização do polímero, o qual apresentou maior grau de cristalinidade. Além disso, a adição de 3% em massa de NCs no PLA foi suficiente para alterar seu comportamento reológico. Os resultados reológicos indicaram que a morfologia do compósito é, predominantemente, composta por uma dispersão homogênea e fina da carga na fase matriz. Micrografias obtidas por MEV corroboram os resultados reológicos, mostrando, predominantemente a presença de partículas de NC em escala nanométrica. Compósitos de PLA com NCs obtidas pelo Método III apresentaram aglomerados de partículas de NC em escala micro e milimétrica, ao longo da fase matriz, e não foram extensivamente caracterizados.