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Type: Tese
Title: Hydrogen – microstructure – mechanical properties interactions in super duplex stainless steel components
Author(s)/Inventor(s): Craidy, Pedro da Silva
Advisor: Santos, Dilson Silva dos
Co-advisor: Briottet, Laurent
Abstract: A demanda crescente por energia tem demandado a exploração de petróleo e gás em colunas d’água mais profundas e em condições mais severas. Esses sistemas de produção exigem o uso de equipamentos forjados de aços de maior resistência, como aços inoxidáveis austeno-ferríticos (duplex). Estes componentes possuem maior tendência a exibir perda de ductilidade e desempenho mecânico geral causado pelo hidrogênio gerado p.ex. por sistemas de proteção catódica. Os componentes de aços inoxidáveis duplex apresentam um vasto histórico de danos causados pelo hidrogênio a baixas temperaturas derivado de várias fontes. Mesmo sendo este tipo de dano bastante recorrente, várias informações relacionadas ainda precisam ser elucidadas, devido à complexa interação do hidrogênio com a microestrutura e o caráter localizado da geração e transporte de hidrogênio no material. O presente trabalho visa melhorar a compreensão da interação entre o hidrogênio e a microestrutura, bem como os efeitos de diferentes procedimentos de hidrogenação nas propriedades mecânicas de componentes forjados fabricados com o aço inoxidável super duplex UNS S32750. O desenvolvimento desta compreensão envolve a avaliação dos efeitos do hidrogênio nas propriedades mecânicas do material através de ensaios de tração em diferentes ambientes ricos em hidrogênio. Com base nos resultados de ensaios de tração sob baixa taxa de deformação, uma relação quantitativa entre a fragilização causada por hidrogênio gasoso e caregamento catódico é proposta, e possíveis efeitos do transporte de hidrogênio e fragilização por hidrogênio assistido por discordâncias são discutidos.
Abstract: The increasing demand for energy requires the exploration of oil and gas at deeper water locations and on more severe conditions. These production systems have demanded the use of forged equipments made of higher strength steel grades, such as austenitic-ferritic (duplex) stainless steels. These components are more prone to exhibit loss of ductility and general mechanical performance caused by hydrogen generated e.g. by cathodic protection. Duplex stainless stainless steels components present a vast history of hydrogen damage at low temperatures, due to hydrogen derived from various sources. Even being this kind of damage fairly recurring, various related information remains to be elucidated, due to the complex interaction of hydrogen with the microstructure and localized character of hydrogen generation and transportation in the material. The present work aims to improve the physical understanding of the interaction between hydrogen and the microstructure as well as the effects of different hydrogen charging procedures on the mechanical properties of forged components made of the super duplex stainless steel grade UNS S32750. The development of such understanding involves the evaluation of the effects of hydrogen on the mechanical properties of the material through tensile tests in different hydrogen-rich environments. Based on results of slow-strain rate tensile tests, a quantitative relationship between embrittlement caused by gas hydrogen and cathodic charging is proposed, and possible effects of dislocation-assisted hydrogen transportation and embrittlement are discussed. Quantitative and qualitative descriptions of the hydrogen transportation, including analysis of the effects of different microstructures and diffusion paths, and of its position in the lattice and in the microstructure (hydrogen segregation to traps) are proposed.
Keywords: Aços inoxidáveis super duplex
Fragilização por hidrogênio
Subject CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
Program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Metalúrgica e de Materiais
Production unit: Instituto Alberto Luiz Coimbra de Pós-Graduação e Pesquisa de Engenharia
Publisher: Universidade Federal do Rio de Janeiro
Issue Date: Jun-2018
Publisher country: Brasil
Language: por
Right access: Acesso Aberto
Appears in Collections:Engenharia Metalúrgica e de Materiais

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