Título

EVOLUÇÃO MICROESTRUTURAL DE TUBO DE AÇO API 5L X80 SUBMETIDO A CURVAMENTO COM AQUECIMENTO POR INDUÇÃO

MICROSTRUCTURAL EVOLUTION OF API 5L X80 STEEL PIPE AFTER INDUCTION HOT BENDING

Autoria

Batista, Gilmar Zacca; Souza, Luís Felipe Guimarães de; Bott, Ivani de S.; Rios, Paulo Rangel

DOI

10.5151/2594-5327-0119

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Resumo

Tubos utilizados na construção de dutos de longa distância para transporte de óleo e gás muitas vezes necessitam de curvamento a quente quando o raio de curvamento é inferior a determinado valor. Este trabalho tem por objetivo verificar o efeito do ciclo térmico provocado pelo curvamento a quente por indução, na microestrutura e nas propriedades mecânicas em tubo API 5L X80 fabricado a partir de chapas produzidas pelo processo de laminação controlada, bem como avaliar o efeito do tratamento térmico aplicado no tubo após curvamento. O tubo curvado foi avaliado na parte reta (não afetada pelo processo de curvamento) no intradorso, extradorso e linha neutra da curva, além das regiões das zonas de transição (entre a parte reta e a região curvada). Foram realizados ensaios de microdureza, tração e Charpy-V nas temperaturas de 0, -20, -40, -60 e -80 oC para levantamento da curva de transição. Após o curvamento, observou-se uma grande variação microestrutural entre a parte reta e as regiões curvadas, resultando em uma curva com limite de escoamento inferior ao requerido por norma e uma redução significativa na temperatura de transição, indicando um aumento de tenacidade. O resfriamento com água realizado somente pelo lado externo do tubo, durante o curvamento, levou a formação de diferentes microestruturas ao longo da espessura. Todas as regiões estudadas foram caracterizadas por microscopia ótica e microscopia eletrônica de varredura (MEV). Após o curvamento, foi realizado um tratamento térmico, o qual resultou no aumento do limite de escoamento para valores acima do requerido por norma.

 

Pipes used in the construction of long-distance oil and gas pipelines often have to undergo hot- bending when the required bend radius is very small. The present work discusses the effect of the thermal cycling applied during the induction-heated bending process on the microstructure and the mechanical properties of an API 5L X80 steel pipe fabricated from plates produced by controlled rolling, as well as the effects of post-bending heat treatments applied to the pipes. The curved pipe was evaluated at several positions; the straight section (not affected by the bending process), the internal radius, the external radius and the line of neutral curvature, as well as the transition zones (between the straight and the curved regions). Microhardness measurements were made and tensile tests undertaken. Also, Charpy V-notch impact tests were performed at 0, -20, -40, -60 and -80'C to determine transition temperature curves. After bending, significant differences were observed between the microstructures of the straight and curved sections, and consequently a reduction in yield stress, to a value below that required by the industry norm. A significant reduction in impact transition temperature was also observed, indicating a toughness improvement. Water cooling, applied only to the external radius of the tube during bending, provoked further microstructural modification across the wall-thickness. All regions investigated were characterised by optical and scanning electron microscopy. The post-bending heat treatment resulted in an increase in yield strength, to values above the minimum required by the norm.

Palavras-chave

API 5L X80; Curvamento por indução; Aços de alta resistência; Tratamento térmico.

High strength steel; API 5L X80; Induction hot bending; Heat treatment.