ResumoO trabalho tem como objetivo listar os principais desafios no desenvolvimento de aços para utilização em dutos resistentes ao serviço ácido na exploração e transporte de petróleo e gás. As principais etapas no processo de produção desde a aciaria até a produção das chapas são analisadas criticamente, e discutidos a influência da composição química e os parâmetros de processo nas propriedades mecânicas e de resistência a corrosão. Finalmente, é apresentado um quadro de tendências futuras na aplicação de graus API resistentes ao serviço ácido. Palavras-chave: Aços API; Laminação; Composição química; Resfriamento acelerado. LINEPIPE STEELS FOR SOUR SERVICE: CHALLENGES AND PERSPECTIVES AbstractThe main challenges in the development of pipeline steels for sour service pipelines are briefly analyzed in the present work. The main production steps from steelmaking to plate rolling are reviewed and the influence of the chemical composition and processing parameters are correlated with the final mechanical properties and the resistance to hydrogen-induced cracking. Finally, a brief scenario is shown with future trends on the application of pipeline steels for sour service. Key words: Pipeline steel; Rolling; Chemical composition; Accelerated cooling. INTRODUÇÃOA aplicação de graus API para exploração e transporte de gás e petróleo com características ácidas é crescente. Em 1972, foi dada muita atenção ao mecanismo de trinca induzida por hidrogênio depois de uma grave fratura em duto de resistência X-65 da empresa petrolífera atuando no Oriente Médio.(1) Desde então, cada vez mais se observa a necessidade da resistência à fragilização por hidrogênio, não somente para explorar novas reservas mas para garantir a exploração de poços até o final de produção. A tecnologia de fabricação de aços API teve um progresso marcante nos últimos 30 anos quando graus resistentes ao serviço ácido até X-70 foram desenvolvidos, aliados a alta tenacidade e excelente soldabilidade. Problemas relacionados com trincas induzidas por hidrogênio (referidos nesse texto pelo termo "HIC" -Hydrogen-Induced Cracking) são observados há várias décadas. Regulamentações, como a norma NACE TM0284(2) regem a aplicação segura dos aços em condições ácidas. Atender a essas especificações é um desafio para os fabricantes de aços. O MECANISMO DE TRINCAS INDUZIDAS POR HIDROGÊNIO (HIC)Os átomos de hidrogênio presentes nos produtos e os gerados no processo de corrosão são dotados de grande difusividade e então absorvidos pela matriz metá-lica na forma de hidrogênio atômico. Este recombina-se na forma de H 2 (gás) em espaços disponíveis na microestrutura, normalmente ao redor de partículas de MnS. Uma vez recombinado, a pressão do gás é alta o suficiente para fazer escoar a matriz e iniciar a trinca que normalmente se propaga de maneira transgranular. As inclusões
ResumoEste trabalho apresenta o desenvolvimento de redes neurais para o cálculo de propriedades mecânicas de bobinas a quente de aços ao C-Mn e microligados, a partir de sua composição química e dos parâmetros de laminação. A precisão destes modelos ficou num nível intermediário entre a obtida por equações lineares e a de modelos comerciais (VAIQ-Strip), representando, portanto, uma alternativa balanceada entre precisão preditiva e esforço requerido para seu desenvolvimento. Também são determinados, de forma quantitativa, os graus de contribuição e de relevância associados a cada variável independente para os resultados previstos, de acordo com diversos critérios estatísticos. Este procedimento mostra que o processo de laminação de tiras a quente exerce menor efeito sobre as propriedades mecânicas da bobina do que o verificado para a composição química do aço. Palavras-chave: Bobina a quente; Processos; Propriedades mecânicas; Redes neurais. PREDICTION OF MECHANICAL PROPERTIES OF HOT COILS USING NEURAL NETWORKS AbstractNeural networks are developed in this work to calculate mechanical properties of hot coils of C-Mn and microalloyed steels from their chemical composition and rolling process data. The precision achieved by such models is between that got by linear equations and by commercial models (VAIQ-Strip). So the neural networks approach is a balanced alternative between performance and effort required for model development. The quantitative degree of contribution and relevance of each independent variable in the forecast results ae also determined according to several statistical criteria. This procedure shows that the hot strip rolling process has a smaller effect over mechanical properties of the coil than that observed from the chemical composition of the steel. Key words: Hot coil; Processes; Mechanical properties; Neural networks. INTRODUÇÃOTrabalhos de pesquisa visando o estabelecimento de correlações entre composição química, microestrutura, parâmetros de processo de laminação a quente e propriedades mecânicas dos laminados planos vêm sendo feitos há décadas. Todo esse esforço levou ao desenvolvimento de modelos matemáticos que podem prever, de forma precisa, microestruturas e propriedades mecâ-nicas de laminados a quente, como é o caso, por exemplo, do VAIQ-Strip.(1) Essa tarefa requer um esforço enorme que demanda muitos recursos técnicos e humanos, implicando num custo financeiro que pode se tornar proibitivo. Contudo, é possível adotar abordagens alternativas que permitem o desenvolvimento de modelos preditivos para propriedades mecânicas a custos mais acessíveis, ainda que não sejam tão precisos.Uma delas é o desenvolvimento de modelos baseados em regressões lineares múltiplas, assumindo-se que a amplitude das variáveis envolvidas é estreita e específica para cada usina.(2,3) Por outro lado, essa premissa pode ser questionada, uma vez que os fenômenos metalúrgicos que afetam as propriedades mecânicas da tira durante o processo de laminação são muito complicados
The accelerated cooling of steel plates is an already standard process that increases the competitiveness of this product and their users, as it allows the adoption of a leaner alloy design and the development of new mechanical property combinations with improved weldability. The maximum cooling rate achievable under industrial conditions depends on plate thickness, from 80°C/s ͑10 mm͒ to about 1°C/s ͑80 mm͒, in order to assure minimum temperature gradients along plate thickness and greater uniformity of mechanical properties. The main process variants of this process apply cooling over different temperature ranges: interrupted accelerated cooling, between 800 and 500°C, and direct quenching, between 900 and 200°C. In the first case it is aimed at a microstructural grain refining effect; in the latter one a fully martensitic microstructure is desired. The advantages promoted by these new process routes are already benefiting the main fields of application of heavy steel plates, like shipbuilding, civil construction, linepipes, penstocks, and so on. This paper is a brief status report about this technology and its future developments.
Resumo Foram avaliados os efeitos da tecnologia de laminação seguida da têmpera direta na produção de chapas grossas de alta dureza, resistentes à abrasão, na Linha de Chapas Grossas da Gerdau Ouro Branco. Para tanto, foram analisados os parâmetros de processo e propriedades mecânicas, através da realização de ensaios de dureza, tração, tenacidade ao impacto Charpy e metalografia. A tecnologia de têmpera direta, realizada através do Mulpic, possibilita a fabricação de aços de alta dureza com carbono equivalente significativamente baixo. O mecanismo principal para aumento da dureza, baseia-se em uma laminação com passes de alta redução, iniciando o resfriamento com o aço ainda constituído exclusivamente pela fase austenítica, sendo temperado a baixas temperaturas, ocorrendo a completa transformação martensítica. Tanto o processo de têmpera direta no Mulpic, quanto os processos anteriores precisam ser muito bem controlados, visando uma microestrutura homogênea e um produto com a planicidade adequada. Palavras-chave: Mulpic; Têmpera Direta; Chapas Grossas; Resistente à Abrasão.
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