Resumo Os torpedos de ancoragem são estruturas tubulares de aço carbono soldadas, e que tem sua ligação com as linhas de ancoragem que impedem o movimento das plataformas através de olhais de carregamento que são soldados nos tubos de construção. Como estes olhais apresentam geometria complexa, é importante a utilização de peças fundidas para a fabricação destes componentes, de forma a possibilitar o atendimento da demanda do mercado. Como a literatura técnica sobre este tipo de união soldada é ainda limitada, o presente trabalho estuda o comportamento de juntas soldadas de um aço fundido de alta resistência para utilização em olhais de torpedos de ancoragem de plataformas offshore. Para tanto, foram produzidas juntas soldadas com chanfro em K utilizando um aço de classificação ASTM A 148 Gr. 105-85 com resistência mecânica da ordem de 700 MPa, pelo processo eletrodo revestido, na posição plana, com preaquecimento de 200 °C e energia de soldagem média de 1,5 kJ/mm. Após a soldagem, foi realizado tratamento térmico pós-soldagem (TTPS) consistindo de aquecimento a 620 °C por 1 hora com resfriamento ao ar. As propriedades foram avaliadas por ensaios de tração, dureza, impacto Charpy-V e metalográficos por microscopia óptica e eletrônica de varredura com utilização da técnica de EBSD (eléctron backscatering difraction), tanto na condição de como soldado quanto após TTPS. Os resultados revelaram que, embora as propriedades mecânicas obtidas na junta soldada atendam os requisitos para a aplicação em todas as condições de análise, recomenda-se a execução do TTPS para alívio das tensões residuais e promover um revenimento da martensita de alta dureza do último passe de soldagem. Adicionalmente, verificou-se ser possível obter propriedades similares as de juntas soldadas de aços laminados usualmente utilizados em componentes de ancoragem.

Abstract Torpedo anchor piles are tubular carbon steel welded structures that are connected to the mooring lines, which prevent the oil platform from moving, through padeyes welded to the structural pipes. Due to the complex geometry of these padeyes, cast pieces are an important option in the manufacturing of these items, in order to meet market demand. Considering the limited availability of information about such type of welded junction in the technical literature, the present work studies the behavior of welded joints of a high strength cast steel used on offshore platforms torpedo anchor padeyes. Thus, K-type joints were used for the welding of an ASTM A 148 Gr. 105-85 steel with an ultimate tensile strength of about 700 MPa, by using shielded metal arc welding process, in flat position, with a preheating of 200 °C and an average welding energy of 1.5 kJ/mm. After welding, a post weld heat treatment (PWHT) was applied, at 620 °C for 1 hour, followed by air cooling. The properties were evaluated through tensile, hardness and Charpy-V impact tests, as well as metallographic examination by optical and scanning electron microscopy with the use of EBSD (electron backscatter diffraction) technique, in both as welded and after PWHT conditions. The results shown that, although the mechanical properties obtained for the welded joint achieved the requirements for the application in all analyzed conditions, the execution of PWHT is recommended for the relief of residual stresses and promotion of a tempering of the high hardness martensite of the last welding pass. Additionally, it was verified that it is possible to obtain properties that are similar to those of welded joints of rolled steels, which are usually used on mooring components.

Abstract High strength wires, which have a poor notch sensitivity performance, are currently been used on many offshore applications where high stresses without yielding are demanded. To assess these wires notch sensitivity, an integrated approach was implemented. An experimental program was conducted, through the realization of fatigue tests to obtain the fatigue limit for notched and notched free specimens to assess the fatigue stress concentration factor. A numerical approach using Finite Element Method, and an analytical model, available in technical literature, were used to assess the stress concentration factor. With both results, the notch sensitivity could be obtained.

ABSTRACT AISI 430 is a non-stabilized ferritic stainless steel grade with carbon content lower than 0.12%.After hot and cold rolling this material is annealed. The slow cooling after soaking at temperatures between 900oC and 1000oC promotes the formation of a high quantity of carbides and nitrides, while the rapid cooling partially suppresses the formation of these precipitates, but introduces martensite in the microstructure. Intergranular martensite can also be produced in the weld metal and in the heat affected zone (HAZ) of welds of non-stabilized ferritic stainless steels. In this work, several heat treatments between 900oC and 1000oC, with different cooling rates, were performed in a commercial sheet of AISI 430 grade. Also, an autogenous welding was produced with GTAW process, and post weld heat treatment at 700°C was carried out. The different microstructures produced were analyzed by optical and scanning electron microscopy (SEM). The degree of sensitization was measured by double loop electrochemical potentiodynamic tests (DL-EPR). The pitting corrosion resistance was evaluated by cyclic polarization tests in 3.5%NaCl solution. Hardness and toughness tests were also performed in selected heat treatment conditions. The results indicate that the slow cooling results in a higher degree of sensitization than observed in the material rapid cooled from the annealing temperature. The ferritic martensitic structure produced by water cooling has higher pitting potential and lower degree of sensitization, but is brittle at room temperature. A subsequent tempering treatment between 600 and 800oC can increase the toughness, but the corrosion resistance may decrease due to carbides precipitation.The heat affected zone of AISI 430 welds contains intergranular martensite, which is brittle and susceptible to corrosion attack. Post weld heat treatment at 700oC decomposed the martensite into ferrite and carbides and improved the corrosion resistance.

Resumo A aplicação de revestimentos de ligas de níquel é comumente realizada na indústria de petróleo e gás para aumento da vida de equipamentos em ambientes agressivos, dado que este procedimento melhora a resistência à corrosão, sem um aumento significativo do custo de produção quando comparado com equipamentos maciços fabricados com outras ligas. Normalmente, as juntas são soldadas pelos processos de eletrodos revestidos, MIG/MAG ou TIG. Neste aspecto, o processo eletroescória realiza deposições com elevada energia de soldagem e baixa diluição, podendo ser uma opção interessante, uma vez que proporciona uma elevada produtividade, permitindo a soldagem com aplicação de apenas uma camada. O presente trabalho avalia propriedades mecânicas, microestruturais e de corrosão de revestimentos de liga de níquel 625 depositada em aço carbono ASTM A516 Grau 70 pelo processo eletroescória, tanto na condição como soldado quanto tratado termicamente. A deposição foi realizada com uma e duas camadas sobre chapas de dimensão 50x400x400 mm, na posição plana e energia de soldagem média de 11,7 kJ/mm. Após a soldagem realizou-se tratamento térmico a 620°C por 10 horas, sendo esta condição comparada ao estado de como soldado. Os ensaios de dobramento não indicaram evidências de defeitos. A avaliação microestrutural realizada por microscopia ótica (MO), eletrônica de varredura (MEV) e eletrônica de transmissão (MET) mostrou uma microestrutura austenítica para o depósito com pequena fração volumétrica de fases secundárias e o tratamento térmico de alívio de tensões não promoveu mudanças significativas nas propriedades. Na região de grãos grosseiros da zona termicamente afetada (RGGZTA) foi observada a ocorrência de ferrita pró-eutetóide, perlita e bainita para o depósito com 1 camada e basicamente ferrita e perlita refinadas para o deposito com 2 passes devido às baixas taxas de resfriamento. Adicionalmente, não foi verificada evidência de zona parcialmente diluída (ZPD). Os ensaios de corrosão realizados de acordo com a norma ASTM G-48 em amostras retiradas a partir da camada superior do depósito foram considerados satisfatórios, uma vez que não mostraram evidências de pites e a perda de massa foi pequena.

Abstract Nickel base alloy weld overlays are commonly used in oil & gas industry to extend the life of equipments under aggressive corrosion environments, since the overlays improve the corrosion resistance without a significant increase the cost of manufacture when compared to massive equipment. Usually, the joints are welded by SMAW, GMAW or GTAW processes. In this respect, the electro slag welding process (ESW), which promotes high heat inputs and low dilution welds, can be an interesting option for this application as it provides a high productivity, once only one layer is necessary. The present work evaluates mechanical, microstructural and corrosion properties of an Alloy 625 weld overlay deposited on ASTM A516 Grade 70 carbon steel by ESW process. The deposition was done with 1 and 2 layers in plates of dimension 50x400x400 mm, in the flat position and an average energy welding 11.7 kJ/mm. After welding, a post weld heat treatment at 620°C for 10 hours was performed, this condition being compared with the as welded condition. Bending tests showed no evidences of cracks. Microstructural evaluation performed using both optical (OM), scanning (SEM) and transmission electron microscopy (TEM) techniques showed an austenitic microstructure of the weld deposit with low proportion of secondary phases for all conditions and the post welding heat treatment did not promote significant changes on the mechanical properties. At the coarse grain heat affected zone (CGHAZ) the occurrence of proeutectoid ferrite, pearlite and bainite were found for 1 layer deposit and refined pearlite and ferrite for 2 layer deposits were the microstructural constituents observed due to the low cooling rate. In addition, no evidences of partially diluted zones (PDZ) were verified. Corrosion tests conducted on samples removed from top layer of weld overlay cladding deposit according to ASTM G 48 Method A Standard were considered satisfactory once no evidences of pittings were verified and the loss of mass was very reduced.

Resumo Este trabalho tem por objetivo apresentar um estudo das propriedades mecânicas e microestruturais de juntas soldadas de aço carbono obtidas pelo processo a arco submerso automatizado com elevada energia de soldagem, visando o aumento de produtividade na fabricação de tubulações para equipamentos de ancoragem. Foram soldadas juntas de aço ASTM A-572 Gr.50 com 25mm de espessura pelo processo a arco submerso em passe único, com energia de soldagem variando de 7,8 até 14,0 kJ/mm. As juntas foram avaliadas através de ensaios de impacto Charpy-V realizados à temperatura de 0°C, microdureza Vickers com carga de 1 kgf. e metalográficos em corpos-de-prova retirados do metal de solda e zona termicamente afetada. Os resultados mostraram que as juntas soldadas apresentaram tenacidade ao impacto superior aos mínimos requeridos para a utilização na soldagem de aços C-Mn baixa liga com requisitos de impacto de 34 Joules à 0°C. Foi observado um aumento significativo da produtividade, sem prejuízo das propriedades mecânicas, permitindo a fabricação de tubulações para equipamentos de petróleo com redução significativa do tempo envolvido na fabricação.

Abstract The objective of the current work is to present a study of the mechanical and microstructural properties of welded joints of carbon steel obtained from automatic submerged arc welding process with high welding energy, in order to improve productivity on the fabrication of pipes for mooring equipment. Joints of 25mm-thick ASTM A-572 Gr.50 steel were welded by a single pass of submerged arc welding process, with heat input varying from 7.8 to 14.0kJ/mm. The welded joints were evaluated through Charpy-V impact test performed at 0°C temperature, hardness test with 1 kgf load and metallographic examination, performed on samples removed from weld metal and heat affected zone (HAZ). The results showed that the welded joints presented impact toughness higher than the minimum requirements for the welding of low-alloy C-Mn steel with impact toughness requirement of 34 Joules at 0°C. A significant increase on productivity was observed, without prejudice to the mechanical properties, allowing the fabrication of pipes for oil equipment with significant reduction of production time.