Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
https://tecnologiammm.com.br/article/doi/10.4322/tmm.00304003
Tecnologia em Metalurgia, Materiais e Mineração
Artigo Original

AVALIAÇÃO DA MICROESTRUTURA E PROPRIEDADES MECÂNICAS DE TUBO API 5L X80 SUBMETIDO A CURVAMENTO POR INDUÇÃO

MICROSTRUCTURAL AND MECHANICAL PROPERTIES EVALUATION OF API 5L X80 PIPE AFTER INDUCTION HOT BENDING

Batista, Gilmar Zacca; Souza, Luis Felipe G. de; Bott, Ivani de Souza; Rios, Paulo Rangel

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Resumo

Tubos utilizados na construção de dutos 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 na microestrutura, e nas propriedades mecânicas de um 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), na curva e nas regiões das zonas de transição (entre a parte reta e a região curvada). Foram realizados ensaios de microdureza, tração e Charpy-V. Após o curvamento, observou-se uma grande variação microestrutural entre a parte reta e as regiões curvadas, resultando em um limite de escoamento na região da curva 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 à formação de diferentes microestruturas ao longo da espessura. As regiões estudadas foram caracterizadas por microscopia óptica e eletrônica de varredura (MEV). Os resultados mostram que a aplicação de um tratamento térmico de 500ºC após o curvamento permite uma recuperação do limite de escoamento para valores acima do requerido por norma, resultando em propriedades adequadas para o tubo curvado.

Palavras-chave

Tubos, Curvamento, Indução, Tratamento térmico

Abstract

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 bend area and the transition zones (between the straight and the curved regions). Microhardness measurements, tensile tests and Charpy V-notch impact tests were performed. 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 standard. 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 results shows that the 500ºC tempering heat treatment after bending, promotes the recovery of the yield strength, to values above the minimum required by the standard, resulting in adequate properties for the tube submitted to the bending process.

Keywords

Pipe, Bending, Induction heat treatment

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