Title

EFEITO DA OPERAÇÃO EM ALTA TEMPERATURA NAS PROPRIEDADES MECÂNICAS E NA MICROESTRUTURA DO AÇO INOXIDÁVEL AUSTENÍTICO AISI 310S

EFFECT OF HIGH-TEMPERATURE OPERATION ON THE MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF AISI 310S AUSTENITIC STAINLESS STEEL

Authorship

NETO, FRANCISCO EDMAR CAVALCANTE; SOUSA, ANA BEATRIZ FERREIRA; SOUZA, JENIFER SOFIA DE; PAES, MARCELO TORRES PIZA; DALPIAZ, GIOVANI; MARINHO, RICARDO REPPOLD; MOTA, MARCELO FERREIRA; MIRANDA, HÉLIO CORDEIRO; MINÁ, ÉMERSON MENDONÇA; SILVA, CLEITON CARVALHO

NETO, FRANCISCO EDMAR CAVALCANTE

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SOUZA, JENIFER SOFIA DE

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MIRANDA, HÉLIO CORDEIRO

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MINÁ, ÉMERSON MENDONÇA

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SILVA, CLEITON CARVALHO

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DOI

10.5151/2594-5327-42515

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Abstract

Este trabalho objetivou analisar as propriedades mecânicas e a microestrutura de um flare que operou por tempo indeterminado em uma plataforma de petróleo na região do pré-sal brasileiro. A metodologia consistiu em ensaios de tração, dureza e microscopia óptica. O material estudado possui 3 regiões: um tubo conformado, um cone fundido e a solda que os une. Também foi utilizado um material virgem, de mesma designação, visando verificar a mudança das propriedades. Os resultados mostraram que o material pós-operação obteve limites de resistência à tração (LRT) de 211 MPa e 343 MPa em diferentes regiões, e o alongamento ficou entre 23% e 43%, sendo inferior ao obtido com o material virgem. A dureza do material pós-operação foi cerca de 16 HV superior à do material virgem. A microestrutura do material envelhecido devido a exposição em alta temperatura apresentou intensa precipitação, tanto no interior do material, quanto na superfície, os quais podem ter sido responsáveis pelo aumento da dureza e perca de ductilidade. Na região conformada, o LRT e o alongamento diminuíram 38,4% e 66%, aproximadamente, comparando o material pré e pós-operação. Portanto, concluiu-se que as alterações microestruturais sofridas durante a operação foram prejudiciais às propriedades mecânicas do aço AISI 310S.

THIS STUDY AIMED TO ANALYSE THE MECHANICAL PROPERTIES AND MICROSTRUCTURE OF SECTIONS FROM A FLARE THAT OPERATED FOR AN UNDETERMINED PERIOD ON AN OFFSHORE OIL PLATFORM LOCATED IN BRAZIL’S PRE-SALT REGION. THE METHODOLOGY INVOLVED TENSILE TESTING, HARDNESS MEASUREMENTS, AND OPTICAL MICROSCOPY. THE MATERIAL UNDER INVESTIGATION, AISI 310S STAINLESS STEEL, COMPRISED THREE DISTINCT REGIONS: A FORMED TUBE, A CAST CONE, AND THE WELD JOINING THEM. A VIRGIN SAMPLE OF THE SAME GRADE MATERIAL WAS ALSO EXAMINED TO ASSESS CHANGES IN PROPERTIES DUE TO SERVICE EXPOSURE. THE RESULTS INDICATED THAT THE IN-SERVICE MATERIAL EXHIBITED ULTIMATE TENSILE STRENGTHS (UTS) OF 211 MPA AND 343 MPA IN DIFFERENT REGIONS, WITH ELONGATION VALUES RANGING FROM 23% TO 43%, BOTH LOWER THAN THOSE OF THE VIRGIN MATERIAL. THE HARDNESS OF THE AGED MATERIAL WAS APPROXIMATELY 16 HV HIGHER THAN THAT OF THE VIRGIN SAMPLE. THE MICROSTRUCTURE OF THE THERMALLY AGED MATERIAL REVEALED THE PRESENCE OF PRECIPITATES NEAR THE SURFACE, LIKELY RESULTING FROM PROLONGED HIGH-TEMPERATURE EXPOSURE, WHICH MAY HAVE CONTRIBUTED TO INCREASED HARDNESS AND REDUCED DUCTILITY. IN THE FORMED REGION, THE UTS AND ELONGATION DECREASED BY APPROXIMATELY 38.4% AND 66%, RESPECTIVELY, COMPARED TO THE AS-RECEIVED AND POST-OPERATION MATERIALS. THEREFORE, IT WAS CONCLUDED THAT THE MICROSTRUCTURAL CHANGES INDUCED BY SERVICE CONDITIONS ADVERSELY AFFECTED THE MECHANICAL PERFORMANCE OF AISI 310S STEEL.

Keywords

AISI 310S, Propriedades mecânicas, Caracterização microestrutural.