Análise da resistência à fadiga de tubos de aço API 5CT N80 Tipo Q soldados via processo de indução magnética de alta frequência (HFIW)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise da resistência à fadiga de tubos de aço API 5CT N80 Tipo Q soldados via processo de indução magnética de alta frequência (HFIW)

Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES)

Análise microestrutural de tubos API N80 soldados pelo processo HF/ERW para prospecção de petróleo e gás

On the grounds of the great advances achieved over recent years, the process HF/ERW (High-Frequency/Electric Resistance Welding)welded pipe have played an active role in the oil and gas industry for deep water applications, at high and extremely low temperatures, under high pressure and in highly corrosive environments, gradually replacing manufactured pipes by other processes. However, studies have shown that defects in the welded joints are a the leading causes of pipelines failures, which has required the determination of toughness values in this region, in compliance with the strict recommendations of the codes and standards with manufacturers and construction companies, on the oil and gas sector. As part of the validation process required toughness values, this research project focuses on a microstructural analysis in HF / ERW tubes microalloyed, steel grade API 5CT N80, designed to explore oil and gas in deep waters, the subject of strategic relevance to the country because of the recent discoveries in the Santos mega fields: Tupi and Libra (pre-salt). In this scientific work will be presented and discussed the results of mechanical tensile and Charpy, a few CTOD tests curves (showing the trend of toughness values to be obtained), and the microstructures of the base material obtained by optical microscopy, with special emphasis on the formation of non-metallic inclusions in the welded joint

Influência da temperatura e da presença de H2S no comportamento mecânico e eletroquímico do aço API 5CT grau P110 em água do mar sintética

o presente trabalho teve por objetivo estudar o comportamento de um aço de alta resistência e baixa liga (com amostras de composição aproximada de 0,4% C, 0,6% Cr e 0,4% Mo), da classe API scr PIlO, utilizado na perfuração de petróleo offshore, frente a processos de fragilização causados pelo meio. Água do mar sintética foi utilizada como meio, com intuito de padronizar, em laboratório, as condições a que o material fica submetido na prática. Buscou-se avaliar e comparar o comportamento mecânico do material pela modificação dos parâmetros: temperatura, potencial aplicado ao material, e o efeito da presença ou ausência de H2S na solução. Para isso, foram realizados ensaios de tração pelo método de baixa taxa de deformação (da ordem de 10-6S-I), obtendo-se as curvas tensão x deformação nas diferentes situações ensaiadas, comparadas com as obtidas em óleo mineral. Análises fratográficas também foram utilizadas como forma de caracterizar os processos de fragilização. Além disso, estudou-se o comportamento eletroquímico do material nas diferentes condições através de ensaios de polarização potenciostáticos. Com isso, pode-se determinar quais as condições mais danosas e de maior risco para a utilização do material e em quais delas o seu uso é seguro. O aço estudado apresentou-se susceptível a processos de fragilização e todos os parâmetros analisados mostraram-se importantes no estudo desses processos.

Estudo do comportamento em fadiga de um tubo de aço API 5CT soldado por resistência elétrica

The oil extraction in deep waters sparked new areas of knowledge, the creation of engineering courses dedicated just to these processes and a wide field of analysisvoiding multiple impacts in case of faults, mainly the economic and environmental. This paper aims to show on the effects and causes of fatigue failure in steel tubes used for oil and gastransportation (linepipe), mainly caused by vortex induced vibrations, or VIV. To make this, through laboratory tests, it found trough the curve Stress versus Number of Cycles, and thus estimating that with a stress value of 350 MPa or less, the fatigue life cycle of the API 5CT T95 (1% Cr) pipe is estimated infinite. It could conclude that the analyzed material has good fatigue failure resistance for offshore use, taking into account only the influence of VIV's, since there are no stress concentrators

A report on dynamic tests of two cantilever type deck steel girder bridges,

Mode of access: Internet.

Análise microestrutural de tubos API P110, para prospecção de petróleo e gás, soldados pelo processo HF/ERW

On the grounds of the great advances achieved over recent years, the process HF/ERW (High-Frequency/Electric Resistance Welding)welded pipe have played an active role in the oil and gas industry for deep water applications, at high and extremely low temperatures, under high pressure and in highly corrosive environments, gradually replacing manufactured pipes by other processes. However, studies have shown that defects in the welded joints are a the leading causes of pipelines failures, which has required the determination of toughness values in this region, in compliance with the strict recommendations of the codes and standards with manufacturers and construction companies, on the oil and gas sector. As part of the validation process required toughness values, this research project focuses on a microstructural analysis in HF / ERW tubes microalloyed, steel grade API 5CT P110, designed to explore oil and gas in deep waters, the subject of strategic relevance to the country because of the recent discoveries in the Santos mega fields: Tupi and Libra (pre-salt). In this scientific work will be presented and discussed the results of mechanical tensile and Charpy, a few CTOD tests curves (showing the trend of toughness values to be obtained), and the microstructures of the base material obtained by optical microscopy, with special emphasis on the formation of nonmetallic inclusions in the welded joint

Desenvolvimento de tubo ARBL contendo 1Cr 0,2Mo fabricado pelo processo ERW/HF destinado à indústria de petróleo e gás

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Avaliação da integridade estrutural em um tubo de aço API 5L X70 através da propagação de trincas por fadiga

Pós-graduação em Engenharia Mecânica - FEG

Pollen and non-pollen palynomorph records of the Holocene part of the composite sediment core TMD from lake Tso Moriri (NW India) and of modern surface samples from the Tso Moriri region

The high-altitude lake Tso Moriri (32°55'46'' N, 78°19'24'' E; 4522 m a.s.l.) is situated at the margin of the ISM and westerly influences in the Trans-Himalayan region of Ladakh. Human settlements are rare and domestic and wild animals are concentrating at the alpine meadows. A set of modern surface samples and fossil pollen from deep-water TMD core was evaluated with a focus on indicator types revealing human impact, grazing activities and lake system development during the last ca. 12 cal ka BP. Furthermore, the non-pollen palynomorph (NPP) record, comprising remains of limnic algae and invertebrates as well as fungal spores and charred plant tissue fragments, were examined in order to attest palaeolimnic phases and human impact, respectively. Changes in the early and middle Holocene limnic environment are mainly influenced by regional climatic conditions and glacier-fed meltwater flow in the catchment area. The NPP record indicates low lake productivity with high influx of freshwater between ca. 11.5 and 4.5 cal ka BP which is in agreement with the regional monsoon dynamics and published climate reconstructions. Geomorphologic observations suggest that during this period of enhanced precipitation the lake had a regular outflow and contributed large amounts of water to the Sutlej River, the lower reaches of which were integral part of the Indus Civilization area. The inferred minimum fresh water input and maximum lake productivity between ca. 4.5-1.8 cal ka BP coincides with the reconstruction of greatest aridity and glaciation in the Korzong valley resulting in significantly reduced or even ceased outflow. We suggest that lowered lake levels and river discharge on a larger regional scale may have caused irrigation problems and harvest losses in the Indus valley and lowlands occupied by sedentary agricultural communities. This scenario, in turn, supports the theory that, Mature Harappan urbanism (ca. 4.5-3.9 cal ka BP) emerged in order to facilitate storage, protection, administration, and redistribution of crop yields and secondly, the eventual collapse of the Harappan Culture (ca. 3.5-3 cal ka BP) was promoted by prolonged aridity. There is no clear evidence for human impact around Tso Moriri prior to ca. 3.7 cal ka BP, with a more distinct record since ca. 2.7 cal ka BP. This suggests that the sedimentary record from Tso Moriri primarily archives the regional climate history.

Proposal of a new indicator to define ductility applied to corroded steel reinforcement on concrete structures = Propuesta de un nuevo indicador para definir la ductilidad aplicada a la corrosión del acero de refuerzo en estructuras de hormigón

The carbonation of concrete or the chlorides ingress in such quantity to reach the level of bars is triggers of reinforcement corrosion. One of the most significant effects of reinforcing steel corrosion on reinforced concrete structures is the decline in the ductility-related properties of the steel. Reinforcement ductility has a decisive effect on the overall ductility of reinforced concrete structures. Different Codes classify the type of steel depending on their ductility defined by the minimum values of several parameters. Using indicators of ductility associating different properties can be advantageous on many occasions. It is considered necessary to define the ductility by means of a single parameter that considers strength values and deformation simultaneously. There are a number of criteria for defining steel ductility by a single parameter. The present experimental study addresses the variation in the ductility of concrete-embedded steel bars when exposed to accelerated corrosion. This paper analyzes the suitability of a new indicator of ductility used in corroded bars.

Influência do tempo de imersão em solução aquosa contendo H2S sobre a tenacidade de tubo API 5L X65 sour avaliada a partir de ensaio Charpy

Com o decorrer dos anos o consumo de petróleo e seus derivados aumentou significativamente e com isso houve a necessidade de se investir em pesquisas para descobertas de novas jazidas de petróleo como o pré-sal. Porém, não apenas a localização dessas jazidas deve ser estudada, mas, também, sua forma de exploração. Essa exploração e extração, na maioria das vezes, se dão em ambientes altamente corrosivos e o transporte do produto extraído é realizado através de tubulações de aço de alta resistência e baixa liga (ARBL). Aços ARBL expostos a ambientes contendo H2S e CO2 (sour gas) sofrem corrosão generalizada que promovem a entrada de hidrogênio atômico no metal, podendo diminuir sua tenacidade e causar falha induzida pela presença de hidrogênio (Hydrogen Induced Cracking HIC), gerando falhas graves no material. Tais falhas podem ser desastrosas para o meio ambiente e para a sociedade. O objetivo deste trabalho é estudar a tenacidade, utilizando ensaio Charpy, de um tubo API 5L X65 sour após diferentes tempos de imersão em uma solução saturada com H2S. O eletrólito empregado foi a solução A (ácido acético contendo cloreto de sódio) da norma NACE TM0284 (2011), fazendo-se desaeração com injeção de N2, seguida de injeções de H2S. Os materiais foram submetidos a: ensaios de resistência a HIC segundo a norma NACE TM0284 (2011) e exames em microscópio óptico e eletrônico de varredura para caracterização microestrutural, de inclusões e trincas. As amostras foram submetidas a imersão em solução A durante 96h e 360h, sendo que, após doze dias do término da imersão, foram realizados os ensaios Charpy e exames fractográficos. Foram aplicados dois métodos: o de energia absorvida e o da expansão lateral, conforme recomendações da norma ASTM E23 (2012). As curvas obtidas, em função da temperatura de impacto, foram ajustadas pelo método da tangente hiperbólica. Esses procedimentos foram realizados nas duas seções do tubo (transversal e longitudinal) e permitiram a obtenção dos seguintes parâmetros: energias absorvidas e expansão lateral nos patamares superior e inferior e temperaturas de transição dúctil-frágil (TTDF) em suas diferentes definições, ou seja, TTDFEA, TTDFEA-DN, TTDFEA-FN, TTDFEL, TTDFEL-DN e TTDFEL-FN (identificação no item Lista de Abreviaturas e Siglas). No exame fractográfico observou-se que o material comportou-se conforme o previsto, ou seja, em temperaturas mais altas ocorreu fratura dúctil, em temperaturas próximas a TTDF obteve-se fratura mista e nas temperaturas mais baixas observou-se o aparecimento de fratura frágil. Os resultados mostraram que quanto maior o tempo de imersão na solução A, menor é a energia absorvida e a expansão lateral no patamar superior, o que pode ser explicado pelo (esperado) aumento do teor de hidrogênio em solução sólida com o tempo de imersão. Por sua vez, os resultados mostraram que há tendência à diminuição da temperatura de transição dúctil-frágil com o aumento do tempo de imersão, particularmente, as TTDFEA-DN e TTDFEL-DN das duas seções do tubo (longitudinal e transversal). Esse comportamento controverso, que pode ser denominado de tenacificação com o decorrer do tempo de imersão na solução A, foi explicado pelo aparecimento de trincas secundárias durante o impacto (Charpy). Isso indica uma limitação do ensaio Charpy para a avaliação precisa de materiais hidrogenados.

Alternatives to steel grid bridge decks

Most of the moveable bridges use open grid steel decks, because these are factory assembled, light-weight, and easy to install. Open grid steel decks, however, are not as skid resistant as solid decks. Costly maintenance, high noise levels, poor riding comfort and susceptibility to vibrations are among the other disadvantages of these decks. The major objective of this research was to develop alternative deck systems which weigh no more than 25 lb/ft2, have solid riding surface, are no more than 4–5 in. thick and are able to withstand prescribed loading. Three deck systems were considered in this study: ultra-high performance concrete (UHPC) deck, aluminum deck and UHPC-fiber reinforced polymer (FRP) tube deck. UHPC deck was the first alternative system developed as a part of this project. Due to its ultra high strength, this type of concrete results in thinner sections, which helps satisfy the strict self-weight limit. A comprehensive experimental and analytical evaluation of the system was carried out to establish its suitability. Both single and multi-unit specimens with one or two spans were tested for static and dynamic loading. Finite element models were developed to predict the deck behavior. The study led to the conclusion that the UHPC bridge deck is a feasible alternative to open grid steel deck. Aluminum deck was the second alternative system studied in this project. A detailed experimental and analytical evaluation of the system was carried out. The experimental work included static and dynamic loading on the deck panels and connections. Analytical work included detailed finite element modeling. Based on the in-depth experimental and analytical evaluations, it was concluded that aluminum deck was a suitable alternative to open grid steel decks and is ready for implementation. UHPC-FRP tube deck was the third system developed in this research. Prestressed hollow core decks are commonly used, but the proposed type of steel-free deck is quite novel. Preliminary experimental evaluations of two simple-span specimens, one with uniform section and the other with tapered section were carried out. The system was shown to have good promise to replace the conventional open grid decks. Additional work, however, is needed before the system is recommended for field application.

La utilización del acero inoxidable en estructuras de hormigón armado en edificación.

[ES]El hormigón, y más concretamente las armaduras de hormigón, son usadas a diario en múltiples lugares. Estas armaduras son utilizadas en diversas estructuras, de las cuales se espera una duración relativamente larga; aún así, en ciertos ambientes, ciertos agentes, tales como el dióxido de carbono o los cloruros, consiguen atravesar el hormigón alcanzando las armaduras y reducir el pH del hormigón hasta el punto que el acero del interior queda despasivado. A partir de aquí, y debido mayormente al oxígeno, el acero se corroe, reduciendo drásticamente la vida de dichas armaduras y, por tanto, de las estructuras. Debido a esto, la utilización de armaduras de acero inoxidable, en lugar de las típicas de acero al carbono, está cobrando fuerza, a pesar de su mayor coste inicial. Su mayor resistencia a la corrosión en ambientes agresivos convierte al acero inoxidable en una opción a tener en cuenta para prolongar la vida de las estructuras que se encuentran en estos ambientes. En este trabajo se han comparado ambos tipos de aceros, en dos tipos de secciones diferentes, resaltando las ventajas e inconvenientes de cada uno de ellos, mayormente centrándose en la resistencia y el coste que tiene cada uno de ellos. Los resultados demuestran que el acero inoxidable supone una ventaja considerable en algunos ámbitos de uso, a pesar de que en otros el acero al carbono siga siendo más viable. A pesar de esto, queda claro que la evolución ascendente del uso de armaduras de acero inoxidable está de sobra justificada.

Cyclic behaviour of RC elements with plain reinforcing bars

O comportamento cíclico das estruturas de betão armado é fortemente condicionado pelo mecanismo de aderência entre o betão e o aço. O escorregamento relativo entre os dois materiais, resultante da degradação progressiva da aderência em elementos solicitados por ações cíclicas, é uma causa frequente de danos graves e até do colapso de estruturas devido à ocorrência de sismos. Entre as estruturas existentes de betão armado que foram dimensionadas e construídas antes da entrada em vigor dos regulamentos sísmicos atuais, muitas foram construídas com armadura lisa, e portanto, possuem fracas propriedades de aderência. A informação disponível na literatura sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa é reduzida e a influência das propriedades da aderência associadas a este tipo de armadura no comportamento cíclico das estruturas existentes não se encontra ainda devidamente estudada. O objectivo principal desta tese foi estudar a influência do escorregamento na resposta cíclica de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. Foram realizados ensaios cíclicos em elementos do tipo nó viga-pilar, construídos à escala real, representativos de ligações interiores em edifícios existentes sem pormenorização específica para resistir às ações sísmicas. Para comparação, foi realizado o ensaio de um nó construído com armadura nervurada. Foi ainda realizado o ensaio cíclico de uma viga de betão armado recolhida de uma estrutura antiga. Foram elaborados modelos numéricos não-lineares para simular a resposta dos elementos ensaiados, concentrando especial atenção no mecanismo do escorregamento. Os resultados obtidos no âmbito desta tese contribuem para o avanço do conhecimento sobre o comportamento cíclico de elementos estruturais de betão armado com armadura lisa. As análises numéricas realizadas comprovam a necessidade de incluir os efeitos do escorregamento na modelação numérica deste tipo de estruturas de forma a representar com rigor a sua resposta às ações cíclicas.